激光打孔机的基本结构示意图共27页文档

图(5-2) 红宝石中铬离子的吸收光谱
➢红宝石激光器的优点和主要缺点 。
5.1.2 固体激光器的泵浦系统
1. 固体激光工作物质是绝缘晶体，一般都采用光泵浦激励。目前的泵浦 光源多为工作于弧光放电状态的惰性气体放电灯。泵浦光源应当满足两 个基本条件。 2. 常用的泵浦灯在空间的辐射都是全方位的，因而固体工作物质一般都 加工成圆柱棒形状，所以为了将泵浦灯发出的光能完全聚到工作物质上， 必须采用聚光腔。
1.在一个具有N个粒子相互作用的晶体中，每一个能级会分裂成为N个能级，因此 这彼此十分接近的N个能级好象形成一个连续的带，称之为能带，见图(5-23)。
图(5-23) 固体的能带
图(5-24) 本征半导体的能带
2. 纯净(本征)半导体材料，如单晶硅、锗等，在绝对温度为零的理想状态下，能 带由一个充满电子的价带和一个完全没有电子的导带组成，如图(5-24)。
图(5-26) PN能带
➢在P-N结上加以正向电压V时，形成结区的两个费米能级E
F
和E
F
，称为准费米能
级，如图(5-27)。
图(5-27) 正向电压V时形成的双简并能带结构
5.4.2 PN结和粒子数反转
2. 粒子数反转
➢产生受激辐射的条件是在结区的导带底部和价带顶部形成粒子数反转分布。
➢激光器在连续发光的动平衡状态，导带底电子的占据几率为
5.4.3 半导体激光器的工作原理和阈值条件
1. 半导体激光器的基本结构和工作原理 ➢图(5-28)示出了GaAs激光器的结构。
图(5-28) GaAs激光器的结构
2. 半导体激光器工作的阈值条件 ➢激光器产生激光的前提条件除了粒子数发生反转还需要满足阈值条件
Ga内21Llnr1r2

钻孔机的结构
嘿，咱今天就来聊聊钻孔机的结构哈！你知道吗，钻孔机这家伙就像是一个小巧却很有本事的大力士。

先说说它的“大脑”，也就是控制部分啦，这可是它的指挥中心呢，决定着啥时候开始钻孔，钻多深。

就像我们的脑袋指挥我们做事一样。

然后呢，就是它的“身体”——机身啦。

这可是很重要的支撑结构哦，要足够结实才能稳稳地站住，不然钻孔的时候摇摇晃晃那可不行。

还有那长长的“胳膊”，其实就是钻杆啦。

这钻杆可神奇了，能伸进各种地方去打孔。

就好像它的手臂能伸得长长的去够到我们够不着的地方。

再看看那锋利的“钻头”，这可是钻孔机的关键部位呀！就像战士的武器一样，得足够锋利才能快速地钻出孔来。

当钻孔机开始工作的时候，那可热闹啦！嗡嗡嗡的声音响起，就像它在哼着小曲努力干活呢。

看着它那么认真地打孔，还真有点佩服它。

哎呀，有时候我就在想，这钻孔机要是能说话，肯定会跟我们抱怨工作太累啦，哈哈。

不过没办法呀，它的使命就是打孔嘛。

其实钻孔机的结构虽然不复杂，但每个部分都有着自己重要的作用，少了谁都不行。

就像我们一样，每个人在生活中都有自己的位置和价值。

总之呢，钻孔机这家伙虽然看起来普通，但在很多地方都发挥着大作用呢。

它的结构虽然简单，却蕴含着大大的能量。

下次你再看到钻孔机的时候，可别小瞧它啦，好好欣赏一下它独特的结构吧！这就是钻孔机的结构啦，是不是还挺有趣的呀？哈哈。

去
除 材 料
※ 氧助熔化切割: 金属被激光迅速加热至燃点以上，与氧发生剧烈的氧化反应（即燃 烧），放出大量的热，又加热下一层金属，金属被继续氧化，并借助气体压力将氧
技 化物从切缝中吹掉。
术
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7.3.2 激光切割
第
4. 激光切割的工艺参数及其规律
七 章
※ 激光功率: 激光切割时所需功率的大小，是由材料性质和切割机理决定的。
激 结构钢和合金工具钢都能够用激光切割方法得到良好的切边质量 ；铝及铝合金
光 不能用氧助熔化切割而要熔化切割机制 ；飞机制造业常用的钛及钛合金采用空
加 工 技
气作为辅助气体比较稳妥，可以确保切割质量；大多数镍基合金也可实施氧助熔 化切割；铜及铜合金反射率太高，基本上不能用10.6μ的二氧化碳激光进行切割。
7.3.1 激光打孔
第
1.激光打孔原理：激光打孔机的基本结构包括激光器、加工头、冷却系统、数控
七
装置和操作面盘（图7-13）。加工头将激光束聚焦在材料上需加工孔的位置，适
章
当选择各加工参数，激光器发出光脉冲就可以加工出需要的孔。
激 光 加 工 技 术
§7.3
图7-13 激光打孔机的基本结构示意图
2.激光打孔时材料的去除主要与激光作用区内物质的破坏及破坏产物的运动有
第 七 章 激 光 加 工 技 术
去 嘴到工件表面的距离对切割质量也有较大影响，为了保证切割过程稳定，这个距
除 材
离必须保持不变。
料
技
术
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7.3.2 激光切割
第
5.工业材料的激光切割
七 章
※ 金属材料的激光切割:二氧化碳激光器成功的用于许多金属的切割实践；利用 氧助熔化切割方法切割碳钢板的切缝可控制在满意的宽度范围内 ；大多数合金

103W/cm2 104W/cm2 105W/cm2 106W/cm2
5
材料成型加工的主要方式：
（1）材料的去除过程！ （2）材料的添加过程！
（3）材料的连接过程 （4）材料的变形过程！ （5）材料的相变过程！
6
激光材料加工技术的主要方式：
（1）激光去除材料工艺：激光切割、刻蚀、三维 铣削（雕刻）、打孔等；
57
激光切割尖角和圆角时如何确保质量
采用相对较低的脉冲激光输出，调节占空 比；
在尖角出喷射一定的冷却水，这不会影响 切割过程（因为热作用和氧气的作用）， 而由于表面张力的作用会冷却周围的环境。
58
激光切割厚板时的焦点位置
一般应该在工件 表面之下的一定 位置（1mm）；
对于厚板，焦点 位置应该安放在 哪里？
xx大学研究生课程 激光先进制造技术 第4章 激光切割与打孔技术
1
激光束与材料的交互作用
R＋α－T＝1， R为反射系数，
α吸收系数， T为透射系数。
吸收率与波长的关系
2
吸收率与温度的关系
吸收率随材料温度升高而变化
3
吸收与表面膜层的关系
添加膜层可以提高金属对激光束的吸收率
4
激光功率密度对物质作用规律的影响
如果通入氧气，则反应提供的能量将用于 切割。
碳钢：60％能量（化学能） 不锈钢：60％能量（化学能） 钛合金：90％能量（化学能） 因此可以提高切割速度。 一般而言，切割速度越快，透过的能量越少，
热穿透越少，切割质量越好！
20
反应熔化切割时的液滴输运过程 无氧切割时，
ŋP=wtVρ[CpΔT+Lf+m’Lv] 有氧切割时，
27

2.主要物料
主要设备
型号及规格 供应商（生产商）
备注
尺寸：
校准片
100×100mm
[Acrylic有机玻璃片] 尺寸：130×70mm
70×70mm
东利企业公司 东利企业公司
1#、2#机用，校准片 为矩形，公差±1mm。
3# 、4#机用，校准片 为矩形，公差±1mm。
Fθ透镜保护膜
\
信昌（HITACHI） 能量透过率在93%以上
激光钻孔后需要经过Dar除胶过程中 如果Desmear咬噬量过大会对激光钻盲孔孔形有影响。 HDI盲孔的孔径主要由激光钻孔烧蚀大小决定，但HDI盲孔孔径的最终形成要 到Desmear除胶后， Desmear咬噬量对激光钻盲孔孔径也有一定的影响。 如图所示，6625028图形电镀后切片图，单边咬蚀25，玻璃纤维突出孔形较差
/
LC1F21WE/1C 100~ 200μm
/
LC2G212E/2C 100~ 200μm 100~ 150μm
LC2G212E/2C 100~ 200μm 100~ 150μm
可钻板厚
0.1～3mm
最大钻板尺寸
21″×27″
定位精度
钻孔精度
Positioning speedmax
±20μm 700point/sec
Cu—Direct工艺加工
即直接钻铜法，在铜厚减到相应厚度再进行表面处理的铜面上直接 加工出相应孔径的盲孔。（目前此工艺在我司研发中）
9
工艺能力
设备性能
机号
1#[1180]
2#[1181]
3#[1179]
4#[1197]
备注
型号 一般钻孔孔径 Cu Direct Drill

光纤激光器1、激光器基本结构激光器由三部分组成：泵浦源、增益介质、谐振腔。

图1 激光器基本结构示意图1.1 原子能级间受激吸收与受激辐射E 1E 2E 1E 2受激吸收E=E 1-E 2E1E 1E 2E 2E=E 1-E 2受激辐射E=E 1-E 2E=E 1-E 2图2 受激吸收与受激辐射示意图受激吸收为在能量为E 入射光子的作用下，处在低能级E 1的粒子吸收能量E 跃迁到高能级E 2的过程。

受激辐射为在入射的能量为E 的光子的作用下，处在高能级E 2的粒子受激发，跃迁到低能级E1，同时辐射出与入射光子E状态相同的光子的过程。

1.2激光产生过程如图1，激光器由泵浦源、增益介质、谐振腔组成。

增益介质为主要产生激光的工作物质。

由于粒子处在低能级比处在高能级稳定，因此通常情况下，物质粒子按照玻尔兹曼分布规律分布，即高能级粒子比低能级粒子少。

泵浦源为增益介质提供能量，使增益介质中的低能级粒子吸收能量，受激吸收，向高能级跃迁，使高能级处粒子数高于低能级粒子数，这种分布规律称为粒子数反转分布，使增益介质中积累了大量能量。

当有高能级粒子向低能级自发跃迁并释放出光子时，大量高能级粒子在初始光子作用下受激辐射，释放出大量状态相同，即波长相同、能量相同、方向相同、偏振态的光子。

这种在泵浦源与增益介质共同作用下使初始光子通过受激辐射效应放大而产生的光即为激光。

对特定波长激光全反射的输入镜与对该波长激光部分反射的输出镜构成光学谐振腔。

谐振腔主要有两方面作用：一是提供轴向光波的光学正反馈；二是控制激光震荡模式特性。

由于输出镜具有部分反射率，它可以使通过增益介质放大的光一部分通过透镜射出腔外，获得我们需要的特定波长的激光，另一部分反射回谐振腔，再由于输入镜对激光具有全反率，从而使轴向光波在谐振腔中往返传播，多次通过激活介质，在腔内形成稳定的自激振荡。

由于谐振腔镜只对特定波长的光镀全反射膜和部分反射膜，因此只有特定波长的光能产生自激震荡。

目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主，也有一些准分 子激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器。
A、金刚石拉丝模的激光打孔 激光加工金刚石模具，不仅能节省许多昂贵的钻石粉，而且与常规的
机械超声加工法相比，提高了加工效率。用机械钻孔机打通一个20点的金刚 石需要24小时，而用激光仅需10分。
E、激光束聚焦后功率密度高，能切割各种 材料，如高熔点材料、硬脆材料。
F、可在大气中或任意气体环境中进行切割， 不需真空装置。
G、噪声低，无公害
3） 激光切割分类
2019年9月11日星期 三
※ 汽化切割:工件在激光作用下快速加热至沸点，部分材料化作蒸汽 逸去，部分材料为喷出物从切割缝底部吹走。这种切割机制所需激光 功率密度一般为108Ｗ/cm2左右，是无熔化材料的切割方式，适用木材、 塑料等。
此外普通香烟过滤嘴上的小孔、喷雾器阀门上的小孔，也在采用激光 加工。喷雾器罐和瓶子颈部都有一个用来控制压缩物质（比如除臭剂、油料 或者其他液体）的流量，阀门使用的性能就由喷雾器上这只小孔来决定了。 这只小孔的直径为10微米到40微米，用其他机械加工方法不那么好做，用激 光来加工，能保证质量，每小时还可以打4万个小孔呢！
当Pn/Pa=3，喷出超音速气流
2019年9月11日星期
E、切割速度: 在一定功率条件下，板厚越大，切割速度越小。切 割速度对切口表面粗糙度也有较大影响。
5)、金属材料激光切割
A、激光器： 快轴流CO2激光器
三
B、切割参数：
2019年9月11日星期
C、影响激光切割质量的因素：
三
激光切缝表面的切缝 宽度和热影响区均随激光 切速的增加而减小，并在 切缝下表面切缝的宽度和 热影响区最小。

激光打印机的结构组成和工作原理
激光打印机的整机结构
1、激光打印机的外部结构
通过观察会发现，激光打印机的外部结构主要包括外壳、控制面板、接口、托纸架、 卡纸导轨、送纸器、出纸器扩展板或出纸盒等几部分。
外壳
控制面板
接口
托纸架
纸盒
出纸器扩展板
卡纸导轨
送纸器
手动送纸器
控制面板 接口
纸盒
激光打印机的整机结构
SUCCESS
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2019/7/30
激光打印机的整机结构
4、激光打印机的电源电路
激光打印机电源电路的主要作用是为打印机提供工作电压。激光打印机的电源 大多数采用开关电源。打印机的直流输出电压主要有两组。一组是+5V，主要供给 逻辑电路和操作面板指示灯；另一组为字车、输纸电机等提供直流驱动电压源。不 同机型的直流驱动电压是不相同的，一般为24V~42V。
激光打印机的工作原理
在图像从感光鼓转印到打印纸上之后，要通过定影器的加热辊和定影下辊，此时加 热辊的热量将墨粉熔化，两个轧辊之间的压力又迫使溶化后的墨粉进入纸的纤维中， 使图像固定，然后将加热后的打印纸输出到打印机的出纸托盘，最后再将感光鼓上残 留的墨粉“清除”，使感光鼓表面的电位回复到初始状态，这时整个打印过程宣告结 束.
SUCCESS
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2019/7/30
激光打印机的整机结构
3、激光打印机的控制电路
激光打印机控制电路板的作用是与计算机通过接口或网络进行通信，接收计算机 发送的控制和打印信息，同时驱动控制主电机、激光扫描电机及控制操作面板完成打 印工作。
激光打印机的控制电路主要包括主控制电路系统、接口电路系统、扫描驱动电路、 主电机驱动电路和高压转印电路等。

T0,0,AqS0r
232t
Ø激光功率密度过高，材料在外表汽化，不在深层熔化；激光功率密度过低， 则能量会集中到较大的体积内，使焦点处熔化的深度很小
7.1 激光热加工原理
(4) 激光等离子体屏蔽现象 Ø激光作用于靶外表，引发蒸汽，蒸汽连续吸取激光能量，使温度上升，最终 在靶外表产生高温高密度的等离子体。等离子体快速向外膨胀，在此过程中连 续吸取入射激光，阻挡激光到达靶面，切断了激光与靶的能量耦合。 如图7-2所示，为等离子云变化的过程
Ø简化：假设半无限大〔即物体厚度无限大〕物体外表受到均匀的激光垂直照 射加热，被材料外表吸取的光功率密度不随时间转变，而且光照时间足够长， 以至被吸取的能量、所产生的温度、导热和热辐射之间到达动平衡，此时圆形 激光光斑中心的温度可以由下式确定
T0, AP
r0t
7.1 激光热加工原理
(2) 材料的加热 假设光照时间为有限长(s)，考察点离开外表的距离(cm)也不为零，此时圆形激 光光斑中心轴线上考察点的温度为
图7-14离焦量对打孔质量的影响
7.3.1 激光打孔
3. 激光打孔工艺参数的影响 ※ 脉冲激光的重复频率对打孔的影响
用调Q方法取得巨脉冲时，脉冲的平均功率根本不变，脉宽也不变，重复频率越高 ，脉冲的峰值功率越小，单脉冲的能量也越小。这样打出的孔深度要减小。
※ 被加工材料对打孔的影响 材料对激光的吸取率直接影响到打孔的效率。由于不同材料对不同激光波长有不同 的吸取率，必需依据所加工的材料性质选择激光器。
7.3.1 激光打孔
1.激光打孔原理：激光打孔机的根本构造包括激光器、加工头、冷却系统、数控 装置和操作面盘〔图7-13〕。加工头将激光束聚焦在材料上需加工孔的位置，适 中选择各加工参数，激光器发出光脉冲就可以加工出需要的孔。

很有利，可加工20-100um的 孔径，铜箔直接加 工，但成孔速度却较慢 . 2、对4~8mil的微盲孔制作最方便，量产速度约为 YAG机的十倍 ,平均量产每分钟单面可烧出6000 孔左右 3、先用YAG头烧掉全数孔位的铜皮，再用CO2头 烧掉基材而成孔
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激光成孔的原理
雷射光束的形成:当“射线”受到外来的刺激，而增大能量 下所激发的一种强力光束，其中红外光或可见光者拥有热能， 紫外光则另具有化学能。射到工作物表面时会发生反射 （Refliction）吸收（Absorption）及穿透（Transmission）等
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可能原因
纠正方法
a.风 刀 压 力 低 b.提 升 板 子 的 速 度 太 快 c.风 刀 温 度 低 d.风 刀 距 离 板 子 太 远 e.风 刀 角 度 太 大
a.增加风刀压力 b.降低板子提升速度 c.提高风刀温度 d.调整风刀距离板子距离 e.检查风刀角度并调整
a.风 刀 压 力 太 高 b.风 刀 气 流 温 度 高 c.提 升 板 子 的 速 度 太 慢 d.风 刀 距 离 板 子 太 近 e.风 刀 角 度 太 小
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设备
垂直喷锡机：设备成本低、维护容易
水平喷锡机：产量大、平整性好
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流程
微蚀→水洗→吹干→涂助焊剂→热风整平 →风床冷却→热水洗→水洗→冷风吹干→ 热风烘干
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流程―微蚀
原理 CU + CU²+ → 2CU+ 2CU++Na2S2O8+H2SO4→Na2SO4+2CUSO4+2H+ 作用
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进行简单操作；遇见紧急情况时可以立即使机床停止工作。 • 在横梁醒目位置附有防撞标志。
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主机－工作台
为了满足不同客户的需求，SLCF-X系列切割机可选配不同的工作台： • 1250mmX2500mm单工作台 • 1500mmX3000mm单工作台 • 1500mmX3000mm交换工作台 • 1500mmX6000mm重定位工作台
2、水路：主机上的水路主要用于冷却外光路反射镜和聚焦镜。
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N2 O2 Air
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出水
进水
感谢您的观看！
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驱动电机 3000r/min
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主机－Z轴－切割头
切割头分为： • 电容型切割头 • 电感型切割头
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主机－Z轴－电容型切割头
电容式 切割头
陶瓷体
抽拉镜座
电容 传感 器
喷第嘴27页/共31页
喷嘴与金属件表面 形成电容的正负极, 通过电容传感器控 制两极间距离.
主机－Z轴－电感型切割头
保不管配备什么激光器，在任何位置都能有较高的切割质量。
第18页/共31页
主机－床身－恒光路
第19页/共31页
主机－横梁
结构及特点：
• 横梁内部采用特殊结构设计，保证横梁的刚性。 • 横梁（Y轴）传动装置采用精密滚珠丝杠、直线导轨传动，使用
丝杠预紧装置，确保机器保持高精度。 • 横梁端部装有操作按扭，便于操作人员在横梁运行的任意位置
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控制系统
• 协调整个系统 • 控制激光加工
第14页/共31页
主机
SLCF-X系列悬臂式飞行光路激光切割机， 配备不同的工作台，可加工不同尺寸的工件。

《激光加工设备》教学单元设计项目3 激光切割设备任务2 激光打孔设备授课班级上课时间年月日第节上课地点所需课时2教学目标能力（技能）目标知识目标了解激光打孔工艺，培养爱岗敬业的奉献精神了解激光打孔成套设备重点难点及解决方法重点：了解激光打孔成套设备难点：了解激光打孔工艺解决方法：1、通过实物观摩，增强学生的直观印象，为解决本单元的教学重点打好基础。

2、通过观摩和讲解，并用多媒体手段，突破本课的难点。

参考资料王中林.激光加工设备与工艺[M].武汉：华中科技大学出版社，2011.郑启光.激光加工工艺与设备[M]. 北京：机械工业出版社，2010.王秀军.激光加工实训技能指导（下册）[M].武汉：华中科技大学出版社，2014教学设计基本框架第一部分：组织教学和复习上次课主要内容（时间：分钟）提问：1.简述CO2激光切割机的结构及各部分作用。

2.简述几种CO2激光器的主要特性。

3.激光切割设备的割炬必须满足哪些条件？第二部分：学习新内容【步骤一】说明主要教学内容、目的（时间：分钟）1、了解激光打孔成套设备2、了解了解激光打孔工艺。

【步骤二】新知识的引入（时间：分钟）一台激光打孔设备通常由用激光器、光学传输与变换系统、观测与定位系统、控制系统、精密机床、电源等组成。

下面就让我们一起探究激光打孔设备和工艺。

【步骤三】新知识学习（时间：分钟）知识点一：激光打孔用激光器激光器是激光打孔设备的重要组成部分，它的主要作用是将电源系统提供的电能以一定的转换效率转换成激光能。

按激光器工作物质性质，可分为气体激光器和固体激光器。

用于打孔的气体激光器主要有二氧化碳激光器，而用于打孔的固体激光器主要有红宝石激光器、钕玻璃激光器和YAG激光器。

二氧化碳激光器有许多独特的优点，它的转换效率高于其它激光器，可以为许多非金属材料（如有机玻璃、塑料、木材、多层复合板材、石英玻璃等）所吸收。

更为重要的是，二氧化碳激光器与其他激光器相比，可以进行大功率输出。