激光束加工是基于激光系统的
红外辐射与材料固有热作用而将材料加热、熔化、烧蚀甚至汽化来进行打孔、切割、
焊接以及
表面热处理的一种加工方法。激光器将电能转换为光能,产生所需的
激光束,通过透镜将激光聚集成一个极小的光斑照射到被加工表面,能在千分之几秒,甚至更短时间内使某种物质熔化和
汽化,达到蚀除加工的目的。
1)当能量密度极高的激光照射在被加工表面时,光能被加工表面吸收并转换成
热能,使照射斑点的局部区城温度迅速升高,瞬时急剧熔化和蒸发,并形成小凹坑。
激光加工机主要由激光器、光学系统、电源及数控系统、机械系统及辅助系统组成,是典型的光、机、电一体化设备。激光器是影响激光加工能力和质量的主要部件,它的任务是把电能转变成光能,产生所需光束;光学系统将光束聚焦并调焦,将激光器输出的激光束引导到工件上;数控系统根据加工工艺要求,进行电压控制、时间控制等;机械系统包括床身、工作台及辅助系统等。
激光加工中,多数采取
固体激光器和
气体激光器。固体激光材料有
红宝石,铵玻璃和掺钇钕铝石榴石(YAG);气体激光材料有CO2、氦-氖和氩离子等。激光加工常用YAG (只达600W )和CO2(可达25kW)激光器。
由于激光加工的
功率密度高,可用于加工金属、有机和无机材料等几乎所有的材料,但是对于
透明材料需要采取一些色化和打毛措施,才利于加工;对于铜、铝及其合金等制成的热导率和反射率高的工件,激光加工的效果变差,但YAG激光
波长较短,在金属表面上引起反射要比CO2激光少。
3)各坐标驱动采用直流伺服电动机和
滚珠丝杠副,并且各导轨分别采用
聚四氟乙烯塑料及直线衮动导轨,运动灵话,低速无爬行,保证了较高的定位精度。
4)
数控装置采用FANUC-BESK3M型系统,使主机操作及辅助功能控制与系统做成一体化,操作方便。
激光加工,在汽车、航空、宇航、 电子、机械和轻工等方面的应用愈来愈广,有向复合化加工发展的趋势,即利用激光加工的“光-热”作用,将材料的加工、
热处理、激光化学等结合起来,形成过去传统加工方法难以实现的微光复合加工技术。激光加工不需要工具,它是非接触加工,加工速度快,生产率高,打一个小孔的时间约需0.1s,热影响区域小,热变形也小。激光束传递方便,易于控制,便于与机器人、数字控制、自动检测等技术结合,实现自动化加工和构成柔性制造系统,成为迅速发展的一种先进加工技术。