雷射加工机理想加工参数

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1、低瓦數雷射切割/雕刻機之理想加工參數摘要近幾年雷射的各項運用發展的極為快速，尤其是醫療用途最為成功，而在工業上的加工也是被廣泛的應用，雷射的種類眾多，如：氣體雷射、液態雷射、固體雷射、半導體雷射等。本研究最主要以氣體雷射為加工條件，也是以機械科內新購之二氧化碳雷射切割／雕刻機為對象，從數次之加工結果以得理想之雷射加工參數。二氧化碳雷射是以放電方式激發的高功率雷射。目前商品化的已達萬瓦，這種雷射中的氣體，以氦及氮為主，介質氣體二氧化碳反而最少。而此次之雷射加工機為功率40W二氧化碳RF封閉式金屬雷射管，輸出功率穩定，適合小零件之切割及雕刻。本研究之進行以低瓦數40W雷射切割／雕刻機為主要加工機器

2、，利用其各項加工參數為依據(加工速度、雷射功率、PPI-PulsePerInch)，對所選之各項材質進行加工以找出理想之加工參數。1壹、研究動機高職機械科所使用之加工機械以傳統之車床、銑床、鑽床、磨床為主要之有削加工為主，近期之CNC加工也頗為廣泛，但在雷射加工之無削加工方面較為缺少，雷射加工之應用範圍非常廣泛，而在職校之教學應用上仍以小零件之表面加工及切割為主要目標。而由於低功率之雷射加工只能對非金屬類之軟性材料進行加工，所以本次研究所選定之材質以壓克力、雲彩紙、塗色投影片為樣本，壓克力部分並分別進行字體線條及人像之雷射加工為研究項目。因此藉由此次之研究所獲得之理想化加工參數，往後於實習上在

3、使用雷射加工能針對不同材質之加工，快速又有效率的找出參數，並應用於實作上更能精確加工出美觀之成品，這是本研究之動機。雷射加工特色：一、可加工金屬、非金屬、複合材料等幾乎所有種類的材料，也容易加工高融點材料或高硬度材料。二、適用於微細加工、切斷、熔接、表面處理。三、藉光路變換或光束分割，可同時進行不同場所的加工。可大氣中、真空中加工。四、沒有加工反力，容易設定被加工物的位置，可行尺寸精度高而形狀複雜的加工。五、適於數值控制機械（CNC），使加工自動化。貳、研究目的以各門機械學科為理論基礎，並探索雷射加工之基本原理，對加工材料之性質做相關之探討與了解，熟悉可應用之相關軟體，繪製圖形，圖片影像編輯，

4、選定可用之適當治具，對欲研究之材料進行下料及檢驗以獲得更精準之數據。本研究目的如下：一、提高雷射加工之加工參數選定。二、針對不同材質之加工原料選定適當之加工條件，如加工速度、雷射功率、PPI-PulsePerInch。2三、降低時間以及材料之浪費。參、研究設備及器材本研究所需研究設備及器材如下表所示。雷射切割/雕刻機系統規格一、二氧化碳雷射切割/雕刻機圖1低瓦數雷射雕刻機(一)雷射管規格如下(40瓦二氧化碳RF密閉式金屬雷射管)1.波長(Wavelength)：10.57~10.63microns2.輸出功率(OutputPower)：40Watts以上(含)3.冷卻方式：氣冷式4.輸出功率穩

5、定性(PowerStability)：小於±5％(含)5.最大焦點直徑(DiameterofFocus)：小於0.15mm36.模式(ModeQuality)：TEM95％Purity以上(含)，7.橢圓率：<1.2(含)。8.光輸出擴散度(BeamDivergence)(Fullangle)：小於7.0mR(含)。9.光束直徑(BeamDiameter)：小於2.0mm(含)。10.極性(Polarization)：Linear(Horizontal)。11.電源供應(PowerInput)：需要，依廠商規格。12.過熱、過電壓保護；需要，依廠商規格。(二)切割/雕刻兩用機：可執行向量圖文切

6、割和點陣/向量圖文雕刻。(三)雷射機Firmware控制系統可直接由電腦下載更新。(四)XY軸平台式採用DCServo(高速直流伺服馬達)驅動系統。(五)內建二極體雷射紅光指標器；與聚焦後雷射光出口同軸(或距離1mm內)，可執行輔助定位和工作模擬。(六)內建吹氣裝置；可調整風量和風壓(七)上下雙向排氣方式，且可切換調整排氣方式。(八)自動對焦功能；可於工作平台內之任意位置執行自動對焦功能，並能偵測透明、厚度不均之材料。(九)具有手動對焦輔助功能。(含手動對焦工具)(十)雷射機驅動控制程式功能(WindowsDriver)：1.可支援XP/Vista/Win7。2.可直接由AutoCAD/Cor

7、elDRAW…等應用軟體系統直接連線控制雷射機3.可以檔案方式存取各項加工參數，並能自動記錄常用參數檔(HistoryFile)4.點陣圖雕刻模式：可設定對比強度(-50％~50％)、Dithering模式(可設定抖點矩陣大小-2x2~8x8和網點型式-Dot/Bayer/Corner/45Degree)、ErrorDiffusion模式(Floyd/Stucki/Jarvis)；並能自動轉換處理