雷射加工机的构成.ppt

雷射的原理 “Laser”英文是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的縮寫。簡單來說，是利用一種強大的能量，使物質傳導至共振腔內，經由活性的介質激發，而造成一個單色的狹窄光束，而光束可以以高準確度的聚焦在一個小點上，稱為雷射。 雷射的組成 主要部分可分為三部分： 活性介質－當一能量激發通過不同氣體介質而產生的放電現象，而散發出不同的波長的雷射光，此時稱活性介質為氣體，稱為氣體雷射，例如：氦氖氣體雷射、二氧化碳雷射、等等．．．。 共振腔－主要功能就是能限制光能在腔內產生共振，能讓光反覆經過活性介質而產生放大，達到臨界值時所產生的雷射光。共振的主要目的就是產生單色的雷射光。 激勵元件－提供能量給活性工作介質以產生光。 雷射加工的基本原理 雷射加工大多是利用雷射光的高強度、高平行度的特徵，已聚焦鏡等光學裝置，在工件的表面產生局部的加熱溶化 ，甚至氣化等熱反應，產生的加工目的。 以加工觀點，雷射加工必須考慮的因素有雷射光的強度、波長、脈衝長度；聚焦鏡的焦長、聚焦後的功率密度，以及材料的特性－對雷射光的吸收率、熱傳導係數及治金特性。 雷射加工的分類 未 溶 化 溶 化 氣 化 變態硬化 退 火 焊 接 表面被覆 ( 硬面處理 ) 金合化 表面重熔 ( 釉面化 ) 軟銲、硬銲 切 割 切 割 鑽 孔 劃 線 修 整 標 識 陡震硬化 雷射加工的特色 由於本身有能量集中之特點，因此在加工上可得到輸入熱量低、熱影響區窄的特性，而可以達到加工變形小之優點。 此外，可以進行多軸或多工作台的加工。由於工件不受傳統刀具的力量作用，所以在夾具上也特別容易，但由於高功率的雷射需要高電壓的電源供應和好的光學設計，才能發揮特長，所以價格昂貴，是處於不利之處。 雷射加工方法的比較 (一)雷射鑽孔： 雷射鑽孔 傳統機械鑽孔 優 點 無鑽頭磨耗與破裂 碎屑少或無 加工速率快 可鑽硬度高的金屬 鑽孔深度深 孔直度較佳 成本低 缺 點 孔成推拔狀 鑽孔深度有限 成本高 鑽頭會破裂或耗損 碎屑需處理 速度慢 設定時間長 雷射鑽孔 放電加工 優 點 無刀具磨損與破裂 速度快 成本低 可鑽斜孔 可鑽非金屬材料 可在不規則表面鑽孔 停機時間短 孔面品質佳 孔深度較深 熱影響區小 孔的尺寸較一致 設備費用低 缺 點 設備費用高 孔面品質差 熱影響較大 孔有重凝層 孔徑控制不易 電極需要長更換 速度慢 (二)雷射切割：又細分為金屬材料切割和非金屬材料切割 金屬材料 非金屬材料 雷射切割 一般傳統衝床加工 優 點 不需開模 變更設計快 複雜外型切割容易 設定時間短 切縫寬度窄 可切割非金屬材料 可切割回鍋後的鋼料 切割面品質良好 噪音少 大量生產時，加工速度快 大量生產時，成本低 缺 點 切割時，板厚需固定 大量生產時，速率慢 設備成本高 複雜外型需使用多個模具 模具成本高 模具設計、製造需費時 設定時間長 鋼料需點火 噪音大 薄不鏽鋼板不易衝製 雷射切割 一般傳統衝床加工 優 點 工差可較緊 數量少時成本低 切割面品質佳 數量多時成本低 缺 點 設備成本高 工差需較鬆 切割面品質較差 (三)雷射焊接：雷射焊接和感應變化的比較 雷射焊接 感應變化 優 點 工件變形量低 可選擇部分位置進行硬化 不需淬火劑 可硬化很難接觸的位置 不需要加工處理 厚度可以加工後處理 複雜結構仍可使用 加工速率快 覆蓋面積廣 硬化層可較厚 設備成本低 效率高 缺 點 加工速率慢 覆蓋面積小 設備成本高 更換線圈時有停機損失 線圈需要管理 線圈難以製造 需淬火劑 工件幾何形狀受限制 工件變形較大 雷射加工機的構成 雷射加工機示意圖 參考資料 【書籍】 雷射加工技術手冊 ─工業技術研究機械研究所編印 作者:周敏傑 劉決弘 莊運清 賴文郎 楊志文 【南台科技大學機械系】 .tw/m_facture/machine.htm 【奇摩知識+】 /question/question?qid=1206120207471 /question/question?qid=1305091303966 /question/question?qid=1406011209807 * *