激光打標(biāo)的基本原理是,由激光發(fā)生器生成高能量的連續(xù)激光光束,聚焦后的激光作用于承印材料,使表面材料瞬間熔融,甚至氣化,通過控制激光在材料表面的路徑,從而形成需要的圖文標(biāo)記。
激光打標(biāo)的特點(diǎn)是非接觸加工,可在任何異型表面標(biāo)刻,工件不會(huì)變形和產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,適于金屬、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革等材料的標(biāo)記。
激光幾乎可對(duì)所有零件(如活塞、活塞環(huán)、氣門、閥座、五金工具、衛(wèi)生潔具、電子元器件等)進(jìn)行打標(biāo),且標(biāo)記耐磨,生產(chǎn)工藝易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,被標(biāo)記部件變形小。
激光打標(biāo)機(jī)采用掃描法打標(biāo),即將激光束入射到兩反射鏡上,利用計(jì)算機(jī)控制掃描電機(jī)帶動(dòng)反射鏡分別沿X、Y軸轉(zhuǎn)動(dòng),激光束聚焦后落到被標(biāo)記的工件上,從而形成了激光標(biāo)記的痕跡
珠三角、港臺(tái)地區(qū)把激光打標(biāo)按激光的英文(Laser)音譯稱為激光鐳射加工。
激光打標(biāo)技術(shù)作為一種現(xiàn)代精密加工方法,與腐蝕,電火花加工,機(jī)械刻劃,印刷等傳統(tǒng)的加工方法相比,具有無與倫比的優(yōu)勢:
1.采用激光做加工手段,與工件之間沒有加工力的作用,具有無接觸,無切削力,熱影響小的優(yōu)點(diǎn),保證了工件的原有精度。同時(shí),對(duì)材料的適應(yīng)性較廣,可以在多種材料的表面制作出非常精細(xì)的標(biāo)記且耐久性非常好;
2.激光的空間控制性和時(shí)間控制性很好,對(duì)加工對(duì)象的材質(zhì),形狀,尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大,特別適用于自動(dòng)化加工和特殊面加工。且加工方式靈活,既可以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室式的單項(xiàng)設(shè)計(jì)的需要,也可以滿足工業(yè)化大批量生產(chǎn)的要求;
3.激光刻劃精細(xì),線條可以達(dá)到毫米到微米量級(jí),采用激光標(biāo)刻技術(shù)制作的標(biāo)記仿造和更改都非常困難,對(duì)產(chǎn)品防偽極為重要;
4.激光加工系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成自動(dòng)化加工設(shè)備,可以打出各種文字,符號(hào)和圖案,易于用軟件設(shè)計(jì)標(biāo)刻圖樣,更改標(biāo)記內(nèi)容,適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)率,快節(jié)奏的要求;
5.激光加工和傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷相比,沒有污染源,是一種清潔無污染的高環(huán)保加工技術(shù);
激光打標(biāo)技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè),為優(yōu)質(zhì),,無污染和低成本的現(xiàn)代加工生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。隨著現(xiàn)代激光標(biāo)刻應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,對(duì)激光制造的設(shè)備系統(tǒng)小型化,率和集成化的要求也越來越高,新型高功率光纖激光技術(shù)的開發(fā)成功,必將對(duì)此產(chǎn)生極大的推動(dòng)。
激光打標(biāo)技術(shù)具有以下的特點(diǎn)
1、可對(duì)絕大多數(shù)金屬或非金屬材料進(jìn)行加工。
2、激光是以非機(jī)械式的“刀具”進(jìn)行加工,對(duì)材料不產(chǎn)生機(jī)械擠壓或機(jī)械應(yīng)力,無“刀具”磨損,,很少造成環(huán)境污染。
3、激光束很細(xì),使被加工材料的消耗很小。
4、加工時(shí),不像電子束轟擊等加工方法那樣產(chǎn)生X射線,也不會(huì)受電場和磁場的干擾。
5、操作簡單,使用微機(jī)數(shù)控技術(shù)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工,能用于生產(chǎn)線上對(duì)零部件進(jìn)行率加工,能作為柔性加工系統(tǒng)的一部分。
6、使用精密工作臺(tái)能進(jìn)行精細(xì)微加工。
7、使用顯微系統(tǒng)或攝像系統(tǒng),能對(duì)被加工表面狀況進(jìn)行觀察或監(jiān)控。
8、可以穿過透光物質(zhì)(如石英、玻璃)對(duì)其內(nèi)部零件進(jìn)行加工。
9、可以利用棱鏡、反射系統(tǒng)將光束聚集到工件的內(nèi)表面或傾斜表面上進(jìn)行加工。
10、能標(biāo)記條形碼、數(shù)字、字符、圖案等標(biāo)志。
11、這些標(biāo)志的線寬可小至20μm,線深度可達(dá)10mm以下,故能對(duì)“好密集”尺寸大小的零件表面進(jìn)行標(biāo)記。
激光電源
光纖激光打標(biāo)機(jī)激光電源是為光纖激光器提供動(dòng)力的裝置,其輸入電壓為AC220V的交流電。安裝于打標(biāo)機(jī)控制盒內(nèi)。
光纖激光器
光纖激光打標(biāo)機(jī)采用進(jìn)口脈沖式光纖激光器,其輸出激光模式好使用壽命長,被設(shè)計(jì)安裝于打標(biāo)機(jī)機(jī)殼內(nèi)。
振鏡掃描系統(tǒng)
振鏡掃描系統(tǒng)是由光學(xué)掃描器和伺服控制二部分組成。整個(gè)系統(tǒng)采用新技術(shù)、新材料、新工藝、新工作原理設(shè)計(jì)和制造。
光學(xué)掃描器采用動(dòng)磁式偏轉(zhuǎn)工作方式的伺服電機(jī)。具有掃描角度大、峰值力矩大、負(fù)載慣量大、機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、工作速度快、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。精密軸承消隙機(jī)構(gòu)提供了超底軸向和徑向跳動(dòng)誤差;“電子扭力棒”取代傳統(tǒng)彈性材料扭力棒,大大提高了使用壽命和長期工作的可靠性;任意位置零功率保持工作原理既降低了使用功耗,又減少了器件的發(fā)熱效應(yīng),省卻了恒溫裝置;先進(jìn)的高穩(wěn)定性精密位置檢測傳感技術(shù)提供高線性度、高分辨率、高重復(fù)性、低漂移的性能。
光學(xué)掃描器分為X方向掃描系統(tǒng)和Y方向掃描系統(tǒng),每個(gè)伺服電機(jī)軸上固定著激光反射鏡片。每個(gè)伺服電機(jī)分別由計(jì)算機(jī)發(fā)出數(shù)字信號(hào)控制其掃描軌跡。
聚焦系統(tǒng)
聚焦系統(tǒng)的作用是將平行的激光束聚焦于一點(diǎn)。主要采用f-θ透鏡,不同的f-θ透鏡的焦距不同,打標(biāo)效果和范圍也不一樣,光纖激光打標(biāo)機(jī)選用進(jìn)口高性能聚焦系統(tǒng),其標(biāo)準(zhǔn)配置的透鏡焦距f=160mm,有效掃描范圍Φ110mm。用戶可根據(jù)需要選配型號(hào)的透鏡。
可選配的F-θ透鏡有:
f=100mm,有效聚焦范圍Φ65mm。
f=160mm,有效聚焦范圍Φ110mm。
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是整個(gè)激光打標(biāo)機(jī)控制和指揮的中心,同時(shí)也是軟件安裝的載體。通過對(duì)聲光調(diào)制系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制完成對(duì)工件打標(biāo)處理。
光纖激光打標(biāo)機(jī)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要包括機(jī)箱、主板、CPU、硬盤、內(nèi)存條、D/A卡、軟驅(qū)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等。