激光机切割和雕刻技术

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发布日期: 5 月 9, 2024

一. 导言

激光切割和雕刻技术是制造业中最重要的技术之一,它利用高密度激光束,通过热处理使材料蒸发或熔化,从而完成高精度的切割或雕刻。

与传统的机械切割和化学蚀刻方法相比,激光加工具有精度高、速度快、应用范围广、热影响区小、灵活性高和无接触加工等诸多优点。

激光切割机和雕刻机凭借自身的优势,在全球范围内得到了广泛应用。统计数据显示,到 2021 年,全球激光切割机的市场规模将达到 45 亿美元,预计到 2028 年,年均增长率将达到 8%。

从下游应用来看,汽车制造、消费电子、广告显示、服装纺织和医疗器械等行业都在大量采用激光加工设备,以提高生产效率和产品质量。

在中国,激光切割行业取得了巨大突破。预计到 2025 年,中国激光切割机的市场规模将超过 200 亿元。可以预见,激光加工技术在推动制造业高质量发展中将发挥越来越关键的作用。

因此,本文将介绍激光机切割和雕刻的工作原理、类型、优势和应用,旨在为业内同行和潜在客户提供参考。

二、激光机如何切割和雕刻?

激光切割或雕刻 是一种利用激光的热作用来完成材料去除的加工方法。它们的工作原理相似,但加工方法和效果不同。在此之前,我们先来看一段视频。

激光切割工作原理

激光切割利用工件表面的高功率密度激光束加热、熔化和蒸发材料,从而切割工件。具体过程如下:

第一步:激光器将产生高功率密度激光束,并通过光学系统聚焦到工件表面。

第二步:聚焦的激光束会在工件表面形成一个高温区,熔化并蒸发材料。

第三步:数控系统控制切割头沿着设计的路径移动,完成切割过程。

激光切割机的关键参数包括激光功率、光斑直径、切割速度、辅助气体压力等。通过优化这些参数,可以获得高质量的切割效果,如切口窄、毛刺少、再铸层少等。

激光雕刻工作原理

激光切割机

激光雕刻利用功率密度相对较低的激光束,有选择性地去除工件表面,雕刻出所需的图案或文字。与激光切割相比,激光雕刻通常不会彻底切断材料。

否则,它将控制激光参数和扫描路径,以实现局部表面雕刻。具体过程如下:

第一步:将需要雕刻的图案或文字转换成数字矢量或位图格式。

第二步:激光束在扫描时会选择性地去除材料,形成凹凸不平的雕刻效果。

第三步:调整激光功率、扫描速度和线间距等参数,控制雕刻深度和精度。

激光雕刻可以在多种材料表面雕刻出各种精确精美的图案、文字和标识。雕刻效果和质量主要取决于激光参数、材料特性和图案设计。

需要针对不同的材料和应用改进工艺,以达到最佳效果。

激光切割与雕刻的区别

虽然激光切割和雕刻都是利用激光的热效应来去除材料,但两者在加工方法和切割效果上有所不同。主要区别如下:

处理目的: 激光切割的目的是切割材料,而激光雕刻的目的是有选择地在材料上雕刻。

激光参数: 激光切割使用的是高功率密度的激光束,而雕刻使用的是功率密度相对较低的激光束。

加工度数: 激光切割会穿透材料,而雕刻通常只会从表面去除一层材料。

辅助设备: 激光切割需要高压辅助气体来吹走熔融材料,而雕刻通常不需要辅助气体。

处理精度: 激光雕刻的精度通常高于激光切割,可以达到微米级。

虽然它们彼此不同,但在实际应用中却可以结合使用,以满足日益复杂的工艺要求。

例如,在制作金属铭牌时,我们可以利用激光切割技术切割出外形,然后利用激光雕刻技术雕刻出铭牌上的文字和图案。

总而言之,激光切割和雕刻都是利用激光的热效应来去除材料和完成加工。两者都具有独特的特性,可以根据特殊的加工要求和材料质量进行优化和选择。

因此,深入了解激光切割和雕刻的工作原理有助于我们发挥激光加工的关键作用,提高产品效率和生产质量。

三、激光设备的主流类型及其应用

目前,根据激光器的不同,主流的激光机有两种,包括 CO2 激光机和光纤激光机。两者在应用领域各有特点和功能。

用于非金属(木材、丙烯酸、纺织品、纸张)的 CO2 激光器

CO2 激光机发射的波长为 10.6 微米,非金属可以很好地吸收这种波长,因此 CO2 激光机在非金属加工方面表现更佳。CO2 激光机主要用于切割和雕刻木材、亚克力、纺织品和纸张。

木头 CO2 激光器可以精确切割木材,用于制作家具、装饰品或其他木制品。同时,它们还能进行精确雕刻,如图案和文字。

亚克力:在广告和装饰行业,CO2 激光设备可以精确切割亚克力板,用于制作标牌、展架和灯箱。

纺织品 CO2 激光机可用于切割和雕刻纺织品,制作衣服、窗帘和其他装饰品。

纸张 在包装设计、贺卡和其他纸制品的制作中,CO2 激光设备可以进行精确的切割和雕刻,提供个性化的设计解决方案。

光纤激光器 金属

激光切割机

光纤激光机发射的激光波长为 10.6 微波,能被金属很好地吸收,因此是金属加工的明智选择。光纤激光器可以切割各种材料,如不锈钢、碳钢、铝和铜。

不锈钢和碳钢: 光纤激光设备可以快速、准确地切割这些材料,因此被广泛应用于汽车、航空航天和建筑行业。

铝和铜 虽然这些材料的反射率和导热率相对较高,但技术先进的光纤激光设备可以精确地切割这些材料,并广泛应用于电子和电气行业。

激光功率和工作区注意事项

在选择激光机时,激光功率和工作区域的大小是最应该考虑的两个因素。激光功率影响切割或雕刻的速度和厚度,而工作区域的大小则决定了需要加工的材料的尺寸。

激光功率 高功率激光机适用于切割相对较厚的材料或需要高速加工的应用。低功率激光机适用于切割较薄的材料和精密加工。

工作区域: 大型激光机适用于大型材料或批量生产,而小型激光机则适用于小型工件或样品制作。

根据材料和应用要求选择激光类型

此外,在选择激光设备时还应考虑材料类型和具体应用要求。

例如,对于需要切割或雕刻的非金属材料,应选择二氧化碳激光机;对于金属材料的加工,应选择光纤激光机。此外,激光功率和工作区域也应满足特定生产需求的需要。

根据上述介绍,每种类型的激光机显然都有其独特的应用领域和优势。因此,正确选择激光机可以大大提高生产率和加工质量。

四、激光切割和雕刻的优势

凭借优异的性能和广阔的应用前景,激光切割和雕刻技术在现代制造业中占据着越来越重要的地位。与传统的机械加工方法相比,激光加工在许多方面都具有优势,是金属和非金属材料加工的理想选择。

激光切割机

高精度和复杂细节

激光切割和雕刻最突出的优势之一就是极高的精度和出色的细节表现。激光束的聚焦范围可小于 0.1 毫米,结合精密的 CNC 控制系统,可实现±0.05 毫米的加工公差,以满足精密部件的生产要求。

同时,切割头还能灵活切割和雕刻复杂的图案、文字和纹理,为设计提供了非凡的空间。

材料浪费最少,边缘整齐

由于激光切割的切口较窄,一般在 0.1 至 0.5 毫米之间,因此材料浪费极少。与传统的机械切割相比,激光切割和雕刻可以节省大量原材料,提高材料利用率。

此外,激光切割和雕刻可产生高质量的切口和光滑的切割表面,无需二次加工,从而节省了后续的打磨和清洁工序。

处理速度快、自动化程度高

激光切割和雕刻效率高,特别是在薄板材料切割方面,每分钟可切割 100 米以上。在 CNC 控制系统的控制下,激光加工程序可以自动运行,大大提高了生产效率和生产质量的一致性。

例如,激光切割机的装料、卸料、进料和加工均可实现自动化,减少人工干预,节约劳动力成本。

多种兼容材料

激光切割和雕刻技术适用于多种材料,包括几乎所有种类的金属和非金属材料。常见的可切割材料包括金属(如碳钢、不锈钢铜、铝合金、铜和钛)和非金属(如木材、亚克力、纺织品、皮革、玻璃和陶瓷)。

此外,激光还能处理一些难以加工的材料,如复合材料和硬质合金。

数字设计输入和可重复性

激光切割和雕刻通常采用数控系统,该系统可直接读取 CAD 图纸的矢量文件。完全数字化的加工过程可以修改设计和优化参数。一旦确定了合适的加工参数,激光设备就可以反复稳定地进行加工,从而确保批量生产的一致性,这在工业生产中至关重要。

低成本原型设计和定制

激光加工适用于小批量生产和样品制作。激光切割和雕刻无需制作昂贵的模型,可以快速、经济地完成产品设计验证和迭代。

同时,激光雕刻可以在工件表面添加各种个性化图案、文字和数字,使中小企业和客户能够以较低的成本进行创新。

环保(无化学品或工具)

与传统的切割和雕刻方法相比,激光加工更加环保。激光加工过程不含任何化学溶剂或油墨,无废液排放,符合清洁生产的要求。

同时,非接触式加工消除了工具磨损和更换,以及噪音和振动污染,大大改善了车间环境。

一般来说,激光切割和雕刻技术具有精度高、效率高、成本低和环保等优点,在越来越多的制造领域得到广泛应用。

从工业生产到个性化设计,从样品制作到批量生产,激光加工为产品设计和制造提供了更多的可能性和灵活性。不断发展和成熟的激光技术将把激光切割和雕刻带入更多领域。

V. 应用和实例

下面,我想为大家列举一些实用的应用领域和实例:

标识和宣传产品

广告牌和展板: 激光机可以在亚克力、木材和其他材料上切割和雕刻复杂的图案和文字,制作精美的广告牌和展示板。

奖杯和纪念品 激光雕刻师可以在奖杯和纪念品上雕刻个性化图案、文字或图片,提供特殊定制服务。

电子外壳和面板

手机和电脑机箱: 激光切割和雕刻机可对金属和塑料等材料进行精确切割,制作出形状复杂、尺寸精确的手机和电脑外壳。

电子面板: 激光切割机可在电子面板上切割各种孔和开口,如扣眼、指示灯孔等,确保精度和美观。

汽车和航空航天部件

车辆部件: 激光切割机可以准确、快速地切割车身面板和发动机罩等汽车部件,从而提高生产率和产品质量。

航空航天部件:激光切割机能够对航空航天中使用的高强度合金材料进行高精度切割,制造飞机外壳和发动机部件等核心部件。

包装和销售点展示

包装盒: 激光机通过事先切割纸板和瓦楞纸包装盒的复杂结构,快速高效地生产包装盒。

销售展示架: 激光切割机可以在亚克力和木材等材料上切割出各种形状的展示架组件,然后将组件重新组装成美观实用的销售点展示架。

VI.结论

对于初学者来说,了解激光切割和雕刻技术需要掌握基本知识和操作技巧。40 年来,ADH Machine Tool 一直专注于高端激光切割机的生产,其产品范围包括 产品.

但你知道他们的秘密是什么吗?原来 东海机床 难怪他们赢得了客户的一致好评。

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