激光雕刻機(jī)原理及使用

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1、激光雕刻機(jī)的原理及使用,激光雕刻機(jī)的原理及使用,第一章 緒論 第二章 激光雕刻機(jī)中激光產(chǎn)生的原理 第三章 激光雕刻機(jī)的結(jié)構(gòu)及雕刻原理 第四章 激光雕刻機(jī)的使用及注意事項(xiàng) 第五章 激光雕刻機(jī)的應(yīng)用范圍及優(yōu)點(diǎn) 第六章 激光雕刻機(jī)與其他機(jī)器的比較,第一章 緒論,激光自1960年問世后, 很快在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。其后,隨著對有關(guān)基本理論研究的不斷深化。各類激光器件不斷地發(fā)展, 使其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓寬, 應(yīng)用規(guī)模逐漸擴(kuò)大, 所獲得的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益更加顯著。 作為高科技之一的激光技術(shù), 是20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志和現(xiàn)代信息社會(huì)光電子技術(shù)重要支柱之一。激光技術(shù)不僅受到技術(shù)先進(jìn)國家的高度重視, 而且也

2、受到許多發(fā)展中國家的高度重視, 并給與大量的投入。20世紀(jì)80年代以來, 在很多國家, 政府都把激光技術(shù)列為國家級發(fā)展計(jì)劃。例如, 英國的阿維爾幾乎阿!, 美國的 激光核聚變計(jì)劃.日本的激光研究五年計(jì)劃! 等。這些計(jì)劃的實(shí)施使激光技術(shù)得到迅速發(fā)展, 且已經(jīng)形成了一個(gè)生機(jī)勃勃的新興產(chǎn)業(yè)。與此同時(shí), 激光技術(shù)的發(fā)展大大促進(jìn)了多種技術(shù)、學(xué)科、多種生產(chǎn)水平的進(jìn)步和提高, 影響之大,舉世矚目。,第二章 激光雕刻機(jī)中激光產(chǎn)生的原理,2.1 普通光源的發(fā)光受激吸收和自發(fā)輻射 在通常熱平衡條件下，處于高能級E2上的原子數(shù)密度N2，遠(yuǎn)比處于低能級的原子數(shù)密度低，這是因?yàn)樘幱谀芗塃的原子數(shù)密度N的大小時(shí)隨能級E的

3、增加而指數(shù)減小，即Nexp(-E/kT)，這是著名的波耳茲曼分布規(guī)律。于是在上、下兩個(gè)能級上的原子數(shù)密度比為N2/N1exp-(E2-E1)/kT 式中k為波耳茲曼常量，T為絕對溫度。因?yàn)镋2E1，所以N2N1。例如，已知?dú)湓踊鶓B(tài)能量為E113.6eV，第一激發(fā)態(tài)能量為E2=-3.4eV，在20時(shí)，kT0.025eV，則N2/N1exp（400）0 可見，在20時(shí)，全部氫原子幾乎都處于基態(tài)，要使原子發(fā)光，必須外界提供能量使原子到達(dá)激發(fā)態(tài)，所以普通廣義的發(fā)光是包含了受激吸收和自發(fā)輻射兩個(gè)過程。,,2.2 受激輻射和光的放大 電子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)只能發(fā)生在l（角動(dòng)量量子數(shù)）量子數(shù)相差1的

4、兩個(gè)狀態(tài)之間，這就是一種選擇規(guī)則。如果選擇規(guī)則不滿足，則躍遷的幾率很小，甚至接近零。在原子中可能存在這樣一些能級，一旦電子被激發(fā)到這種能級上時(shí)，由于不滿足躍遷的選擇規(guī)則，可使它在這種能級上的壽命很長，不易發(fā)生自發(fā)躍遷到低能級上。這種能級稱為亞穩(wěn)態(tài)能級。但是，在外加光的誘發(fā)和刺激下可以使其迅速躍遷到低能級，并放出光子。這種過程是被“激”出來的，故稱受激輻射。入射一個(gè)光子，就會(huì)出射兩個(gè)完全相同的光子。這意味著原來光信號被放大這種在受激過程中產(chǎn)生并被放大的光，就是激光。,,2.3粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 一個(gè)誘發(fā)光子不僅能引起受激輻射，而且它也能引起受激吸收，所以只有當(dāng)處在高能級地原子數(shù)目比處在低能級的還多時(shí)，

5、受激輻射躍遷才能超過受激吸收，而占優(yōu)勢。由此可見，為使光源發(fā)射激光，而不是發(fā)出普通光的關(guān)鍵是發(fā)光原子處在高能級的數(shù)目比低能級上的多，這種情況，稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。但在熱平衡條件下，原子幾乎都處于最低能級（基態(tài)）。因此，如何從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)則是產(chǎn)生激光的必要條件。,第三章 激光雕刻機(jī)的結(jié)構(gòu)及雕刻原理,3.1激光雕刻機(jī)的結(jié)構(gòu) 包括激光器、和其輸出光路上的氣體噴頭，所說氣體噴頭的一端為窗口、另一端為與激光器光路同軸的噴口，氣體噴頭的側(cè)面連接有氣管，特別是所說氣管與空氣或氧氣源相連接，所說空氣或氧氣源的壓力為0103MPa，所說噴口的內(nèi)壁為圓柱狀，其直徑為123mm、長度為18mm；所述的氧氣源中的

6、氧氣占其總體積的60，所述的激光器和氣體噴頭間的光路上置有反射鏡。它能提高雕刻的效率，使被雕刻處的表面光滑、圓潤，迅速地降低被雕刻的非金屬材料的溫度，減少被雕刻物的形變和內(nèi)應(yīng)力；可廣泛地用于對各種非金屬材料進(jìn)行精細(xì)雕刻的領(lǐng)域。,,3.2雕刻原理 激光雕刻原理是由原子(分子或離子箏)躍遷產(chǎn)生的，而且是自發(fā)輻射引起勺。 激光雖然是光，但它與普通光明顯不同是激光僅在最初極短的時(shí)間內(nèi)依賴于自發(fā)輻射，此后的過程完全由激輻射決定，因此激光具有非常純正的顏色，幾乎無發(fā)散的方向性,雕刻機(jī)，極高的發(fā)光強(qiáng)度。 激光同時(shí)又具有高相干性、高強(qiáng)度性、高方向性，激光通過激光器產(chǎn)生后由反射鏡傳遞并通過聚集鏡照射到加工物品

7、上，使加工物品（表面）受到強(qiáng)大的熱能而溫度急劇增加，使該點(diǎn)因高溫而迅速的融化或者汽化，配合激光頭的運(yùn)行軌跡從而達(dá)到加工的目的。 激光加工技術(shù)在廣告行業(yè)的應(yīng)用主要分為：激光切割、激光雕刻兩種工作方式，對于每一種工作方式，我們在操作流程中有一些不盡相同的地方。,,3.3 雕刻方法 激光雕刻：主要是在物體的表面進(jìn)行，分為位圖雕刻和矢量雕刻兩種： 位圖雕刻： 我們先在PHOTOSHOP里將我們所需要雕刻的圖形進(jìn)行掛網(wǎng)處理并轉(zhuǎn)化為單色BMP格式，而后在專用的激光雕刻切割軟件中打開該圖形文件。根據(jù)我們所加工的材料我們進(jìn)行合適的參數(shù)設(shè)置就可以了，而后點(diǎn)擊運(yùn)行，激光雕刻機(jī)就會(huì)根據(jù)圖形文件產(chǎn)生的點(diǎn)陣效果進(jìn)行

8、雕刻。 矢量雕刻：使用矢量軟件如Coreldraw，AutoCad，Iluustrator等排版設(shè)計(jì)，并將圖形導(dǎo)出為PLT，DXF，AI格式,打標(biāo)機(jī)，然后再用專用的激光切割雕刻軟件打開該圖形文件，傳送到激光雕刻機(jī)里進(jìn)行加工。,第四章 激光雕刻機(jī)的使用及注意事項(xiàng),4.1 使用說明 （一）操作面板說明 電源開關(guān)：用來啟動(dòng)或關(guān)閉激光雕刻機(jī) 電流指示：用來指示雕刻機(jī)的電流大小 電流調(diào)節(jié)：用此電位器根據(jù)電流指示來調(diào)節(jié)雕刻時(shí)電流大小 照明開關(guān)：用來啟動(dòng)或關(guān)閉激光雕刻機(jī)內(nèi)部的照明燈（若干機(jī)器無此開關(guān)） 激光開關(guān)：用來控制激光器是否發(fā)光，在雕刻印章時(shí)此開關(guān)為接通狀態(tài)（即按下） 測試開關(guān)：此開關(guān)按下時(shí)激

9、光器則發(fā)光，此時(shí)根據(jù)電流表顯示數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)電位器用來調(diào)節(jié)雕刻時(shí)的電流大小。此開關(guān)僅用于調(diào)試機(jī)器和查看雕刻時(shí)的電流大小，在機(jī)器正常工,,作時(shí)需要斷開，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)控制進(jìn)行雕刻。 （二）使用時(shí)，應(yīng)先啟動(dòng)冷卻水泵，再啟動(dòng)激光雕刻機(jī)，并確保冷卻水循環(huán)。 （三）啟動(dòng)雕刻系統(tǒng)排版軟件，設(shè)計(jì)好要雕刻的圖像，定好雕刻位置，（具體步驟請參見軟件說明書）將雕刻章料固定到夾具上，使料子平面與夾具平面在一個(gè)平面上，即可進(jìn)行雕刻輸出（應(yīng)注意的是刻橡膠料時(shí)裝準(zhǔn)備一小塊報(bào)紙放入水中浸泡，平鋪在料子上，刻大章時(shí)準(zhǔn)備一支毛筆插入水中，輕輕涂擦于報(bào)紙上。） （四）電流的調(diào)節(jié)應(yīng)根據(jù)不同的印章黑和工藝要求來調(diào)節(jié)電流的大小。,,4.2 激

10、光雕刻機(jī)的基本操作流程 (一)開機(jī) 1：打開水泵，氣泵，讓激光管里的水循環(huán)3分鐘 2：打開主機(jī)電源 3：打開風(fēng)機(jī)電源 4：打開激光電源，用試光鍵檢測是否出光 5：打開控制軟件，檢測上下左右光頭是否移動(dòng)。 6：放好工件，調(diào)好焦距，較厚材料切割63.5mm=2.5“或73.5=3”長焦距透鏡，精細(xì)雕刻用50mm=2“短焦距透鏡。 7：操作電腦傳輸文件，開始雕刻。 （二）關(guān)機(jī) 依次關(guān)閉激光電源、主機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵、氣泵,,4.3激光雕刻機(jī)使用注意事項(xiàng) 1、激光雕刻機(jī)應(yīng)水平放置在桌面上，不得傾斜 2、激光雕刻機(jī)應(yīng)防止強(qiáng)烈振動(dòng)，移動(dòng)時(shí)應(yīng)先固定好大車和小車，以防振動(dòng)導(dǎo)致光路偏移或激光器裂縫。 3、排風(fēng)管應(yīng)接

11、通至室外無影響處，并保持通風(fēng)良好，經(jīng)常擦拭風(fēng)扇和機(jī)器煙管內(nèi)的灰 4、激光雕刻機(jī)內(nèi)部有高電壓，非專業(yè)技術(shù)人員不得打開機(jī)殼進(jìn)行維修，以防觸電。 5、激光雕刻機(jī)如果是第一次使用或移動(dòng)位置后，注意檢查高壓線是否脫落，以防觸電。 6、激光雕刻機(jī)排風(fēng)扇、冷卻水泵是AC220V/50HZ電源,,7、雕刻機(jī)地線一定要良好接地 8、激光雕刻機(jī)工作時(shí)一定要嚴(yán)防工作人員或其它人員伸手或用眼睛觀看，以防激光傷人或傷到眼睛，最好是將蓋扣死。 9、請避免設(shè)備內(nèi)部進(jìn)水或工作環(huán)境過于潮濕。應(yīng)將機(jī)器置于干燥通風(fēng)處。 10、嚴(yán)禁帶電拆卸各種接插件。 11、雕刻機(jī)內(nèi)鏡片應(yīng)使用無水乙醇或丙酮及時(shí)清潔，并且要輕擦輕放，擦完后要調(diào)整好光

12、路。 12、使用時(shí)保證冷卻水循環(huán)良好，且水質(zhì)清潔，如有發(fā)黃水質(zhì)臟時(shí)，應(yīng)及時(shí)換水，以免造成激光管冷卻不好而導(dǎo)致炸裂。,,13、注意防止因冷卻水結(jié)冰，北方天氣寒冷應(yīng)特別注意冬天最好是換成汽車用防凍液，溫度過高，水垢或臟物堵塞機(jī)械撞擊等原因造成激光器破損。 14、注意防止機(jī)箱內(nèi)部零件因煙塵潮氣過多等原因引起的腐蝕和損壞。所以在每次工件后要清理機(jī)器衛(wèi)生，保持機(jī)器整潔，要做到勤擦拭。,第五章 激光雕刻機(jī)的應(yīng)用范圍及優(yōu)點(diǎn),5.1 激光雕刻領(lǐng)域的應(yīng)用 隨著光電子技術(shù)的飛速發(fā)展，激光雕刻技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，雕刻精度要求越來越高。體現(xiàn)激光材料加工的發(fā)展水平有三個(gè)方面的因素：第一是激光器技術(shù)，即應(yīng)用于激光材

13、料加工的激光器件技術(shù)；第二是激光設(shè)備加工的機(jī)械、控制系統(tǒng)等，即激光加工設(shè)備；第三是激光加工工藝水平。因?yàn)榧す馄骷夹g(shù)已經(jīng)是很成熟的技術(shù)，所以能否對激光設(shè)備進(jìn)行有效的控制以及激光的加工工藝水平成為激光雕刻技術(shù)應(yīng)用的瓶頸。 5.2 激光雕刻機(jī)的適用范圍 1、激光雕刻機(jī)廣告行業(yè)：有機(jī)玻璃切割、標(biāo)牌雕刻、雙色板雕刻、水晶獎(jiǎng)杯雕刻等。,,2、激光雕刻機(jī)禮品行業(yè)：在木質(zhì)、竹片、雙色板、密度板、皮革等材料雕刻文字及圖案。 3、激光雕刻機(jī)紙箱印刷業(yè):雕刻制品，用于雕刻膠皮板、雙層板、塑料板的雕刻和切割 4、激光雕刻機(jī)皮革及服裝加工業(yè)：可在真皮、合成革、布料上進(jìn)行復(fù)雜工藝加工。 5、激光雕版機(jī)其他行業(yè)：模型制作、

14、裝飾裝潢、產(chǎn)品包裝的標(biāo)刻等。 5.3激光加工的優(yōu)點(diǎn) 1、范圍廣泛：二氧化碳激光幾乎可對任何非金屬材料進(jìn)行雕刻切割。并且價(jià)格低廉！,,2、安全可靠：采用非接觸式加工，不會(huì)對材料造成機(jī)械擠壓或機(jī)械應(yīng)力。沒有“刀痕”，不傷害加工件的表面；不會(huì)使材料變形； 3、精確細(xì)致：加工精度可達(dá)到0.02mm； 4、節(jié)約環(huán)保：光束和光斑直徑小，一般小于0.5mm；切割加工節(jié)省材料，安全衛(wèi)生； 5、效果一致：保證同一批次的加工效果完全一致。 6、高速快捷：可立即根據(jù)電腦輸出的圖樣進(jìn)行高速雕刻和切割。 7、成本低廉：不受加工數(shù)量的限制，對于小批量加工服務(wù)，激光加工更加便宜。,第六章 激光雕刻機(jī)與其他機(jī)器的區(qū)別,6.1

15、 激光雕刻機(jī)與機(jī)械雕刻機(jī)的區(qū)別 區(qū)別1、激光雕刻、激光切割，拋光一次完成；機(jī)械要兩次完成。 區(qū)別2、細(xì)窄精致部位的地方如松鼠的眼睛（直徑1），激光束可以雕切，光滑明亮；機(jī)械刀具愛莫能助。 區(qū)別3、激光光束直徑只有0.10.5，機(jī)械刀具是其20倍，浪費(fèi)材料。 區(qū)別4、激光速度快，切割5厚材料每分鐘1米；機(jī)械只有40公分，激光是機(jī)械雕刻機(jī)速度的2.5倍。 區(qū)別5、激光能源消耗小于機(jī)械雕刻機(jī)。,,區(qū)別6、激光無噪聲、無污染、工作效率高；機(jī)械加工噪音大、污染環(huán)境。 區(qū)別7、激光是非接觸式加工，不需要固定工件；機(jī)械是接觸式加工，要固定工件。 區(qū)別8、激光可以加工軟性材質(zhì)，如布料、皮革、薄膜等；機(jī)械不能加工，因?yàn)闆]法固定工件。 所以，在廣告招牌、有機(jī)玻璃制品等行業(yè)，激光雕刻機(jī)的優(yōu)勢越來越被廣泛重視。,