激光切割機
激光切割機是使用激光進行切割的設(shè)備。激光切割是將從激光器發(fā)射出的激光，經(jīng)光路系統(tǒng)，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。激光切割機在切割過程中，光束經(jīng)切割頭的透鏡聚焦成一個很小的焦點，使焦點處達到高的功率密度，其中切割頭固定在z軸上。這時，光束輸入的熱量遠遠超過被材料反射、傳導(dǎo)或擴散的部分熱量，材料很快被加熱到熔化與汽化溫度，與此同時，一股高速氣流從同軸或非同軸側(cè)將熔化及汽化了的材料吹出，形成材料切割的孔洞。隨著焦點與材料的相對運動，使孔洞形成連續(xù)的寬度很窄的切縫，完成材料的切割。
設(shè)備系統(tǒng) 編輯本段
激光切割機的外光路部分主要采用的是飛行光路系統(tǒng)。從激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)過反射鏡1、2、3到達切割頭上的聚焦透鏡，聚焦后在待加工材料表面形成光斑。其中反射鏡片1固定在機身上不動；橫梁上反射鏡2隨著橫梁的運動作x向運動；z軸上的反射鏡片3隨z軸的運動作y向的運動。從圖中不難看出，在切割過程中，隨著橫梁作x向運動，z軸部分作y向運動，光路的長度時刻發(fā)生著變化。
民用激光發(fā)生器由于制造成本等原因，所發(fā)出的激光光束都具有一定的發(fā)散角，呈“錐形”。當(dāng)“錐形”的高度改變時（相當(dāng)于激光切割機光路長度改變），聚焦透鏡表面的光束橫截面面積也隨之改變。此外，光還具有波的性質(zhì)，因此，不可避免地會出現(xiàn)衍射現(xiàn)象，衍射會使光束在傳播過程中發(fā)生橫向擴展，該現(xiàn)象存在于所有的光學(xué)系統(tǒng)中，能夠決定這些系統(tǒng)在性能方面的理論極限值。由于高斯光束呈“錐形”和光波的衍射作用，當(dāng)光路長度變化時，作用在透鏡表面的光束直徑時刻發(fā)生著變化，這就會引起焦點大小和焦點深度的變化，但對焦點位置的影響很小。如果焦點大小和焦點深度在連續(xù)加工中發(fā)生變化，必然會對加工產(chǎn)生很大影響，比如，會造成切割縫寬度不一致、在相同切割功率下會割不透或燒蝕板材等。?
設(shè)備分類 編輯本段
激光切割機是鈑金加工的一次工藝革命，是鈑金加工中的“加工中央”；激光切割機柔性化程度高，切割速度快，出產(chǎn)效率高，產(chǎn)品出產(chǎn)周期短，為客戶贏得了廣泛的市場，該技術(shù)的有效生命期長，國外超過2毫米厚度的板材大都采用激光切割機，很多國外的專家一致以為今后30-40年是激光加工技術(shù)發(fā)展的黃金時期。
一般來講，建以議12mm以內(nèi)的碳鋼板、10mm以內(nèi)的不銹鋼板等金屬材料切割推薦使用激光切割機。激光切割機無切削力，加工無變形：無刀具磨損，材料適應(yīng)性好：無論是簡樸還是復(fù)雜零件，都可以用激光一次精密快速成型切割：其切縫窄，切割質(zhì)量好，自動化程度高，操縱簡便，勞動強度低，沒有污染：可實現(xiàn)切割自動排樣、套料、進步了材料利用率，出產(chǎn)本錢低，經(jīng)濟效益好。
激光切割機選購要考慮的因素很多，除了要考慮目前加工工件的最大尺寸、材質(zhì)、需要切割的最大厚度以及原材料幅面的大小外，更多的需要考慮未來的發(fā)展方向，比如所做產(chǎn)品的技術(shù)改型后要加工的最大工件大小、鋼材市場所提供材料的幅面針對自己的產(chǎn)品哪種最省料，上下料時間等等。
數(shù)控切割機床
由三部分組成，即工作臺（一般為精密機床）、光束傳輸系統(tǒng)（有時稱外光路，即激光器發(fā)出的光束到達工件前整個光程內(nèi)光束的傳輸光學(xué)、機械構(gòu)件）和微機數(shù)控系統(tǒng)。按切割柜與工作臺相對移動的方式，可分為以下三種類型：
（1）在切割過程中，光束（由割炬射出）與工作臺都移動，一般光束沿Y向移，工作臺在X向移。
（2）在切割過程中，只有光束（割炬）移動，工作臺不移動。
（3）在切割過程中，只有工作臺移動，而光束（割炬）則固定不動。
五軸機
激光沖切機
多年來，國外發(fā)展了綜合激光切割和機械沖孔技術(shù)的激光沖切機，這種機械對復(fù)雜形狀的工件用機械方法模沖出內(nèi)孔，然后用激光切割方法切出外緣和需要長距離切割的線條。
工件在切割前，對其進行激光切割的可行性以及切割過程中可能出現(xiàn)的問題要預(yù)先予以考慮。比如，此類材料可否進行激光切割？其切割的難點在哪里？是否需要對樣品進行試割？如何達到切割的質(zhì)量和精度的要求？工件切割的基準(zhǔn)起始點放在哪里？等等。
影響激光切割質(zhì)量的因素很多，激光切割的一個重要優(yōu)點在于可以對過程中的主要因素實施高度控制，使切割出的工件充分滿足客戶的要求，并且重復(fù)性很好。這些主要因素由切割速度、焦點位置、輔助氣體壓力、激光輸出功率等工藝參數(shù)構(gòu)成。
除了以上4個最重要的變量以外，可能對切割質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素還包括光束參數(shù)（模式和功率、激光束的偏振、激光束的聚焦、脈沖波光束）和工件特性（材料表面反射率、材料表面狀態(tài)），以及割炬和噴嘴、外光路系統(tǒng)、工件固定等其他因素。
結(jié)構(gòu)原理 編輯本段
激光是一種光，與其他自然光一樣，是由原子(分子或離子等)躍遷產(chǎn)生的。但它與普通光不同是激光僅在最初極短的時間內(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、極高的發(fā)光強度和高相干性。
激光切割是應(yīng)用激光聚焦后產(chǎn)生的高功率密度能量來實現(xiàn)的。在計算機的控制下，通過脈沖使激光器放電，從而輸出受控的重復(fù)高頻率的脈沖激光，形成一定頻率，一定脈寬的光束，該脈沖激光束經(jīng)過光路傳導(dǎo)及反射并通過聚焦透鏡組聚焦在加工物體的表面上，形成一個個細微的、高能量密度光斑，焦斑位于待加工面附近，以瞬間高溫熔化或氣化被加工材料。每一個高能量的激光脈沖瞬間就把物體表面濺射出一個細小的孔，在計算機控制下，激光加工頭與被加工材料按預(yù)先繪好的圖形進行連續(xù)相對運動打點，這樣就會把物體加工成想要的形狀。
切縫時的工藝參數(shù)(切割速度，激光器功率，氣體壓力等)及運動軌跡均由數(shù)控系統(tǒng)控制，割縫處的熔渣被一定壓力的輔助氣體吹除。原理材料分析
隨著激光切割技術(shù)的發(fā)展，激光切割運用的領(lǐng)域也越來越廣泛，適用的材料也越來越多。但是不同的材料具有不同的特性，所以在使用激光切割時需要注意的事項也不同。
該材料用氧氣切割時會得到較好的結(jié)果。當(dāng)用氧氣作為加工氣體時，切割邊緣會輕微氧化。對于厚度達4mm的板材，可以用氮氣作為加工氣體進行高壓切割。這種情況下，切割邊緣不會被氧化。厚度在10mm以上的板材，對激光器使用特殊極板并且在加工中給工件表面涂油可以得到較好的效果。
不銹鋼
切割不銹鋼需要：使用氧氣，在邊緣氧化不要緊的情況下；使用氮氣以得到無氧化無毛刺的邊緣，就不需要再作處理了。在板材表面涂層油膜會得到更好的穿孔效果，而不降低加工質(zhì)量。
鋁
盡管有高反射率和熱傳導(dǎo)性，厚度6mm以下的鋁材可以切割，這取決于合金類型和激光器能力。當(dāng)用氧切割時，切割表面粗糙而堅硬。用氮氣時，切割表面平滑。純鋁因為其高純非常難切割，只有在系統(tǒng)上安裝有“反射吸收”裝置的時候才能切割鋁材。否則反射會毀壞光學(xué)組件。
鈦
鈦板材用氬氣和氮氣作為加工氣體來切割。其它參數(shù)可以參考鎳鉻鋼。
銅和黃銅
兩種材料都具有高反射率和非常好的熱傳導(dǎo)性。厚度1mm以下的黃銅可以用氮氣切割；厚度2mm以下的銅可以切割，加工氣體必須用氧氣。只有在系統(tǒng)上安裝有“反射吸收”裝置的時候才能切割銅和黃銅。否則反射會毀壞光學(xué)組件。
合成材料
切割合成材料時要牢記切割的危險和可能排放的危險物質(zhì)?？杉庸さ暮铣刹牧嫌校簾崴苄运芰?、熱硬化材料和人造橡膠。
有機物
在所有有機物切割中都存在著著火的危險（用氮氣作為加工氣體，也可以用壓縮空氣作為加工氣體）。木材、皮革、紙板和紙可以用激光切割，切割邊緣會燒焦（褐色）。
組成部分 編輯本段
激光切割機系統(tǒng)一般由激光發(fā)生器、（外）光束傳輸組件、工作臺（機床）、微機數(shù)控柜、冷卻器和計算機（硬件和軟件）等部分組成。
(1)機床主機部分：激光切割機機床部分，實現(xiàn)X、Y、Z軸的運動的機械部分，包括切割工作平臺。用于安放被切割工件，并能按照控制程序正確而精準(zhǔn)的進行移動，通常由伺服電機驅(qū)動。
(2)激光發(fā)生器：產(chǎn)生激光光源的裝置。對于激光切割的用途而言，除了少數(shù)場合采用YAG固體激光器外，絕大部分采用電-光轉(zhuǎn)換效率較高并能輸出較高功率的CO2氣體激光器。由于激光切割對光束質(zhì)量要求很高，所以不是所有的激光器都能用作切割的。高斯模式適用于小于1500W、低階模二氧化碳激光器100W-3000W、多模3000W以上。
(3)外光路：折射反射鏡，用于將激光導(dǎo)向所需要的方向。為使光束通路不發(fā)生故障，所有反射鏡都要保護罩加以保護，并通入潔凈的正壓保護氣體以保護鏡片不受污染。一套性能良好的透鏡會將一無發(fā)散角的光束聚焦成無限小的光斑。一般用5.0英寸焦距的透鏡。7.5英寸透鏡僅用于>12mm厚材。
(4)數(shù)控系統(tǒng)：控制機床實現(xiàn)X、Y、Z軸的運動，同時也控制激光器的輸出功率。
(5)穩(wěn)壓電源：連接在激光器，數(shù)控機床與電力供應(yīng)系統(tǒng)之間。主要起防止外電網(wǎng)干擾的作用。
(6)切割頭：主要包括腔體、聚焦透鏡座、聚焦鏡、電容式傳感器和輔助氣體噴嘴等零件。切割頭驅(qū)動裝置用于按照程序驅(qū)動切割頭沿Z軸方向運動，由伺服電機和絲桿或齒輪等傳動件組成。
(7)操作臺：用于控制整個切割裝置的工作過程。
(8)冷水機組：用于冷卻激光發(fā)生器。激光器是利用電能轉(zhuǎn)換成光能的裝置，如CO2氣體激光器的轉(zhuǎn)換率一般為20%，剩余的能量就變換成熱量。冷卻水把多余的熱量帶走以保持激光發(fā)生器的正常工作。冷水機組還對機床外光路反射鏡和聚焦鏡進行冷卻，以保證穩(wěn)定的光束傳輸質(zhì)量，并有效防止鏡片溫度過高而導(dǎo)致變形或炸裂。
(9)氣瓶：包括激光切割機工作介質(zhì)氣瓶和輔助氣瓶，用于補充激光震蕩的工業(yè)氣體和供給切割頭用輔助氣體。
(10)空壓機、儲氣罐：提供和存儲壓縮空氣。
(11)空氣冷卻干燥機、過濾器：用于向激光發(fā)生器和光束通路供給潔凈的干燥空氣，以保持通路和反射鏡的正常工作。
(12)抽風(fēng)除塵機：抽出加工時產(chǎn)生的煙塵和粉塵，并進行過濾處理，使廢氣排放符合環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)。
(13)排渣機：排除加工時產(chǎn)生的邊角余料和廢料等。
激光器
CO2氣體激光器
自從激光技術(shù)被引入切割金屬薄板，CO2激光器就雄踞市場。CO2激光光源需要很多能量來激發(fā)氮分子來與CO2分子（激光氣體）產(chǎn)生碰撞，促使它們發(fā)射光子，最終形成可以割穿金屬的激光束。諧振腔內(nèi)的分子活動在釋放出光的同時也釋放出熱量，這就需要一個冷卻系統(tǒng)來冷卻激光氣體。這意味著在冷卻過程中要消耗更多能量，進一步減低了能效。
光纖激光器
采用光纖激光器的機器占地小，激光光源和冷卻系統(tǒng)體積也更??；沒有激光氣體管線，也不需要調(diào)校鏡片。而功率為2kw或3kw的光纖激光光源只需要4kw或6kw CO2激光光源能耗的50%就能達到相同的性能，并且速度更快、能耗更低、對環(huán)境造成的影響更少。
光纖激光器采用固態(tài)二極管來泵浦雙包層摻鐿光纖內(nèi)的分子，受激發(fā)射的光多次穿過纖芯，然后形成激光通過傳輸光纖向進行切割的聚焦頭輸出。由于所有分子間的碰撞都發(fā)生在光纖內(nèi)，就不需要激光氣體，因此所需能源大大減少——約為CO2 激光器的三分之一。由于產(chǎn)生的熱量越少，冷卻器的體積就可以相應(yīng)縮小。總之，在達到相同性能的情況下，光纖激光器的整體能耗要比CO2 激光器低70%。
MicroVector設(shè)備采用矢量描述激光走行的路徑，更為光滑。這樣的激光系統(tǒng)切割出的覆蓋膜輪廓邊緣齊整圓順、光滑無毛刺、無溢膠。采用模具等機加工方式開窗難免的窗口附近會有沖型后的毛刺和溢膠，這種毛刺和溢膠在經(jīng)貼合壓合上焊盤后是很難去除的，會直接影響其后的鍍層質(zhì)量。而采用MicroVector系統(tǒng)，此問題卻可以迎刃而解，因為只需要你將修改后的CAD數(shù)據(jù)導(dǎo)入MicroVector的軟件系統(tǒng)就可以很輕松快捷的加工得到你想要開窗圖形的覆蓋膜，在時間和費用上將為您贏得市場競爭先機。MicroVector設(shè)備集數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)、軟件技術(shù)等光機電高技術(shù)于一體，具有高靈活性、高精度、高速度等先進制造技術(shù)的特征，可以使電路板廠家在技術(shù)水平上、經(jīng)濟上、時間上、自主性上改變撓性板傳統(tǒng)加工和交貨方式。
產(chǎn)品特點 編輯本段
1.激光切割FPC的優(yōu)點
2.激光在撓性電路板制造過程中有三個主要功能：FPC外型切割，覆蓋膜開窗，鉆孔等；
3.直接根據(jù)CAD數(shù)據(jù)用來激光切割，更方便快捷，可以大幅度縮短交貨周期；
4.不因形狀復(fù)雜、路徑曲折而增加加工難度；
5.進行覆蓋膜開窗口時，切割出的覆蓋膜輪廓邊緣齊整圓順、光滑無毛刺、無溢膠。采用模具等機加工方式開窗難免在窗口附近會有沖型后的毛刺和溢膠。
6.撓性板樣品加工經(jīng)常由于客戶需要出現(xiàn)線路、焊盤位置的修改而導(dǎo)致覆蓋膜窗口的變更，采用傳統(tǒng)方法則需要重新更換或修改模。而采用激光加工，此問題卻可以迎刃而解，因為只需要你將修改后的C A D 數(shù)據(jù)導(dǎo)入就可以很輕松快捷地加工得到你想要開窗圖形的覆蓋膜，在時間和費用上將為您贏得市場競爭先機。
7.激光加工精度高，是撓性電路板成型處理的理想工具。激光可以將材料加工成任意形狀。
8.在以往的大批量生產(chǎn)中，許多小部件都使用機械硬沖壓成型的模具壓制形成。但是硬沖模法大的損耗和長的交付周期對小部件的加工和成型而言顯得不實用且成本高。
CO2激光切割技術(shù)
YAG（釔鋁石榴石晶體）激光器屬固體激光，可激發(fā)脈沖激光或連續(xù)式激光，發(fā)射之激光為紅外線波長1.064μm。
FPC紫外型
紫外激光切割機是采用紫外激光的切割系統(tǒng)，利用紫外光的特點，比傳統(tǒng)長波長切割機具有更高精度和更好的切割效果。利用高能量的激光源以及精確控制激光光束可以有效提高加工速度并和得到更精確的加工結(jié)果。
紫外激光切割機可對柔性線路板和有機覆蓋膜進行精密切割而無需特別的壓力和模具固定。采用振鏡掃描和直線電機兩維工作臺聯(lián)合運動方式，不因形狀復(fù)雜、路徑曲折而增加加工難度。
行業(yè)應(yīng)用 編輯本段
金屬激光切割機應(yīng)用是非常廣泛的，囊括了很多行業(yè)，并且是很多企業(yè)必須必備的設(shè)備之一，其中有廣告標(biāo)牌制作（這些主要是些不銹鋼的LOGO和標(biāo)識切割），鈑金加工（鈑金加工基本囊括了所有的金屬材料，這些一般主要是有折彎，打磨等，切割就是其中最重要的一道工序），機箱機柜制作（這方面一般有用到碳鋼或者不銹鋼方面，也主要是折彎跟切割2個切割工藝流程），彈簧片（屬于精加工的過程了），地鐵零件，還有電梯外殼的制作奧，機械設(shè)備外殼啊，還有廚房廚具（不銹鋼居多點），其中超越激光的激光切割機設(shè)置還參與了神七神八飛船的制作，這些其實涉及到各個方面。廣泛應(yīng)用于鈑金加工、廣告標(biāo)牌字制作、高低壓電器柜制作、機械零件、廚具、汽車、機械、金屬工藝品、鋸片、電器零件、眼鏡行業(yè)、彈簧片、電路板、電水壺、醫(yī)療微電子、五金、刀量具等行業(yè)。
激光加工技術(shù)在廣告業(yè)的應(yīng)用主要有有激光切割和激光雕刻兩種工作方式。
激光雕刻：主要是在物體的表面進行，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行合適的參數(shù)設(shè)置就可以了，而后點擊運行，激光雕刻機就會根據(jù)圖形文件產(chǎn)生的點陣效果進行雕刻。
矢量雕刻：使用矢量軟件如Coreldraw，AutoCad，Iluustrator等排版設(shè)計，并將圖形導(dǎo)出為PLT，DXF，AI格式，打標(biāo)機，然后再用專用的激光切割雕刻軟件打開該圖形文件，傳送到激光雕刻機里進行加工。
在廣告行業(yè)主要適用于木板、雙色板、有機玻璃、彩色紙等材料的加工。
激光切割：我們可以理解為是邊緣的分離。對這樣的加工目的，我們應(yīng)該先在CORELDRAW、AUTOCAD里將圖形做成矢量線條的形式，氣動打標(biāo)機，然后存為相應(yīng)的PLT、DXF格式，用激光切割機操作軟件打開該文件，根據(jù)我們所加工的材料進行能量和速度等參數(shù)的設(shè)置再運行即可。激光切割機在接到計算機的指令后會根據(jù)軟件產(chǎn)生的飛行路線進行自動切割。如：現(xiàn)有激光切割機，可以根據(jù)電腦繪制好的模板，然后直接輸入電腦，自動切割圖形?，F(xiàn)有的激光切割機一般都有自己的硬盤，可輸入海量數(shù)據(jù)源。
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