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1、激光加工论文数控加工论文光纤激光雕刻机的设计及其在纺织品加工领域的应用 [摘要]使用空心传能光纤代替传统激光雕刻机中的反射镜系统作为激光雕刻机的光路传输,克服了使用反射镜系统带来的对环境稳定性要求高、激光输出方向不灵活以及易受机械安装精度影响等缺点。并且利用现有的传能光纤激光雕刻系统对电脑绣花机进行改进,为其增加激光切割和雕刻的功能,从而实现纺织品的刺绣、切割、花样雕刻一次完成,极大的提高了生产效率,降低企业的生产成本。 [关键词]光纤激光雕刻机激光标刻激光打标 引言 近年来随着计算机图像处理、计算机图形学等在激光加工领域的交叉渗透,而且由于其具有加工对象广、变形小、精度高、
2、雕刻速度快、操作方便、节省能源、公害小、远距离加工、自动化加工等显著优点,对提高产品质量和劳动生产率、实现加工过程自动化、消除污染、减少材料消耗等的作用愈来愈重要。因而,在当今国内外有很多研究机构正在进行这方面的研究加工。激光雕刻具有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。 1激光雕刻的应用 激光雕刻用于在私人物品和名签的表面上打标,制作商品的标识牌或商标,在建筑物上雕刻各种结构符号,刻写奖杯和奖牌,激光刻花,精密仪器加工,在竹板或木头上雕刻各类文字、图形等。特别是在材质较软的物体上雕刻其优势更加显著,如纺织品的加工。 在纺织服装面料中其中有70%可利用激光来制作各种数码图案。传统的
3、纺织面料制作工艺需要后期的磨花、烫花、压花等加工处理,而激光刻花在此方面具有制作方便、快捷、切口平滑无飞边、无变形、图案变换灵活、图像清晰、立体感强、能够充分表现各种面料的本色质感,无需刀模等优势。如果结合镂空工艺更是画龙点睛,相得益彰,此外还可在牛仔布料上制作出不会退色的影像图案。 2传统反射镜式激光雕刻机 传统反射镜式系统存在的不足:(1)调节困难——该系统中携带镜片移动的部件必须有较高的运动精度,否则运动过程易出现倾斜和偏移。(2)雕刻范围小——当激光头移动范围较大时,导光系统的光程可能很大,容易使激光光束发散,不利于高精度雕刻。(3)光斑质量不高——如果反射镜与透镜不及
4、时保养,雕刻产生的烟尘积累就会腐蚀镜片表面的镀膜,镀膜破损的镜片不能充分反射、透射激光,反而会吸收激光产生的热量,影响雕刻效果。 为了克服以上不足,我们利用传能光纤对现有光路进行改进,设计了传能光纤激光雕刻机。 3传能光纤激光雕刻机 如图1所示。 由于采用光纤及配套密封的聚焦透镜设计光路,光在密闭系统中传输,能防止外面因素(粉尘等)污染聚焦头及反射镜,而且由于光纤中传输的激光模式非常好,聚焦后的光斑非常理想,具有半径小,圆度高,能量稳定等的特点。 它节省了反射镜的数量,从而避免了多个反射镜的偏转及振动引起的光束偏差,使得激光光斑在雕刻的任何位置大小一致,适合于大范围雕刻加
5、工,而且这种用传能光纤传输CO2激光能量的光路系统结构简单,调整方便可行。所以传能光纤激光雕刻机优势显著 如图2所示。 4传能光纤激光雕刻机在电脑绣花机上的应用 基于以上原因,考虑能否把激光切割和电脑绣花结合起来进行加工,这样既可提高工作效率,又可以为企业降低成本。利用已有的激光雕刻平台对电脑绣花机进行改进,添加传能光纤激光雕刻器,为其增加激光切割的功能,切割完成后,无须移动布片即可完成绣花的功能。从而实现了绣花和布料切割在同一台机器上完成,节省时间,极大提高了工作效率。 本方案就是利用传能光纤激光雕刻系统和传统电脑绣花机进行融合。 普通的电脑绣花机的机头有多根针,用于穿
6、多种颜色的线。用光纤激光雕刻头代替其中的一根绣花针,其功能也从绣花变成切割、烫花。在激光功率大的情况下,完成切割、打孔功能;在激光功率小和纺织品材质较厚(比如牛仔布)的情况下,就可在纺织品上雕刻不同图案,实现烫花的功能。采用第一根针控制激光切割的轨迹,原来设计绣成何种图案,变成切割为何种图案。需要注意的一点是,控制激光轨迹的那根针和激光头有一固定距离,所以在设计DST文件的时候,要把激光轨迹做一个偏移量。偏移位置取决于控制针和激光头的相对位移。 5结语 改进后的电脑绣花机集绣花、切割、打孔、雕刻于一体,功能更加强大,效率更高,精度更高,耗时明显缩短,为企业降低了劳动成本。市场前
7、景广阔,潜力巨大。 [参考文献] [1]葛强,郑鸿章.光纤激光器的应用[J].激光技术与应用,2003,10,14-16. [2]许德胜.我国激光技术发展的一个缩影[J].中国科技信息,2005,6,31.
