激光切割機是將從激光器發射出的激光，經光路系統，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件達到熔點或沸點，同時與光束同軸的高壓氣體將熔化或氣化金屬吹走。激光切割機的主要光路補償措施有什么？

1、利用擴束鏡進行光束準直

光束的束腰直徑和遠場發散角成反比，束腰直徑越大，遠場發散角越小。目前擴束鏡主要分為折射式和反射式兩種，其原理相當于一個倒置的望眼鏡。

主要作用是通過增加光束的束腰直徑來減小遠場發散角，進而改善由于光路長度變化引起的焦點大小和焦點深度的不穩定目前，國內對光束準直方面的研究不多，其中大多數都是針對折射式的，反射式的研究較少。

折射式擴束鏡的設計、加工、調整都較容易，但是由于透鏡容易溫升過大導致鏡片變形，因此，折射式擴束鏡僅僅適用于小功率激光的光束準直。而對于像激光切割機這樣的大功率光束準直，一般采用反射式擴束鏡。

但反射式擴束鏡的鏡面曲率半徑難以通過解析的方法確定，只能通過數值擬合的方法獲得，因此，設計、制造、調整都很困難。為此，通過擴束鏡對光束準直的方法來對激光切割機的飛行光路系統進行光路補償，效果甚微。

2、采用變曲率半徑鏡片（VRM）

通過調整變量泵的輸出流量來改變VRM鏡片內水槽中的水壓，這樣就可以改變聚焦透鏡的曲率半徑，進而改變聚焦方程中的參數f。變曲率半徑鏡片能夠在光路長度改變時動態地調整光束的特征參數，來保持焦點半徑和焦點深度的穩定。

VRM系統結構復雜、成本高、需要閉環控制，國外一些技術先進的產品已經采用這種光路補償措施。但是，國內現有技術水平，難以達到預期的使用效果。

3、伺服電機直接驅動的等光程系統

與上述兩種光路補償措施相比，等光程具有結構簡單、成本低、調整方便等優點，能在連續加工中確保聚焦透鏡上的光斑面積不變；同時，還能根據不同的切割工藝要求，改變切割時焦點半徑和焦點深度的大小。

目前，國內關于等光程方面研究還不多，如天津城市建設學院的揚曉東等，提出了光路長度補償系統的三種機構設計方案，并從機構的角度對其進行了分析和比較，其方法的提出對激光切割機飛行光路的設計具有一定的指導意義。

采用機構來實現光路補償，會使設備的結構尺寸過大，同時增加了設備的復雜程度，安裝調整難度大。隨著伺服控制技術的日益成熟，采用伺服電機直接驅動等光程裝置具有結構簡單，調整方便等優點，是一種經濟、實用的光路補償方案。

伺服電機直接驅動的等光程光路補償方案主要包括激光發生器、固定于機身上的反射鏡、伺服電機驅動的運動裝置上的補償反射鏡、橫梁上的反射鏡、z軸上的反射鏡片。當固定在z軸上的切割頭作x，y向運動時，補償反射鏡作S向運動來補償光路長度的變化,進而保持激光切割機在連續切割加工時焦點半徑和焦點深度不變。

當有不同加工需要時，比如切割不銹鋼薄板與低碳鋼厚板，需要不同的焦點大小、焦點深度、行走速度，此時，可通過控制器改變等光程裝置的初始位置來改變光路長度，進而改變透鏡表面光束直徑，最終改變焦點大小和焦點深度,以滿足不同加工需要。