激光打標(biāo)機似乎不太常見献爷，至少就該術(shù)語的嚴(yán)格定義而言塞弊。美國Amada Miyachi公司的高級技術(shù)經(jīng)理Geoff Shannon說：“激光顯微機械加工中心是對當(dāng)今這一行業(yè)內(nèi)許多單位較為恰當(dāng)?shù)姆Q呼圣掷。”

雖然名稱不同络灾，但是可以讓那些從未考慮過打標(biāo)其他應(yīng)用以外的人大開眼界簇精。據(jù)Shannon介紹，右側(cè)系統(tǒng)蜕芭，尤其是配備光纖增益介質(zhì)后同樣可具備顯微機械加工载秀、交替性銑刨和鉆孔吻唐、浸入式電火花加工等功能，且成本較低泥贷，而且可進行部分手術(shù)器械和微型注塑模具腔的加工制作武瘟。“事實上洼眶，光纖激光打標(biāo)機近年來的銷售量極大茴典，使許多廠商錯過效率提升機遇甚至新產(chǎn)品的可能性不斷增加“酌恚” Shannon補充道消院，“如果你從事打標(biāo)行業(yè)，而且通常需要將材料熔化為非常薄的一層搬设，但是如果你采用高功率光束但效率低下穴店，結(jié)果會怎樣？你首先需要融化更多的材料拿穴，然后進行焊接泣洞，最后進行切割∧”

圖1  在鋼件鉆孔應(yīng)用中球凰，激光打標(biāo)機已代替了浸入式電火花加工設(shè)備，直徑為0.008 in的鉆孔在加工時會存在±0.0005 in的公差

光纖激光技術(shù)（甚至超出打標(biāo)領(lǐng)域）如此普及的一個原因是其通常具有競爭力的價格该窗。其低價原因顯而易見：與傳統(tǒng)的常見激光打標(biāo)技術(shù)弟蚀，如YV04（釩酸鹽）系統(tǒng)相比蚤霞，其所用的昂貴耗材較少酗失，無需頻繁維護。事實上昧绣，對光纖或YV04的選擇可能與性能并無關(guān)系规肴，而主要在于從事打標(biāo)和雕刻廠商的經(jīng)濟狀況。

“然而夜畴，光纖技術(shù)的其他優(yōu)勢很快便在擴展臺式系統(tǒng)應(yīng)用的設(shè)備上得以實現(xiàn)塞姻。” Shannon說道的惕。對金屬切削而言尺澜，最重要的是光纖激光的高質(zhì)量光束及其高功率，快速脈沖——強大到足以使金屬熔化或蒸發(fā)补屎，而非產(chǎn)生熱“著色”效應(yīng)厅肩，而且熔化或蒸發(fā)的速度非常快臣搏，不會使工件承受太多熱量而導(dǎo)致變形禽制。該強大的光束也可以聚在一個小光斑大小的范圍內(nèi)剪酵。無論YV04設(shè)備的生產(chǎn)力如何，其不太可能像光纖系統(tǒng)一樣靈活或易于配置膜却∫┪兀“你可以控制光斑尺寸、脈沖寬度和頻率攘默；你可以針對打標(biāo)访僚、焊接和燒蝕或切割各種不同工藝并自行控制所有參數(shù)±头停”Shannon說引润。

圖2  激光打標(biāo)機的功能不僅僅是打標(biāo)，光纖激光打標(biāo)機可將此銅質(zhì)標(biāo)簽焊接在18650容器上痒玩，該設(shè)備同樣可用于精密切割

在上述所有因素中淳附，Shannon強調(diào)并不是所有的光纖激光都完全相同。他列舉了對用戶最有利的以下各屬性蠢古，希望能夠幫助他們減輕銑刨設(shè)備奴曙、電火花加工設(shè)備或其他設(shè)備的負荷：

高質(zhì)量的光束。任何激光諧振器都只能支持某幾種模式：實質(zhì)上為光的波形草讶。多模式激光器一般配有一個大的光纖芯（50～300 μm）洽糟，可產(chǎn)生低強度、較平的光束剖面堕战。與此相反坤溃，單模式激光器采用小光纖芯（大約9 μm），產(chǎn)生的光束較窄但是強度大嘱丢，而且光束可聚成最小為20 μm的光斑薪介。需要考慮的其中一個因素為M2等級，這是對光束質(zhì)量的評級腔益。具體而言草教，即為光束與理想的高斯分布之間的匹配程度，其中心的強度大于邊緣處舰打。M2等級越低经禽，光束聚集強度越大，Shannon表示凫荡。光束聚集強度越大可剪，系統(tǒng)就越適合進行精細切削，焊接與之相反功抠，焊接適合采用低強度和相對較大的光斑尺寸登翩。

圖3  光纖激光打標(biāo)機將直徑為75 μm的金屬管切割為金屬箔片，厚度僅有25 μm汛滩，相當(dāng)于我們頭發(fā)直徑的0.25女溺。該金屬管的加工深度為13 μm俱挨，這相當(dāng)于顯微機械加工，不過不能加工直徑大約為人類頭發(fā)0.1的材料敛竭，深度變化范圍為±1 μm

光束參數(shù)可調(diào)節(jié)漓拾。無論增益介質(zhì)如何，現(xiàn)在使用的激光打標(biāo)機的功率比以前的老設(shè)備更高戒祠，現(xiàn)在的額定功率一般為100 W或以上骇两，而以前只有20 W。與材料熔化或脫色相比姜盈，高強度低千、短脈沖（以nm為單位）是金屬燒蝕（蒸發(fā)）所需的決定性條件。不過馏颂，任何單一系統(tǒng)可有效處理的應(yīng)用范圍主要取決于其如何實現(xiàn)該脈沖示血。

圖4  上圖為金屬箔管的近圖。高級技術(shù)經(jīng)理Geoff Shannon說：“激光顯微機械加工中心是對當(dāng)今這一行業(yè)內(nèi)許多單位較為恰當(dāng)?shù)姆Q呼救拉∧焉螅”

常用的一種手段是Q轉(zhuǎn)換或調(diào)整腔內(nèi)損耗，即激光諧振器的Q（品質(zhì)）因數(shù)亿絮。簡而言之告喊，諧振器內(nèi)的可變衰減器延遲激光發(fā)射，同時允許能量在光束釋放前進行積累派昧。Shannon將其類比為拔掉排水塞前浴缸內(nèi)不斷積累的水惯慎。問題是Q轉(zhuǎn)換激光器在根據(jù)具體的工作要求進行參數(shù)整定時僅具備有限的功能。

這并不是說酬苇，Q轉(zhuǎn)換激光器的參數(shù)完全不能整定灯忙，也并不意味著Q轉(zhuǎn)換激光器不適用于較為普遍的加工。多數(shù)用戶會調(diào)整頻率（以Hz為單位疯食，此為每秒輸出的脈沖數(shù)量）恰日。頻率越高或缘，脈沖持續(xù)時間越長梅明，其功率越高。頻率越低般迈，功率越低乳环，脈沖越短。但是恋赎，YV04打標(biāo)機和任何采用Q轉(zhuǎn)換的光纖激光器的脈沖功率和持續(xù)時間都不能單獨調(diào)整倘回。較通用的系統(tǒng)采用直接調(diào)整的輸入，其中的二極管本身驅(qū)使能量在諧振器內(nèi)的擴增疾浓。因無“閘門”對脈沖進行控制音瓷，這兩個關(guān)鍵參數(shù)（頻率和脈沖寬度）可單獨進行調(diào)整对嚼，以達到足夠的切削功率，同時不會產(chǎn)生過多可能導(dǎo)致工件變形的熱量绳慎。在相同的切削條件下纵竖，Q轉(zhuǎn)換激光器在功率、速度和加工特點方面更為局限杏愤。

圖5  單模激光的光束更狹窄靡砌，強度更大，因此在金屬切削應(yīng)用中一般會更有效

運動范圍廣珊楼。許多臺式激光系統(tǒng)憑借安裝于檢流計電機上的一系列反光鏡來實現(xiàn)光束的目標(biāo)瞄準(zhǔn)通殃。基本配置不存在任何問題厕宗，但是對于講求效率的廠商而言画舌，其可能并非最佳選擇。配有機動化X或Y軸段的系統(tǒng)能夠通過在較為寬闊的工作區(qū)域一次性安裝多個部件來實現(xiàn)設(shè)置的合并已慢。軟件也是一個重要的因素骗炉，畢竟，功率蛇受、光斑尺寸榛覆、脈沖持續(xù)時間等參數(shù)的正確設(shè)置并不能正確引導(dǎo)光束熔穿工件。

圖6  美國Amada Miyachi公司產(chǎn)的緊湊型激光打標(biāo)機

Shannon強調(diào)任何激光打標(biāo)機在某種程度上都可作為一個小型加工中心進行運作菱脯，但前提是運用得當(dāng)跃等。如果沒有正確的知識和技能，即便是配置最理想的系統(tǒng)也無法正常工作湘秀。

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