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)的特點是非接觸加工,可在任何異型表面標(biāo)刻,工件不會變形和產(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)進行打標(biāo),且標(biāo)記耐磨,生產(chǎn)工藝易實現(xiàn)自動化,被標(biāo)記部件變形小。
激光打標(biāo)機采用掃描法打標(biāo),即將激光束入射到兩反射鏡上,利用計算機控制掃描電機帶動反射鏡分別沿X、Y軸轉(zhuǎn)動,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)設(shè)備的核心是激光打標(biāo)控制系統(tǒng),因此,激光打標(biāo)的發(fā)展歷程就是打標(biāo)控制系統(tǒng)的發(fā)展過程。從1995年到2003年短短的8年時間,控制系統(tǒng)在激光打標(biāo)領(lǐng)域就經(jīng)歷了大幅面時代、轉(zhuǎn)鏡時代和振鏡時代,控制方式也完成了從軟件直接控制到上下位機控制到實時處理、分時復(fù)用的一系列演變,如今,半導(dǎo)體激光器、光纖激光器、乃至紫外激光的出現(xiàn)和發(fā)展又對光學(xué)過程控制提出了新的挑戰(zhàn)。
大幅面時代
所謂大幅面,剛開始是將繪圖儀的控制部分直接用于激光設(shè)備上,將繪圖筆取下,在(0,0)點X軸基點、Y軸基點和原繪圖筆的位置上分別安裝45°折返鏡,在原繪圖筆位置下端安裝小型聚焦鏡,用以導(dǎo)通光路及使光束聚焦。直接用繪圖軟件輸出打印命令即可驅(qū)動光路的運行,這種方式明顯的優(yōu)勢是幅面大,而且基本上能滿足精度比較低的標(biāo)刻要求,不需要專用的標(biāo)刻軟件;但是,這種方式存在著打標(biāo)速度慢、控制精度低、筆臂機械磨損大、可靠性差、體積大等缺點。因此,在經(jīng)歷初的嘗試后,繪圖儀式的大幅面激光打標(biāo)系統(tǒng)逐步退出打標(biāo)市場的,所應(yīng)用的同類型的大幅面設(shè)備基本上都是模仿以前這種控制過程,用伺服電機驅(qū)動的高速大幅面系統(tǒng),而隨著三維動態(tài)聚焦振鏡式掃描系統(tǒng)的逐步完善,大幅面系統(tǒng)將逐步從激光標(biāo)刻領(lǐng)域銷聲匿跡。
轉(zhuǎn)鏡時代
由于看到大幅面系統(tǒng)的一系列缺點,在高速振鏡技術(shù)還沒有在中國廣泛普及的情況下,一些控制工程師自行開發(fā)了由步進電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)鏡式掃描系統(tǒng),其工作原理是將從諧振腔中導(dǎo)出的激光通過擴束,經(jīng)過成90°安裝的兩個步進電機驅(qū)動的金鏡的反射,由F-theta場鏡聚焦后輸出作用于處理對象上,金鏡的轉(zhuǎn)動使工作平面上的激光作用點分別在X、Y軸上移動,兩個鏡面協(xié)同動作使激光可以在工作平面上完成直線和各種曲線的移動。這種控制過程無論從速度還是定位精度來說都遠超過大幅面,因此在很大程度上能滿足工具行業(yè)對激光控制的要求,雖然同當(dāng)時國際上流行的振鏡式掃描系統(tǒng)還有比較明顯的差距,但嚴格來說這種設(shè)計思路的出現(xiàn)和逐步完善代表著中國激光應(yīng)用的一個里程碑,是中國完全能自行設(shè)計和生產(chǎn)激光應(yīng)用設(shè)備的典型標(biāo)志。直到振鏡在中國大規(guī)模應(yīng)用的興起,這種控制方式才逐步退出中國激光應(yīng)用的舞臺。
振鏡時代
1998年,振鏡式掃描系統(tǒng)在中國的大規(guī)模應(yīng)用開始到來。[所謂振鏡,又可以稱之為電流表計,它的設(shè)計思路完全沿襲電流表的設(shè)計方法,鏡片取代了表針,而探頭的信號由計算機控制的-5V—5V的直流信號取代,以完成預(yù)定的動作。同轉(zhuǎn)鏡式掃描系統(tǒng)相同,這種典型的控制系統(tǒng)采用了一對折返鏡,不同的是,驅(qū)動這套鏡片的步進電機被伺服電機所取代,在這套控制系統(tǒng)中,位置傳感器的使用和負反饋回路的設(shè)計思路進一步保證了系統(tǒng)的精度,整個系統(tǒng)的掃描速度和重復(fù)定位精度達到一個新的水平。
激光打標(biāo)技術(shù)具有以下的特點
1、可對絕大多數(shù)金屬或非金屬材料進行加工。
2、激光是以非機械式的“刀具”進行加工,對材料不產(chǎn)生機械擠壓或機械應(yīng)力,無“刀具”磨損,,很少造成環(huán)境污染。
3、激光束很細,使被加工材料的消耗很小。
4、加工時,不像電子束轟擊等加工方法那樣產(chǎn)生X射線,也不會受電場和磁場的干擾。
5、操作簡單,使用微機數(shù)控技術(shù)能實現(xiàn)自動化加工,能用于生產(chǎn)線上對零部件進行率加工,能作為柔性加工系統(tǒng)的一部分。
6、使用精密工作臺能進行精細微加工。
7、使用顯微系統(tǒng)或攝像系統(tǒng),能對被加工表面狀況進行觀察或監(jiān)控。
8、可以穿過透光物質(zhì)(如石英、玻璃)對其內(nèi)部零件進行加工。
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10mm以下,故能對“好密集”尺寸大小的零件表面進行標(biāo)記。
氪燈不能觸發(fā)
解決方法:
①檢查所有的電源連接線;
②高壓氪燈老化,更換氪燈。 操作激光打標(biāo)機注意事項
嚴禁無水或水循環(huán)不正常情況下啟動激光電源和調(diào)Q電源;
不允許Q電源空載工作(即調(diào)Q電源輸出端懸空);
出現(xiàn)異?,F(xiàn)象,首先關(guān)閉振鏡開關(guān)和鑰匙開關(guān),再行檢查;
不允許在氪燈點燃前啟動其他組件,以防高壓竄入損壞組件;
注意激光電源輸出端(陽極)懸空,以防與其他電器打火、擊穿;
保持內(nèi)循環(huán)水干凈。定期清洗水箱并換干凈去離子水或純水。