GB/Z 18462-2001 激光加工机械 金属切割的性能规范与标准检查程序

ICs31-260

J39

中华人民共和国国家标准化指导性技术文件

Gs/z18462-2001

eqvISO/TR11552:1997

激光加工机械

金属切割的性能规范与标准检查程序

Laserprocessingmachines-Performancespecifications

andbenchmarksforcuttingofmetals

2001一10一08发布2002一05一01实施

中华人民共和国发布

国家质量监督检验检疫总局

GB/z18462-2001

前言

本指导性技术文件是根据ISO的2类技术报告ISO/TR11552:1997激《光器和与激光有关的设备

激光加工机械金属切割的性能规范与标准检查程序》制定的，在技术要素方面与之等效;在其他几

个要素方面，结合国内具体情况，有以下几点改变:

—在指导性技术文件的概述要素方面，删去了原引言，因为该引言说明的是本指导性技术文件和

其他几个标准之间的关系，与本指导性技术文件技术内容关系不大，故将其删去。

—在指导性技术文件的一般要素方面，根据国内具体情况，将本指导性技术文件名称修改为《激

光加工机械金属切割的性能规范与标准检查程序》;将原“引用标准”中所列的标准修改为相应的国家

标准，删去了其中所列的标准草案，因为对应于这些标准草案，将陆续制定相应的国家标准。因此，在本

指导性技术文件的正文中有关的地方在文字叙述上都做了相应的修改

—在指导性技术文件的补充要素方面，删去了原提示的附录D'参‘考文献”。

本指导性技术文件的附录A,附录B和附录C都是提示的附录。

本指导性技术文件仅供参考。有关对本指导性技术文件的建议和意见，向国务院标准化行政主管部

门反映。

本指导性技术文件由中国机械工业联合会提出。

本指导性技术文件由北京光电技术研究所归口。

本指导性技术文件负责起草单位:国家激光器件质量监督检验中心。

本指导性技术文件参加起草单位:北京光电技术研究所、北京吉普汽车有限公司。

本指导性技术文件主要起草人:王世孝、吴爱平、卢永红、李严。

GB/Z18462-2001

ISO前言

国际标准化组织(ISO)是各国家标准组织((ISO成员组织)的世界性联合体。国际标准的制定工作

一般是由ISO各技术委员会完成的。每一个成员组织只要对技术委员会确定的项目感兴趣，都有权派

代表参加该技术委员会。与ISO有联系的国际组织、政府机构与非官方组织，也可参与其工作。在电工

标准化的所有方面，ISO一与国际电工委员会(IEC)进行密切的合作。

技术委员会的主要任务是制定国际标准。但在特定情况下，技术委员会可以提议出版技术报告，其

类型可以是下述中的一种:

-1类，尽管反复努力争取作为国际标准出版，仍不能得到必要的多数主持的时候;

-2类，标准对象在技术上仍处于发展之中，或者由于其他某种原因，在将来而不是目前才有可

能统一为国际标准的时候;

一一3类，技术委员会从作为国际标准正式出版的那些出版物中例如“技术发展动态”，己经收集

到不同种类资料的时候。

1类与2类技术报告在出版后三年之内要进行复审，以决定其是否能转变为国际标准。3类技术报

告则要一直到它所提供的资料不再有效或不再有用的时候才不得不进行复审。

ISO/TR11552是2类的技术报告，它是由ISO/TC172;“光学与光学仪器’'SC9;“光电系统’，与

CEN/TC123:“激光器和与激光有关的设备”联合制订的。

本文件是正在出版的技术报告((2类)系列出版物(按照ISO/IEC导则第1部分G.3.2.2)的其中之

一，该出版物在激光材料加工领域可作为一个“未来标准暂用”，这是因为急切需要就如何应用这一领域

的标准而形成一个指南，以满足鉴定的需要。

本文件不被看作是“国际标准”。建议暂时应用以便收集它在实际应用中的经验与资料。有关该文

件内容的评论意见可寄予ISO中央秘书处

本技术报告(2类)的复审将在其出版后三年内进行，以便选择再延长三年，还是转化为国际标准，

或是废止。

附录A,附录B,附录C和附录D均是提示的附录。

中华人民共和国国家标准化指导性技术文件

激光加工机械

GB/z1

金属切割的性能规范与标准检查程序8462-2001

eqvISO/TR11552:1997

Laserprocessingmachines-Performancespecifications

andbenchmarksforcuttingofmetals

范围

本指导性技术文件规定了激光加工机械切割质量的一般评价标准及有关测量的内容，以表征用于

金属切割的激光加工机械的性能特征。

测量方法与测量器具还能用来记录激光切割机械的特性和/或跟踪激光切割机械在一段时间内性

能的变化。

本指导性技术文件适用于一般用途的激光加工机械，也适用于专用的激光加工机械。

本指导性技术文件既不包括激光加工机械的性能指标，也不包括对它的要求。因此它不适用于两个

厂家生产的激光机械之间的竞争性对比。

2引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本指导性技术文件中引用而构成为本指导性技术文件的条文。本指

导性技术文件出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本指导性技术文件的各方应探讨

使用下列标准最新版本的可能性。

GB/T15313-1994激光术语(eqvISO4287:1997)

GB/T3505-200。产品几何技术规范表面结构轮廓法表面结构的术语、定义及参数

3定义

本指导性技术文件采用GB/T15313给出的定义及下列定义。

3.1后拖角drag

在切割面上看到的、向切割方向后方偏斜的割纹与激光人射方向的角偏差。

3.2结瘤dross

切口上不希望有的凝固残留物，包括在激光束从切割面射出处所附着的固化金属熔滴。

3.3完全切割fullcut

在试件整个长度上完成切断的切割。

3.4热影响区宽度heat-affected-zonewidth

垂直于切割面测得的该面与能观察到的因切割热而使材料特性发生变化的点之间的最大距离。

注:热影响区宽度用毫米(mm)或微米<}m)表示。

3-5中断切割interruptedcut

在试件长度上只完成一部分的切割。

3.6切口宽度kerfwidth

中华人民共和国国家质f监督检验检疫总局2001一10-08批准2002一05一01实施

GB/z18462-2001

在激光束人射工件处测得的切口两侧切割面之间的宽度。

注:切口密度用毫米(mm)表示

3.7氧化层oxidationlevel

在切割面上凝固的金属氧化的最大厚度。

注氧化层用毫米(mm)表示。

3.8轮廓profile

沿激光光束方向观察到的用一维、二维或三维量度的切割轨迹。

注:轮廓精度以预期的轮廓与实际得到的轮廓之间的偏差来度量，它包括系统偏差和随机偏差

3.9重铸层recastlevel

在切割边缘处，垂直于切割面测得的再固化金属所形成的均匀表面或薄膜的最大厚度。

注:重铸层用毫米(mm)表示。

4机械与工艺参数

4.1概述

激光切割的性能取决于许多参数。本指导性技术文件提供了这些参数的结构框架及其统一的术语，

使得两个系统之间和/或同一系统在不同时间之间切割性能的度量是可以比较的。显然，不同类型的激

光器件其参数也是不同的。

用于表征某一器件或者系统的许多参数(例如谐振腔的几何形状或气流)通过设计或工厂制作都是

确定的。这些参数在本指导性技术文件中叫做“系统不变量”。其他的参数，像电流的调整或光学指标，

可以由操作者设置以达到一定的功能。这些参数称为变“量”或“可控”参数。在这些参数的主要组合或

者型式中，有一些参数在试验中必须保持不变，而有一些参数则在每次试验时都应进行测量(包括那些

可以测量的，但不包括用代码或其他方式表示的通用参数)，还有一些参数，它们可以改变也可以不变，

对本指导性技术文件所要求的结果一致性不产生影响。表1给出适用于确定激光切割“标准检查程序”

试验草案的各种参数分类C见附录A(提示的附录)j。

表1系统参数的分类

分类说明

0不能改变的参数(系统不变量)

1每次试验时应保持在某一值不变的参数

2每次试验时都应该做记录的参数

3未知的或通用的(保密的)但在每次试验时都要尽可能保持不变的参数

4在本指导性技术文件范围内不可控的参数

5与获得标准检查结果无关的参数

附录A列举了适用于可控标准检查程序的激光系统试验参数。每一个参数均列出了它可能出现的

分类(见表1)。例如，最大脉冲重复率(Hz)，它可能被划分为“系统不变量”，“每次试验都要有记录的参

数”，也可能与试验无关(像只以连续波形式运转的激光器)。

附录A中列举了大约150个参数，但是每个参数不一定个个都要测定。所以每当要进行新的试验

时，都应再检查一次，看哪些参数的分类和/或采用值是应该注意的。

附录B(提示的附录)给出了本指导性技术文件使用的一种检查清单的格式，这仅是举例。检查清单

没必要模仿附录B，但是它应该适合于激光器的类型、用途等。每个使用者都应该提出他自己约定的检

查清单，向操作者说明，哪些参数需要调整，哪些参数要保持不变，并且/或者列出相应试验用的表格。使

用者通过分析附录A所列举的参数，看哪些参数适用于自己的激光系统或装置，进而完成检查用的清

单。

GB/z18462-2001

首先，分类为4或5的参数可以从清单上除掉。其次，分类为。或1的参数应加以鉴别并且列出;试

验数据记录单只涉及到表示分类为0与1的参数的一种特定组合的代码。每一试验记录单都应包含有

分类为3的参数代码以及需要记录结果的分类为2的参数。记录单还应该包含有能鉴别分类为。或1

的参数组合的代码，除非这种组合是不变的。为了区分整个试验，最好有一系列标题(见4.2和附录B),

4.2标准检查程序的试验技术条件

4.2门总则

标准检查程序的试验技术条件规定每一个参数都要划分其类别:0,1,2或3类:或者

a)若是。,1或2类的参数，规定其数值，或者

b)若是3类的参数，规定一标志码。

划分为4或5类的参数不必记录。

4.2.2一维切割标准检查程序的试验

4.2.2.1试样的技术要求

试样应该由用户规定，假定试样的厚度是均匀的，长度至少100mm，并且符合4.2.2.2的要求。

4.2.2.2切割的技术要求

完全切割与中断切割应该各进行一次。中断切割的长度必须是55mm士5mm。完全切割的长度则

应该至少是从试样边缘算起的试样厚度的十倍。

4.2.3二维切割标准检查程序的试验

4.2.3门试样的技术要求

试样必须由用户设计以适应试验的要求。附录C(提示的附录)规定了适用的试验样品，在这种情况

下，试样应该是厚度均匀的，平滑的，尺寸符合要求的。附录C中图CI显示了切割试验的一个例子。若

有必要，可以增大试验样品的尺寸，但是其尺寸一般应该与图示尺寸成比例地增大。

对于重复的图样，其圆半径及齿形图样的根部尺寸应该大约是几何级数的。

4.2.3.2厚度达到20mm时的切割技术要求

附录C中图C2表示的是对厚度较大的材料的切割。若有必要，可以增大试验样品的尺寸，但是，一

般应成比例地增大。

附录C中图C3表示的是另一可供选择的包含有较小元件的切割。该试验样品的尺寸应与其厚度

成比例。

4.2.3.3试验部位

应该对三个试样在三种不同部位进行切割试验，以测试加工机在规定切割范围内的一致性。

4.2.4三维切割标准检查程序的试验

42.4.1试样的技术要求

规定要用两个试样:

a)一个弯曲的试样，曲率半径不大于1m。若试样断面是管形的，则试验应该在该管轴线的各种取

向上进行。试样的材质、厚度与曲率半径应该由用户确定;

b)一个空心立方体或者有五个平面的立体结构，其材质与厚度应该由用户确定。

4.2.4.2切割的技术要求与试验方位

4.2.4.2.1弯曲的试样

应该至少选择在三个部位上进行切割以测试在整个切割范围内的一致性。

4.2-4.2-2空心立方体

a)在立方体顶面上应进行四次切割，每一次切割用图1所示偏置肘节的一个方位。

b>在立方体四个侧面的每一侧面上应进行两次切割，每一次切割用图2所示的一个方位。

Gs/z18462-2001

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b)说明四个方位的顶视图，激光射向纸里

图1切割立方体顶部表面时偏置肘节的四个方位

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图2在垂直面上切割时偏置肘节的二个方位

评价

5.1概述

切割质量的评价是本指导性技术文件的关键部分。本文件尽可能采用通用的切割评价程序。评价

可以由用户进行，而不依靠实验室。评价要考虑下述特性:

a)定量评价

—垂直度或者倾斜度“,mm;

—粗糙度Rz,pm,

b)定性评价

—后拖角;

—切口上缘圆弧度;

—断面精度;

—切口宽度;

—结瘤;

—热影响区宽度;

—氧化层;

—重铸层;

—裂纹;

—氧化色。

5.2定量评价—分级

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加工机械在切割的垂直度与粗糙度方面的性能按表2所示的精度等级划分。

表2切割的垂直度与粗糙度的分级

级别说明

Q严格的精确的(stringent)

I居中的.中等的(intermediate)

I适度的，一般的(moderate)

N不分级的(notclassified)

通过将测量值与图3所示的各级分类区域进行比较来分级。目前，激光切割金属的厚度一般不会超

过40mm,图3给出的厚度在40mm以上的数值仅供参考。

如有必要，可由用户对后拖角和切口上缘圆弧度进行定量的评价。本指导性技术文件不再提供更进

一步的指南。

53测量

5.3门垂直度或者倾斜度u

垂直度或者倾斜度u定义为预期切割后表面与实际切割后表面之间的最大垂直距离(见图4)，用

mm表示，它是应该进行测量的。

对于某一切割精度等级所允许的值、是切割材料厚度的函数

5.3.2粗糙度Rz

每次粗糙度的测蛰都应在15mm的切割长度上进行。粗糙度的定义见GB/T3505--2000的

4.1.3.

对于某一切割精度等级所允许的值Rz是切割材料厚度的函数。

5.3.3测量点

5.3.3.1总则

测量点的数目与位置取决于加工工件的形状和尺寸.有时还与它预期的用途有关。5.332给出了

评价用的最低要求。

5.3-3.2测量面的数目

a)对于。级或工级的精度等级，必须测量所有的面。

6)对于II级的精度等级，必须测量不小于一半的切割面。

c)测量的设计应考虑到这样一个事实:即切割质量，特别是垂直度，可能与切割的方向有关。

5.3.3.3单项测量的数目

a)为了确定总粗糙度精度(Qz),要求在每个切割面上测量一次Rz,

b)为了确定切割面总垂直度精度(Us),要求在每一侧面上测量三次“。

5.3-3.4测量位置

对于厚度2mm以下的切割，应该在其中点测量粗糙度。当切割的厚度大于2mm时，应该在工件

厚度的三分之二处，从其上部表面测量粗糙度

54规定切割的精度等级

a)测量Rz(见5.3.2)用于计算“总粗糙度精度(Qz)",

对于任一侧面，粗糙度Rz的测量值取平均得到该侧面的粗糙度R:值。

粗糙度精度(Qz)则为

Q:二习(Rs)/N“·“···”·”···”··。·……(1)

其中N表示切割的侧面数目。

b)类似地，“总垂直度精度(uq)”则为

。、=Z(mJIN···，····……(2)

GB/z18462-2001

c)属于精度等级。，1，Q和N的总粗糙度精度(Qz)与总垂直度精度(叭)的值表示如图3。在计算

得到的两个值中，用最不利的那个值确定切割相应的级别。

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