现代光纤激光器的切割速度极快，但其输出是否稳定且可预测？该过程会产生大量动能，反过来又会导致碎片倾倒或飞出，干扰快速移动的切割头，即整个机器中最敏感的部件之一。如果先前切割的内部特征产生的碎片倾倒或翻转到板材顶部，导致切割头损坏，则整个过程不稳定。

稳定且可预测的工艺需要智能的刀具路径策略和考虑材料产量的嵌套；结合零件方向要求（外观或弯曲的纹理方向）；并明智地使用微标签来满足下游工艺的干净边缘要求，简化嵌套，并最大限度地减少去毛刺的需要。

稳定的激光切割可确保零件在嵌套结构中保持安全，并使来自内部特征的废料干净利落地落入板条之间。现代光纤激光器会产生大量湍流，这些废料常常无法按预期运行。目前，软件可以帮助确保零件安全，并确保这些废料按预期排出，避免造成危险。

动态嵌套的必要性

美国大多数金属加工企业都处于产品组合高度复杂的环境中。零件流的最佳套料通常可以涵盖多种工件，以满足各种不同的需求。最重要的是：工件组合总是在变化。程序员可以花费大量时间进行静态套料，优化材料良率并设计刀具路径，但花费时间成本。

考虑到客户需求的性质，这批套料在激光机上加工的频率是多少？有些订单可能加工频率很高，但如果这批套料涉及一些可能永远不会再见到的小批量订单，该怎么办？

因此，目前许多程序员严重依赖软件自动生成的动态套料。它们会识别约束条件，例如特定的零件方向，以便毛坯具有所需的纹理方向。此外，它们还会指定头部在不向上移动（Z轴方向）且不造成伤害的情况下可以移动的最大距离。

他们还会审查微型卡扣的使用和放置方法。细长的部件可能需要安装微型卡扣，以免它在板条之间倾斜。但如果同一部件延伸到多个板条上怎么办？这样可以消除对微型卡扣的需求，简化拆解，并省去去毛刺的麻烦。

以上这些都代表了套料软件的基本功能。不过，近年来软件技术取得了长足的进步。经验丰富的激光程序员或许还记得，在套料过程中，一小块金属片翻倒，导致切割作业戛然而止的场景。如今，软件可以预测这种情况发生的位置，并防止这些金属片“失控”造成破坏。

智能刀具路径、智能防撞

嵌套过程涉及诸多细节，其中就包括避免碰撞。那些经常翻倒或失控飞出的块状物，最容易被预期整齐地落在板条之间。关键时刻发生在块状物完全从库存中释放出来时。如果它们摇晃、倾斜或飞起而不是落入板条之间，激光头甚至机器的玻璃外壳都可能受损。

假设来自这些内部特征的废料能够干净地掉落，那么仅按顺序切割内部特征的激光器可以以最快的速度运行。当然，当废料卡住、倾斜或向上飞出时，就会造成不稳定的情况，随时可能发生头部碰撞。如今，软件使用自动防撞算法，该算法在激活后会分析板材的整体完整性，然后提出具体的策略来确保激光切割的稳定性。

想象一下，一个零件有多个内部特征，每个特征都是不规则多边形，包含尖锐和圆润（半径）的边缘。软件会识别内部特征轮廓上可能导致弹头粘连并无法顺利从板条上掉落的区域。

一旦软件识别出这些风险，就会进行相应调整。具体来说，它会指示激光头几乎完全切割内部特征的周边，留下未切割的部分，以确保废料的安全。由于未切割部分安全，切割头无需抬起即可在切割之间快速移动。也就是说，切割头永远不会越过之前切割过的部分。相反，它会在未切割的部分上找到最安全的路径。

在切割循环的后期，切割头会返回到这些内部特征进行最后的切割，使废料能够干净利落地穿过板条。此时，切割头不会穿过刚刚切割的孔，而是找到最安全的路径进行下一次穿孔。

程序员可以在此定制方法。例如，他们可以指定最后未切割部分的切割顺序，以及这些未切割部分在内部特征轮廓上的位置。在定制过程中，软件会识别任何可能需要加长的未切割部分，以增加强度并确保块料保持稳定。这使得切割头可以返回并进行最后的切割，之后块料安全地穿过板条。

激光不是制约因素

在某些情况下，可能需要采用“碎块破坏”的顺序。此时，激光可以以之字形甚至螺旋形运动，将碎块“切碎”成小块，并可靠地落入板条之间。这种方法尤其适用于轻质材料中的小碎块，因为这些碎块在切割后可能会失控飞出。

随着激光切割不再成为制约因素，这类方法也变得越来越流行。几年前，程序员会尝试优化激光切割的刀具路径，以实现效率最大化。仅仅为了切割一块废料而增加循环时间，似乎不太现实。然而，目前激光切割速度如此之快，增加的切割循环时间通常已不再是问题。

类似的想法也适用于“最低热量”切割。软件会将板材划分为多个区域，并指示切割头在各个区域之间交替移动。切割头的移动确实会增加总切割时间。然而，以最低散热量切割有助于切割出形状复杂的几何形状，避免热量在板材的某个小区域积聚，从而导致零件变形，最终可能导致切割出的零件不符合规定的公差。

同样的逻辑也适用于零件块的防碰撞。切割周期可能会更长，先部分切割所有内部特征，然后再最终切割剩余的未切割部分，但在大多数情况下，增加的周期时间并不多。同样，激光并不是制约因素，直到，一个块状物向上翻滚并撞到头部。

激光切割稳定性之路

这些策略归结为使用智能刀具路径，以确保零件保持稳定，并使小块材料以可预测的方式干净利落地落下。

激光切割中的防撞功能虽然不起眼，但至关重要。如果切割头损坏，在等待激光器恢复正常运转的过程中，企业将陷入困境。如果这种情况经常发生，最终对企业的损害将远超其他任何因素。