如何激光切割自制 CNC 机床

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  要点速览
• 2
  哪些 CNC 机架零件适合激光切割
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  激光切割机架的材料与厚度选择
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  割缝、公差及图纸必须标注的内容
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  分步流程：从 CAD 到方正机架
• 6
  激光切割与其他工艺的对比

激光是二维工艺。它沿轮廓切割平板，留下干净的边缘。因此适合侧板、底板、龙门立柱、电机座和壳体面板，这些零件形状比配合更重要。

它不适合任何带内孔的零件。轴承座、直线导轨安装孔、滚珠丝杠端座和主轴夹都需要保持在几微米以内的圆孔。激光会留下略微锥形的边缘和 0.1 到 0.3 mm 的热影响区。用这种方式无法保证 H7 内孔。

实际分工很简单。激光切外形、减重型腔和过孔。然后把同一块板送到铣床加工内孔、导轨靠肩以及与其他零件滑动配合的面。在典型的 750 × 1,150 × 550 mm 雕刻机机架上，有四块板需要经过两道工序。

还有一条规则。如果某个特征在多个方向承载，即使图纸上只是简单孔，也应按机加工特征处理。激光切割槽的拐角是光束形成的圆角，不是尖角，因此定位销无法坐在你画的位置。

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  激光切割侧板、加强筋、底板、盖板、线缆槽。
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  激光后铣削导轨安装面、轴承内孔、主轴板、滚珠丝杠支撑座。
• 3
  不要激光切割螺纹、键槽、锥度配合、任何 Ra 1.6 μm 以下的表面。

低碳钢是刚性机架的默认选择。A36 和 1018 在光纤激光上从 3 到 12 mm 都能切得干净。超过 16 mm 后切割速度急剧下降，边缘挂渣增多，单件成本上升比强度收益更快。

铝的表现不同。它反射更多光束并快速导热，因此 6061 和 5083 需要更高功率，通常还要氮气辅助。3 到 10 mm 的切割质量可以接受。更厚的铝板通常更适合水刀或锯切后再机加工。

304 和 316 不锈钢切割良好，能保持锋利边缘，适合接触切削液的机床龙门板。热输入比低碳钢大，因此要规划切割顺序以保持零件冷却。

热影响区是关键数值。6 mm 低碳钢上大约深 0.1 到 0.2 mm。10 mm 不锈钢上可达 0.3 mm。如果导轨直接坐在切割边缘上，该区域会在螺栓头下表现为软点。机加工该面后问题就消失了。

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  3 到 6 mm壳体面板、加强筋、小型雕刻机机架。
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  8 到 12 mm铣床和雕刻机侧板、底板、立柱。
• 3
  超过 16 mm考虑改用水刀或锯切加机加工。

割缝是光束去除的材料宽度。2 mm 喷嘴配 1.2 mm 焦点时，根据厚度和辅助气体不同，割缝在 0.15 到 0.3 mm 之间。CAD 轮廓是成品边缘，因此机床会将路径向内偏移割缝的一半。询问切割方使用的数值，并在运行整个排样前先检查一个试片。

优质光纤激光的定位公差在 3,000 mm 板材上约为 ±0.1 mm，较小板材上为 ±0.05 mm。这对螺栓过孔足够。对压配合不够。如果图纸标注 20 mm 内孔、+0/-50 微米，激光加工厂要么拒绝，要么靠运气做到。

孔径有下限。一般规则是最小干净孔约为材料厚度的 1.2 倍。6 mm 钢板上，不要画小于 7 mm 的孔，除非接受更粗糙的边缘和更慢的切割。

最后，标注基准。激光切割给出准确的外形，但没有参考面。增加两个工艺孔供后续铣削使用，并让它们远离零件外轮廓，以便在第二道工序中保留。

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  割缝偏移割缝的一半，由切割方应用，不是你。
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  最小孔约为厚度的 1.2 倍，以获得干净边缘。
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  基准两个工艺孔，铣削装夹时复用。