雷射切割机的原理及种类

雷射切割机的原理及种类一九六○年美国科学家梅曼（T.H.Maiman）利用红宝石制成世界第一具雷射时，至今日，雷射已广泛应用在通讯、国防、制造业、商业、医学等领域。雷射会依诱发介质的不同而产生不同的波长，其介质分别为固态、液态、气态以及后来发展的半导体雷射。而雷射切割则是利用机械运作的方式将雷射光速投射在物体表面来进行切割或雕刻之动作。依雷射光之功率的不同和雷射光光束密度之不同，可以产生各种不同的切割或是雕刻的效果。雷射切割加工运作原理在雷射加工运用上，会依照不同的加工运用来设计不同的机械结构以符合所需。常见的机械结构有X-YTable、振镜、多轴机械手臂等。多轴机械手臂因造价高昂，所以大多以工业加工为主。振镜系统因高速震荡，所以多以标签机或清洁机的运用为主。在商业运用上，以X-YTable(XY轴)的机械为主，X-YTable主要运用滑轨与皮带来带动反射镜位移，进而将雷射光速折射到加工的物体上(如下图所示)雷射切割加工运作原理雷射光速经由雷射管射出后会击中第一反射镜，第一反射镜会将光束转向的二反射镜，也就是Y轴上的反射镜，此时Y轴机切依图形Y轴的位置前后移动都会让激光束精准的射在的二反射镜上，激光束击中的二反射镜后会将光束转向X轴上的的三反射镜，同前原理，X轴左右位移时都会让雷射击中的三反射镜，当雷射击中的三反射镜射的三反射镜会将雷射光转向下击向加工物体上也就是Z轴，这时雷射光会穿过聚焦镜让光束的焦点集中在加工物体上，以聚集的光束对物体作切割或是雕刻，这就是X-YTable的加工方式。雷射切割机的种类雷射切割机在工业加工的运用上，雷射切割机依介质的不同大致可分为三种类型：CO2雷射切割机，固体（YAG）雷射切割机，光纤雷射切割机三种，我们将针对较普遍使用的CO2雷射切割来进行说明。根据国际安全标准，雷射危害等级分4级，而CO2雷射属于危害最小的一级，CO2激光器的波长为10.6um，比较容易被非金属吸收，可有效的切割木材、亚克力、PP、有机玻璃等非金属材料，所以CO2雷射切割机除了大量的工业加工运用外，在一般市面上也常见于商业小量的代切服务的机器上。在工业使用上，大型机台功率在200W~4000W之间，而一般商业代切或是创客空间的机器功率大都在40W~200W之间居多。此外，在各类商用雷射切割机中，以CO2雷射切割机的每瓦输出成本最低，其应用包括柔性材料、非金属固性材料和金属材料的高速切割、雕刻、焊接等。这些优势，使得CO2雷射切割机，非常适合连续加工作业生产。雷射切割机的种类CO2雷射切割机中，最重要发出雷射光速的雷射管分成金属管与玻璃管两大类。玻璃管是较早年的设计，目前主要产地是中国，金属管则是较近期的设计，主要为欧美厂商所生产。传统的玻璃管封，优点是价格相对便宜，但其使用寿命较短、体积大、光束较粗（切缝粗）、出光响应速度慢、不能低功率出光（功率可调性差，同一种功率激光器在不同材料上加工的效果差异较大），这些缺点不仅越来越难以满足生产加工需求，同时也制约其长期发展，使用寿命约2000个小时左右，并且经常会由于故障影响生产，在使用成本方面，这一种激光器已经难以满足工业生产的需要。CO2金属雷射管，被认为是玻璃管封的最佳替代品，采用全金属化结构，具有体积小、全封闭、免维护、成本低、调制特性优良、输出光束细致度高（比玻璃管精细3倍多）、输出功率密度高、工作电压低、输出功率方便可调、功率稳定性优异、运行可靠性高等特点，更为重要的是，金属管还具有使用寿命长（一般在20000小时以上）、维修成本低、充气后还可重复使用，且无需更换等优势。雷射切割机的种类金属管玻璃管优点体积小、全封闭、免维护、雷切单位成本低、调制特性优良、输出光束细致度高、气冷式设计，不须额外安装水冷系统价格相对便宜缺点购入成本高，雷射管更换成本较高使用寿命较短、体积大、光束较粗（切缝粗）、出光响应速度慢、不能低功率出光雷射切割机的介绍一、从商品角度了解雷射切割机的优点雷射切割的原理是将激光器发射出的雷射光，经过光路系统及聚焦镜，聚焦成高功率密度的雷射束，因此连续照射的位置将会升温并使切割物品达到熔点或沸点，同时喷射的高压气体会将熔化或气化烧熔物品吹走。随着不断烧熔及吹气并按图片轮廓移动，最后让材料完成切断。简单来说，雷射切割制成的商品有以下优点：1.可以取代一般的标签、图案之印刷、烙印；2.雕刻清晰微小，轻松拥有独特性高的Logo、Slogan或Sign；3.制作过程精度高、速度快、性能稳定；雷射切割机从根本上决定了加工对象和加工状况，所以雷射雕刻机绝对是目前最先进又环保的专业加工技术。雷射切割机的介绍二、从加工技术角度了解雷射切割机的优点雷射切割机是全机采用电子控制，加上计算机制图的工艺已经非常的普及，所以经常使用在各种加工行业。雷射切割机主要的优点有3点：1.加工效率高；2.加工精度高；3.切割断面效果好，可透过不同的材质切割来制作成品；雷射切割机的介绍此外，雷射雕刻更是一种「个性化」且「少量多样」的加工技术。过往印刷技术多运用网版印刷、电烙印或是开刀模来进行印制图案，不仅不容易安排客制化，如果图文设计需要局部更改，更是消耗成本的事