激光雕刻機(jī)原理及使用實(shí)用教案

1、激光雕刻機(jī)的原理(yunl)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( j q)的比較第1頁(yè)/共20頁(yè)第一頁(yè)，共21頁(yè)。第一章 緒論(xln)(xln)激光自1960年問(wèn)世后, 很快在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。其后,隨著對(duì)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(tu kun), 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

2、術(shù)重要支柱之一。激光技術(shù)不僅受到技術(shù)先進(jìn)國(guó)家的高度重視, 而且也受到許多發(fā)展中國(guó)家的高度重視, 并給與大量的投入。20世紀(jì)80年代以來(lái), 在很多國(guó)家, 政府都把激光技術(shù)列為國(guó)家級(jí)發(fā)展計(jì)劃。例如, 英國(guó)的阿維爾幾乎阿!, 美國(guó)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2頁(yè)/共20頁(yè)第二頁(yè)，共21頁(yè)。第二章 激光(jgung)(jgung)雕刻機(jī)中激光(jgung)(jgung)產(chǎn)生的原理 2.1 2.1 普通光源

3、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(jí)E2E2上的原子數(shù)密度N2N2，遠(yuǎn)比處于低能級(jí)的原子數(shù)密度低，這是因?yàn)樘幱谀芗?jí)E E的原子數(shù)密度N N的大小時(shí)隨能級(jí)E E的增加(zngji)(zngji)而指數(shù)減小，即Nexp(-E/kT)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(jí)上的原子數(shù)密度比為N2/N1exp-(E2-E1)/kT N2/N1exp-(E2-E1)/kT 式中k k為波耳茲曼常量，T T為絕對(duì)溫度。因?yàn)镋2E1E2E1，所以N2N2N1N1。例如，已知?dú)湓踊鶓B(tài)能量為E1E113.6eV13.6eV，第一激發(fā)態(tài)能量為E2=-3.4eV

4、E2=-3.4eV，在2020時(shí)，kT0.025eVkT0.025eV，則N2/N1expN2/N1exp（400400）0 0 可見(jiàn)，在2020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(guò)程。第3頁(yè)/共20頁(yè)第三頁(yè)，共21頁(yè)。 2.2 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(zh nn)(zh nn)發(fā)生在l l（角動(dòng)量量子數(shù)）量子數(shù)相差1 1的兩個(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(jí)，一旦電子被激發(fā)到這種能級(jí)上時(shí)，由

5、于不滿足躍遷的選擇規(guī)則，可使它在這種能級(jí)上的壽命很長(zhǎng)，不易發(fā)生自發(fā)躍遷到低能級(jí)上。這種能級(jí)稱為亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)。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(jí)，并放出光子。這種過(guò)程是被“激”出來(lái)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(lái)光信號(hào)被放大這種在受激過(guò)程中產(chǎn)生并被放大的光，就是激光。第4頁(yè)/共20頁(yè)第四頁(yè)，共21頁(yè)。 2.32.3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(jí)地原子數(shù)目比處在低能級(jí)的還多時(shí)，受激輻射躍遷才能超過(guò)受激吸收，而占優(yōu)勢(shì)。由此可見(jiàn)，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(jí)

6、的數(shù)目比低能級(jí)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(jí)（基態(tài)）。因此，如何(rh)(rh)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5頁(yè)/共20頁(yè)第五頁(yè)，共21頁(yè)。第三章 激光雕刻機(jī)的結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)及雕刻原理 3.13.1激光雕刻機(jī)的結(jié)構(gòu) 包括(boku)(boku)激光器、和其輸出光路上的氣體噴頭，所說(shuō)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(shuō)氣管與空氣或氧氣源相連接，所說(shuō)空氣或氧氣源的壓力為0 01 10 03MPa3MPa，所說(shuō)噴口的內(nèi)壁為圓柱狀，其直徑為1 12 23mm3mm、長(zhǎng)度為

7、1 18mm8mm；所述的氧氣源中的氧氣占其總體積的6060，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(rùn)，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(duì)各種非金屬材料進(jìn)行精細(xì)雕刻的領(lǐng)域。第6頁(yè)/共20頁(yè)第六頁(yè)，共21頁(yè)。 3.23.2雕刻原理 激光雕刻原理是由原子( (分子(fnz)(fnz)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(guò)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(wú)發(fā)散的方向性, ,雕刻機(jī)，極高的發(fā)光強(qiáng)

8、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(guò)激光器產(chǎn)生后由反射鏡傳遞并通過(guò)聚集鏡照射到加工物品上，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(duì)于每一種工作方式，我們?cè)诓僮髁鞒讨杏幸恍┎槐M相同的地方。第7頁(yè)/共20頁(yè)第七頁(yè)，共21頁(yè)。 3.3 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PHOTOSHOPPHOTOSHOP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

9、BMP格式，而后在專用的激光雕刻切割軟件中打開(kāi)該圖形文件。根據(jù)(gnj)(gnj)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)(gnj)(gnj)圖形文件產(chǎn)生的點(diǎn)陣效果進(jìn)行雕刻。 矢量雕刻：使用矢量軟件如CoreldrawCoreldraw，AutoCadAutoCad，IluustratorIluustrator等排版設(shè)計(jì)，并將圖形導(dǎo)出為PLTPLT，DXFDXF，AIAI格式, ,打標(biāo)機(jī)，然后再用專用的激光切割雕刻軟件打開(kāi)該圖形文件，傳送到激光雕刻機(jī)里進(jìn)行加工。 第8頁(yè)/共20頁(yè)第八頁(yè)，共21頁(yè)。第四章 激光雕刻機(jī)的使用(shyng)(shyng)及注意

10、事項(xiàng) 4.1 4.1 使用說(shuō)明 （一）操作(cozu)(cozu)面板說(shuō)明 電源開(kāi)關(guān)：用來(lái)啟動(dòng)或關(guān)閉激光雕刻機(jī) 電流指示：用來(lái)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(lái)調(diào)節(jié)雕刻時(shí)電流大小 照明開(kāi)關(guān)：用來(lái)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(wú)此開(kāi)關(guān)） 激光開(kāi)關(guān)：用來(lái)控制激光器是否發(fā)光，在雕刻印章時(shí)此開(kāi)關(guān)為接通狀態(tài)（即按下） 測(cè)試開(kāi)關(guān)：此開(kāi)關(guān)按下時(shí)激光器則發(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(lái)調(diào)節(jié)雕刻時(shí)的電流大小。此開(kāi)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)器正常工第9頁(yè)/共20頁(yè)第九頁(yè)，共21頁(yè)。 作時(shí)需要斷開(kāi)，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

11、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(qǐng)參見(jiàn)(cnjin)軟件說(shuō)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(lái)調(diào)節(jié)電流的大小。第10頁(yè)/共20頁(yè)第十頁(yè)，共21頁(yè)。 4.2 4.2 激光雕刻機(jī)的基本操作流程 ( (一) )開(kāi)機(jī) 1 1：打開(kāi)水泵，氣泵，讓激光管里的水循環(huán)3 3分鐘 2 2：打開(kāi)主機(jī)電源 3 3：打開(kāi)風(fēng)機(jī)電源 4

12、 4：打開(kāi)激光電源，用試光鍵檢測(cè)是否出光 5 5：打開(kāi)控制軟件，檢測(cè)上下左右光頭是否移動(dòng)。 6 6：放好工件，調(diào)好焦距，較厚材料切割63.5mm=2.563.5mm=2.5“或73.5=373.5=3”長(zhǎng)焦距透鏡，精細(xì)(jngx)(jngx)雕刻用50mm=250mm=2“短焦距透鏡。 7 7：操作電腦傳輸文件，開(kāi)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、氣泵第11頁(yè)/共20頁(yè)第十一頁(yè)，共21頁(yè)。 4.34.3激光雕刻機(jī)使用注意事項(xiàng) 1 1、激光雕刻機(jī)應(yīng)水平放置在桌面上，不得傾斜 2 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。

13、3 3、排風(fēng)管應(yīng)接通至室外無(wú)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(yn un)(yn un)內(nèi)的灰 4 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(kāi)機(jī)殼進(jìn)行維修，以防觸電。 5 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 6、激光雕刻機(jī)排風(fēng)扇、冷卻水泵是AC220V/50HZAC220V/50HZ電源第12頁(yè)/共20頁(yè)第十二頁(yè)，共21頁(yè)。 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(qǐng)避免設(shè)備內(nèi)部進(jìn)水或工作環(huán)境過(guò)于潮濕。應(yīng)將機(jī)器置于干燥通風(fēng)處

14、。 10、嚴(yán)禁帶電拆卸(chixi)各種接插件。 11、雕刻機(jī)內(nèi)鏡片應(yīng)使用無(wú)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。第13頁(yè)/共20頁(yè)第十三頁(yè)，共21頁(yè)。 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(dngtin)最好是換成汽車用防凍液，溫度過(guò)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(guò)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14頁(yè)/共20頁(yè)第十四頁(yè)，共21頁(yè)。第五

15、章 激光雕刻機(jī)的應(yīng)用范圍(fnwi)(fnwi)及優(yōu)點(diǎn) 5.1 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(fnwi)(fnwi)越來(lái)越廣泛，雕刻精度要求越來(lái)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(duì)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 5.2 激光雕刻機(jī)的適用范圍(fnwi)(fnwi) 1 1、激光雕刻機(jī)廣告行業(yè)：有機(jī)玻璃切割、標(biāo)牌雕

16、刻、雙色板雕刻、水晶獎(jiǎng)杯雕刻等。第15頁(yè)/共20頁(yè)第十五頁(yè)，共21頁(yè)。 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(t n)。 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、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(duì)任何非金屬材料進(jìn)行雕刻切割。并且價(jià)格低廉！第16頁(yè)/共20頁(yè)第十六頁(yè)，共21頁(yè)。 2、安全可靠：采用非接觸式加工，不會(huì)對(duì)材料造成機(jī)械(jxi)擠壓或機(jī)械(jxi

17、)應(yīng)力。沒(méi)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(duì)于小批量加工服務(wù)，激光加工更加便宜。第17頁(yè)/共20頁(yè)第十七頁(yè)，共21頁(yè)。第六章 激光雕刻機(jī)與其他(qt)(qt)機(jī)器的區(qū)別 6.1 6.1 激光雕刻機(jī)與機(jī)械雕刻機(jī)的區(qū)別 區(qū)別1 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 2、細(xì)窄精致部位的地方如松

18、鼠的眼睛（直徑1 1），激光束可以雕切，光滑明亮；機(jī)械刀具(doj)(doj)愛(ài)莫能助。 區(qū)別3 3、激光光束直徑只有0.10.50.10.5，機(jī)械刀具(doj)(doj)是其2020倍，浪費(fèi)材料。 區(qū)別4 4、激光速度快，切割5 5厚材料每分鐘1 1米；機(jī)械只有4040公分，激光是機(jī)械雕刻機(jī)速度的2.52.5倍。 區(qū)別5 5、激光能源消耗小于機(jī)械雕刻機(jī)。第18頁(yè)/共20頁(yè)第十八頁(yè)，共21頁(yè)。 區(qū)別(qbi)6、激光無(wú)噪聲、無(wú)污染、工作效率高；機(jī)械加工噪音大、污染環(huán)境。 區(qū)別(qbi)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(qbi)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)?/p>