杭州华阳通电子制造有限公司

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制订部门工程设计部工作文件

(LASER加工工艺规范)

编号WI-S00-000

制订日期2009.06.11版序第二版

1.0目的

根据LASER机床的加工性能及特殊要求，将产品展开并做合理调整后进行下料

2.0范围

适用于本公司工程部技术人员及数控冲床操作人员。

*公司现有设备数据

型号数量加工范围激光束宽度切割速度

通快303013000*15000.15-0.310m/min

3.0部门权责

由工程部门技术人员绘制展开，相应的做出合理的工艺调整后，经部门主管审核后将图面

下发生产，由编程人员根据展开电子档进行LASER编程，然后由LASER的操作人员根据程序切

割下料。

4.0LASER设备基本知识

4.1LASER名称及加工原理

LASER是由LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadition的前缀缩写而成。

原意为光线受激发放大,一般译为激光。激光切割是由电子放电作为供给能源,通过He、N2、CO2

等混合气体为激发媒介,利用反射镜组聚焦产生激光光束,从而对材料进行切割，再在程控的伺

服电机驱动下,切割头按照预定路线运动,从而切割出各种形状的工件。

4.2激光气体

4.2.1定义及作用

激光气体是由氦气、氮气、二氧化碳气体按照一定比例混合而成,为确保最佳性能这个比例

是在工厂预定好的,不能随便调整,因为比例不当可能会造成激光系统的失效和高压电源的损

害。

二氧化碳CO2:属于激活物质,通过电荷放电被激发,然后把电能转换成红外线，主要起产生

激光的作用；

氮气N2:氮气将电荷放电产生的能量传给二氧化碳,提高激光的输出功率；

氦气He:氦气能帮助保持气体中的电荷放电,并使二氧化碳易冷却。

4.2.2激光气体的纯度要求

激光气体必须是高纯度的,其要求如下:

氮气:99.999%(5.0)；氦气:99.996%(4.6)；二氧化碳：99.995%(4.5)

气体中的水含量必须十分低,因为水分子能减弱激光束的能量。

修

订

记

录

次别1234批准审核制作

日期

孙超

REV

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4.2.3辅助气体的作用

辅助气体包括切割辅助气体和保护辅助气体。

切割辅助气体（主要包括氮气和氧气）的作用是：

（1）切割过程（主要作用气体是氮气）:将熔化的材料从切缝中吹出来，可氮化切割处表面，

氮化后表面为白色；

（2）氧化过程（主要作用气体是氧气）:由于与氧气发生放热反应,而加快切割过程。

保护辅助气体（主要包括惰性气体）的作用是：切割﹑刻蚀﹑焊接﹑硬化﹑激光加工中用

惰性气体来保护加工区域以防止不必要的反应。

5.0LASER加工精度

加工精度

一次定位二次定位

±0.01±0.1

备注

LASER机的精度由激光束决定，激光束的宽度尺寸

为0.15～0.3之间，板厚越厚切割精度越低，经过

激光束切割后可使内轮廓减小，外轮廓增大。

6.0常用金属材料的激光切割

6.1金属材料对应切割数据

6.1.1理论加工范围

材料类型料厚范围[mm]气体类型气体压力[bar]

SPCC,SPHC≦20O20.5～4.0

SPCC,SPHC≦12N213～25

AUS≦12N213～25

AL≦8N213～25

*（1）采用氮气切割要比氧气切割好，使用氧气割后会产生很大毛刺。

（2）不能使用切割SECC/AL/AUS。

6.1.2实际加工经验

材料SPCC/SPHCSECCAUSAL

厚度[mm]≦10.0≦2.0≦3.0≦3.0

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7.0LASER机常用用途及加工工艺

7.1常用用途及加工功能

（1）LASER机主要加工外型尺寸较小的零件（一般门板类大零件则在NCT上下料）。

（2）LASER机可加工形状较复杂，且圆弧较多不易在NCT上加工的零件。

（3）LASER机还可以用来下料，割字，刻蚀，绘图，焊接，割线等。

（4）LASER机还可以进行立体加工，或进行二次定位加工，但一般二次定位加工均需用定位治具辅助实

现。

7.2LASER二次加工定位方式

7.2.1定义

因工艺上需要或设计变更,要求对成品或半成品进行补割,以满足产品功能的工艺,称二次加工。

7.2.2原理

LASER二次加工至少需要两个程序,一是治具程序,用于切割定位治具；二是产品程序,用于补割图

元，它以治具程序为基准,产品被定位后进行补割,就相当于下料,只是每次需将加工完成的产品取

下来,扔掉废料,并另取待加工工件定位。过程是通过第一次切割形成定位销孔与避位孔,然后将需要二

次切的工件通过定位销孔的配合准确定位，调入第二次切割程序切割二次加工图元。

7.2.3 分类

（1）定位方式1：采用工件上预设的定位孔定位；

（2）定位方式2：采用工件内部适当的五金件底孔定位。

（3）定位方式3：采用工件外形定位。

*定位孔的数量不能少于三个，最好不要排在同一直线上，以免造成定位偏差。

7.3 LASER 机切割速度：

（1）切割直线一般速度为12m/min，板厚不是很厚时，一般的切割速度为40mm/s。

（2）激光切割速度与所割零件的材质有关，切割铁板类比铝板类速度要快.

（3）激光切割速度还与零件厚度有关，板材越厚切割速度越慢

7.4 LASER 切割所产生的现象：

（1）切割后断面及其附近会被氧化或氮化，断口处会发黑。

（2）切割时在刺穿点由于电流的原因，刺穿时板材温度迅速增大被融化而产生节点（产生融渣)

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定 位 孔

定 位 孔

定 位 孔

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7.5LASER 特殊加工方法

7.5.1 凸包上的孔的加工方法:

（1）高度小于10mm 且坡度较小的凸包﹐一般采用尖喷嘴连续模式加工﹐可能在凸包斜面上会

有毛刺﹐熔渣产生﹐加工时注意安全。

（2）对于高度大于10mm 且坡度较大的凸包﹐一般采用分段脉冲模式.加工时注意切割路径的调整分两

次﹐分别从低处往高处加工。

7.5.2 AL/SUS 料防反溅熔渣加工方法﹕

产品在加工过程中﹐ 激光避免不了会割在床台的间栅上﹐由于气体激荡而导致熔化的金属反溅在产品

表面﹐粘在产品背面的熔渣很难清除﹐或清除后又由于划伤等原因造成不良﹐很难保证表面质量.

经过多次验证﹐得出一较好方法可防止AL/SUS 料反溅熔渣﹕加工前﹐在AL/ SUS 料反面涂上一层防锈

油﹐利用油膜来隔离AL/SUS 料反溅熔渣﹐效果较佳，但一定要注意防锈油可能会影响下一制程作业﹐

所以加工完成后一定要用抹布将防锈油清除干净.

7.6 热变形的处理方式

7.6.1 定义

由于受激光热影响﹐而使工件在外形和尺寸上产生了与理论上不一致的现象﹐称热变形。

7.6.2 热变形的特点

激光在切割中有较小的邻边热影区﹐所以热变形主要表现在﹕

（1）板材较厚且工件外形呈细长形﹐例如产品外形的长宽比为30﹕1 的情况下﹔

（2）较薄板材,但需要切割的图元特别密集时﹐例如在加工某些网孔较多的产品时﹐外形

尺寸容易超差﹔

（3） 有些要切割时可能有内应力的作用﹐所以热变形中会夹杂着内应力变形﹔

（4） 铝材﹐热轧钢受热易膨胀﹐泠却后造成尺寸偏差﹔

7.6.3 切割热变形的预防与改善

7.6.3.1 调试特殊的切割参数﹐来减少热变形﹕

（1）将切割的功率降低﹐切割的速度降低﹐使功率与该速度下材料被切割所需的

能量相匹配﹐没有多少多余热量﹔

（2）将切割气体的流量增大﹐使切割产生的热量尽可能被带走﹐即增加切割气体

压力﹐并更换更大口径的喷嘴﹔

（3）降低切割的效率﹐使泠却的时间变长﹐可降低热变形﹐提升质量。

7.6.3.2 通过优化切割程序来降低热变形﹕

（1）如下图﹕如切割类似细长形产品﹐尽量将切割设置为如右图箭头方向﹐使

热量更容易被传导;

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图一

（2）如切割特细长产品﹐且直线度与平面度要求较高﹐可采用分段切﹐使

之有均匀热影响而不变形﹔

（3）对于整板切割时﹐可以跳跃式切割﹐而不是顺序切割﹔

（4）对于较薄材料但图元特别密集时﹐可以将较密集的图元分多个工序来加工。

8.0 LASER 加工的工艺处理及注意事项

8.1 LASER 工程图面标准

（1）除非特别指明,工程图毛刺面一律向下;

（2）主视图本工程LASER 加工图元放在0 层,刻蚀放在0 层黄颜色，前次加工图元放

在对应的加工图层，加工图元必须串联在一起，不能有断线;

（3）在后续的LASER 工程图中, 前次LASER 加工的图元置于LASER 层,本次加工图元

(包括治具孔)置于0 层;

（4）如有尖点即会在尖点处产生很大融渣，毛刺，所以如果在LASER 机上加工的

零件在展开时，所涉及到可调整的尖点最好改为圆弧过渡。

（5）在画展开时，注意不得有重复线型现象，重复切割会产生融渣，也造成了气

体的不必要浪费。

8.2 LASER 加工工艺处理

8.2.1 LASER 工艺参数

项目 最小割孔 最小槽宽 工艺孔宽度 最小圆角 最小薄材厚度

实际值 0.5T 0.3 0.7 R0.5 0.5

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8.2.2 如果工件面上的小折展开后距孔边不足 0.5MM,需扩孔至距小折的边 0.5MM。

8.2.3 考虑使用二次 LASER 在工艺处理时的时机

（1）抽形将导致本体外形严重变形

（2）抽形将导致邻近像素变形(局部内孔变形）

（3）抽形上有孔,抽孔,抽芽

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8.2.4 考虑使用三次 LASER 在工艺处理时的时机

如果第一工程 LASER 下料，第二工程冲凸包，第三工程补割时凸包向下切割头

割不到 2.0 圆孔，凸包向上切割头割不到 6.0 圆孔，因此,不管凸包向下还是向

上,都不能在一个 LASER 工程里同时切割 2.0 与 6.0 圆孔,此时,须采取三次激光

工艺.

*如果条件允许，可以对喷嘴进行打磨处理，目的是为了避开凸包，而无需采用三

次 LASER 加工。

8.2.5 须要进行攻丝的孔，在经过LASER 切割后就不易进行攻丝，因为在激光切割

后断口处的硬度会变硬（经过了高温热处理），尤其在板厚很厚时，断口处更难进行

攻丝，所以在需要攻丝的零件一般不在LASER 上加工.

8.2.6 混合排版

下料时为了方便现场操作，提高工作效率和板材的利用率，可以采用混合排版的方式，如图所示。

这种方式一般适合于外形较小的工件，可以是单一产品排列，也可以是多种产品混合排列。排列的原

则就是最有效的利用板材，不造成浪费。

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干涉

干涉

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8.3 LASER 加工流程图

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客户三维图档

分析结构选择下料机床

LASER 下料

展 开

NCT 下料

审核/下发图面/

编程/LASER 下料

分析/调整