激光加工系统的组成及其特性激光加工机床如激光打孔机和激光切割(20200517102623)

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简述激光加工的原理及特点
激光加工是一种利用激光束来加工材料的技术。

其原理是通过将激光束聚焦到非常小的点上，使材料受到高能量的热作用，从而使材料发生溶化、蒸发、燃烧或气化等形式的剥离或切割。

激光加工的特点如下：
1. 高精度：激光束的直径可以控制到非常小的范围，因此能够实现精细的雕刻、打孔和切割等加工。

2. 非接触性：激光加工是一种非接触性加工方式，通过光束与材料作用，避免了与被加工物接触产生的磨损和污染。

3. 高能量密度：激光束具有高能量密度，能够在很短的时间内提供足够的热量，快速加工材料。

这种高能量密度实现了高速切割和高效率的加工。

4. 材料适应性广：激光加工适用于各种材料，包括金属、非金属、有机物等，且对材料的硬度和形状要求并不严格。

5. 灵活性高：激光加工可以根据需要更改加工路径和形状，能够完成复杂的加工任务，并能够用于多种工艺，如切割、焊接、打孔等。

6. 热影响区小：由于激光加工的热能作用是通过激光束的瞬时加热实现的，因此热影响区小，不会对周围材料产生较大的热影响和变形。

激光加工的原理和特点使其在工业制造和精密加工领域得到了广泛应用，如汽车制造、电子制造、航空航天等领域。

激光加工原理及特点
激光加工是一种利用激光束对工件进行材料加工的技术。

它利用激光器产生的高能密度的激光束，通过对工件表面进行照射和烧蚀，来实现材料的切割、刻蚀、焊接和打孔等加工过程。

激光加工的原理基于光能的转化和热能的传递。

激光器产生的激光束具有高能量和高方向性，能够准确地照射到工件的特定位置。

当激光束照射到工件表面时，光能会被材料吸收并转化为热能，引起局部区域的升温。

当温度达到材料的熔点或汽化点时，材料就会融化或汽化，从而实现工件的加工。

激光加工具有以下特点：
1. 高精度：激光束的光斑尺寸小，其束腰直径可以达到微米级别，因此可以实现对工件的精细加工，保证加工精度。

2. 高速度：激光束具有高能量密度，能够快速地进行加热和材料去除，因此激光加工速度快，生产效率高。

3. 非接触性：激光加工是一种非接触性加工技术，激光束与工件无需直接接触，避免了传统加工中刀具与工件的摩擦和磨损，减少了工件的变形和损伤。

4. 材料适应性广：激光加工对不同种类的材料均具有较强的适应性，包括金属、非金属和复合材料等。

可以实现对多种材料的切割、焊接和打孔等加工。

5. 灵活性好：激光加工可以根据需要进行编程调整，能够实现复杂形状的加工，满足个性化和定制化需求。

6. 环保节能：激光加工是一种无废品、无污染的加工技术，不产生废气、废水和废渣，符合环保要求。

综上所述，激光加工具有高精度、高速度、非接触性、材料适应性广、灵活性好和环保节能等特点，使得它在工业生产和科学研究领域得到广泛应用。

激光加工技术激光是20世纪60年代的新光源。

由于激光具有方向性好、亮度高、单色性好等特点而得到广泛应用.激光加工是激光应用最有发展前途的领域之一，现在已开发出20多种激光加工技术。

激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术。

激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为：1、激光加工系统：激光加工系统包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。

固体激光加工系统原理示意图2、激光加工工艺：激光加工工艺包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。

激光焊接：激光束照射在材料上，会把它加热至融熔，使对接在一起的组件接合在一起，即是焊接。

激光焊接，用比切割金属时功率较小的激光束，使材料熔化而不使其气化，在冷却后成为一块连续的固体结构。

激光焊接技术具有溶池净化效应，能纯净焊缝金属，适用于相同和不同金属材料间的焊接。

由于激光能量密度高，对高熔点、高反射率、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。

因为用激光焊接是不需要任何焊料的，所以排除了焊接组件受污染的可能; 其次，激光束可被光学系统聚成直径很细的光束，换言之，激光可以作成非常精细的焊枪，做精密焊接工作;还有激光焊接与组件不会直接接触，亦即这是非接触式的焊接，因而材料质地脆弱也不打紧，还可以对远离我们身边的组件作焊接，也可以把放置在真空室内的组件焊接起来。

因为激光焊接有这些特点，所以它在微电子工业中尤其受欢迎汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。

目前使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半导体泵浦激光器。

激光焊接技术原理示意图激光切割：激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。

简单介绍数控激光切割机的加工原理及其结构组成数控激光切割机，是一种特殊的数控机床，其加工原理是利用激光束以高速稳定地向加工件表面发出高能定向光束，利用激光能量的密度与大小在一定参数范围内迅速切割加工件，以达到加工效果。

它的结构组成包括：激光源、反射镜系统、切割头、驱动系统、数控系统和操作系统。

激光源是数控激光切割机最重要的部分，它的工作原理是利用激光束以高速稳定的方向发射出高能的光束然后经过反射镜系统组合后，以一定的参数发射到加工件表面，从而切割加工件。

常用的激光源有CO2激光源、Nd：YAG激光源和激光二极管激光源等。

反射镜系统是激光源的核心部分，由放大镜、反射镜和折射镜等组成，它可以控制光束的发射方向和数量，达到光束的最佳聚焦，提高切割效率。

切割头主要用于接受来自激光源的光束，并将它们聚焦成点，然后通过传动系统进行智能控制，实现精确的切割加工件。

驱动系统主要由伺服电机、减速机和机器人等组成，用于实现切割头以及其他辅助设备的高速运动，来实现切割加工件目标的聚集与移动。

数控系统是数控激光切割机的核心，它由专业的控制程序、放大器、内外环PLC控制器组成，可以实现将激光的发射参数数字化，以实现对激光的智能控制，极大地提高了切割效率。

操作系统是数控激光切割机的人机界面，它具有操作简单、易用性强等优点，它可以通过一个操作界面实现激光切割机的机器参数调整和运行状态调整。

从上述内容可以看出，数控激光切割机是一种先进的、高效的切割加工设备，它具有加工速度快、切割面积大、切割精度高、节能环保等优势，已被广泛应用于汽车、航空航天、机械件制造等行业。

在实际应用中，数控激光切割机还需要良好的安全措施，保证操作人员的安全。

此外，设备的维护应该定期进行，以保证设备的稳定性和正常使用寿命。

激光切割机的结构
激光切割机是一种高精度的切割设备，其结构主要由以下几个部分组成：
1. 激光发生器：激光发生器是激光切割机的核心组件，它能够产生高能量的激光束，用于切割材料。

2. 光路系统：光路系统由镜片、透镜、反射镜等组成，主要用于调整激光束的方向、聚焦和扩散。

3. 工作台：工作台是支撑待加工材料的平台，通常由铝合金、不锈钢等材料制成，具有高强度、稳定性和耐磨性。

4. 控制系统：控制系统由电脑、数控系统、运动控制卡等组成，可以精确控制激光切割机的运动路径、速度和功率等参数。

5. 冷却系统：激光切割机需要通过冷却系统冷却激光发生器和光路系统，以保持其稳定性和寿命。

以上是激光切割机的主要结构组成部分，不同型号和品牌的激光切割机可能会有所差异，但其基本结构框架大致相同。

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激光切割机结构组成及各部分作用概述及解释说明1. 引言1.1 概述激光切割技术是一种利用高能量密度的激光束对材料进行精确切割的先进加工方法。

它可以在各种材料上实现高速、高质量和高精度的切割，因此被广泛应用于工业制造、航空航天和汽车等领域。

1.2 文章结构本文将从激光切割机的结构组成以及各部分的作用出发，进行全面而详细地阐述。

首先介绍激光切割机的主体框架、光路系统和激光发生器三个主要组成部分，然后进一步探讨各部分在整个切割过程中的具体作用与功能。

1.3 目的本文旨在通过对激光切割机结构组成及各部分作用的介绍，使读者对该设备有一个全面且准确的认识。

同时，通过实际案例分析展示其广泛应用领域和技术特点，为相关行业提供参考与借鉴。

最后，文章将对未来发展趋势进行展望，探讨可能带来的新机遇和挑战。

2. 激光切割机结构组成：2.1 主体框架：激光切割机的主体框架是整个设备的基本支撑结构，通常由钢板焊接而成。

该结构主要包括：床身、纵横梁、工作台和传动系统。

床身是切割机的基础支撑部分，用于固定其他各部件；纵横梁则帮助支撑和移动光路系统；工作台提供工件放置的平台，并配备固定装置以保持工件稳定；传动系统则确保切割头在一定范围内高精度运动。

2.2 光路系统：光路系统是激光切割机中起关键作用的部分，它将激光引导到切割头上。

光路系统通常由几个主要组件组成：激光输出口、反射镜、调焦镜和冷却装置。

激光输出口用于将从激光发生器中产生的高能量激光束引导出来；反射镜通过反射将激光束引导到调焦镜上；调焦镜则起到聚焦作用，使得激光能量可集中在工件上的一个小区域内；冷却装置则用于保持光路系统的稳定运行温度，防止过热。

2.3 激光发生器：激光发生器是激光切割机中最核心的组件之一，它产生并释放高强度、单色和一致的激光束。

根据不同的应用需求，常见的激光发生器包括：CO2激光器、纤维激光器和YAG固体激光器等。

不同类型的激光发生器具有各自特点，例如CO2激光器适合加工非金属材料，而纤维激光器则更加适用于金属材料的切割。

激光加工基本设备及其组成部分
激光加工是一种利用激光束加工材料的方法。

激光加工设备主要由以下几部分组成：
1. 激光源
激光源是激光加工设备的核心部件，它产生激光束。

常用的激光源有CO2气体激光器、固体激光器、半导体激光器等。

不同类型的激光源具有不同的功率、波长和重复频率等特点，用户可以根据需要选择不同类型的激光源。

2. 光路系统
光路系统主要由反射镜、透镜等组成，它的主要作用是将激光束聚焦在加工点上，并确保激光束的质量。

光路系统的设计和调整对于激光加工的质量和效率具有至关重要的作用。

3. 控制系统
控制系统是激光加工设备的大脑，它控制激光源、光路系统、工作台等组件的运动和参数设置。

现代激光加工设备通常采用计算机控制系统，用户可以通过计算机界面进行操作和参数设置。

4. 工作台
工作台是激光加工设备的承载部件，它支持被加工的材料，同时可以进行移动和旋转等动作。

大多数激光加工设备采用多轴数控工作台，可以实现各种复杂的加工运动。

5. 辅助设备
辅助设备包括冷却系统、排气系统、除尘系统等，它们的作用是确保激光加工设备的稳定运行和操作环境的清洁。

其中，冷却系统主要用于激光源的散热，排气系统和除尘系统则用于清除激光加工过程中产生的废气和粉尘。

以上就是激光加工设备的基本组成部分。

不同类型的激光加工设备在组成部分和工作原理上可能会有所不同，但总体来说，它们都包含了以上几个方面的内容。

激光切割的组成激光切割系统通常由以下主要组成部分组成：1.激光器（Laser）：激光切割系统的核心组件是激光器。

激光器产生高能量和高聚集度的激光光束，用作切割工具。

常用的激光器类型包括CO2激光器、纤维激光器和固态激光器等。

2.光束传输系统（Beam Delivery System）：光束传输系统用于将激光光束从激光器输送到切割点。

它通常包括反射镜、光纤、光束导向器等，以确保激光能准确地聚焦到切割区域。

3.光学系统（Optical System）：光学系统主要用于聚焦激光光束，使其在切割区域内获得所需的光斑尺寸和能量密度。

光学系统包括透镜、反射镜和聚焦镜等组件。

4.切割头（Cutting Head）：切割头是激光光束与工件交互的部分。

它包括一个焦点调节装置，用于精确控制光斑位置和聚焦深度。

切割头通常还包括喷气口，用于引入辅助气体以完成切割过程。

C控制系统（Computer Numerical Control System）：CNC控制系统是用于控制整个激光切割过程的计算机系统。

它接收输入的CAD文件和切割参数，然后控制激光器的输出功率、光束位置和速度，实现精确的切割路径。

6.辅助气体系统（Assist Gas System）：辅助气体系统用于辅助激光切割过程。

它提供高压气体，如氮气或氧气，通过切割头的喷气口，用于吹走切割区域产生的熔渣和烟尘，同时也可以对切割区域进行冷却。

7.工作台（Worktable）：工作台是放置待切割工件的平台。

它通常具有一些固定或可调节的夹具，以保持工件的位置稳定。

工作台也可以具备适当的冷却系统，以避免工件过热。

这些组成部分的选择和设计取决于应用的需求、切割材料类型和厚度等因素。

激光切割系统的各个部件协同工作，以实现高精度、高速度和高质量的切割操作。

简单介绍数控激光切割机的加工原理及其结构组成
数控激光切割机是利用激光技术将金属等材料切割成需要的图形，是
一种重要的材料加工装备。

它是由激光源，光电子系统，机构结构，
控制系统等五大部分组成。

一、加工原理
1、工作原理：数控激光切割机是利用激光束来对金属和其他材料进行
切割的，利用了金属的熔融性，瞬间将材料表面熔融即可实现切割。

2、加工效率：激光切割机的切割精度高，表面质量好，操作简便，速
度快，比锣、电锤等传统机床切割方式能提高15-25倍，加工效率数倍于传统工艺。

3、特点：数控激光切割机结构紧凑，重量轻，安装容易，可实现无损
切割，加工件可正反再切割，无需改动，节约了维修成本，有良好的
防护性能，可有效地避免污染、损坏工件，对环境的影响几乎可以忽略。

二、结构组成
1、激光源：采用红外激光，具有聚光性、准直性，激光可做俯仰调节，
也可做轴向调节，特殊的调节圈可以调节聚光点的大小，保证了切割
的均匀性和精度，使激光能够聚焦到所需要加工的点上。

2、光电子系统：采用了反射镜电机对发射激光进行反弹，同时利用电
动反射镜对激光进行定向，该系统可以用来处理激光光束的机械运动，能够实现光束快速变换位置和定向。

3、机构结构：机构结构由双联结和支撑组成，两联连有助于激光加工
机的平稳运行，支撑结构采用耐腐蚀耐磨的特殊材料，提高准确度。

4、控制系统：控制系统采用了独特的技术，在加工过程中能够实现激
光跟踪和机械运动，可以根据软件系统自动优化激光焦点位置，以提
高加工精度。

激光加工的原理和特点
激光加工是利用高能量密度的激光束对材料进行切割、打孔、焊接、雕刻等加工工艺的方法。

其原理是利用激光器将光能转换为热能，激光束在被加工材料表面聚焦成一个小点，使其局部温度升高并迅速融化或蒸发，从而对材料进行切割或改变表面形态。

激光加工的特点首先是高精度。

激光束的聚焦能力很强，光斑精细度高，可以实现微米级的加工精度。

其次是非接触性加工。

激光加工不需要与被加工材料接触，减少了对材料的损伤，也可以避免由于接触力带来的振动和变形。

此外，激光加工速度快，加工效率高，适用于批量生产；而且可以对各种不同材料进行加工，包括金属、非金属、有机材料等。

激光加工还具有控制方便、自动化程度高等优点。

另外，激光加工还有一些特殊的应用，比如激光打标。

通过激光束对材料表面进行蚀刻、烧蚀等处理，可以在产品上标记各种图案、文字、二维码等标识信息，非常常用于工业制造中的产品追溯、防伪等方面。

此外，激光焊接也是一种常用的激光加工方式，可以实现高精度、高强度的焊接，应用于汽车制造、电子制造等领域。

总而言之，激光加工以其高精度、高效率、多功能等特点在各个领域得到了广泛应用，对提高产品质量、降低生产成本、实现自动化生产具有重要意义。

激光加工的工作原理特点及应用1. 工作原理激光加工是利用激光束对材料进行切割、焊接、打孔等加工过程的一种先进技术。

其工作原理主要包括以下几个方面：1.1 激光的发射原理激光是一种特殊的光束，具有高度的单色性、相干性和方向性。

激光器通过激发介质的方式将能量从外部源输入，使其与介质内的原子、分子发生相互作用产生能量，从而产生激光。

1.2 激光与材料的相互作用激光在与材料相互作用时，会产生吸收、反射、透过等过程。

其中，对于大多数材料来说，光能量会被吸收，然后转化为材料内部的热能。

1.3 激光加工过程激光加工过程包括光束聚焦、物质加热与熔化、气体吹扫等步骤。

首先，激光束经过透镜聚焦后，能量密度会增加，使材料迅速升温。

然后，材料会熔化或者挥发，完成切割或加工过程。

最后，通过气体的吹扫，将熔化的材料排出切割区域。

2. 工作特点激光加工具有以下几个显著的特点：2.1 高精度由于激光光束具有较小的聚焦直径，因此可以实现非常高的加工精度。

激光加工可以达到亚微米级别的精度，适用于对精度要求较高的行业，如电子、医疗等。

2.2 高速度激光加工速度快，可以达到每小时几米到几十米的加工速度。

相比传统机械加工方法，激光加工节省了大量的加工时间，提高了生产效率。

2.3 非接触加工激光加工是一种非接触式加工方式，光束直接作用于材料表面，无需物理接触。

这不仅避免了由于接触而导致的材料损坏和工具磨损，还能够处理复杂的形状和脆性材料。

2.4 热影响区小激光加工时，激光束的能量集中在很小的区域内，使热影响区域极小。

这种特点使得激光加工适用于对材料热变形和热影响敏感的领域。

2.5 可编程控制激光加工装备可以通过计算机编程进行控制，实现自动化。

利用CAD（计算机辅助设计）和CAM（计算机辅助制造）软件，可以实现复杂图形的加工，提高生产效率和精度。

3. 应用领域激光加工技术广泛应用于以下领域：3.1 电子工业激光加工在电子行业中被广泛应用于电路板切割、焊接、打孔等工艺。

激光加工系统的组成及其特性激光加工机床如激光打孔机和激光切割机除具有一般机床所需有的支承构件、运动部件以及相应的运动控制装置外，主要应备有激光加工系统，它是由激光器、聚焦系统和电气系统三部分组成的。

1．激光器激光器由激光光源、光泵、聚光器和谐振腔组成，应用于加工的激光器主要有：（l）固体激光器具有稳定性好的特点，但能量效率低一般＜3％，由于输出能量小，主要用于打孔和点焊及薄板的切割。

（掺钕钇化铝石榴石）等作为工作物质。

YAG是固体激光中能发出最大功率的离子激光。

YAG的结晶母材是由钇、铝和石榴石构成的，其中微量的钕离子刚起激光作用。

YAG的激光波长为1.06μm，相当于二氧化碳气体激光坤长的1/10。

它的绿色的激光束可在脉冲或连续波的情况下应用，具有波长短、聚光性好适于精密加工特别是在脉冲下进行孔加工最为有效，也可用于切削、焊接和光刻等。

且由于聚光性好，可通过光导纤维传格能量，适用于内腔加工等特定切合，其能量效率不及CO2气体激光源最多不超过3％，目前产品的输出功率大多在600W以下，最大已达4kW。

另一种红宝石激光源的波长更短为0.69μm，稳定性好，但能量效率0.1％～0.3％，主要用于打孔和点焊。

2）光泵是使工作物质发生粒子反转产生受激辐射的激励光源，因此光泵的发射光谱应与工作物质的吸收光谱相匹配。

常用的光泵有脉冲氙灯和氪灯，脉冲氙灯的发光强度和频率较高，适用于脉冲工作的团体激光器，而氪灯的发光光谱能与YAG的吸收光谱很好匹配，是YAG连续激光器的理想光泵。

为改善照射的均匀性，光泵可用双灯（如图l所示的件3有上、下两个）、三灯或四灯。

3）聚光器罩在光泵的外围，它是把光泵发生的光有效地、均匀地集中到工作物质上。

聚光器中常用的是圆柱聚光器和椭圆聚光器，也有球形、椭球和紧包形的聚光器。

其要求为聚光均匀、散热好、结构简单、内壁反射率高，表面粗糙度Rα0.04μm以下，通常聚光效率达80％。

4）谐振腔是光学反馈元件，它的作用是位光放大介质产生光振荡。

《现代加工技术》结课论文题目：激光加工概述专业班级：08机制2班学生姓名：史振龙学号：20080310010326激光加工概述摘要：激光技术作为20世纪科学技术发展的主要标志和现代信息社会光电子技术的支柱之一，自从上世纪60年代产生以来已渗透到社会的各个行业，激光加工作为一种先进的现代加工技术在工业生产中得到广泛应用。

激光技术也成为了当代科学发展最快的科学领域之一受到世界先进国家的高度重视，有着相当大的发展前景。

关键词：激光加工；原理；应用；前景激光（laser，即利用辐射受激得到的加强光），诞生与20世纪60年代，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的光”。

激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工等的一门技术。

激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。

1.1激光加工的基本原理及优点（1）激光的产生光的产生与光源内部原子运动状态有关，原子内的原子核和核外电子间存着吸引和排斥的矛盾，电子按一定半径的轨道围绕原子核运动。

当原子接受一定的外来能量或向外释放一定的能量时，核外电子的运动轨道半径将发生变化，这就是发光的原理。

激光是通过入射光子影响处于亚稳态高能级的原子、离子或分子跃迁到低能级而完成受激辐射时发出的光，简言之，激光就是受激辐射得到的加强光。

某些具有亚稳态高能级结构的物质，如氦、氪原子、氩、铬、钕离子以及二氧化碳分子等，在较高能级（亚稳定）的原子数目大于处在低能级（基态）的原子数目，这种现象称为“粒子数反转”。

在粒子数反转的状态下，如果有一束光子照射该物体，而光子的能量恰好等于这两个能级的能量差，就能产生受激辐射而输出大量的光能。