激光加工機(jī)正由過去主要加工普通薄金屬板向精密加工纽他、非金屬加工領(lǐng)域發(fā)展歧胃。由于激光加工機(jī)本身的改進(jìn)证莺，以及控制性能、加工技術(shù)和激光發(fā)生器的進(jìn)步(短波激光輸出功率堕义、輸出功率大型化等)猜旬，激光加工正日益拓展到更廣闊的領(lǐng)域。近年來(lái)倦卖，由于IT產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展洒擦，以及企業(yè)對(duì)新材料、特殊材料加工需求的增加怕膛，將激光加工應(yīng)用于超精密加工的市場(chǎng)需求正不斷擴(kuò)大熟嫩。

　　日本澀谷工業(yè)公司已有約30年生產(chǎn)、銷售激光加工機(jī)的歷史褐捻，不僅能生產(chǎn)通用機(jī)型邦危，還能根據(jù)客戶需求定制加工系統(tǒng)及流水線上的工位加工系統(tǒng)等。本文結(jié)合該公司的幾款典型產(chǎn)品舍扰，對(duì)精密激光加工機(jī)及其應(yīng)用實(shí)例作一介紹。

　　用于超精密加工的產(chǎn)品

　　(1)LAMICS激光-水刀復(fù)合加工系統(tǒng)

　　澀谷工業(yè)公司是日本唯一同時(shí)生產(chǎn)激光加工機(jī)和水刀加工機(jī)兩種產(chǎn)品的廠商希坚。LAMICS(Laser Aqua-Jet Micro-Cutting System)系統(tǒng)是日本最早將這兩種技術(shù)結(jié)合應(yīng)用的復(fù)合加工系統(tǒng)边苹。該系統(tǒng)通過噴嘴噴出細(xì)絲般的高壓水流(噴射水本身沒有切割能力)，并將激光導(dǎo)入水中裁僧，利用水中的激光進(jìn)行切割加工短琴。

　　該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

　　①由于在激光切割的同時(shí)進(jìn)行噴水冷卻智榆，因此在整個(gè)加工過程中膏般，零件不會(huì)受到熱影響和產(chǎn)生氧化反應(yīng)。

　〉档汀②能防止切割時(shí)產(chǎn)生熔融粉末而引起的環(huán)境污染以及產(chǎn)生毛刺娜珍。

　　③可以無(wú)裂紋地切割各種脆性材料梭甸。

　√ね亍④由于激光可在水中形成全反射，因此不一定需要與焦點(diǎn)重合蜜雏。

　『搿⑤切縫寬度很窄，斷面幾乎不會(huì)產(chǎn)生傾斜孝摘。

　　加工時(shí)酿势，可根據(jù)加工對(duì)象選擇不同波長(zhǎng)的激光，如光纖激光(波長(zhǎng)1080nm)妻往、綠激光(波長(zhǎng)532nm)互艾、UV激光(波長(zhǎng)355nm)等。該系統(tǒng)主要適用于切割加工硅晶片、薄膜忘朝、藍(lán)寶石底板槽灰署、銅板槽等，以及去除銹斑局嘁、電鍍層等多種類型的加工溉箕。對(duì)于干式激光加工不可避免會(huì)產(chǎn)生高熱而會(huì)受到影響的一些工件材料，這種加工方式非常有效悦昵。

　　下面介紹用LAMICS系統(tǒng)加工硅晶圓的實(shí)例肴茄。

　　硅晶圓是電子元件的主要基材。近年來(lái)但指，隨著手機(jī)及大規(guī)模集成電路多層化的要求(彎曲性寡痰、層疊性)，硅晶圓也在變輕變薄(由原來(lái)的700μm減薄到50μm以下)棋凳。但是拦坠，由于硅晶圓是脆性材料，用傳統(tǒng)的切片機(jī)切割加工厚度50μm以下的基板時(shí)朵椿，很容易產(chǎn)生破碎及微小裂紋佳跃。當(dāng)熱應(yīng)力和彎曲應(yīng)力等機(jī)械外力施加于基板上時(shí)，會(huì)出現(xiàn)微裂縫擴(kuò)大俭宁、內(nèi)部電路斷線等重大質(zhì)量問題啦别。

　　用LAMICS系統(tǒng)切割50μm厚硅晶圓時(shí)，切割加工條件為：激光波長(zhǎng)：532nm;激光輸出功率：8.5W;高壓水壓力：13MPa;噴嘴直徑：50μm;加工速度：50mm/s;硅晶圓裝夾方式：LAMICS專用膠帶贷营。加工時(shí)怯录，切割寬度約為40μm，極少產(chǎn)生碎屑及微小裂紋诬粗。由于高壓水噴射而產(chǎn)生的噴嘴縮流效應(yīng)牡呀，噴水口圓柱直徑縮小為噴嘴直徑的70%-80%。因此兔触，切割寬度小于噴嘴直徑沼昵。由切割斷面的SEM照片可以看到激光加工留下的硅溶解痕跡，而在比噴水口小數(shù)微米的受熱影響周邊部位审炬，都能見到冷卻效果极金。此外，可以確認(rèn)潮峦，因溶解物附著較少囱皿，也具有潔凈加工的效果。

　　(2)SILAS-SAM超精密CO2激光加工機(jī)

　　SILAS-SAM超精密激光加工機(jī)在機(jī)器上方配備有RF反射折疊式CO2激光振蕩發(fā)生器忱嘹。SPL3905型采用了工作臺(tái)在X軸方向移動(dòng)嘱腥、加工頭在Y軸方向移動(dòng)的布局方式耕渴，并使用了直線驅(qū)動(dòng)電機(jī)。而SPL2305型則采用了滾珠絲桿帶動(dòng)工作臺(tái)在XY軸移動(dòng)齿兔、加工頭固定的布局方式橱脸。

　　由于RF反射折疊式CO2激光器放電范圍較窄，封閉在發(fā)生器內(nèi)部的氣體冷卻效果很好分苇，因此不需要熱交換器和送風(fēng)機(jī)添诉。與其他的CO2激光器相比，其體積更小巧医寿，有穩(wěn)定的高輸出功率栏赴，能獲得極好的單波形(M2<1.3)。此外靖秩，反射折疊式CO2激光器還具有以下特點(diǎn)：①可利用高質(zhì)量光束模式進(jìn)行能抑制熱影響的微加工及其他范圍廣泛的加工;②最小加工孔徑可達(dá)φ0.1mm(因材料卢操、板厚而有所不同);③無(wú)需激光氣體交換;④激光器壽命期望值>2000小時(shí);⑤內(nèi)部鏡頭組無(wú)需調(diào)整、更換和保養(yǎng)件父。

　　SILAS-SAM超精密激光加工機(jī)的主要用途包括：切割(金屬企奔、樹脂、木材夹它、紙璃疫、紡織品、玻璃兆距、塑料等)焊接(合金、樹脂等)姆巨、雕刻(橡膠乏尿、樹脂等)、打孔(印刷線路板嫩碘、陶瓷迂擅、合金、紙等)臊啃、刻畫(陶瓷等)症丁。

　　以下為SILAS-SAM激光加工機(jī)的一些加工實(shí)例：

　　①馬達(dá)鐵芯：原來(lái)采用線切割方式進(jìn)行重疊(20-30片)加工旋圆，加工時(shí)間長(zhǎng)宠默、效率低(加工前需要進(jìn)行重疊工件操作)，而且受到所用電極絲形狀精度的限制灵巧。改用SILAS-SAM加工后搀矫，加工速度加快，生產(chǎn)率大幅度提高刻肄，并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工瓤球。

　∪谂贰②眼鏡框：原來(lái)使用立銑刀等進(jìn)行眼鏡框的裝飾加工，由于受到刀具最小直徑等問題的限制卦羡，存在一些刀具無(wú)法加工的部位和形狀噪馏。改用SILAS-SAM加工后，既能實(shí)現(xiàn)微細(xì)裝飾加工绿饵，又可以縮短工序欠肾。

　　③陶瓷：氧化鋁陶瓷蝴罪、氮化鋁等材料受到熱影響時(shí)易產(chǎn)生裂縫刷航。刻畫加工是SILAS-SAM最擅長(zhǎng)的加工方式之一驱糜。如照片所示启尚，可用于高速加工細(xì)小間距的深孔。

　⌒摇④高質(zhì)量表面的加工：激光的光斑直徑可聚焦到φ0.1mm以下纤秃，因此能進(jìn)行高質(zhì)量表面的加工，其切割斷面質(zhì)量相當(dāng)于用線切割加工3次的質(zhì)量吕迁，同時(shí)還能提高生產(chǎn)效率蝎杯。

　　滿足客戶要求的定制產(chǎn)品

　　(1)武藏HP-E系列高性能CO2激光加工機(jī)

　　武藏HP-E系列是高質(zhì)量、低成本的混合型激光加工機(jī)肿圾，裝備了高性能的中速螺旋軸流型激光發(fā)生器戒甜。武藏HP-E系列機(jī)型具有以下特點(diǎn)：

　　①在反射從振蕩器發(fā)出激光的外部光學(xué)系統(tǒng)中簇戳，鏡片采用了開放式結(jié)構(gòu)润申，易于保養(yǎng)。

　》埂②加工頭配備了能吸收外部沖擊的損傷感應(yīng)器呻纹，能將因沖擊受損的加工頭維修成本控制到最小。

　∽ú③在加工頭前后和加工桌面內(nèi)安裝了送風(fēng)和吸塵裝置雷酪，可提高吸塵效果。

　　該機(jī)型配備的中速螺旋形軸流型振蕩器具有以下特點(diǎn)：

　±酝瘛①采用額定輸出功率為2kW的SOL20V激光振蕩器哥力，在使用SUS304無(wú)氧化切割6mm厚板材時(shí)，所需的輔助氣體不足1MPa墩弯。

　∈÷睢②激光氣體在振蕩管內(nèi)作螺旋運(yùn)動(dòng)，改進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)可使激光振幅增大最住，振蕩功率提高钞澳，可實(shí)現(xiàn)低成本加工怠惶。

　　③內(nèi)部鏡片使用壽命可達(dá)8000小時(shí)轧粟。

　〔咧巍④作為加工一般金屬板材的激光加工機(jī)，既能進(jìn)行從薄板到厚板的高質(zhì)量加工础辉，又因?yàn)榫哂懈咻敵龉β室薏骸⒏哔|(zhì)量的激光束加工模式，因此也能用于鈑金加工以外的各種加工知狂。

　　以下是幾個(gè)加工實(shí)例搓胯。

　　鋸齒的加工：鋸片采用沖壓和切削組合加工方式，利用激光啰痒，可以一次切割加工成形鋸齒的外圓到齒槽臂沽。另外，由于激光束經(jīng)過優(yōu)化锥拖，鋸齒尖銳邊緣和切割斷面的加工質(zhì)量均很好橡戈，實(shí)現(xiàn)了變形很小的加工。

　　石英玻璃的加工：石英玻璃加工對(duì)熱影響比較敏感昌漏，由于采用了高品質(zhì)激光模態(tài)和加工孔的專用鏡頭掷雪，可在石英玻璃上連續(xù)加工通孔而不會(huì)產(chǎn)生裂紋，與機(jī)械加工相比布筷，提高了生產(chǎn)率肌坑。

　　沖模板的加工：加工用于插入湯姆森刀的模板狹縫時(shí)，采用加工沖模板的專用激光模態(tài)進(jìn)行切割缅糟，加工出的沖模板能壓出錐形刀刃牡整，還能產(chǎn)生碳化作用，提高刀模的耐用性溺拱。

　　此外，作為液晶電視玻璃激光切割裝置用的激光振蕩器谣辞，采用中速螺旋軸流型振蕩器后迫摔，與以往的單體切割相比，加工破損減少泥从。

　　(2)L6型超高速CO2激光加工機(jī)

　　L6型超高速句占、高精度激光加工機(jī)配備了1kW的CO2激光振蕩器，加工頭在X躯嫉、Y方向的移動(dòng)采用直線伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)纱烘。L6型激光加工機(jī)具有以下特點(diǎn)：

　　①可對(duì)SS(19mm)祈餐、SUS(12mm)和鋁(8mm)等材料進(jìn)行超高速擂啥、高精度加工哄陶。

　　②用直線伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)加工頭在X俺乓、Y方向移動(dòng)勋匙，可實(shí)現(xiàn)300m/min的快進(jìn)速度和2G以上d1加速度。

　√此俊③可在厚度1mm的SS材料上韭赡，每分鐘加工1000個(gè)φ0.8mm的孔。

　〔猩瘛④機(jī)器重量為29噸割懊，采用O型框結(jié)構(gòu)，機(jī)械剛性好新浦。

　±痈啊⑤具有3軸同時(shí)在加工位置間移動(dòng)的功能，可實(shí)現(xiàn)高效加工漓琢。

　〕萍浮⑥可實(shí)時(shí)監(jiān)控加工頭位置，據(jù)此調(diào)整激光束稿施，因此在工作臺(tái)任何位置均可進(jìn)行高質(zhì)量加工疫稿。

　　用于切割加工的激光，在這數(shù)年內(nèi)完成了飛躍性的技術(shù)改革鹃两。不斷敏銳地抓住市場(chǎng)需求遗座，靈活應(yīng)對(duì)用戶的要求，是我們制造商的使命俊扳。今后途蒋，作為綜合機(jī)械廠商，不只是在激光加工領(lǐng)域馋记，希望可以開拓各種市場(chǎng)領(lǐng)域号坡，達(dá)到飛躍性發(fā)展。

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