《激光器裝配調(diào)試實(shí)訓(xùn)》指導(dǎo)書(shū)

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1、 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目1 激光器的組成認(rèn)識(shí) 1.1 激光器的主要組成部分認(rèn)識(shí) 1.1.1 YAG激光焊接機(jī) YAG固體激光焊接機(jī)一般由激光冷卻系統(tǒng)，數(shù)控工作系統(tǒng)、激光器系統(tǒng)等部分構(gòu)成。 1. 主機(jī)柜 2. 激光器 3. 升降機(jī)構(gòu) 4. CCD監(jiān)視系統(tǒng) 5. 導(dǎo)光聚焦系統(tǒng) 6. 焊接夾具 7. 兩維數(shù)控工作臺(tái) 8. 外循環(huán)系統(tǒng) 9. 控制系統(tǒng) 10.激光電源 11. 內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng) 圖1-1-1YAG固體激光器焊接機(jī)組成部件 圖1-1-2 YAG固體激光焊接機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1.1.2 YAG激光打標(biāo)機(jī) 激光打標(biāo)機(jī)主要由激光器系統(tǒng)、聲光調(diào)制系統(tǒng)、掃描振鏡系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控

2、制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)五大部份構(gòu)成。 1.冷卻系統(tǒng) 2. 激光器 3.顯示器 4.光具座支架 5.光具座 6. 工作臺(tái) 7. 控制盒 8. 計(jì)算機(jī)主機(jī) 9. 激光電源 10.聲光電源 11. 掃描驅(qū)動(dòng)器 圖1-1-3 YAG固體激光器焊接機(jī)組成部件 圖1-1-4激光打標(biāo)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1.2 光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu) 1.2.1 YAG脈沖激光器光學(xué)諧振腔 1．指示光源系統(tǒng) 2．全反膜片架 3．光閘 4．聚光腔 5．光欄 6．半反膜片架 7．聚焦導(dǎo)光系統(tǒng) 圖1-2-1 光具座結(jié)構(gòu)示意圖 1.2.2 Y

3、AG連續(xù)激光器光學(xué)諧振腔 1.輸出膜片架 2.氪燈 3.激光腔體 4.激光晶體 5.光具座 6.聲光調(diào)整架 7.聲光調(diào)Q開(kāi)關(guān) 8.反射膜片架 9.指示光調(diào)整架 圖1-2-2 YAG連續(xù)激光器光學(xué)諧振腔構(gòu)成 1.3 CO2激光切割雕刻機(jī)光學(xué)傳輸系統(tǒng) 1. 激光管 2.第一反射鏡 3.第二反射鏡 4.第三反射鏡 5.聚焦鏡筒 6.加工工件 7.工件承載平臺(tái) 圖1-3-1 CO2激光切割雕刻機(jī)光學(xué)傳輸系統(tǒng) 1.4 激光光纖傳輸系統(tǒng) 1.半導(dǎo)體指示裝置 2. 全反膜片架 3

4、. 電極座 4. 激光晶體 5. 聚光腔 6. 防護(hù)罩 7. 閃光燈 8. 主光閘（選配） 9. 半反膜片架 10.能量探頭 11.光纖觀察鏡 12.觀察鏡支架 13.45反射座 14.分路光閘 15.光纖輸出耦合裝置 16.光纖組件 17．光纖輸入耦合裝置 圖1-4-1 光纖傳輸激光器光學(xué)傳輸系統(tǒng) 1.5 冷卻系統(tǒng) 電能轉(zhuǎn)換成激光，其光電轉(zhuǎn)換效率只有3％左右，大量的電能都轉(zhuǎn)換成熱能。這部分熱能對(duì)激光器件有巨大的破壞力，使YAG激光晶體及氙燈破裂，聚光腔變形失效等，所以必需有冷卻系統(tǒng)提供冷卻保障。 考慮到系統(tǒng)的光學(xué)效率，冷卻介質(zhì)一般為去離子水或蒸

5、餾水。以保證內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)不受污染。本系統(tǒng)則采用雙循環(huán)制冷機(jī)組，內(nèi)循環(huán)水冷卻激光器，外循環(huán)水冷卻內(nèi)循環(huán)水。 冷卻系統(tǒng)包含水箱、過(guò)濾器、磁性泵以及水溫、水流量保護(hù)器等組成。其原理圖如下所示： 圖1-5-1 冷卻系統(tǒng)主回路原理圖 1、清洗換水： a 內(nèi)循環(huán)冷卻水為去離子水（蒸餾水最好），夏天兩個(gè)月?lián)Q一次，春天、 秋天、冬天三個(gè)月?lián)Q一次； b 去離子裝置每六個(gè)月?lián)Q一次。每半年清洗一次水箱和過(guò)濾器。 2、溫控儀下限溫度一般設(shè)定在20℃,但為防止溫差過(guò)大而結(jié)露，工作溫度一般根據(jù)環(huán)境和濕度設(shè)置，如環(huán)境溫度為32℃，可將下限

6、溫度設(shè)定在28℃，上限溫度設(shè)置在35℃。如環(huán)境溫度低于20℃下限溫度就設(shè)定在20℃。一般不低于環(huán)境溫度5℃，否則結(jié)露將導(dǎo)致激光器功率下降，并有可能帶來(lái)破壞性損失。 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目2 激光器諧振腔的裝配調(diào)試 2.1連續(xù)YAG激光器裝配調(diào)試 2.1.1 Nd:YAG晶體的安裝 1、如圖2-1-1所示，用螺絲刀分別拆下兩端頭上的棒壓蓋，取出兩端頭的橡膠堵頭。 2、取出置放于晶體盒中的晶體，目測(cè)檢查其外觀有無(wú)破損。 3、將晶體輕輕水平插入聚光腔內(nèi)（保證兩端露出部分基本等長(zhǎng)）。 4、兩端依次套上密封圈、棒壓蓋。 5、用螺絲刀將螺絲旋入，使壓蓋將密封圈均勻壓緊。 1.晶體 2.密

7、封圈 3.棒壓蓋 4.螺釘 圖2-1-1 Nd:YAG晶體安裝示意圖 注意： 1)晶體外形為圓柱形結(jié)構(gòu)，棒的兩個(gè)端面嚴(yán)格平行，與棒軸垂直，經(jīng)過(guò)拋光并且鍍?cè)鐾改ぃ皇褂眠^(guò)程中要保持棒端面光潔。 2)激光器工作時(shí)，YAG棒需用水冷卻至—定溫度，以保持激光輸出的穩(wěn)定性。 2.1.2 氪燈的安裝與維護(hù) 1、氪燈的結(jié)構(gòu)及主要參數(shù) 圖2-1-2氪燈的結(jié)構(gòu)示意圖 連續(xù)激光氪燈的主要參數(shù)有：最大輸入功率，工作電流，工作電壓，氪燈極間距，燈的直徑和長(zhǎng)度, 如表2-1所示。 表2-1 連續(xù)激光氪燈的主要參數(shù) 內(nèi)徑 (mm) 弧長(zhǎng) (mm) 總長(zhǎng) (mm) 外徑 (mm)

8、 充氣 電 極 (mm) 電參數(shù) 備注 4 100 276 6 Kr f4.95x16 177V/22A 濾紫外 4 100 240 6 Kr f 4x15 155V/20A 濾紫外 5 100 240 7 Kr f 5x15 175V/30A 濾紫外 5 100 219 7 Kr 軟線 162V/30A QCW245 5 102 195 6 Kr f 5x15 175V/30A 進(jìn)口 5 102 195 6 Kr f 5x15 175V/30A 進(jìn)口 5 100 235 7 K

9、r f 6x10 160V/30A 國(guó)產(chǎn) 6 102 200 7 Kr f6.3 x15 200V/3 5 A QCW336 6 150 250 8 Kr 200V/40A 進(jìn)口 2 、氪燈安裝維護(hù) 1端頭 2、上腔體 3、濾紫外管 4、螺釘 5、燈壓蓋 6、棒壓蓋 圖2-1-3 泵浦氪燈的安裝示意圖 a．如圖2-1-3，分別將腔體兩端頭的燈壓蓋拆下，取出兩端頭內(nèi)密封圈、壓蓋。 注意：氪燈的正負(fù)極的正確接法（圓頭的一端為正極，接紅線）。 b．將氪燈輕輕水平插入聚光腔內(nèi)（保證兩端露出部分基本等長(zhǎng)）。 c．兩端依次套上密封圈、壓

10、蓋。 d．用螺絲刀將螺絲旋入，使壓蓋將密封圈均勻壓緊。 注意： 1）氪燈有正負(fù)極性，圓頭為正，接紅線，尖頭為負(fù)，接黑線。氪燈正負(fù)極性務(wù)必與激光電源輸出正負(fù)極一致，錯(cuò)誤的接法將導(dǎo)致氪燈嚴(yán)重?fù)p壞，并有可能引發(fā)棒和聚光器的損害。 2）氪燈在工作時(shí)，需用水冷卻。 3）更換氪燈的時(shí)間 激光器中氪燈出廠說(shuō)明書(shū)建議氪燈的使用壽命一般為300小時(shí)，但由于用戶使用條件不同，上述時(shí)間并不能作為更換氪燈的唯一依據(jù)。隨著使用時(shí)間的增加，氪燈的發(fā)光效率下降，激光輸出也隨之減弱，很多用戶為了獲得足夠的激光輸出，就加大激光電源的電流，使氪燈發(fā)光增強(qiáng)，這使氪燈老化加快，形成惡性循環(huán)，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致炸燈現(xiàn)象。為

11、了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，建議按下面的方法決定是否應(yīng)該更換氪燈。 當(dāng)換上一支新氪燈時(shí)，記錄下正常打標(biāo)時(shí)的激光電源電流表數(shù)值，作為標(biāo)準(zhǔn)電流值。當(dāng)氪燈逐漸老化，加大激光電源電流輸出，但電流表數(shù)值不應(yīng)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電流值的1.25倍。 　　例如：新氪燈打標(biāo)時(shí)電流值為14A，使用一段時(shí)間后，如果將電流值調(diào)大到14*1.25=17.5A后仍不能正常打標(biāo)，則應(yīng)考慮更換氪燈。 4）氪燈不能被點(diǎn)燃的主要原因 a.氪燈是否達(dá)到使用壽命； b.氪燈兩端電極至激光電源連接線聯(lián)結(jié)是否牢靠； c.激光電源工作狀態(tài)是否正常。 2.1.3 聚光腔 1、聚光腔的結(jié)構(gòu) 聚光腔的功能是將氪燈發(fā)射的光能會(huì)聚到Y(jié)AG棒上，

12、盡可能多地為工作物質(zhì)所吸收,以激勵(lì)工作物質(zhì)產(chǎn)生激光。用于打標(biāo)機(jī)的聚光腔的種類(lèi)很多，例如二維成像的橢圓柱和圓柱聚光腔、三維成像的球面和旋轉(zhuǎn)球面聚光腔，非成像的緊包式光滑反射面和漫反射聚光腔，所采用的反射材料有金屬、玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯等材料，各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。 聚光腔的主要參數(shù)有：最大輸入功率，工作電流，工作電壓，燈的直徑和長(zhǎng)度。聚光腔的結(jié)構(gòu)如圖2-4所示 。 圖2-1-4 聚光腔的結(jié)構(gòu)示意圖 2、聚光腔維護(hù)特別注意事項(xiàng) 1）常用聚光腔腔體有金屬腔和陶瓷腔兩種，金屬腔由鋼材加工而成，內(nèi)表面為高反射率鍍金面。無(wú)論哪種腔體，應(yīng)保持聚光腔腔內(nèi)光潔，否則嚴(yán)重影響激光器出光效率。 2

13、）陶瓷腔對(duì)氪燈是漫反射,對(duì)激光工作物質(zhì)的輻照光場(chǎng)更均勻，吸收效率可以達(dá)到90％以上，可形成全截面的均勻泵浦，實(shí)現(xiàn)高功率泵浦輸入。在可靠性和使用壽命方面，陶瓷材料抗剝落、抗氧化、易于清潔，在目前循環(huán)水冷系統(tǒng)不太過(guò)關(guān)的情況下，比金屬鍍金腔有更好的免維護(hù)性。但陶瓷腔對(duì)于陶瓷材質(zhì)和腔型的設(shè)計(jì)要求比較高，激光模式?jīng)]有鍍金腔好,因?yàn)楸闷中实?要達(dá)到同樣的輸出功率,腔長(zhǎng)就要短很多,導(dǎo)致發(fā)散角大,效率不比金腔高,模式好一些,價(jià)格也貴2-3倍。而金屬腔是鏡面發(fā)射,從應(yīng)用看，使用陶瓷腔的激光打標(biāo)機(jī)在做退火工藝（Annealing）時(shí)，效果要比金屬鍍金腔好。金屬鍍金腔的激光打標(biāo)機(jī)在做雕刻（Engraving）工藝

14、時(shí)，比陶瓷腔好。 3) 聚光腔腔體的拆卸、濾紫外玻璃管的更換 聚光腔腔體經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用，會(huì)因冷卻系統(tǒng)等故障造成濾紫外管破裂，如發(fā)生此種情況須拆卸腔體予以維修。 具體步驟如下： （a）關(guān)掉電源，將電極頭從氪燈上取下。 (b)將連接聲光晶體的冷卻膠管取下。 (c)將腔體內(nèi)晶體、氪燈拆下（注意將晶體、氪燈放到安全位置）。 1、螺釘 2、壓塊 3、端頭蓋 4、密封圈 5、左端頭 6、密封圈 7、上腔體 8、截紫管 9、下腔體 10、擋片 11、硅膠 12、密封圈 圖2-1-5聚光腔腔體的拆卸示意圖 (d)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)螺母，拆下連接腔體的輸入輸出水管。 (

15、e)用螺絲刀分別拆下連接腔體與光具座的螺釘，即可取下腔體。 （f）將腔體兩端端板螺釘拆開(kāi)，取下端板。 （g）輕輕地取出炸裂的玻璃管，用刀片刮去聚光腔內(nèi)濾紫外管端頭的硅膠及玻璃殘?jiān)?，注意：不要?jiǎng)潅惑w鍍金表面。 （h）這時(shí)，可以看到腔體兩端頭，放置玻璃管處，一端有止口。 （i）輕輕用棉簽或鏡頭紙擦洗鍍金面，去除表面污漬。（注意：不要用酒精等有機(jī)溶劑擦洗）。 （j）首先將腔體立起，有止口端向下。將有止口的一端，在止口處均勻涂上硅膠。 （k）將新濾紫外玻璃管輕輕放入沒(méi)有止口的一端，接觸到有止口硅膠處時(shí)，輕輕旋轉(zhuǎn)濾紫外玻璃管，慢慢向下，直 至接觸到止口。 （l）待硅膠完全固化后，將腔體

16、調(diào)轉(zhuǎn)180。 (m）將硅膠慢慢涂到玻璃管與端頭之間。 (n)涂完一圈后，待硅膠完全固化后。檢查玻璃管是否涂好。 2-1-6涂抹硅膠示意圖 (o)將腔體復(fù)原，裝好。 2.1.4光路調(diào)整 光路及諧振腔的調(diào)整，對(duì)激光器功率的輸出及光學(xué)質(zhì)量至關(guān)重要，YAG激光能夠放大，需要YAG晶體光軸線與2個(gè)膜片平面垂直。 諧振腔諧振狀態(tài)的調(diào)整方法及注意事項(xiàng)如下：（參見(jiàn)圖1-2-2激光器諧振腔系統(tǒng)的構(gòu)成） 1、將聲光Q開(kāi)關(guān)及聲光架移出, 調(diào)整諧振腔體。 YAG晶體、氪燈、聚光腔體、全反射

17、膜片及半反射膜片清潔好以后，即可進(jìn)行諧振腔體的安裝調(diào)整。具體方法是 1）首先，將清潔好的聚光腔體、YAG晶體及氪燈裝回原位，啟燃機(jī)內(nèi)作指示光標(biāo)用的He—He激光器。調(diào)整He—He激光器指示光軸與YAG晶體幾何軸線同軸。當(dāng)打開(kāi)指示光開(kāi)關(guān)，指示光發(fā)射出紅光時(shí)，調(diào)整指示光架上的四個(gè)調(diào)節(jié)螺釘使指示光從YAG晶體幾何中心線穿過(guò)。四個(gè)調(diào)節(jié)螺釘分別調(diào)節(jié)上、下、左、右四個(gè)方向。 2）將全反射膜片裝回原位，調(diào)整全反射膜片的位置角度，使最亮的一個(gè)反射點(diǎn)與He—He原光束點(diǎn)在截光屏上重合。截光屏可用一張白紙片代替，紙片與He—He激光束呈垂直放在擴(kuò)束鏡的入光面。當(dāng)指示光穿過(guò)全反膜片，如果膜片平面不與指示光垂直，

18、指示光就會(huì)有折射現(xiàn)象，用白紙片擋在全反膜片與YAG晶體之間，除指示光主光點(diǎn)外還有折射光點(diǎn)在白紙上，調(diào)節(jié)膜片架上的調(diào)整螺釘使折射光點(diǎn)與指示光光點(diǎn)重合。這時(shí)全反膜片的位置基本就確定了。 3）裝上半反射膜片，調(diào)整膜片的位置及角度，使該膜片的反射光點(diǎn)與He—He激光原光束的光點(diǎn)及全反射膜片的反射光點(diǎn)在截光屏上重合。拿一張白紙，把白紙上打一小孔（比光點(diǎn)大2倍左右），將白紙放于輸出鏡與YAG晶體之間，使指示光從小孔穿過(guò)，光射到輸出鏡時(shí)，形成反射。這時(shí)除有主光點(diǎn)從小孔穿過(guò)外，還有反射光點(diǎn)在小孔四周的白紙上，調(diào)節(jié)膜片架上的調(diào)整螺釘使兩個(gè)光點(diǎn)重合。 2、激光的調(diào)整 經(jīng)過(guò)上述調(diào)整后，YAG晶體與膜片之間的位

19、置已基本確定。開(kāi)啟激光電源開(kāi)關(guān)，3～5秒鐘后，按下RUN開(kāi)關(guān)，待繼電器吸合后，緩慢調(diào)整電位器旋紐，電流表顯示12A左右即可。 這時(shí)取出隨機(jī)配備的激光轉(zhuǎn)換片，放在輸出鏡與擴(kuò)束鏡之間，如果有激光輸出，轉(zhuǎn)換片上有綠色光斑顯現(xiàn)，分別反復(fù)調(diào)整全反射膜片和半反射模片的微調(diào)螺釘，直到將激光閾值達(dá)到最低，光斑調(diào)到最大、最圓為止。此時(shí)，諧振腔光振狀態(tài)的調(diào)整工作即結(jié)束。 如果沒(méi)有綠色光斑顯現(xiàn)，可將電流加到15A左右，分別微調(diào)前后膜片架上的螺釘，看有沒(méi)有綠色光斑顯現(xiàn)。如果還沒(méi)有，重復(fù)指示光調(diào)整步驟，最終使激光輸出。 3、聲光位置調(diào)整 激光調(diào)出后，關(guān)閉激光電源，將聲光架用螺絲固定好，使指示光從聲光窗口中心通過(guò)

20、。開(kāi)啟激光電源點(diǎn)燃氪燈，將一白紙片插入輸出膜片后方，緩慢調(diào)整聲光架上螺釘 （如圖2-1-7），使聲光繞光軸緩緩偏轉(zhuǎn)，觀察白紙上指示光的衍射點(diǎn)，當(dāng)衍射光斑正負(fù)一級(jí)光斑相對(duì)自身最強(qiáng)時(shí)，在固定聲光晶體。 1、轉(zhuǎn)動(dòng)軸螺釘 2、聲光頭 3、固定螺釘 4、調(diào)節(jié)螺 圖2-1-7 聲光位置調(diào)整示意圖 2.1.5 光學(xué)部件拆裝注意要點(diǎn) 1、氪燈及YAG晶體拆裝要輕，不要碰撞，以免破碎。氪燈的電源極性不能接錯(cuò)(圓頭為正，尖頭為負(fù))，接錯(cuò)會(huì)引起氪燈炸裂，損壞聚光腔體內(nèi)面

21、和YAG晶體，造成大的經(jīng)濟(jì)損失。 2、全反射和半反射膜片的位置在裝配時(shí)不能互換，否則將改變激光輸出端口。膜片的鍍膜面應(yīng)向著晶體端面，不能裝反，是否裝配正確，可將膜片迎著光線觀察判別。 3、重新裝配聚光腔時(shí)，冷卻水的接口處需要更換新的O型密封圈。密封要可靠，以免漏水引起電路短路，燒壞電路器件。 4、紅外線觀察板的制作方法： 將鋇氟化鐿紅外材料用糊狀粘合劑調(diào)均勻與鋁片粘合在一起，待全干后即可使用。 2.1.6 打標(biāo)機(jī)振鏡掃描系統(tǒng)及其維護(hù) 1、振鏡掃描系統(tǒng)的組成部分 振鏡掃描系統(tǒng)是使激光按照預(yù)定軌跡運(yùn)行的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它主要由高精度伺服電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板卡、反射鏡、 F-θ聚焦物鏡及直流供給

22、電源組成。 振鏡掃描系統(tǒng)是由光學(xué)掃描器和伺服控制二部分組成。 光學(xué)掃描器采用動(dòng)磁式和動(dòng)圈式偏轉(zhuǎn)工作方式的伺服電機(jī)。具有掃描角度大、峰值力矩大、負(fù)載慣量大、機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、工作速度快、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。精密軸承消隙機(jī)構(gòu)提供了超底軸向和徑向跳動(dòng)誤差；“電子扭力棒”取代傳統(tǒng)彈性材料扭力棒，大大提高了使用壽命和長(zhǎng)期工作的可靠性；任意位置零功率保持工作原理既降低了使用功耗，又減少了器件的發(fā)熱效應(yīng)，省卻了恒溫裝置；先進(jìn)的高穩(wěn)定性精密位置檢測(cè)傳感技術(shù)提供高線性度、高分辨率、高重復(fù)性、低漂移的性能。 光學(xué)掃描器分為X方向掃描系統(tǒng)和Y方向掃描系統(tǒng)，每個(gè)伺服電機(jī)軸上固定著激光反射鏡片。每個(gè)伺服電機(jī)分別

23、由計(jì)算機(jī)發(fā)出指令控制其掃描軌跡。 圖2-1-8振鏡掃描系統(tǒng)的組成 2、振鏡掃描系統(tǒng)主要元器件 1）F-θ聚焦物鏡 ①F-θ聚焦物鏡的作用 如圖2-1-9所示，對(duì)于一般的光學(xué)透鏡，當(dāng)一束準(zhǔn)直激光射向透鏡前的反射鏡時(shí)，光束經(jīng)過(guò)反射鏡反射和透鏡折射后聚焦于像面上，其理想像高y = ftgθ ，即像高y與入射角θ的正切成正比。這種透鏡用于激光掃描系統(tǒng)時(shí)，由于理想像高與掃描角之間不成線性關(guān)系，因此以等角速度偏轉(zhuǎn)的入射光束在焦面上的掃描速度并不是常數(shù)。 為了實(shí)現(xiàn)等速掃描，應(yīng)使聚焦透鏡產(chǎn)生一定的負(fù)畸變，使它的實(shí)際像高變小并與掃描角θ呈線性關(guān)系，為此必須將透鏡設(shè)計(jì)成非球

24、面鏡或用兩個(gè)及兩個(gè)以上的球面鏡片組代替。所謂f-θ鏡，就是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格設(shè)計(jì)，使像高與掃描角滿足關(guān)系式y(tǒng)=fθ的鏡頭，因此F-θ鏡又稱線性鏡頭。 圖2-1-9偏轉(zhuǎn)角θ與像高Y的關(guān)系圖 F-θ聚焦物鏡聚焦系統(tǒng)的作用是將平行的激光束聚焦于一點(diǎn)。主要采用f-θ透鏡，不同的f-θ透鏡的焦距不同，打標(biāo)效果和范圍也不一樣，常用標(biāo)準(zhǔn)配置的透鏡焦距f＝160mm，有效掃描范圍Φ110mm。用戶可根據(jù)需要選配型號(hào)的透鏡。 可選配的F-θ透鏡有 f＝100mm，有效聚焦范圍Φ65mm。 f＝160mm，有效聚焦范圍Φ110mm。 ②F-θ聚焦物鏡的種類(lèi) （a ）CO2 激光F-θ鏡（雙鏡片結(jié)構(gòu)）

25、 圖2-1-10CO2激光通過(guò)F-θ鏡的半場(chǎng)光路示意圖 （b）CO2激光F-θ鏡（單鏡片結(jié)構(gòu)） 單鏡片平場(chǎng)掃描鏡的特點(diǎn)： ●掃描角度寬、掃描范圍大、焦長(zhǎng)短，光斑質(zhì)量好，能滿足絕大多數(shù)標(biāo)刻與雕刻工藝的需要。 ●與同種用途的F-θ鏡相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格更低，因而可降低標(biāo)刻或雕刻的成本。 圖2-1-11 CO2激光通過(guò)單片掃描鏡的半場(chǎng)光路示意圖 （c）YAG激光F-θ鏡（三鏡片結(jié)構(gòu)） 圖2-1-12 YAG激光通過(guò)F-θ鏡(三片)的半場(chǎng)光路示意圖 2.1.7擴(kuò)束鏡、振鏡、光學(xué)鏡片維護(hù) 1、擴(kuò)束鏡的作用：擴(kuò)束鏡是能夠改變激光光束直徑尺寸和發(fā)散角度的鏡頭組件。從激光器射出的激光

26、往往具有一定的發(fā)散角，對(duì)于激光加工來(lái)說(shuō)，只有通過(guò)擴(kuò)束鏡的調(diào)節(jié)使激光光束變?yōu)闇?zhǔn)直（平行）光束，才能利用聚焦鏡獲得細(xì)小、功率密度高的光斑；擴(kuò)束鏡配合空間濾光片使用則可以使非對(duì)稱光束分布變?yōu)閷?duì)稱分布，并使光能量分布更加均勻 。 圖2-1-13擴(kuò)束鏡示意圖 2、擴(kuò)束鏡的主要參數(shù)有： ① 激光擴(kuò)束倍數(shù)，一般從1.5倍至10倍，擴(kuò)束倍數(shù)越大則對(duì)激光發(fā)散角的壓縮比越大。 ②可改善激光束的準(zhǔn)直度數(shù)。一般看發(fā)散角的毫弧度。 ③ 可適用功率。 3、擴(kuò)束鏡的種類(lèi) 1）激光可調(diào)型擴(kuò)束鏡（CO2） 可調(diào)型擴(kuò)束鏡專為具有較大的發(fā)散角度的激光擴(kuò)束所設(shè)計(jì)。通過(guò)調(diào)整擴(kuò)束鏡片間距離，在一定范圍內(nèi)可以消除發(fā)散角

27、度的影響從而獲得經(jīng)擴(kuò)束的準(zhǔn)直性良好的激光束。 CO2激光可調(diào)型擴(kuò)束鏡筒結(jié)構(gòu)示意圖如下，它由外筒、內(nèi)筒和頂絲組成。 圖2-1-14 CO2激光可調(diào)型擴(kuò)束鏡結(jié)構(gòu)圖 2）激光直筒型擴(kuò)束鏡（CO2） 直筒型擴(kuò)束鏡是為激光光束準(zhǔn)直性好因而無(wú)需調(diào)整光束發(fā)散（收斂）角度的情況而設(shè)計(jì)的，無(wú)需調(diào)節(jié)鏡片間距離。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。 3）YAG激光擴(kuò)束鏡一般由3個(gè)鏡片組成，其特點(diǎn)是： 出光的準(zhǔn)直性好 體積小、長(zhǎng)度短 圖2-1-15 YAG激光擴(kuò)束鏡外形 4、擴(kuò)束鏡維護(hù)特別注意事項(xiàng) 1）擴(kuò)束鏡調(diào)整的好壞對(duì)激光打標(biāo)效果有很大影響。主要表現(xiàn)在： （a）激光功率下降； （b）打標(biāo)

28、幅面內(nèi)激光強(qiáng)度不均勻； （c）計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中心偏離振鏡頭出光物理中心； 2）擴(kuò)束鏡的調(diào)整要求：入射光要在擴(kuò)束鏡進(jìn)光孔中心，出射光要在出 孔中心； 5、振鏡 1）振鏡的作用 振鏡，應(yīng)該是稱為“檢流計(jì)”， 它的設(shè)計(jì)思路完全等同于電流表的設(shè)計(jì)，鏡片取代了表針，而探頭的信號(hào)由計(jì)算機(jī)控制的0―5V（或10V）的直流信號(hào)取代，以完成預(yù)定的動(dòng)作。跟電流表不同的是電流表輸出的是電流讀數(shù)，振鏡輸出的是鏡片的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。驅(qū)動(dòng)鏡片的是伺服電機(jī)，在控制系統(tǒng)中，使用了位置傳感器和負(fù)反饋回路的設(shè)計(jì)來(lái)保證振鏡系統(tǒng)的精度。 2）振鏡的主要參數(shù) 最大掃描角度（機(jī)械角）： 20 小步長(zhǎng)階躍響應(yīng)時(shí)間：0.25 m

29、s 線性度: 99.99%,范圍20； 最大零點(diǎn)漂移：15 rad/ C ；重復(fù)精度: 8μRad 輸出信號(hào)：155A（普通模式） 3）振鏡維護(hù)特別注意事項(xiàng)： 振鏡掃描頭打印失真的解決方法： ① 產(chǎn)生枕形或桶形失真是振鏡打標(biāo)的一種固有現(xiàn)象,它是由振鏡掃描方式所決定的。解決的方法是對(duì)失真進(jìn)行信號(hào)校正； ② 校正的方法有兩種，一種是硬件校正，目前用的較少。另一種就是軟件校正，這是目前我們用得較多的一種； ③ 硬件校正的方法是將D/A卡輸出的模擬信號(hào)通過(guò)一塊校正卡按照一定的規(guī)律改變其電壓值，再將信號(hào)傳送到振鏡頭； ④ 軟件校正的方法是打標(biāo)軟件本身附帶有校正功能，在打

30、標(biāo)過(guò)程中，先將數(shù)字信號(hào)按照一定的方法進(jìn)行處理，然后再將信號(hào)傳送給D/A卡。 6、光學(xué)鏡片的擦洗方法 1）光學(xué)鏡片清洗的注意事項(xiàng) ① 用工具來(lái)拿取鏡片，例如鑷子等。如有條件時(shí)拿鏡片時(shí)一定要戴指套或橡膠手套。 ② 鏡片要放在鏡頭紙上，以避免損傷。 ③ 不要把鏡片放在硬或粗糙的表面，鏡片很容易被刮傷。 ④ 純金或純銅的表面不要清潔和觸摸。 2）光學(xué)鏡片清洗的步驟 由于設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間使用，空氣中的灰塵將吸附在聚焦鏡和晶體端面上，輕者降低激光器的功率，重者造成光學(xué)鏡片吸熱，以致炸裂。 當(dāng)激光器功率下降時(shí)，如電源工作正常，此時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查各光學(xué)器件。 ①聚焦鏡是否因飛濺物造成污染。 ②反

31、射鏡金屬膜是否脫落或受損。 ③諧振腔膜片是否污染或損壞。 ④晶體端面是否漏水或污染。 3）光學(xué)鏡片的清洗方法： ① 用空氣球把鏡片表面的浮物吹掉。 注意：不要用工廠的壓縮空氣，因?yàn)槠渲泻写罅康挠秃退?，油和水?huì)在膜層表面形成有害的吸收薄膜。 ②將無(wú)水乙醇（分析純）與乙醚（分析純）按3:1的比例混合，(或用丙酮或乙醇)，將擦鏡紙疊成一小方塊夾在四指之間沾濕擦鏡紙，一手拿鏡片一手拿紙以鏡片鍍膜紋路方向輕輕擦過(guò)，如不干凈換張紙重復(fù)以上動(dòng)作?；蛴瞄L(zhǎng)纖維棉簽或浸入混合液，輕輕擦洗光學(xué)鏡片表面，每擦試一面，須更換一次棉簽或鏡頭紙。 注意：如果這一步不能除去污垢，建議換一個(gè)鏡片。

32、 2.2脈沖YAG激光器裝配調(diào)試 2.2.1 Nd:YAG晶體的安裝（與2.1.1相同） 2.2.2 氙燈的安裝 脈沖YAG激光的雙燈聚光腔結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-2-1所示： 1.燈壓蓋 2.7X140 氙燈 3.O型密封圈 4.過(guò)水套 5.頂板(140) 6.上端頭(I) 7.上端頭(II) 8.上 下水冷塊(140) 9.上 下瓦塊(140) 10.燈石英玻璃管ф13 11.YAG晶體ф7X150 12.棒石英玻璃管ф13 13.O型密封圈 14.水套I 15.水套II 16.O型密封圈 17.上中端頭(I) 18.上中端頭(II

33、) 19.棒水套 20.O型密封圈 21.棒壓蓋 22.O型密封圈 23.棒套 24.護(hù)套 25.小孔光欄 26. 左下端頭 27.右下端頭 28. O型密封圈 29. 左擋板 30. 右擋板 圖2-2-1 聚光腔結(jié)構(gòu)示意圖 圖2-2-2 聚光腔俯視機(jī)械圖 按圖2-2-2拆去螺釘1、2。參看圖2-2-1，將頂板（140）、上端頭(I)、上端頭(II)、上中端頭(I)、上中端頭(II)和兩只泵浦燈一起垂直提起。將頂板頂面向下放平，卸下兩端燈壓蓋，小心將泵浦燈沿軸向輕輕抽出。將新泵浦燈沿軸向輕輕裝入，使燈兩端伸出長(zhǎng)度一致，套上O型密封

34、圈，將兩端燈壓蓋裝好、壓緊，再將上述頂板等組件還原裝好、壓緊。整個(gè)過(guò)程避免碰其它光學(xué)器件及調(diào)整裝置，以免相對(duì)位置發(fā)生變化。注意：避免損壞英玻璃管。 起動(dòng)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，檢查腔體無(wú)滲漏水現(xiàn)象，換泵浦燈過(guò)程完畢。 2.2.3光路的調(diào)整 1、主光路 1）裝配好激光器聚光腔后，先取下半反膜片座及全反膜片座。 2）將小孔光闌分別套上晶體棒套兩端，并將指示光調(diào)到與YAG晶體軸線同軸，即指示光同時(shí)透過(guò)晶體棒套兩端的小孔光闌，并在白紙上呈現(xiàn)一個(gè)圓形的紅色光斑，（將晶體反射到指示光濾光片上的點(diǎn)調(diào)至與濾光片上小孔重合為止）。將另一小孔光闌裝入45半反鏡座小孔上，檢查經(jīng)過(guò)晶體的兩端小孔光闌的指示光是否穿過(guò)反射

35、鏡小孔中心，即三個(gè)小孔是否成一條直線，若有所偏移，則分別調(diào)整45半反鏡座或聚光腔，直到三個(gè)小孔準(zhǔn)直成一條直線。 3）將半反膜片架裝上導(dǎo)軌，鎖緊后，并將指示光反射點(diǎn)調(diào)入晶體棒套一端 的小孔光闌內(nèi)。 4） 將全反膜片架裝上導(dǎo)軌，鎖緊后，并將指示光反射點(diǎn)調(diào)入晶體棒套另一 端的小孔光闌內(nèi)。 5） 取下三個(gè)小孔光闌。打開(kāi)主電源，將激光輸出能量調(diào)到較低值，微調(diào)全 反膜片架，利用上轉(zhuǎn)換片和曝光相紙進(jìn)行觀察，使激光光斑成規(guī)則的圓形。若光斑左右存在缺隙，則調(diào)整全反膜片架的右端調(diào)節(jié)螺釘。若上下存在缺隙，則調(diào)整半反膜片架的下端調(diào)節(jié)螺釘，直到光斑較圓，且激光能量分布均勻，激光與指示光同軸。此時(shí)，激光輸出質(zhì)

36、量最好。 注意事項(xiàng)： a) 調(diào)整全反膜片架和半反膜片架時(shí)一次調(diào)整幅度不宜過(guò)大。 b) 應(yīng)在工作電壓較低時(shí)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整激光輸出時(shí)，切勿將手觸及氙燈 兩端的電極，以免發(fā)生觸電事故。 2、光纖傳輸激光光路調(diào)整 1）光纖傳輸系統(tǒng) 光纖傳輸系統(tǒng)主要由耦合裝置和光纖兩大部分組成。 2)耦合裝置 耦合裝置由一套復(fù)合聚焦鏡組成，其結(jié)構(gòu)圖如下： 光纖 激光束 　　　　 圖2-2-3光纖耦合裝置結(jié)構(gòu)圖 注意： 在裝配復(fù)合聚焦鏡時(shí)，鏡片要清洗干凈。 3

37、）光纖的結(jié)構(gòu)及激光在光纖中的傳輸 光纖的結(jié)構(gòu)圖2-2-4。 圖2-2-4光纖的結(jié)構(gòu)圖 光纖是一種帶有涂層的透明介質(zhì)細(xì)絲。通常由石英芯和二層塑料涂層組成。在光纖進(jìn)行耦合時(shí)或在適當(dāng)?shù)娜肷浣?，可以使折射光線在光纖端面上的入射角大于全反射的臨界角，這樣，激光在光纖端面上發(fā)生內(nèi)全反射，經(jīng)過(guò)多次這樣的內(nèi)全反射，激光就可以從光纖的一端傳到另一端，直至輸出為止。光纖是一種易斷材料，因此，在每次拆卸光纖時(shí)，切勿將光纖彎曲度低于90。 3）光纖的安裝 注意：在光纖安裝之前，必須認(rèn)真檢查光纖端面（可用顯微鏡進(jìn)行目視觀察，不得有任何損傷） 1.光纖插頭 2.光纖連接套 3.光纖固定套

38、 4.光纖護(hù)套 5.光纖 圖2-2-5 光纖耦合裝置結(jié)構(gòu) (1)檢查光纖端面（可借助顯微鏡）若有污染，可按“光纖端面的清洗”提供的方法，將光纖端面清潔干凈。 (2)將光纖插頭插入光纖插座，并使定位芯嵌入到定位槽，一邊輕輕向前推，一邊輕輕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)光纖連接套。 (3)注意在光纖的安裝和使用中不要折彎光纖，以免光纖折裂。 4）光纖端面的清洗 (1)用吹氣球吹掉光纖端面的灰塵。 (2) 用無(wú)塵擦試紙或高級(jí)鏡頭紙醮少量酒精輕輕擦拭光纖表面的污物。 (3) 每次裝拆光纖時(shí)，都必須先擦洗好光纖端面，清洗時(shí)請(qǐng)注意不要?jiǎng)潅嗣妗? 5）光纖耦合裝置的調(diào)整步驟 (1) 先調(diào)整4

39、個(gè)45反射座，讓紅光通過(guò)每個(gè)鏡片的中心； (2) 將45反射鏡反射的光點(diǎn)調(diào)至光纖輸入耦合裝置的孔中心處，均勻鎖緊四周的固定螺釘。 (3) 將光纖觀察鏡放至光纖的同軸處，光纖輸出端對(duì)著日光燈，觀察光點(diǎn)是否在光點(diǎn)上，若不在，則調(diào)整45反射角度，若光點(diǎn)較大或很模糊，則手動(dòng)旋調(diào)光纖輸入耦合裝置，調(diào)整光纖與耦合裝置之間的距離，將在光纖上的亮點(diǎn)調(diào)至最小最清晰位置為最佳。最后調(diào)整45反射角度，將亮點(diǎn)調(diào)至光纖的中心處。且光纖輸出端是實(shí)心的紅光光點(diǎn)。 3、聚焦系統(tǒng) 聚焦系統(tǒng)主要由復(fù)合聚焦鏡和軸升降裝置和可旋轉(zhuǎn)聚焦系統(tǒng)組成，激光加工通常需要一定的離焦量，因?yàn)榧す饨裹c(diǎn)處光斑中心的功率密度過(guò)高，容易蒸發(fā)成孔，

40、離開(kāi)激光焦點(diǎn)的各平面上，功率密度分布相對(duì)均勻，離焦方式有兩種—正離焦與負(fù)離焦，焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負(fù)離焦。在實(shí)際運(yùn)用中，當(dāng)要求熔深較大時(shí)采用負(fù)離焦。焊接薄材料時(shí)，宜用正離焦。 （1）焊接：采用負(fù)離焦 （2）切割：采用焦點(diǎn)在工件之中 （3）打孔：采用焦點(diǎn)在工件1/3處 （4）標(biāo)記：采用焦點(diǎn)在平面上 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目3 激光打標(biāo)機(jī)的使用 3.1 激光電源的使用 激光電源是激光泵浦源（氪燈）的電力提供系統(tǒng)。激光打標(biāo)機(jī)的激光電源由主電路、控制電路、保護(hù)電路等組成。保護(hù)電路有電源內(nèi)部保護(hù)和外部保護(hù)。 內(nèi)部保護(hù)主要有：欠電壓和失電保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等。 外部保護(hù)主要有：冷卻介質(zhì)流量保護(hù)

41、和溫度保護(hù)。 激光輸出電流通過(guò)IGBT的導(dǎo)通和截止來(lái)調(diào)節(jié)，IGBT工作在開(kāi)關(guān)頻率自適應(yīng)變化的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)它開(kāi)通時(shí)間加長(zhǎng)，關(guān)斷時(shí)間變短時(shí)，電流則增大，反之電流則減小。 380V或220V交流電同時(shí)加到升壓變壓器，變壓器輸出1.6kV高壓，加到點(diǎn)火線圈原邊電壓為1000V左右。按一下點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，延時(shí)5～10秒鐘后，點(diǎn)燃氪燈。在點(diǎn)火同時(shí)，控制板工作使IGBT處在導(dǎo)通狀態(tài)下，維持氪燈在7A左右的電流。調(diào)整多圈電位器來(lái)改變IGBT通斷占空比，可使電源輸出電流在7A～25A之間變化。YAG晶體在氪燈發(fā)出的強(qiáng)光激發(fā)下產(chǎn)生激光?？刂仆ㄟ^(guò)氪燈電流的大小即可控制激光的強(qiáng)弱。 CT-LMK50-B型激光打標(biāo)機(jī)采

42、用普通型激光電源，點(diǎn)火和電源電流調(diào)節(jié)為手動(dòng)調(diào)節(jié)，面板示意圖如下圖： 圖3-1-1 激光電源操作面板圖 各功能控件介紹： “保護(hù)”指示燈：為外部保護(hù)（冷卻介質(zhì)流量保護(hù)和溫度保護(hù)）報(bào)警 指示。 “過(guò)流”指示燈：為激光電源內(nèi)部保護(hù)（欠電壓和失電保護(hù)、過(guò)流保護(hù)， 功率元件超溫）報(bào)警指示。 空氣開(kāi)關(guān)：為激光電源總開(kāi)關(guān)。 數(shù)顯表：顯示激光電源輸出電流。 多圈電位器：順時(shí)針調(diào)節(jié)，激光電流增大，調(diào)節(jié)范圍7A～25A。 “啟動(dòng)”按鈕：為點(diǎn)火按鈕，按下后（5~10）秒左右氪燈點(diǎn)燃。 “停止”按鈕：為關(guān)燈按鈕，按下后氪燈立即熄滅。 3.2 聲光電源 聲光電源是聲光Q開(kāi)關(guān)的電力驅(qū)動(dòng)和

43、控制電源，控制調(diào)制頻率和脈寬。在激光腔內(nèi)起調(diào)Q作用的聲光Q開(kāi)關(guān)，其作用是將連續(xù)的激光調(diào)制成所需的高峰值脈沖激光（頻率：200Hz～50kHz），由于Q開(kāi)關(guān)器件的插入損耗，其時(shí)激光器的平均輸出功率有所下降，但峰值功率大大提高，從而改善激光刻蝕的效果。 調(diào)制原理見(jiàn)下圖： 激光調(diào)制前 激光調(diào)制后 圖3-1-2聲光調(diào)制原理圖 激光打標(biāo)機(jī)可以采用外控和內(nèi)控型聲光電源，頻率和脈寬的調(diào)節(jié)通過(guò)軟件和硬件調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 下圖為開(kāi)放式一

44、體化高速激光打標(biāo)機(jī)的聲光電源操作面板。（其他形式的打標(biāo)機(jī)略有不同） 圖3-1-3 聲光電源操作面板 聲光電源操作面板功能如下。 FREQUENCY（頻率）：　表中顯示實(shí)際頻率。電位器調(diào)節(jié)頻率高低。頻率的選擇——刻蝕金屬時(shí)，頻率一般為（2～3）kHz；金屬相變（打黑）時(shí)，頻率一般為20kHz左右。 FREQUENCY（調(diào)節(jié)）：　頻率微調(diào)電位器。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向調(diào)低。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向調(diào)高。 RUN（運(yùn)行）：　工作運(yùn)行指示燈。運(yùn)行時(shí)燈亮。 ALARM（報(bào)警）：　報(bào)警指示燈。出錯(cuò)時(shí)燈亮。 INNER（內(nèi)控）：　內(nèi)部頻率控制。內(nèi)部控制頻率信號(hào)。 OUTER（外控）：　外部頻率控制。外部控

45、制頻率信號(hào)。 T-on（開(kāi)）/T-off（關(guān)）/RUN（運(yùn)行）：　本機(jī)采用RUN模式 ，T-on/T-off為測(cè)試開(kāi)關(guān)。 M1/M2/M3：　打標(biāo)模式選擇。 M1 脈沖操作模式（通常運(yùn)行M1模式）； M2 首脈沖抑制操作模式； M3 逐脈沖抑制操作模式。 脈沖控制模式介紹： 脈沖操作（M1）：這是一種典型的調(diào)制方式。激發(fā)激光的過(guò)程在施加射頻信號(hào)的期間停止，激光晶體棒由于吸收氪燈的能量而積累了大量的能量，一旦解除射頻信號(hào)，反射光束恢復(fù)原來(lái)的路徑，激光將釋放出峰值巨大的激光脈沖。在出光期間給Q開(kāi)關(guān)元件施加上一系列射頻脈沖群，周期性的關(guān)斷和釋放激光，從而對(duì)工件進(jìn)行打標(biāo)處理。

46、 首脈沖抑制操作（M2）：驅(qū)動(dòng)器工作于上一種調(diào)制方式時(shí)，在出光控制有效之前，射頻信號(hào)施加了相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間，晶體棒積累了巨大的能量激光脈沖，因此第一個(gè)激光脈沖的峰值功率比后續(xù)脈沖的高的多，第一個(gè)燒蝕點(diǎn)深度也比后續(xù)的深的多，打標(biāo)時(shí)即出現(xiàn)“火柴頭”現(xiàn)象。因此我們引入了首脈沖抑制功能。從出光控制信號(hào)有效的第一個(gè)沿起，射頻包絡(luò)線緩慢下降，使Q開(kāi)關(guān)元件緩慢打開(kāi)，抑制第一個(gè)激光脈沖的峰值功率，使其與后續(xù)的相等，從而消滅“火柴頭”現(xiàn)象，使標(biāo)刻深度均勻。 逐脈沖抑制操作（M3）：這種方式用于塑料和木材等材料的加工場(chǎng)合。從每一個(gè)出光有效信號(hào)前沿起，射頻信號(hào)包絡(luò)線緩慢下降，而后維持于出光狀態(tài)直至控制信號(hào)變?yōu)闊o(wú)效電

47、平?？刂菩盘?hào)一旦變?yōu)橛行щ娖?，射頻信號(hào)迅速出現(xiàn)并維持至控制信號(hào)再變?yōu)闊o(wú)效電平。 3.3激光水冷系統(tǒng) 激光水冷系統(tǒng)可通過(guò)其前操作面板，進(jìn)行設(shè)置工作溫度。通過(guò)設(shè)置上、下限溫度，使制冷機(jī)在達(dá)到上、下限溫度時(shí)停止、啟動(dòng)。溫度的上、下限應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度、濕度進(jìn)行合理的設(shè)置：可以在18℃~30℃之間設(shè)置， 當(dāng)環(huán)境溫度較高（＞30℃）時(shí)，制冷溫度上、下限分別設(shè)為30℃、25℃。 當(dāng)環(huán)境溫度較高（＜30℃）時(shí)，制冷溫度上、下限分別設(shè)為28℃、23℃。 注意： 1、激光水冷系統(tǒng)開(kāi)機(jī)3分鐘之后，才可開(kāi)激光電源。 2、待激光水冷系統(tǒng)壓縮機(jī)停止后，才可關(guān)斷激光水冷電源。 3.4 主機(jī)操作 控制操作面板

48、如圖3-1-4，激光電源操作面板見(jiàn)圖3-1-1。 圖3-1-4 控制操作面板圖 1) 指示燈（綠燈）：亮，表示接通系統(tǒng)主電路 2) 急停：按下，切斷主電路。 3）鑰匙：右旋打開(kāi)，接通系統(tǒng)主電路。 4) 水泵：按下，接通水泵，冷卻系統(tǒng)工作。 5) 掃描：按下，接通光學(xué)掃描驅(qū)動(dòng)源。 6) 指示：按下，接通半導(dǎo)體激光指示器，光路有紅光輸出。 CT-LMK50-B型激光打標(biāo)機(jī)操作步驟 1) 合上機(jī)柜后面主空氣開(kāi)關(guān)。 2) 插入鑰匙，順時(shí)針轉(zhuǎn) 90 3) 按下水泵開(kāi)關(guān)，冷卻系統(tǒng)工作，水泵接通 4) 合上激光電源空氣開(kāi)關(guān)，按下RUN開(kāi)關(guān)，5～10秒鐘后自動(dòng)點(diǎn)亮氪燈， 電流表

49、顯示7A左右。 5) 調(diào)整旋鈕，改變輸出氪燈電流大?。娫磧?nèi)部設(shè)置電流在7～25A，超 過(guò)33A關(guān)掉IGBT，超過(guò)40A切斷主繼電器）。 6) 依次打開(kāi)計(jì)算機(jī)、掃描、聲光，指示按鈕。 7) 進(jìn)入WINDOWS操作系統(tǒng)，打開(kāi)激光標(biāo)記軟件，設(shè)置合適參數(shù)后，進(jìn) 行激光打標(biāo)工作（軟件操作見(jiàn)《CTMARK標(biāo)記軟件操作手冊(cè)》）。 8) 標(biāo)記工作完成后，依次關(guān)閉指示、聲光、掃描、計(jì)算機(jī)，激光電源開(kāi)關(guān)。 9) 最后等待I分鐘關(guān)閉水泵開(kāi)關(guān)。然后拉下空氣開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)整機(jī)供電。 注意:在不標(biāo)刻時(shí)可將激光電源置于休眠(SLEEP)狀態(tài)。 3.5 激光標(biāo)記工藝 激光標(biāo)記的文字圖案是否清晰美觀除了與設(shè)備

50、本身的性能有關(guān)外，很大程度上取決于激光標(biāo)記采取的工藝方法是否合適。下面從幾個(gè)方面介紹影響激光標(biāo)記效果的相關(guān)因素： 1、激光與工件表面的作用 高能量密度的會(huì)聚激光作用在工件表面，因?yàn)楣ぜ砻嫣匦圆煌瑫?huì)發(fā)生變 化。 2、工件表面被刻蝕。物質(zhì)表面在激光高能量的照射下表面分子迅速氣 化，露出工件內(nèi)層的物質(zhì)。激光標(biāo)刻可除去表層物質(zhì)露出內(nèi)層物質(zhì)，形成顏色對(duì)比產(chǎn)生刻蝕的效果。 3、工件表面物質(zhì)在激光高能量的照射下，形成氧化層。此時(shí)激光脈沖的能量不高，不足以讓物質(zhì)表面氣化。例如，我們通常所說(shuō)的在光亮不銹鋼的表面可以標(biāo)記出黑色的效果，實(shí)際上“黑色”為不銹鋼在高溫下產(chǎn)生的氧化物。 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目4 激光焊

51、接機(jī)的使用 4.1主機(jī)操作 本機(jī)為液晶顯示、單片機(jī)控制的激光電源。用戶通過(guò)操作鍵對(duì)多種激光波形和參數(shù)進(jìn)行編程（程序可貯存1~99組），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工作電流、工作頻率、脈沖寬度和焊接斑點(diǎn)直徑的智能化控制。具有控制功能強(qiáng)，性能穩(wěn)定，體積小，操作方便且便于維修等特點(diǎn)。 圖4-1-1 激光面板示意圖 液晶顯示內(nèi)容有“開(kāi)機(jī)”(或“關(guān)機(jī)”)、“切換 ”、“程序號(hào) ”、“電流 A”、“脈寬 ms”、“頻率 Hz”和“光斑直徑 mm”等。 按“選擇”鍵，光標(biāo)在液晶顯示屏上移動(dòng)至所需編輯或操作選項(xiàng)處；按“調(diào)節(jié)”鍵，光標(biāo)所在處后面的數(shù)字減少可增加；按“OK”鍵，前面的編輯或操作得到確認(rèn)

52、。 1、開(kāi)機(jī) a. 閉合空氣開(kāi)關(guān)，接通動(dòng)力電源； b. 用鑰匙開(kāi)關(guān)接通電源； c. 按“選擇”鍵，將光標(biāo)移動(dòng)至“開(kāi)機(jī)”處，按“OK”鍵。大約75秒鐘后， 機(jī)器自動(dòng)鳴笛一聲，液晶顯示“關(guān)機(jī)”，氙燈預(yù)燃成功。 2、裝載程序 預(yù)燃成功后，液晶屏上自動(dòng)調(diào)出第一組焊接參數(shù)程序。在裝載狀態(tài)下，將光標(biāo)移至“程序”處，按組合鍵↑或↓可逐個(gè)調(diào)用其它已貯存的焊接參數(shù)程序。 3、編程 本系可以統(tǒng)貯99組焊接參數(shù)程序。用戶使用時(shí)可以選擇適當(dāng)焊接參數(shù)的程序進(jìn)行焊接。程序編輯方法如下： 首先將光標(biāo)移至“程序”處，按“調(diào)節(jié)”鍵，調(diào)出不同的參數(shù)組，找到該參數(shù)的編號(hào)，按“OK”鍵，進(jìn)入該組參數(shù)的編輯狀態(tài)。

53、 將光標(biāo)移致“電流”或“脈寬”處，按“調(diào)節(jié)”鍵，可設(shè)置電流或脈寬。將光標(biāo)移致“分段號(hào)”，按“調(diào)節(jié)”鍵，設(shè)置參數(shù)在各段之間切換并對(duì)應(yīng)各段的編號(hào)。增加波形段數(shù)，可按“調(diào)節(jié)”鍵，最多允許15段。如要?jiǎng)h除某一波形段數(shù)，就將該段脈寬設(shè)置為“0”，再按“OK”鍵，則該段被刪除。 4、關(guān)機(jī) 按“選擇”鍵，光標(biāo)移至“關(guān)機(jī)”處，按“OK”鍵，5秒鐘后，機(jī)器長(zhǎng)鳴一聲，主電源關(guān)斷成功。再按“停機(jī)”按鈕，關(guān)斷控制電源。最后關(guān)斷空氣開(kāi)關(guān)。此時(shí)按空氣開(kāi)關(guān)使整機(jī)斷電。 每次開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)，每個(gè)繼電器的通斷吸合按程序執(zhí)行的，用戶仔細(xì)聽(tīng)是有一定規(guī)律的，如果在開(kāi)機(jī)時(shí)聽(tīng)到繼電器吸合不正常如抖動(dòng)或不規(guī)律等，有可能是印制板沒(méi)有

54、插到位或者是松動(dòng)了，插緊后再開(kāi)機(jī)。 4.2焊接操作 圖4-1-2 焊接機(jī)操作面板圖 焊接操作面板使用說(shuō)明： 驅(qū)動(dòng)： 按下驅(qū)動(dòng)鍵可啟動(dòng)工作臺(tái) 校正： 專用于調(diào)光和指示，如安裝有夾具一般情況下可減少使用該功能 回零： 按下此鍵則工作臺(tái)將回到最初的零點(diǎn)位。 程序： 按下程序鍵，可走預(yù)先設(shè)好的程序。 程控： 按下驅(qū)動(dòng)鍵后，按下程控鍵，再踩腳踏開(kāi)關(guān)或按程序鍵，則工作臺(tái)開(kāi)始走預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序并出光。 手控： 按下手控鍵，就出激光。 切換開(kāi)關(guān)是根據(jù)需求對(duì)Y軸和旋轉(zhuǎn)夾具之間進(jìn)行切換。 X＋，X－，Y＋，Y－則是對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行微調(diào)。 有關(guān)CNC、PLC等數(shù)控系統(tǒng)使用說(shuō)

55、明見(jiàn)說(shuō)明書(shū)。 4.3焊接工藝 激光焊接質(zhì)量除了與設(shè)備本身的性能有關(guān)外，很大程度上取決于激光焊接時(shí)所選用的工藝參數(shù)和工藝方法。下面從幾個(gè)方面介紹激光焊接效果的相關(guān)因素： 4.3.1激光與零件表面的作用 1、不同能量密度的會(huì)聚激光作用在零件表面時(shí)，零件表面特性會(huì)發(fā)生不同變化。一定能量密度的激光作用在金屬零件表面時(shí)，使零件表面瞬間達(dá)到融化溫度，形成融池并伴隨產(chǎn)生分子氣化。當(dāng)這種作用發(fā)生在緊貼的兩個(gè)零件表面時(shí)，使緊貼的兩個(gè)零件表面同時(shí)生成融池，且融化物產(chǎn)生互滲作用，冷卻后達(dá)到焊接的效果。 2、一定能量密度的激光作用在金屬零件表面時(shí)，使零件表面瞬間達(dá)到融化溫度，形成融池。此時(shí)若用純氧高速將融池

56、內(nèi)的融化物吹走就形成切割作用。 3、一定能量密度的激光作用在零件時(shí)，可形成氧化層。此時(shí)激光脈沖的能量不高，不足以讓物質(zhì)表面形成融池或氣化。例如，我們通常所說(shuō)的在光亮不銹鋼的表面可以標(biāo)記出黑色的效果，實(shí)際上“黑色”為不銹鋼在高溫下產(chǎn)生的氧化物。 4.3.2激光光束質(zhì)量 1、高質(zhì)量的激光光束猶如的焊槍頭（或切割頭或刻刀），會(huì)在零件表面留下各種的痕跡，而達(dá)到焊接、切割或標(biāo)刻的效果。用上轉(zhuǎn)換片在激光傳輸?shù)墓饴飞嫌^察（遠(yuǎn)離焦點(diǎn)），激光束照在上轉(zhuǎn)換片上，如果光斑為規(guī)整的圓、且內(nèi)部“綠色”光暈分布均勻，說(shuō)明光束質(zhì)量較好；若光斑呈橢圓狀且光斑內(nèi)部“綠色”光暈有明顯缺陷，則光束質(zhì)量較差?？赏ㄟ^(guò)以下方法

57、可以改善激光光束質(zhì)量： 2、光斑橢圓，則可微調(diào)全反和半反膜片架，將其調(diào)整成規(guī)整的圓（可按5.3.1 的方法進(jìn)行調(diào)整）。 3、光斑內(nèi)部有明顯缺陷，則光學(xué)膜片表面受到污染，需要清理。 4、在水冷光闌兩維調(diào)整架上安裝適當(dāng)孔徑的小孔光闌，這樣激光輸出能量 會(huì)有所下降，但光束質(zhì)量會(huì)得到改善。 4.3.3焦點(diǎn)位置的影響 經(jīng)過(guò)聚焦的激光光束如下圖所示，應(yīng)使零件焊接面位于焦深范圍內(nèi)。 此時(shí)激光功率密度最高，激光焊接效果最好，通常我們通過(guò)調(diào)節(jié)聚焦筒來(lái)觀察在激光與金屬作用時(shí)產(chǎn)生的火花和聲音來(lái)識(shí)別零件表面是否在焦深范圍內(nèi)。有時(shí)為了達(dá)到特殊焊接效果，可通過(guò)正離焦和負(fù)離焦來(lái)實(shí)現(xiàn)淺焊和深焊。 4

58、.3.4保護(hù)氣體對(duì)焊接質(zhì)量的影響 在激光焊接時(shí)，金屬材料表面瞬間達(dá)到融化溫度，此時(shí)金屬材料表面與空氣中的氧發(fā)生劇烈反應(yīng)而形成氧化層。為降低氧化作用，用適量的惰性氣體吹拂焊接表面，使焊接表面瞬間與氧氣隔離，達(dá)到提高質(zhì)量的效果。 4.3.5激光脈沖頻率與焊接速度對(duì)焊接質(zhì)量的影響 當(dāng)激光脈沖頻率較低而焊接速度較高時(shí)，形成點(diǎn)焊，也就是說(shuō)相鄰焊接斑點(diǎn)間首尾不能相接。由于焊接斑點(diǎn)直徑是一定的，所以只有當(dāng)激光脈沖頻率與焊接速度相匹配時(shí)，才能形成滿焊。近似公式如下： 焊接速度＝激光脈沖頻率X激光焊接光斑直徑X（１－光斑重疊率） 式中，光斑重疊率：相鄰兩光斑在直徑方向的重疊率。 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目5 激光在線噴碼機(jī)的使用 激光在線噴碼機(jī)在開(kāi)機(jī)后，具體使用見(jiàn)使用說(shuō)明書(shū) 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目6 激光高速雕刻機(jī)的使用 激光雕刻機(jī)可以在打標(biāo)機(jī)的基礎(chǔ)上安裝雕刻板卡實(shí)現(xiàn)雕刻功能，具體使用見(jiàn)激光高速雕刻使用說(shuō)明書(shū) 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目7 激光雕刻切割機(jī)的使用 激光雕刻切割機(jī)開(kāi)機(jī)后，具體使用方法見(jiàn)《EZCAD 1.0操作使用說(shuō)明書(shū)》、《激光切割加工插件使用說(shuō)明書(shū)》。 -第35頁(yè)- 共36頁(yè)