激光切割精密栏栅的工艺参数研究.pdfVIP

专题报道 特种加工投7It 激光切割精密栏栅的工艺参数研究 梁华琪 (安徽建筑工业学院激光加工联合研究中心，合肥230022) 等 藁两 蓐勿 厉鸯的影骑参 |．|j || 曩 | 譬 ．． ≯ I I 光勿害 工 砉兹 簿 1 |．I | | || 卑扮獒号ITG665 1 番 ii|Ic章壕号、Q一2333 )11-0004-03 l 激光切割是利用经聚 栅尺寸，在加工形状复杂的栏栅时，丁具电极的制作十分 焦获得的高功率密度激光 困难，而且工具电极的横截面积小 ，容易变形 ，加工时在 束照射工件 ，使材料被照射 火花放电和工作液的冲击下稳定性差，栏栅尺寸和质量 的区域迅即达到熔点 ，使之 不易保证 。采用线切割的工艺方法，l丁具 电极是 电极丝， 熔化和烧蚀 ，同时借与光束 适用于形状复杂、半封闭栏栅的加T，对封闭式栏栅的加 同轴的高速气流吹除熔融 工，需要在零件上预加工穿丝孔，如果穿丝孔影响零件的 物质，从而实现割开工件的 使用功能，就不能用线切割加_T。另外，采用线切割工艺 一 种热切割方法(如图1所示)。激光具有亮度高、方向性 方法，栏栅缝宽受电极丝线径的限制，线径过细，电极丝 好、单色性好等性能，使其切割具有如下特点： 预紧或加工时很容易断丝。采用激光切割的 艺方法，使 激光切割质量好，切缝 比较窄，其宽度一般在 0．1～ 用可控制的高能量激光束切割栏栅，不需要刀具，是非接 0．20mm。割缝边缘垂直度好，切割面光滑无毛刺，表面粗 触加工 ，不受零件材料硬度的限制，可在金属、非金属材 糙度一般达Ral2．5以上。激光既能切割金属材料又能切 料上加工形状复杂的栏栅。与上面各工艺方法相比较，激 割各种非金属材料，而且易于实现 自动控制，有利于提高 光切割具有适应性强、零件变形小、加工质量稳定、生产 切割效率，所以激光特别适合各种精密件的切割加工。 效率高、加_T成本低等优点。 某单位在承担国家重点研究项 目中，要使用一种高 2 用于加工栏栅的激光器选择 精密的栏栅 (如图2所示 )做光学衍射实验，曾尝试利用 日前，工业应用有 C0激光器 、YAG激光器、CO激 包括化学腐蚀等各种方法进行加工，均未达到技术要求。 光器 、准分子激光器。但是 ，适用激光加T用的激光器 ，目 后利用激光对其进行实验加T和研究，成功地解决了这 前还只有高功率CO激光器和YAG激光器两种。激光器 个难题 。 不同，性能不同，主要用途也不相 同。根据栏栅加T的特 1 栏栅的~jn-r方法介绍 点和要求并考虑所用的材料 ，选用YAG激光器 比较合 栏栅的栏宽约 0．1mm，属于精细加工的范畴，加T丁 适。YAG激光器激光束波长为 1．06m，比CO激光器激 艺复杂，加工难度大，目前加工栏栅的1二艺方法主要有： 光束波长 10．6m小一个数量级。因此，在其它条件相同 机械切除法；化学、电化学去除法；电火花和线切割法；激 时，YAG激光器可比CO 激光器获得更小的聚焦光斑直 光切割法。 径，更有利于栏栅的加工。另一方面，大多数金属材料对 采用机械切除法和化学、电化学去除的工艺方法，仅 光的吸收存在着对波长 1．06txIll吸收高于对波长 10．6m 适用于栏栅形状简单、并且允许沿栏栅缝把零件分成两 吸收的规律，使用YAG激光器一般可直接对反射率很高 体、待栏栅加工好后再拼装的零件。采用电火花的工艺方 的金属材料(如铝、铜等)进行加工，而不需对加工表面进 法，工具电极的形状与栏栅的形状相同，其尺寸要小于栏 行预处理，简化了工