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(jìn)行打標(biāo),且標(biāo)記耐磨,生產(chǎn)工藝易實(shí)現(xiàn)自動化,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。
大幅面時(shí)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(diǎn)X軸基點(diǎn)、Y軸基點(diǎn)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(yùn)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(jī)械磨損大、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)。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(jī)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(shí)代
由于看到大幅面系統(tǒng)的一系列缺點(diǎn),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(jìn)電機(jī)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(kuò)束,經(jīng)過成90°安裝的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)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(diǎn)分別在X、Y軸上移動,兩個(gè)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(yuǎn)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(shí)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(yán)格來說這種設(shè)計(jì)思路的出現(xiàn)和逐步完善代表著中國激光應(yīng)用的一個(gè)里程碑,是中國完全能自行設(shè)計(jì)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。
紫外激光加工進(jìn)程稱為“光蝕”效應(yīng),“冷加工”具有很高負(fù)荷能量的(紫外)光子,能夠打斷資料或周圍介質(zhì)內(nèi)的化學(xué)鍵,至使資料發(fā)作非熱進(jìn)程損壞。這種冷加工在激光符號加工中具有特別的含義,因?yàn)樗皇菬釤g,而是不發(fā)生"熱損傷"副作用的、打斷化學(xué)鍵的冷剝離,因此對被加工外表的里層和鄰近區(qū)域不發(fā)生加熱或熱變形等作用。所加工出來的資料具有潤滑的邊緣和極低限度的碳化.
工業(yè)化大批量自動化生產(chǎn)流水線環(huán)境下,紫外激光打標(biāo)機(jī)因?yàn)槠涔赓|(zhì)量,峰值高,脈寬窄,加工過程熱影響小等優(yōu)勢,在電光轉(zhuǎn)換效率更高的條件下,成為工業(yè)加工制造生產(chǎn)商的寵兒,能滿足工業(yè)化大批量生產(chǎn)的需求打標(biāo)。