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第二章激光加工的关键技术

在以往II勺生产加工过程中，常常会碰到下面这样的难题：1（）零件的形状小又复杂，

即便是用最小H勺刀具也无法进行理想口勺加工。2（）为了加工出微型的零件，不得不用很小的

铳刀、钻头等刀具，但刀具口勺寿命非常短,或者很轻易断裂,很难保证零件的精度和一致性。

3（）使用电加工的方式来加工某些小型口勺复杂零件，但所需使用日勺电极数量太多,准备电极

所需的时间大大加长了生产周期,并且生产成本很高。激光加工可以很好的处理这些加工难

题。并且生产周期短，生产成本低。

目前使用的激光加工工艺措施重要包括：切割、焊接、迅速成型、打孔、打标、雕

刻、划线、表面处理等等，

这一章将重要论述激光加工及激光加工的关键技术一一激光加工系统和激光加工技

术。

第一节激光加工

一、激光加工的概念和特点

激光加工是指激光束作用于物体H勺表面而引起物体形状的I变化，或物体性能变化的加

工过程。是运用剧烈的局部加热融化和气化材料产生“自由电子的迅速释放，然后与金属

的离子构造互相作用引起局部剧烈声振子和声子”，成果产生了具有宽顶带辐射的J“羽状

烟柱”强烈欧I热效应。按光与物质互相作用机理，大体可将激光加工分为激光热加工和光

化学反应加工两类。激光热加工系指激光束作用于物体所引起的迅速热效应日勺多种加工过

程；激光光化学反应加工系指激光束作用于物体，借助高密度高能量光子引起或控制光化

学反应的多种加工过程，也称为冷加工。热加工和冷加工均可对金属材料和非金属材料进

行切割、打孔、刻槽、标识等。热加工对金属材料进行焊接、表面强化、切割均极有利；

冷加工则对光化学沉积、激光刻蚀、掺杂和氧化很合适。

激光热加工H勺光源重要采用红外激光器，如C02激光器、CO激光器和Nd:YAG激光器。

激光光化学反应加工的光源重要采用紫外激光器，如准分子激光器。

激光加工与其他措施比较，如下MJ某些优越性；

1.光点小、能量集中、加工点位置以外H勺热影响小；

由于光束照射到物体时表面是局部的，虽然加工部位的热量很大、温度很高，但移动

速度快，对非照射的部位没什么影响.因此，其热影响区很小。

2.无接触加工，对工件不污染；

激光加工就是将激光束照射到加工物体的表面，用以清除或熔化材料以及变化物体表

面性能从而到达加工的目丛J,因此属于无接触加工。其重要特点是无惰性，因此其加工速

度快、无噪声。由于光束的能量和光束日勺移动速度都是可以调整的，因此可以实现多种加

工时目的。

3.能穿过透光外壳对密封欧J内部材料进行加工；

4.加工精确度高，合用于自动化。

激光束易于导向、聚焦和发散。根据加工规定，可以得到不一样的光斑尺寸和功率密

度。通过外光路系统可以使光束变化方向，因而可以与数控机床、机器人连接起来，构成

多种极灵活的I加工系统。

二、激光加工口勺一般原理

激光加工大多基于光对非透明介质口勺热作用，也即吸取光能引起口勺热效应。因此，激

光光束特性、材料对光的吸取作用和导热性等对激光加工很大影响。

用于激光加工的激光束常用基模(TEMOO),由于，它

轴对称的光强分布，能到达最佳的激光束聚焦。当高斯光束入射到焦距为fll勺透镜面的光

束截面半径为3,则由短焦距透镜聚焦后，焦点处的光斑截面半径30近似为

2

从而可以算出经透镜聚焦后焦平面上的功率密度。假如激光是高阶横模，光束具非

轴对称构造，光斑尺寸比基模明显增大，在激