激光雕刻机原理及使用

激光雕刻机的原理及使用激光雕刻机的原理及使用•第一章绪论•第二章激光雕刻机中激光产生的原理•第三章激光雕刻机的结构及雕刻原理•第四章激光雕刻机的使用及注意事项•第五章激光雕刻机的应用范围及优点•第六章激光雕刻机与其他机器的比较第一章绪论•激光自1960年问世后,很快在生产中得到应用。其后,随着对有关基本理论研究的不断深化。各类激光器件不断地发展,使其应用领域也不断拓宽,应用规模逐渐扩大,所获得的社会效益和经济效益更加显著。•作为高科技之一的激光技术,是20世纪科学技术发展的重要标志和现代信息社会光电子技术重要支柱之一。激光技术不仅受到技术先进国家的高度重视,而且也受到许多发展中国家的高度重视,并给与大量的投入。20世纪80年代以来,在很多国家,政府都把激光技术列为国家级发展计划。例如,英国的阿维尔几乎阿!,美国的激光核聚变计划.日本的激光研究五年计划!等。这些计划的实施使激光技术得到迅速发展,且已经形成了一个生机勃勃的新兴产业。与此同时,激光技术的发展大大促进了多种技术、学科、多种生产水平的进步和提高,影响之大,举世瞩目。第二章激光雕刻机中激光产生的原理•2.1普通光源的发光——受激吸收和自发辐射•在通常热平衡条件下，处于高能级E2上的原子数密度N2，远比处于低能级的原子数密度低，这是因为处于能级E的原子数密度N的大小时随能级E的增加而指数减小，即N∝exp(-E/kT)，这是著名的波耳兹曼分布规律。于是在上、下两个能级上的原子数密度比为N2/N1∝exp{-(E2-E1)/kT}式中k为波耳兹曼常量，T为绝对温度。因为E2E1，所以N2《N1。例如，已知氢原子基态能量为E1＝－13.6eV，第一激发态能量为E2=-3.4eV，在20℃时，kT≈0.025eV，则N2/N1∝exp（－400）≈0可见，在20℃时，全部氢原子几乎都处于基态，要使原子发光，必须外界提供能量使原子到达激发态，所以普通广义的发光是包含了受激吸收和自发辐射两个过程。•2.2受激辐射和光的放大•电子从高能态向低能态跃迁时只能发生在l（角动量量子数）量子数相差±1的两个状态之间，这就是一种选择规则。如果选择规则不满足，则跃迁的几率很小，甚至接近零。在原子中可能存在这样一些能级，一旦电子被激发到这种能级上时，由于不满足跃迁的选择规则，可使它在这种能级上的寿命很长，不易发生自发跃迁到低能级上。这种能级称为亚稳态能级。但是，在外加光的诱发和刺激下可以使其迅速跃迁到低能级，并放出光子。这种过程是被“激”出来的，故称受激辐射。入射一个光子，就会出射两个完全相同的光子。这意味着原来光信号被放大这种在受激过程中产生并被放大的光，就是激光。•2.3粒子数反转•一个诱发光子不仅能引起受激辐射，而且它也能引起受激吸收，所以只有当处在高能级地原子数目比处在低能级的还多时，受激辐射跃迁才能超过受激吸收，而占优势。由此可见，为使光源发射激光，而不是发出普通光的关键是发光原子处在高能级的数目比低能级上的多，这种情况，称为粒子数反转。但在热平衡条件下，原子几乎都处于最低能级（基态）。因此，如何从技术上实现粒子数反转则是产生激光的必要条件。第三章激光雕刻机的结构及雕刻原理•3.1激光雕刻机的结构•包括激光器、和其输出光路上的气体喷头，所说气体喷头的一端为窗口、另一端为与激光器光路同轴的喷口，气体喷头的侧面连接有气管，特别是所说气管与空气或氧气源相连接，所说空气或氧气源的压力为0．1～0．3MPa，所说喷口的内壁为圆柱状，其直径为1．2～3mm、长度为1～8mm；所述的氧气源中的氧气占其总体积的60％，所述的激光器和气体喷头间的光路上置有反射镜。它能提高雕刻的效率，使被雕刻处的表面光滑、圆润，迅速地降低被雕刻的非金属材料的温度，减少被雕刻物的形变和内应力；可广泛地用于对各种非金属材料进行精细雕刻的领域。•3.2雕刻原理•激光雕刻原理是由原子(分子或离子筝)跃迁产生的，而且是自发辐射引起勺。激光虽然是光，但它与普通光明显不同是激光仅在最初极短的时间内依赖于自发辐射，此后的过程完全由激辐射决定，因此激光具有非常纯正的颜色，几乎无发散的方向性,雕刻机，极高的发光强度。激光同时又具有高相干性、高强度性、高方向性，激光通过激光器产生后由反射镜传递并通过聚集镜照射到加工物品上，使加工物品（表面）受到强大的热能而温度急剧增加，使该点因高温而迅速的融化或者汽化，配合激光头的运行轨迹从而达到加工的目的。•激光加工技术在广告行业的应用主要分为：激光切割、激光雕刻两种工作方式，对于每一种工作方式，我们在操作流程中有一些不尽相同的地方。•3.3雕刻方法•激光雕刻：主要是在物体的表面进行，分为位图雕刻和矢量雕刻两种：•位图雕刻：我们先在PHOTOSHOP里将我们所需要雕刻的图形进行挂网处理并转化为单色BMP格式，而后在专用的激光雕刻切割软件中打开该图形文件。根据我们所加工的材料我们进行合适的参数设置就可以了，而后点击运行，激光雕刻机就会根据图形文件产生的点阵效果进行雕刻。•矢量雕刻：使用矢量软件如Coreldraw，AutoCad，Iluustrator等排版设计，并将图形导出为PLT，DXF，AI格式,打标机，然后再用专用的激光切割雕刻软件打开该图形文件，传送到激光雕刻机里进行加工。第四章激光雕刻机的使用及注意事项•4.1使用说明•（一）操作面板说明•电源开关：用来启动或关闭激光雕刻机•电流指示：用来指示雕刻机的电流大小•电流调节：用此电位器根据电流指示来调节雕刻时电流大小•照明开关：用来启动或关闭激光雕刻机内部的照明灯（若干机器无此开关）•激光开关：用来控制激光器是否发光，在雕刻印章时此开关为接通状态（即按下）•测试开关：此开关按下时激光器则发光，此时根据电流表显示数据调节电位器用来调节雕刻时的电流大小。此开关仅用于调试机器和查看雕刻时的电流大小，在机器正常工•作时需要断开，计算机会自动控制进行雕刻。•（二）使用时，应先启动冷却水泵，再启动激光雕刻机，并确保冷却水循环。•（三）启动雕刻系统排版软件，设计好要雕刻的图像，定好雕刻位置，（具体步骤请参见软件说明书）将雕刻章料固定到夹具上，使料子平面与夹具平面在一个平面上，即可进行雕刻输出（应注意的是刻橡胶料时装准备一小块报纸放入水中浸泡，平铺在料子上，刻大章时准备一支毛笔插入水中，轻轻涂擦于报纸上。）•（四）电流的调节应根据不同的印章黑和工艺要求来调节电流的大小。•4.2激光雕刻机的基本操作流程•(一)开机•1：打开水泵，气泵，让激光管里的水循环3分钟•2：打开主机电源•3：打开风机电源•4：打开激光电源，用试光键检测是否出光•5：打开控制软件，检测上下左右光头是否移动。•6：放好工件，调好焦距，较厚材料切割63.5mm=2.5“或73.5=3”长焦距透镜，精细雕刻用50mm=2“短焦距透镜。•7：操作电脑传输文件，开始雕刻。•（二）关机•依次关闭激光电源、主机、风机、水泵、气泵•4.3激光雕刻机使用注意事项•1、激光雕刻机应水平放置在桌面上，不得倾斜•2、激光雕刻机应防止强烈振动，移动时应先固定好大车和小车，以防振动导致光路偏移或激光器裂缝。•3、排风管应接通至室外无影响处，并保持通风良好，经常擦拭风扇和机器烟管内的灰•4、激光雕刻机内部有高电压，非专业技术人员不得打开机壳进行维修，以防触电。•5、激光雕刻机如果是第一次使用或移动位置后，注意检查高压线是否脱落，以防触电。•6、激光雕刻机排风扇、冷却水泵是AC220V/50HZ电源•7、雕刻机地线一定要良好接地•8、激光雕刻机工作时一定要严防工作人员或其它人员伸手或用眼睛观看，以防激光伤人或伤到眼睛，最好是将盖扣死。•9、请避免设备内部进水或工作环境过于潮湿。应将机器置于干燥通风处。•10、严禁带电拆卸各种接插件。•11、雕刻机内镜片应使用无水乙醇或丙酮及时清洁，并且要轻擦轻放，擦完后要调整好光路。•12、使用时保证冷却水循环良好，且水质清洁，如有发黄水质脏时，应及时换水，以免造成激光管冷却不好而导致炸裂。•13、注意防止因冷却水结冰，北方天气寒冷应特别注意冬天最好是换成汽车用防冻液，温度过高，水垢或脏物堵塞机械撞击等原因造成激光器破损。•14、注意防止机箱内部零件因烟尘潮气过多等原因引起的腐蚀和损坏。所以在每次工件后要清理机器卫生，保持机器整洁，要做到勤擦拭。第五章激光雕刻机的应用范围及优点•5.1激光雕刻领域的应用•随着光电子技术的飞速发展，激光雕刻技术应用范围越来越广泛，雕刻精度要求越来越高。体现激光材料加工的发展水平有三个方面的因素：第一是激光器技术，即应用于激光材料加工的激光器件技术；第二是激光设备加工的机械、控制系统等，即激光加工设备；第三是激光加工工艺水平。因为激光器技术已经是很成熟的技术，所以能否对激光设备进行有效的控制以及激光的加工工艺水平成为激光雕刻技术应用的瓶颈。•5.2激光雕刻机的适用范围•1、激光雕刻机广告行业：有机玻璃切割、标牌雕刻、双色板雕刻、水晶奖杯雕刻等。•2、激光雕刻机礼品行业：在木质、竹片、双色板、密度板、皮革等材料雕刻文字及图案。•3、激光雕刻机纸箱印刷业:雕刻制品，用于雕刻胶皮板、双层板、塑料板的雕刻和切割•4、激光雕刻机皮革及服装加工业：可在真皮、合成革、布料上进行复杂工艺加工。•5、激光雕版机其他行业：模型制作、装饰装潢、产品包装的标刻等。•5.3激光加工的优点•1、范围广泛：二氧化碳激光几乎可对任何非金属材料进行雕刻切割。并且价格低廉！•2、安全可靠：采用非接触式加工，不会对材料造成机械挤压或机械应力。没有“刀痕”，不伤害加工件的表面；不会使材料变形；•3、精确细致：加工精度可达到0.02mm；•4、节约环保：光束和光斑直径小，一般小于0.5mm；切割加工节省材料，安全卫生；•5、效果一致：保证同一批次的加工效果完全一致。•6、高速快捷：可立即根据电脑输出的图样进行高速雕刻和切割。•7、成本低廉：不受加工数量的限制，对于小批量加工服务，激光加工更加便宜。第六章激光雕刻机与其他机器的区别•6.1激光雕刻机与机械雕刻机的区别•区别1、激光雕刻、激光切割，抛光一次完成；机械要两次完成。•区别2、细窄精致部位的地方如松鼠的眼睛（直径1㎜），激光束可以雕切，光滑明亮；机械刀具爱莫能助。•区别3、激光光束直径只有0.1—0.5㎜，机械刀具是其20倍，浪费材料。•区别4、激光速度快，切割5㎜厚材料每分钟1米；机械只有40公分，激光是机械雕刻机速度的2.5倍。•区别5、激光能源消耗小于机械雕刻机。•区别6、激光无噪声、无污染、工作效率高；机械加工噪音大、污染环境。•区别7、激光是非接触式加工，不需要固定工件；机械是接触式加工，要固定工件。•区别8、激光可以加工软性材质，如布料、皮革、薄膜等；机械不能加工，因为没法固定工件。•所以，在广告招牌、有机玻璃制品等行业，激光雕刻机的优势越来越被广泛重视。