光束傳(chuan) 輸對於(yu) 激光切割過程的可靠性具有重大意義(yi) ，瑞士百超專(zhuan) 注研發光束傳(chuan) 輸質量。“光束性能與(yu) 傳(chuan) 輸是百超激光切割係統的核心要素，”瑞士百超激光研發部負責人Roland St?ckli如是說，“從(cong) 技術角度來看，它是我們(men) 必須掌握的技術含量最高、最耗費時間的工作之一，它就是決(jue) 定機床切割是否穩定的重要因素。”

對於(yu) 光束傳(chuan) 輸從(cong) 其定義(yi) 來看都包含什麽(me) ，各種理解不一而終。從(cong) 最廣泛的意義(yi) 上來講，光束傳(chuan) 輸包括從(cong) 諧振腔到切割頭的完整光束通道。從(cong) 更加嚴(yan) 格的意義(yi) 上講，例如在技術術語中，它一般隻是指諧振腔的光束輸出和切割頭的光束輸入。很多激光切割係統中使用的元件都可以在市麵上買(mai) 到。光束性能與(yu) 傳(chuan) 輸部門激光物理學者Andreas Lüdi稱：“另一方麵，完整的光束傳(chuan) 輸概念並不存在。可以說，光束傳(chuan) 輸質量是百超區別於(yu) 其他競爭(zheng) 對手的一項要素。有了基於(yu) 大量技術訣竅和能力的光束傳(chuan) 輸技術，百超有實力獨樹一幟。”

光束傳(chuan) 輸的任務就是保持激光束高品質由諧振腔傳(chuan) 輸到切割頭，從(cong) 而保證了切割過程的連續性，確保了切割穩定性和過程可靠性。光束傳(chuan) 輸根據機床的尺寸可以有幾米長，它必須根據具體(ti) 的要求加以構造，隻有這樣才能有效抵消或者補償(chang) 影響降低光束質量的各種因素。

諧振腔和光束的形成

光束的形成主要是靠諧振腔中的透鏡以及擴束係統中的兩(liang) 個(ge) 遠視鏡。

圖1 光束從(cong) 諧振腔輸出端到包括切割頭之間傳(chuan) 輸

百超應用飛行光路技術(圖1)，激光源是固定的，緊貼機器，切割頭所在的切割橋既輕便又靈活。正是由於(yu) 移動架的重量較輕，可實現高的加速度和高速移動。這確保了快速高效率切割，但對光束傳(chuan) 輸也提出了額外的要求。與(yu) 激光束的自然屬性相稱，由諧振腔發出的光束呈腰形(圖2)。由於(yu) 透鏡在移動，產(chan) 生的光束長度也隨之發生變化，到達工件的光束在沒有抵消措施的情況下將呈現不同的特征(焦距長度和橫截麵)。為(wei) 了彌補這個(ge) 不足，利用遠視鏡將光束放大。這確保了光束橫截麵保持基本的連續性，即在事實上保持其不因長度改變而有所變化。使到達切割台任意點的光束始終保持一致。

圖2 激光束覆蓋整個(ge) 切割範圍      

與(yu) 其重要性相符，光束在光束傳(chuan) 輸的起點正確成形。下一個(ge) 決(jue) 定性的階段是使高品質光束傳(chuan) 輸到達切割頭。這個(ge) 過程可在防護罩中完成。

防護罩和光束傳(chuan) 輸通道

擴束和偏振作用之後，光束必須得到充分保護，以便在到達切割台時保持其特征。百超的激光傳(chuan) 輸是在帶防護罩的光束通道中完成的。這個(ge) 裝置非常複雜，它必須滿足質量方麵的許多需求：首先它不能是易燃的，必須是完全密封的，須有一定的使用壽命，不能透氣。密封，這就意味著它必須不透塵、不透水、不透氣。開發團隊更傾(qing) 向於(yu) 防護罩是真空的，因為(wei) 這樣的話，光束就可以以最小的幹擾傳(chuan) 輸。由於(yu) 在技術上這樣做是行不通的，所以百超利用純淨空氣（即幾乎沒有濕度的空氣）保護光束通道，濕氣和塵垢一樣具有類似的負麵作用，可改變光束的橫截麵和光束特征，另外一個(ge) 關(guan) 鍵參數是CO2含量。為(wei) 了防止上麵所提及的類似雜質進入周圍的空氣，防護罩要保持一定的壓力。

BySpeed激光切割機，切割頭以169m/min的速度移動，在空氣動力學中會(hui) 出現巨大的差異。這時候會(hui) 出現一定的風險，光束通道中的某些點上會(hui) 有負壓力而不是所希望的正壓力。在這些點上潛在地存在著汙染的危險。所麵臨(lin) 的挑戰是通過利用精確測量的動態光束傳(chuan) 輸、防護罩交換器和靈活的通道避免出現類似的情況。所有這些措施都確保了聚焦及精確的光束到達切割台，而不是分散的光束。

切割頭和光束聚焦

光束傳(chuan) 輸的終點是切割頭。切割頭的聚焦光學元件可以確保切割工件的激光具有高強度和高度集中。由於(yu) 適應性光學元件和可調整透鏡的存在，焦點的位置也可以改變，由於(yu) 材料的密度、特征以及所使用的切割氣不同，需要有不同的焦點位置。切割頭構造的最主要挑戰是開發出耐用度最強重量最輕的切割頭，要能夠經受住切割過程中產(chan) 生的重壓以及張力。另一方麵，切割頭應該便於(yu) 使用，容易更換，有盡可能多的功能。

“隻有所有的部件都完美地配合時，才有可能實現進一步優(you) 化，光束傳(chuan) 輸環節越來越被重視。”Roland St · ckli讚同地表示。隻考慮光束傳(chuan) 輸中的某一點而忽略其他部件是遠遠不夠的。因此，百超在整個(ge) 鏈條上仍然繼續做著深入開發的工作，目標就是為(wei) 客戶進一步提高過程的可靠性以及進一步提高生產(chan) 力。任何想把係統推至完美使速度達到極限的人都必須確保所有的核心部件（諸如光束傳(chuan) 輸等）都要略高於(yu) 標準要求。