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激光切割機主要基于激光束的高能量特性開展切割工作，核心工作原理如下：
1.激光產生：激光由專門的激光發生器生成，目前市面上主流的有 CO?激光發生器與光纖激光發生器。CO?激光發生器通過在充有二氧化碳、氮氣、氦氣的混合氣體放電管中施加高電壓，讓氣體分子受激輻射，輸出波長為 10.6μm 的激光 ，常用于非金屬材料切割；光纖激光發生器則利用摻雜稀土元素的光纖作為增益介質，在泵浦源作用下實現粒子數反轉，產生高功率、高光束質量的激光，在金屬材料切割領域表現良好。
2.激光傳輸與聚焦：產生的激光束要經過復雜的光路傳輸系統，這一系統包含反射鏡、透鏡等光學元件。反射鏡負責改變激光的傳播方向，正確地把激光導向切割頭；而聚焦透鏡則將激光束聚焦到待切割材料的表面，使得激光能量在極小的光斑范圍內高度聚集。經聚焦后，光斑處的激光能量密度比較大，能達到每平方厘米兆瓦級別的能量，為切割材料創造關鍵的能量條件。
3.材料熔化與汽化：當高能量密度的激光光斑作用于材料表面時，材料會迅速吸收激光攜帶的能量，致使自身溫度急速上升。由于能量高度聚集，材料在極短時間內達到熔點、沸點，進而熔化、汽化。例如切割金屬時，金屬原子獲得能量掙脫晶格束縛，形成液態和氣態金屬；切割非金屬材料，像亞克力，也會因能量沖擊快速軟化、分解。
4.排渣與切割推進：在材料熔化、汽化的同時，輔助氣體系統開始發揮作用。高壓氣體（依據切割材料不同，氣體類型有差異，比如切割金屬常用氧氣、氮氣，切割非金屬用壓縮空氣）從切割頭噴出，氣流帶著熔化、汽化產生的熔渣和碎屑迅速離開切割區域，避免它們重新凝結在切縫周邊，干擾后續切割。并且，切割頭會依照預先編好的數控程序設定的切割路徑移動，持續上述熔化、汽化、排渣的過程，穩步推進切割，將材料按設計要求切割成型。