原理
1)當能量密度極高的雷射照射在被加工表面時,光能被加工表面吸收並轉換成熱能,使照射斑點的局部區城溫度迅速升高,瞬時急劇熔化和蒸發,並形成小凹坑。
2)同時開始熱擴散,使斑點周圍的材料熔化,隨著雷射能量連續吸收,凹坑中金屬蒸汽迅速膨脹、壓力驟增、熔融物質高速外噴。
3)熔融物的高速噴射所產生的反衝壓力,又在工件內部形成一個方向性很強的衝擊被,使熔化物質爆炸式的噴射去除。
組成
雷射加工機主要由雷射器、光學系統、電源及數控系統、機械系統及輔助系統組成,是典型的光、機、電一體化設備。雷射器是影響雷射加工能力和質量的主要部件,它的任務是把電能轉變成光能,產生所需光束;光學系統將光束聚焦並調焦,將雷射器輸出的雷射束引導到工件上;數控系統根據加工工藝要求,進行電壓控制、時間控制等;機械系統包括床身、工作檯及輔助系統等。
分類
雷射加工中,多數採取固體雷射器和氣體雷射器。固體雷射材料有紅寶石,銨玻璃和摻釔釹鋁石榴石(YAG);氣體雷射材料有CO、氦-氖和氬離子等。雷射加工常用YAG (只達600W )和CO(可達25kW)雷射器。
由於雷射加工的功率密度高,可用於加工金屬、有機和無機材料等幾乎所有的材料,但是對於透明材料需要採取一些色化和打毛措施,才利於加工;對於銅、鋁及其合金等製成的熱導率和反射率高的工件,雷射加工的效果變差,但YAG雷射波長較短,在金屬表面上引起反射要比CO雷射少。
特點
1 )雷射束位置不變,工作檯作X、Y方向移動,這樣光路調整方便,導光系統能量損失少。
2 )各傳遞光束部件均設定調整環節,能迅速、準確而方便地調整光束。
3)各坐標驅動採用直流伺服電動機和滾珠絲槓副,並且各導軌分別採用聚四氟乙烯塑膠及直線袞動導軌,運動靈話,低速無爬行,保證了較高的定位精度。
4)數控裝置採用FANUC-BESK3M型系統,使主機操作及輔助功能控制與系統做成一體化,操作方便。
5)系統配備有CRT顯示器及示教功能,編程簡便迅速。
套用
雷射加工,在汽車、航空、宇航、 電子、機械和輕工等方面的套用愈來愈廣,有向複合化加工發展的趨勢,即利用雷射加工的“光-熱”作用,將材料的加工、熱處理、雷射化學等結合起來,形成過去傳統加工方法難以實現的微光複合加工技術。雷射加工不需要工具,它是非接觸加工,加工速度快,生產率高,打一個小孔的時間約需0.1s,熱影響區域小,熱變形也小。雷射束傳遞方便,易於控制,便於與機器人、數字控制、自動檢測等技術結合,實現自動化加工和構成柔性製造系統,成為迅速發展的一種先進加工技術。