切縫與切割公差:雷射切割到底能做多準
光束有寬度,切邊也不是一條理想的線。本文說明切縫是什麼、為什麼圖面要畫成品而不是切割路徑、光纖雷射實際能維持多少公差,以及最後那十分之一公釐從什麼時候開始變得重要。

切口是有寬度的
雷射並不是沿著一條沒有寬度的線把金屬分開,而是熔出一道窄槽,再把熔融金屬吹走。這道槽的寬度就是切縫(kerf),是實實在在以金屬蒸氣和熔渣形式去除的材料。光纖雷射的切縫,從薄板上約十分之一公釐,到厚板上的半公釐不等。零件上每個尺寸都是帶著這個寬度切出來的,大家對雷射精度最常問的兩個問題也都源自於此:零件切出來尺寸準不準?配合能做到多緊?
| 板厚 t | 常見切縫 | 備註 |
|---|---|---|
| 1 mm | ≈ 0.10 mm | 幾乎可以忽略 |
| 3 mm | ≈ 0.15 mm | 仍然很細 |
| 6 mm | ≈ 0.25 mm | 做配合時會感覺到 |
| 10 mm | ≈ 0.35 mm | 需要事先考慮 |
| 20 mm | ≈ 0.50 mm | 而且有錐度,見下文 |
切縫隨板厚增加,也會因輔助氣體和切割速度而略有變化。這些是實務參考值,不作保證。
畫零件,不畫切割路徑
很多人在這裡卡住:如果光束切掉0.2 mm 的寬度,那每個孔不就大了0.2 mm,每個外形不就小了0.2 mm?如果機器沿著線的正中間切,確實會這樣。但機器不是這樣切的。CAM 軟體會把刀具路徑往每條輪廓的正確一側偏移半個切縫寬,切出來的特徵正好落在標稱尺寸上。您只要畫出想要的零件;切縫補償是機器的事,會自動處理。
雷射能維持的公差
切縫補償之後,剩下的就是機器和材料本身的精度。薄板上,光纖雷射切出的特徵公差約為±0.1 mm,而且不加價。平板零件上的孔徑、孔距和外形輪廓,是整張訂單中做到精準最便宜的地方。板越厚、熱量越大,公差就越寬,因為錐度和熱變形也隨之增加。
| 板厚 t | 切割公差 | 限制來源 |
|---|---|---|
| ≤ 3 mm | ≈ ±0.1 mm | 機台定位精度 |
| 3~8 mm | ≈ ±0.15 mm | 略有錐度,有些熱影響 |
| 8~15 mm | ≈ ±0.2 mm | 錐度與熱膨脹 |
| > 15 mm | ≈ ±0.3 mm+ | 切割時熱量使板材移動 |
關鍵尺寸請以平板零件上的切割特徵為基準標註,那裡雷射切得最準,也最便宜。
切割面並非完全垂直
切縫上寬下窄,切割面會留下一點錐度。薄板上看不出來;10 mm 以上的板材,沿厚度方向可能差到零點幾公釐,這對壓入配合或需要與板面垂直的銷就有影響。另外還有熱影響區(HAZ),也就是緊貼切口、金屬曾經歷高溫的一條很窄的帶狀區域。光纖雷射的熱影響區不到一公釐,幾乎所有情況下都可以忽略,只有在裝配淬硬零件,或切割後要再加工邊緣時才需要留意。
重複精度比單件精度更重要
對量產來說,重要的數字不是單一零件離標稱尺寸多近,而是第1,000件和第1件有多接近。這正是雷射的強項:同一個程式、同一張排版,一件接一件切出同樣的結果,不會像手工作業那樣慢慢跑掉。同一次切割切出的兩個特徵,彼此之間的相對位置,遠比各自相對於絕對標稱尺寸更準確。所以如果某個配合一定要準,盡量把兩個配合特徵放在同一個切割件上,兩者之間的距離就由雷射來保證。
雷射的重複精度比絕對精度更高。把配合設計在一起切出的兩個特徵之間,就能免費用上它最好的一面。
需要精準到0.1 mm,請註明
大多數零件完全不用在意這些:雷射的精度高於需求,切縫在您看到零件之前就已經處理好了。真正值得交代的,只有少數需要配合的特徵。把它們標出來,我們會告訴您能維持的公差,並在公差緊的地方針對切縫和錐度調整設計。
- 01 哪個尺寸需要配合 不用全部標,只標配合孔、配合槽,以及需要對齊的孔群。
- 02 板厚與材質 公差和錐度都隨板厚放大,2 mm 板上的配合和15 mm 板上的配合是兩回事。
- 03 切割後是否再加工 如果孔要鉸、面要銑,我們就切小一點,把精度留給那道工序。
有尺寸必須做到精準? 寄來零件圖面,並標出需要配合的部位。我們會告訴您這個部位能維持的公差,以及哪些地方在設計上要考慮切縫或錐度。