雷射鑽孔的裝置原理深度解析

2022-10-30 06:18:02 字數 2395 閱讀 5878

更多cnc加工中心、車銑磨鑽床、線切割、數控刀具工具、自動化、數字無人工廠、精密測量、3d列印、雷射切割、鈑金沖壓折彎、精密零件加工等展示,就在深圳機械展.

雷射打孔技術具有精度高、通用性強、效率高、成本低和綜合技術經濟效益顯著等優點,已成為現代製造領域的關鍵技術之一。在雷射出現之前,只能用硬度較大的物質在硬度較小的物質上打孔。這樣要在硬度大的金剛石上打孔,就成了極其困難的事。

雷射出現後,這一類的操作既快又安全。但是,雷射鑽出的孔是圓錐形的,而不是機械鑽孔的圓柱形,這在有些地方是很不方便的。可透過振鏡進行程式化程式設計控制圖形輸出。

雷射打孔指雷射經聚焦後作為高強度熱源對材料進行加熱,使雷射作用區內材料融化或氣化繼而蒸發,而形成孔洞的雷射加工過程。雷射束在空間和時間上高度集中,利用透鏡聚焦,可以將光斑直徑縮小10的5次方~10的15次方w/cm2的雷射功率密度。如此高的功率密度幾乎可對任何材料進行雷射打孔。

例如,在高熔點的鉬板上加工微公尺量級的孔,在硬質合金(碳化鎢)上加工幾十微公尺量級的小孔,在紅藍寶石商人加工幾百微公尺量級的深孔,金剛石拉絲模,化學纖維噴絲頭等。

雷射打孔是早早達到實用化的雷射加工技術,也是雷射加工的重要應用領域之一。雷射打孔主要用於金屬材料鋼、鉑、鉬、鉭、鎂、鍺、矽,輕金屬材料銅、鋅、鋁、不鏽鋼、耐熱合金、鎳基質合金、鈦金、白金,普通硬質合金磁性材料以及非金屬材料中的陶瓷基片、人工寶石、金剛石膜、陶瓷、橡膠、塑料、玻璃等。

如此高的功率密度幾乎可以在任何材料實行雷射打孔,而且與其它方法如機械鑽孔、電火花加工等常規打孔手段相比,具有以下顯著的優點:

(1)雷射打孔速度快,效率高,經濟效益好。|

由於雷射打孔是利用功率密度為l07-109w/cm2的高能雷射束對材料進行瞬時作用,作用世間只有10-3-10-5s,因此雷射打孔速度非常快。將高效能雷射器與精度的工具機及控制系統配合,通過微處理,效率提高l0-1000倍。

(2)雷射打孔可獲得大的深徑比。

在小孔加工中,深徑比是衡量小孔加工難度的乙個重要指標。對於用雷射束打孔來說雷射束引數較其它打孔方法便於優化,所以可獲得比電火花打孔及機械鑽孔大得多的深徑比。一般情況下,機械鑽孔和電火花打孔所獲得的深徑比值不超過10。

(3)雷射打孔可在硬、脆、軟等各類材料上進行。

高能量雷射束打孔不受材料的硬度、剛性、強度和脆性等機械效能限制,它既適於金屬材料,也適於一般難以加工的非金屬材料,如紅寶石石、藍藍寶石、陶瓷、人造金剛石和天然金剛石等。由於難加工材料大都具有高強度、高硬度、低熱導率、加工易硬化、化學親和力強等性質,因此在切削加工中阻力大、溫度高、工具壽命短,表面粗糙度差、傾斜面上打孔等因素使打孔的難度更大。而用雷射在這些難加工材料上打孔,以上問題將得到解決。

我國鐘錶行業所用的寶石軸承幾乎全部是雷射打孔。人造金剛石和天然金剛石的雷射打孔應用也非常普遍。用yag雷射在厚度為5.

5mm的硬質合金上打孔,深徑比高達l4:1,而在1l.5mm厚的65mn上可打出深徑比為l9:

1的小孔。在l0mm厚的堅硬的氮化矽陶瓷上可容易地打出直徑為0.6mm的小孔,這都是常規打孔手段無法辦到的。

特別是在彈性材料上,由於彈性材料易變形,很難用一般方法打孔。

(4)雷射打孔無工具損耗。

雷射打孔為無接觸加工,避免了機械鑽打微孔時易斷鑽頭的問題。用機械鑽加工直徑為0.8mm以下的小孔,即使是在鋁這樣軟的材料上,也常常出現折斷鑽頭的問題,這不僅造成工具損耗而加大成本,而且會因鑽頭折斷致使整個工件報廢。

如果是在群孔板的加工**出現鑽頭折斷,將使問題更為嚴重。在這種情況下,去除折斷鑽頭的好方法也仍然是雷射打孔。當然此時的雷射打孔裝置必須具備精密的瞄準裝置,以便準確無誤地打掉折斷的鑽頭。

(5)雷射打孔適合於數量多、高密度的群孔加工。

由於雷射打孔機可以和自動控制系統及微機配合,實現光、機、電一體化,使得雷射打孔過程準確無誤地重複成千上萬次。結合雷射打孔孔徑小、深徑比大的特點,通過程式控制可以連續、高效地製作出小孔徑、數量大、密度高的群孔板,雷射加工出的群孔板的密度比機械鑽孔和電火花打孔的群孔板高1-3個數量級,例如,食品、製藥行業使用的過濾片厚度為1-3mm,材料為不鏽鋼,孔徑為0.3-0.

8mm,密度為l0-100孔/cm2。

(6)用雷射可在難加工材料傾斜面上加工小孔。

對於機械孔和電火花打孔這類接觸式打孔來說,在傾斜面上特別是大角度傾斜面上打小孔是極為困難的。傾斜面上的小孔加工的主要問題是鑽頭入鑽困難,鑽頭切削刃在傾斜平面上單刃切削,兩邊受力不均,產生打滑難以入鑽,甚至產生鑽頭折斷。如果為高強度、高硬度材料,打孔幾乎是不可能的,而雷射卻特別適合於加工與工件表面成6o-90o角的小孔,即使是在難加工材料上打斜孔也不例外。

另外,由於雷射打孔過程與工件不接觸,因此加工出來的工件清潔,沒汙染。因為這種打孔是一種蒸發型的、非接觸的加工過程,它消除了常規熱絲穿孔和機械穿孔帶來的殘渣,因而十分衛生。而且雷射加工時間短,對被加工的材料氧化、變形、熱影響區域均較小,不需要特列保護。

雷射不僅能對置於空氣中的工件打孔,而且也能對置於真空中或其它條件下的工件進行打孔。由此可見,雷射是一種高質量、快速打孔的有效工具。

全面解析雷射印表機的結構和工作原理

2008年01月01日00 05 enet矽谷動力 導讀 雷射印表機是由雷射器 聲光調製器 高頻驅動 掃瞄器 同步器及光偏轉器等組成,其作用是把介面電路送來的二進位制點陣資訊調製在雷射束上,之後掃瞄到感光體上。雷射印表機是由雷射器 聲光調製器 高頻驅動 掃瞄器 同步器及光偏轉器等組成,其作用是把介面...

深度解析數控系統伺服除錯軟體的原理 特點 功能和應用

本文簡述一種交流伺服系統pc機除錯軟體的設計原理及軟體介面化設計特點,詳細介紹了該軟體應用於交流伺服系統除錯過程中的各項功能,解決了數控系統軟體對伺服系統通用性的關鍵問題。伺服驅動裝置是數控系統的重要組成部分,用於實現數控工具機的進給伺服控制和主軸伺服控制,其作用是把來自數控裝置的指令資訊,經功率放...

雷射粒度儀的工作原理

雷射粒度分析儀採用濕法分散技術,具有操作簡便 輸出資料直觀等優點.與傳統儀器比較,提高了時效和分析精度.1.雷射粒度分析儀採用獨創的無約束擬合反演方法 頻譜放大技術,資料處理後可以獲得更加真實的分布情況,對於高校 研究所等科學研究型客戶具有非常重要的實用價值 2 全量程公尺氏散射理論系列雷射粒度分析...