加工机 | 不停顿高效激光加工秘诀之一 -- ZoomHead加工头
有句俗话说“不怕慢就怕站”，说的是不停顿的工作其效率高于干干停停。在激光加工机的设计中，为了提高生产效率，尽可能地将停机（包括暂停）时间减少，成为了各激光机制造厂商所追求的目标，并为此推出了不同层次的解决方案。
点击视频了解三菱电机不停机秘诀
一般的激光加工机需要停机维护保养，比如：清洁加工透镜；在应对不同加工对象时需要停机更换不同的选件；更换不同焦距的加工透镜等都无可避免。三菱电机自主研发设计的ZoomHead光纤激光加工头完美地解决了高速全自动地清洁和更换加工透镜问题，实现了激光加工机在这些环节上不停机，构成了三菱电机光纤激光机不停顿高效加工的秘诀之一。
本期看点
解析Zoom Head加工头的优越性。
光束（光斑大小）对激光切割的影响
激光切割的基本原理通俗地讲就是：由高能量密度的激光烧开板材，同时依靠与激光同轴的辅助气体将切缝中的残渣吹掉。因此切缝的宽窄与激光光斑覆盖面积的大小相关，它会影响切割速度（覆盖面积大则光斑的能量密度低）和切割质量（所需要吹入的辅助气体是否适量）。
图 1 光斑焦距焦深说明
参照图1（光斑焦距焦深说明图）可以较为容易理解：短焦距透镜光斑面积小能量密度高导致被照射位置的材料熔融（速度）快但切缝狭窄不利于辅助气体的吹入——适合薄板高速切割；中焦距透镜光斑面积增加能量密度减小导致被照射位置的材料熔融（速度）减慢但切缝增加，有利于一定量的气体吹入——适合中厚板高速高质量切割；长焦距透镜光斑面积大能量密度小导致被照射位置的材料熔融（速度）慢，但切缝宽利于气体吹入——适合厚板高质量切割。
光模（TEM00和TEM01*）对激光切割的影响
激光发生器因其发振原理、谐振调制的不同，其输出的能量分布也不尽相同。通常把这种光能量分布的状态叫模态（光模）。图2（几种形态的光模）示出了其中的几种光能量分布不同的形态及其命名。
图 2 几种形态的光模
而现在三菱电机开发成功的ZoomHead技术，在加工头中确确实实地实现了这一目标，不仅可以根据加工对象高速调节最适合的光斑大小以及最适合的光模，同时还可以做到无级调节，使每种材料的每个板厚加工都处在最佳光束的状态。图3示出了ZoomHead加工头工作时光斑光模可连续调节所能达到的状态，大大提高了切割质量和效率。
图 3 按照切割需求自动无级调节光束和光模达到最佳切割效果
透镜清洁对激光切割的影响
在激光加工中，光束（高光能量）通过加工透镜聚焦到被加工材料上使其熔融。为了使通过透镜的光能量损耗最小，通常选择光吸收率尽可能低的材料和镀膜制成透镜。然而金属加工时产生金属蒸汽和粉尘无可避免，当其附着在透镜上就会大大增加透镜对光能量的吸收率，减弱实际加工的能力，更有甚者会导致透镜过热而烧损镀膜进而使透镜碎裂。图4表示出了污染的透镜损坏的状况。
三菱电机的ZoomHead技术将透镜密封在加工头中，其内部的正气压使环境中的粉尘和金属蒸汽无法接近透镜，从而无需人工干预且能持续保障透镜的清洁。进而减少了透镜清洁及调整再标定等时间，重要的还有避免了因清洁透镜及复原操作所带来的加工机及其零部件的故障风险。
结语
三菱电机自主设计研发的ZoomHead加工头，完全省略了人工干预环节，全面地解决了对应加工不同材料、不同板厚所需要的光束以及光模的最适应全自动调节。同时客户无需考虑因透镜清洁占用生产时间的问题，为长时间高质量稳定地连续加工提供了技术保障，满足了客户为追求最大的高效率生产需求。它搭载于三菱最新型GX-F系列光纤激光加工机上，成为实现三菱电机不停顿高效激光加工机的一大利器。