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激光打孔设备及工艺的挑选

2011-04-02 11:18
科技那回事
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  一、激光打孔的特色

  激光打孔是最早到达实用化的激光加工技能,也是激光加工的首要运用范畴之一。跟着近代工业和科学技能的迅速开展,运用硬度大、熔点高的资料越来越多,而传统的加工办法已不能满意某些工艺需求。例如,在高熔点金属钼板上加工微米量级孔径,在硬质碳化钨上加工几十微米的小孔;在红、蓝宝石上加工几十微米的深孔以及金刚石拉丝模具、化学纤维的喷丝头等。这一类的加工使命用惯例的机械加工办法很难,有时乃至是不可能的,而用激光打孔则不难完结。激光束在空间和时间上的高度集中,可以将光斑直径缩小到微米级然后取得很高的功率密度,简直可以对任何资料进行激光打孔。

  激光打孔技能与机械钻孔、电火花加工等常孔打孔手法比较,具有显着的长处:

  (1)打孔速度快,功率高,经济效益好。(2)可取得大的深径比。(3)可在硬、脆、软等各种资料上进行。(4)无东西损耗。(5)适合于数量多、高密度的群孔加工。(6)可在难以加工的资料歪斜面上加工小孔。

  二、激光打孔的分类

  1、仿制法。

  激光束以必定的形状及精度重复照耀到工件固定的一点上,在和辐射传达方向笔直的方向上,没有光束和工件的相对位移。仿制法包含单脉冲和多脉冲。现在一般选用多脉冲法,其特色是可使工件上能量的横向分散减至最小,而且有助于操控孔的巨细和形状。毫秒级的脉冲宽度可以使满足的热量沿着孔的轴向分散,而不只被资料外表吸收。激光束形状可用光学体系取得。如在聚集光束中或在透镜前方放置一个所需形状的孔栏,即可以打出异形孔。

  2、概括迂回法。

  加工外表形状由激光束和被加工工件相对位移的轨道决议。

  用概括迂回法加工时,激光器既可以在脉冲状态下也可以在接连状态下作业。用脉冲办法时,因为孔以必定的位移量接连的互相迭加,然后构成一个接连的概括。选用概括加工,可把孔扩大成具有恣意形状的横截面。

  三、激光打孔设备

  1、激光打孔用激光器。

  激光器是激光打孔设备的重要组成部分,它的首要作用是将电源体系供给的电能以必定的转化功率转化成激光能。按激光器作业物质性质,可分为气体激光器和固体激光器。用于打孔的气体激光器首要有二氧化碳激光器,而用于打孔的固体激光器首要有红宝石激光器、钕玻璃激光器和YAG激光器

  二氧化碳激光器有许多共同的长处,它的转化功率高于其它激光器,可以为许多非金属资料(如有机玻璃、塑料、木材、多层复合板材、石英玻璃等)所吸收。更为重要的是,二氧化碳激光器与其他激光器比较,可以进行大功率输出。当与其他技能配合时,可以完结高速打孔,最高速度可达100孔/秒,这是其他激光器很难做到的。

  尽管如此,但因为二氧化碳激光器的对焦、调光都不便当,设备一次性出资也比较大,在激光打孔设备中不及其他三种激光器运用遍及。

  固体激光器以其共同的长处在激光打孔中得到广泛的运用。它的首要长处是:(1)输出波长短。 (2)输出的光可用一般的光学资料传递。(3)整机体积小,运用保护便当,价格低于二氧化碳激光器。

  2、激光打孔用机床。

  激光打孔用机床简略又通用的方式为三维机床。两维运动在水平面,以X、Y表明,两坐标轴彼此笔直,第三维Z轴与Z-Y平面笔直。每一维可经过步进电机带动滚珠丝杠在直线滚珠导轨上运转,它的精度由丝杠的精度和滚珠导轨的精度确认。假如配以微处理机体系,三维机床就可以完结平面内各种孔及必定规模内群孔的激光加工。当需求在管材或桶形资料进行系列孔的加工时,机床应具有五维功用,除了前面说到的三维以外,增加的两维是X-Y平面360度的旋转,咱们界说它为A轴,X-Y平面在Z方向上的0-90度歪斜,咱们界说它为B轴。这样多种类型的激光打孔加工,五维作业台都能担任。在需求节省设备投入的情况下,可将B轴的数控改为手动。这样既能节省资金,也基本能完结一切的打孔使命。

  3、激光打孔整机设备。

  近年来,国内外激光打孔机整机水平处在一个迅速开展的阶段,激光器输出功率逐步进步,脉冲宽度越来越窄,频率规模越来越宽,其他参数也越来越趄着有利于打孔的方向开展。导光体系和激光打孔机的操控部分的柔性不断进步,使得打孔规模不断扩大。现在国内已构成产品的激光打孔机有几十种,除了大专院校和科研院所之外,专门运营制作激光设备的公司也逐步增多。这表明我国的激光加工正朝着工业化方向开展。

  四、激光打孔工艺

  1、工艺进程。

  第一步,具体了解打孔资料及打孔要求。

  第二步,模拟实验与检测。

  第三步,规划便当、方便的工装夹具。

  第四步,程序规划。

  第五步,施行有用的打孔加工及必要的检测。

  2、影响打孔质量的首要参数。

  激光打孔的进程是激光和物质彼此作用的极端杂乱的热物理进程。因而,影响激光打孔质量的要素许多。为了取得高质量的孔,应根据激光打孔的一般原理和特色,对影响打孔质量的参数进行剖析和了解。这些参数包含:激光脉冲的能量,脉冲宽度,离焦量,脉冲激光的重复频率,被加工资料的性质。

  3、辅佐工艺。

  为了进步激光打孔的精度,有时需求选用一些辅佐的工艺工序和工艺办法,包含:(1)在工件的外表施加一个正向压力,或是在工件的不和装一个低压仓,可有助于打孔进程中铲除汽化资料并增加液相的排出。(2)在工件下面的安全方位装一个光电探测器,可以及时探测到工件穿透与否。(3)使用液体薄膜或金属铂掩盖工件,可以使孔的锥度减小,并避免液相飞溅。(4)为了及时避免熔化物积聚在孔里,可以把汽化温度低于被加工资料熔化温度的物质放到被加工工件的后边。(5)使用激光作为加工东西在工件上打毛孔,再用其它办法到达所需求的精度。现在一般选用的有金刚砂的机械加工,用冲头、金属丝进行孔径精加工,化学腐蚀办法等等。
 

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