1、激光雕刻機的原理及使用,激光雕刻機的原理及使用,第一章 緒論 第二章 激光雕刻機中激光產生的原理 第三章 激光雕刻機的結構及雕刻原理 第四章 激光雕刻機的使用及注意事項 第五章 激光雕刻機的應用范圍及優(yōu)點 第六章 激光雕刻機與其他機器的比較,第一章 緒論,激光自1960年問世后, 很快在生產中得到應用。其后,隨著對有關基本理論研究的不斷深化。各類激光器件不斷地發(fā)展, 使其應用領域也不斷拓寬, 應用規(guī)模逐漸擴大, 所獲得的社會效益和經濟效益更加顯著。 作為高科技之一的激光技術, 是20世紀科學技術發(fā)展的重要標志和現(xiàn)代信息社會光電子技術重要支柱之一。激光技術不僅受到技術先進國家的高度重視, 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80年代以來, 在很多國家, 政府都把激光技術列為國家級發(fā)展計劃。例如, 英國的阿維爾幾乎阿!, 美國的 激光核聚變計劃.日本的激光研究五年計劃! 等。這些計劃的實施使激光技術得到迅速發(fā)展, 且已經形成了一個生機勃勃的新興產業(yè)。與此同時, 激光技術的發(fā)展大大促進了多種技術、學科、多種生產水平的進步和提高, 影響之大,舉世矚目。,第二章 激光雕刻機中激光產生的原理,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，遠比處于低能級的原子數(shù)密度低，這是因為處于能級E的原子數(shù)密度N的大小時隨能級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。因為E2E1，所以N2N1。例如，已知氫原子基態(tài)能量為E113.6eV，第一激發(fā)態(tài)能量為E2=-3.4eV，在20時，kT0.025eV，則N2/N1exp（400）0 可見，在20時，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)躍遷時只能發(fā)生在l（角動量量子數(shù)）量子數(shù)相差1的兩個

4、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，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。入射一個光子，就會出射兩個完全相同的光子。這意味著原來光信號被放大這種在受激過程中產生并被放大的光，就是激光。,2.3粒子數(shù)反轉 一個誘發(fā)光子不僅能引起受激輻射，而且它也能引起受激吸收，所以只有當處在高能級地原子數(shù)目比處在低能級的還多時，受激輻射

5、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。但在熱平衡條件下，原子幾乎都處于最低能級（基態(tài)）。因此，如何從技術上實現(xiàn)粒子數(shù)反轉則是產生激光的必要條件。,第三章 激光雕刻機的結構及雕刻原理,3.1激光雕刻機的結構 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，所說噴口的內壁為圓柱狀，其直徑為123mm、長度為18mm；所述的氧氣源中的氧氣占其

6、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應力；可廣泛地用于對各種非金屬材料進行精細雕刻的領域。,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間內依賴于自發(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，極高的發(fā)光強度。 激光同時又具有高相干性、高強度性、高方向性，激光通過激光器產生后由反射鏡傳遞并通過聚集鏡照射到加工物品上，使加工物

7、品（表面）受到強大的熱能而溫度急劇增加，使該點因高溫而迅速的融化或者汽化，配合激光頭的運行軌跡從而達到加工的目的。 激光加工技術在廣告行業(yè)的應用主要分為：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處理并轉化為單色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)圖形文件產生的點陣效果進行雕刻。 矢量雕刻：

8、使用矢量軟件如Coreldraw，AutoCad，Iluustrator等排版設計，并將圖形導出為PLT，DXF，AI格式,打標機，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。,第四章 激光雕刻機的使用及注意事項,4.1 使用說明 （一）操作面板說明 電源開關：用來啟動或關閉激光雕刻機 電流指示：用來指示雕刻機的電流大小 電流調節(jié)：用此電位器根據(jù)電流指示來調節(jié)雕刻時電流大小 照明開關：用來啟動或關閉激光雕刻機內部的照明燈（若干機器無此開關） 激光開關：用來控制激光器是否發(fā)光，在雕刻印章時此開關為接通狀態(tài)（即按下） 測試開關：此開關按下時激光器則發(fā)光，此時根據(jù)電流表

9、顯示數(shù)據(jù)調節(jié)電位器用來調節(jié)雕刻時的電流大小。此開關僅用于調試機器和查看雕刻時的電流大小，在機器正常工,作時需要斷開，計算機會自動控制進行雕刻。 （二）使用時，應先啟動冷卻水泵，再啟動激光雕刻機，并確保冷卻水循環(huán)。 （三）啟動雕刻系統(tǒng)排版軟件，設計好要雕刻的圖像，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平面上，即可進行雕刻輸出（應注意的是刻橡膠料時裝準備一小塊報紙放入水中浸泡，平鋪在料子上，刻大章時準備一支毛筆插入水中，輕輕涂擦于報紙上。） （四）電流的調節(jié)應根據(jù)不同的印章黑和工藝要求來調節(jié)電流的大小。,4.2 激光雕刻機的基本操作流程 (一)

10、開機 1：打開水泵，氣泵，讓激光管里的水循環(huán)3分鐘 2：打開主機電源 3：打開風機電源 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。 6：放好工件，調好焦距，較厚材料切割63.5mm=2.5“或73.5=3”長焦距透鏡，精細雕刻用50mm=2“短焦距透鏡。 7：操作電腦傳輸文件，開始雕刻。 （二）關機 依次關閉激光電源、主機、風機、水泵、氣泵,4.3激光雕刻機使用注意事項 1、激光雕刻機應水平放置在桌面上，不得傾斜 2、激光雕刻機應防止強烈振動，移動時應先固定好大車和小車，以防振動導致光路偏移或激光器裂縫。 3、排風管應接通至室外無影響處，并保持通風良好

11、，經常擦拭風扇和機器煙管內的灰 4、激光雕刻機內部有高電壓，非專業(yè)技術人員不得打開機殼進行維修，以防觸電。 5、激光雕刻機如果是第一次使用或移動位置后，注意檢查高壓線是否脫落，以防觸電。 6、激光雕刻機排風扇、冷卻水泵是AC220V/50HZ電源,7、雕刻機地線一定要良好接地 8、激光雕刻機工作時一定要嚴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、請避免設備內部進水或工作環(huán)境過于潮濕。應將機器置于干燥通風處。 10、嚴禁帶電拆卸各種接插件。 11、雕刻機內鏡片應使用無水乙醇或丙酮及時清潔，并且要輕擦輕放，擦完后要調整好光路。 12、使用時保證冷卻水循環(huán)良

12、好，且水質清潔，如有發(fā)黃水質臟時，應及時換水，以免造成激光管冷卻不好而導致炸裂。,13、注意防止因冷卻水結冰，北方天氣寒冷應特別注意冬天最好是換成汽車用防凍液，溫度過高，水垢或臟物堵塞機械撞擊等原因造成激光器破損。 14、注意防止機箱內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器衛(wèi)生，保持機器整潔，要做到勤擦拭。,第五章 激光雕刻機的應用范圍及優(yōu)點,5.1 激光雕刻領域的應用 隨著光電子技術的飛速發(fā)展，激光雕刻技術應用范圍越來越廣泛，雕刻精度要求越來越高。體現(xiàn)激光材料加工的發(fā)展水平有三個方面的因素：第一是激光器技術，即應用于激光材料加工的激光器件技術；第二是激光設備加

13、工的機械、控制系統(tǒng)等，即激光加工設備；第三是激光加工工藝水平。因為激光器技術已經是很成熟的技術，所以能否對激光設備進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應用的瓶頸。 5.2 激光雕刻機的適用范圍 1、激光雕刻機廣告行業(yè)：有機玻璃切割、標牌雕刻、雙色板雕刻、水晶獎杯雕刻等。,2、激光雕刻機禮品行業(yè)：在木質、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、激光雕刻機皮革及服裝加工業(yè)：可在真皮、合成革、布料上進行復雜工藝加工。 5、激光雕版機其他行業(yè)：模型制作、裝飾裝潢、產品包裝的標刻等。 5.3激光

14、加工的優(yōu)點 1、范圍廣泛：二氧化碳激光幾乎可對任何非金屬材料進行雕刻切割。并且價格低廉！,2、安全可靠：采用非接觸式加工，不會對材料造成機械擠壓或機械應力。沒有“刀痕”，不傷害加工件的表面；不會使材料變形； 3、精確細致：加工精度可達到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，激光加工更加便宜。,第六章 激光雕刻機與其他機器的區(qū)別,6.1 激光雕刻機與機械雕刻機的區(qū)別 區(qū)別1、激光雕刻、激光切割，拋光一次完成；機械要兩次完成。 區(qū)別2、細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；機械刀具愛莫能助。 區(qū)別3、激光光束直徑只有0.10.5，機械刀具是其20倍