激光玻璃雕刻機(jī)的工作原理及應(yīng)用

張才月

摘 要：激光玻璃雕刻機(jī)的主要工作原理就是從激光器出來的激光經(jīng)過擴(kuò)束鏡進(jìn)行擴(kuò)束，準(zhǔn)直，然后經(jīng)Z軸動(dòng)態(tài)單元依次進(jìn)入X軸，Y軸掃描振鏡，使激光束按照計(jì)算機(jī)的控制指令進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，最后進(jìn)入掃描聚焦透鏡，經(jīng)過聚焦后在雕刻工件上形成高能量的細(xì)小焦斑， 從而對(duì)聚焦區(qū)域燒蝕、氣化，達(dá)到精密去除加工的目的。

關(guān)鍵詞：激光器 X軸 Y軸掃描振鏡 掃描聚焦透鏡

玻璃雕刻的主要工藝方法及趨勢(shì)：

玻璃雕刻有砂輪雕刻，噴砂雕刻，腐蝕雕刻， 激光雕刻四種常用方法. 而激光雕刻由于高精度，高效率，可控性強(qiáng)，重復(fù)性好，無污染， 可以雕刻出復(fù)雜形狀愈來愈受到廣泛的采用； 激光雕刻又可分為掩膜式雕刻，點(diǎn)陣式雕刻， 振鏡線性掃描雕刻三種方式，其中振鏡線性掃描激光雕刻效率最高

激光玻璃雕刻機(jī)的工作原理：

從激光器出來的激光經(jīng)過擴(kuò)束鏡進(jìn)行擴(kuò)束，準(zhǔn)直，然后經(jīng)Z軸動(dòng)態(tài)單元依次進(jìn)入X軸，Y軸掃描振鏡，使激光束按照計(jì)算機(jī)的控制指令進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，最后進(jìn)入掃描聚焦透鏡，經(jīng)過聚焦后在雕刻工件上形成高能量的細(xì)小焦斑， 從而對(duì)聚焦區(qū)域燒蝕、氣化，達(dá)到精密去除加工的目的，通過X， Y， Z軸的直線運(yùn)動(dòng)加四位工件工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種復(fù)雜曲面的玻璃器皿進(jìn)行全方位，立體精細(xì)加工，從而達(dá)到完美的藝術(shù)效果， 進(jìn)而滿足產(chǎn)品增值，獲得消費(fèi)者青睞認(rèn)可的需求，為了滿足激光器的可靠工作需要，必須配置激光冷卻系統(tǒng)，雕刻機(jī)一旦開機(jī)，其帶有純凈水的冷卻系統(tǒng)必須打開，否則激光器不能穩(wěn)定可靠工作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞激光器，同時(shí)為了環(huán)境的需求，必須配置粉塵收集過濾系統(tǒng)，粉塵收集過濾系統(tǒng)主要目的是將激光雕刻機(jī)雕刻過程中產(chǎn)生的氣化，燒蝕的玻璃粉塵及煙霧予以收集及凈化后再排放到大氣中，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的.由于激光對(duì)人有很大的危險(xiǎn)性，玻璃雕刻機(jī)在開門更換玻璃器皿時(shí)，激光器電源必須斷開，從而確保安全.

光學(xué)系統(tǒng)組成：

振鏡線性掃描激光系統(tǒng)通常由擴(kuò)束鏡，三維動(dòng)態(tài)聚焦鏡， f-θ場(chǎng)鏡組成. 三維動(dòng)態(tài)聚焦鏡由Z軸動(dòng)態(tài)聚焦單元，X軸振鏡，Y軸振鏡構(gòu)成.

光學(xué)組成原理圖如圖1。

由于355nm泵浦紫外激光相較于1064nm紅外激光而言具有熱場(chǎng)作用范圍窄，雕刻加工精度及加工效率高，因此振鏡線性掃描激光雕刻機(jī)大多選用355nm泵浦紫外激光器， 我們?cè)O(shè)計(jì)的激光雕刻機(jī)采用了美國光譜物理的 Talon-12 355nm的泵浦紫外激光器，該產(chǎn)品雖然價(jià)格較高，但質(zhì)量穩(wěn)定可靠.

擴(kuò)束鏡選用德國sill（安特激光）S6exz5075/075（1-8x），三軸激光掃描振鏡選用德國RAYLASE的AXIALSCAN-20

激光玻璃雕刻機(jī)的應(yīng)用：

由于激光玻璃雕刻機(jī)能在玻璃器皿上雕刻出各種精美，同時(shí)具有立體效果的圖案，使其呈現(xiàn)出良好的視覺藝術(shù)效果，隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)玻璃制品不僅僅是滿足功能的需求，個(gè)性化需求及藝術(shù)性的追求而變得越來越主流，使得玻璃雕刻機(jī)的市場(chǎng)需求越來越大，其應(yīng)用范圍越來越廣泛，如可廣泛應(yīng)用于燈具飾品，家電裝飾，家庭裝潢，藝術(shù)畫框，藝術(shù)玻璃等領(lǐng)域，具有廣闊的市場(chǎng)前景和應(yīng)用范圍。

結(jié)論

激光玻璃雕刻機(jī)是隨著激光技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，人們對(duì)個(gè)性化及藝術(shù)審美的不斷需求，從而促進(jìn)了激光玻璃雕刻機(jī)的飛速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]錢愛玲，夏清華 的計(jì)算機(jī)控制激光玻璃雕刻機(jī)的分析與改進(jìn).中圖分類號(hào)： 0434.12.