激光雕刻

激光雕刻

數控技術術語
激光雕刻加工是利用數控技術為基礎,激光為加工媒介。加工材料在激光雕刻照射下瞬間的熔化和氣化的物理變性,能使激光雕刻達到加工的目的。激光雕刻制版推向市場後,感光樹脂版價格急驟下跌,跌至今天1.25元/in2生産規模也随之委縮。激光雕刻機切割木材的深度一般不深,在5mm以内,這是因為激光的功率較小,如放慢速度切割會造成木材的燃燒。激光雕刻制版是完全模仿優化手工制版設計的,激光雕刻制版推向市場後,在十年間,通過軟件升級實現雕刻具有0.3MM坡度,雕刻拐角處光衰自動補償。
    中文名:激光雕刻 外文名: 所屬學科: 基礎:數控技術 加工媒介:激光 特點:與材料表面無接觸,加工精度高 分為:激光切割、激光雕刻、激光打标 工藝:通過激光切割機等設備來實現

簡介

常見方式

1、分為激光切割、激光雕刻、激光打标、玻璃(水晶)内雕等幾種.

2、工藝是通過激光雕刻機,激光打标機,激光切割機等設備來實現.

常見材質

非金屬材料加工(co2激光):有機玻璃、木材、皮革、布料、塑料、印刷用膠皮版、雙色闆、玻璃、合成水晶、牛角、紙闆、密度闆、大理石、玉石等金屬材料加工(YAG激光)常見金屬材料。

雕刻原理

激光直接雕刻銅闆,在技術上一直認為是不可行的,但激光可以直接雕刻鋅。瑞士MDC公司通過制版工藝的改進,實現激光直接雕刻。先在銅輥上電鍍一薄層鎳,然後在其表面鍍銅,随後又鍍了一層鋅。這層鋅可吸收激光能量并蒸發,随之蒸發的還有其下面的銅,邊生成了載墨的網穴。雕刻後,像其它雕刻滾筒一樣,最終在滾筒上鍍一層堅硬的鉻。還開發了約500W功率的YAG激光器,每秒能雕刻7萬個網穴。

直接激光雕刻系統主要有3部分組成:高能量的激光,激光傳輸系統,光學系統,通過調節焦距,來調節單位面積上的能量。随着激光加工應用的不斷擴大,激光雕刻機在非金屬材料方面的需求增多。為了實現激光雕刻機的遠距離控制和數據傳輸,必須提高加工數據變更效率。使用以太網控制和交換芯片實現硬件電路,控制器通過SPI通信控制以太網接口,有助于改善激光雕刻機的通信距離。 

産生原因

随着光電子技術的飛速發展,激光雕刻技術應用範圍越來越廣泛,雕刻精度要求越來越高。影響激光雕刻的4個最根本的要素是:雕刻速度、激光功率、雕刻精度、材料。在特定材料上如要達到一定的雕刻效果,就要求吸收一定能量的激光,這一能量應看作是材料吸收的激光能量=激光功率/雕刻速度。簡單地講就是要提高材料吸收的激光能量,就應提高激光功率或是降低雕刻速度,至于說最後采用哪種方法就要看材料和最終的雕刻效果。一般來講用戶都會避免高低速度,因為那會降低生産效率。其實影響雕刻效率的不僅是雕刻速度,雕刻精度也對其有非常大影響。

主要功能

使用激光雕刻和切割,過程非常簡單,如同使用電腦和打印機在紙張上打印。您可以在Win98/Win2000/WinXP環境下利用多種圖形處理軟件,如CorelDraw等進行設計,掃描的圖形,矢量化的圖文及多種CAD文件都可輕松地“打印”到雕刻機中。唯一的不同之處是,打印将墨粉塗到紙張上,而激光雕刻是将激光射到木制品、壓克力、塑料闆、金屬闆、石材等幾乎所有的材料之上。

點陣雕刻

點陣雕刻酷似高清晰度的點陣打印。激光頭左右擺動,每次雕刻出一條由一系列點組成的一條線,然後激光頭同時上下移動雕刻出多條線,最後構成整版的圖象或文字。掃描的圖形,文字及矢量化圖文都可使用點陣雕刻。

矢量切割

與點陣雕刻不同,矢量切割是在圖文的外輪廓線上進行。我們通常使用此模式在木材、亞克力、紙張等材料上進行穿透切割,也可在多種材料表面進行打标操作。

雕刻速度

雕刻速度指的是激光頭移動的速度,通常用IPS(英寸/秒)表示,高速度帶來高的生産效率。速度也用于控制切割的深度,對于特定的激光強度,速度越慢,切割或雕刻的深度就越大。您可利用雕刻機面闆調節速度,也可利用計算機的打印驅動程序來調節。在1%到100%的範圍内,調整幅度是1%。悍馬機先進的運動控制系統可以使您在高速雕刻時,仍然得到超精細的雕刻質量

雕刻強度

雕刻強度指射到于材料表面激光的強度。對于特定的雕刻速度,強度越大,切割或雕刻的深度就越大。您可利用雕刻機面闆調節強度。強度越大,相當于速度也越大。切割的深度也越深

光斑大小

激光束光斑大小可利用不同焦距的透鏡進行調節。小光斑的透鏡用于高分辨率的雕刻。大光斑的透鏡用于較低分辨率的雕刻,但對于矢量切割,它是最佳的選擇。新設備的标準配置是2.0英寸的透鏡。其光斑大小處于中間,适用于各種場合。

優點

範圍廣泛:二氧化碳激光幾乎可對任何非金屬材料進行雕刻切割。并且價格低廉!

安全可靠:采用非接觸式加工,不會對材料造成機械擠壓或機械應力。沒有“刀痕”,不傷害加工件的表面;不會使材料變形;

精确細緻:加工精度可達到0.02mm;

節約環保:光束和光斑直徑小,一般小于0.5mm;切割加工節省材料,安全衛生;

效果一緻:保證同一批次的加工效果完全一緻。

高速快捷:可立即根據電腦輸出的圖樣進行高速雕刻和切割。

成本低廉:不受加工數量的限制,對于小批量加工服務,激光加工更加便宜。

适用材料

激光幾乎可以對任何材料進行加工,但受到激光發射器功率的限制,“鐳寶”激光雕刻切割機可進行加工的材料主要以非金屬材料為主,“光聯”激光雕刻機主要以金屬材料為主。

包括:有機玻璃、塑料、雙色闆、玻璃、木、泡沫塑料、布料、皮革、橡膠闆、石材、人造石PVC闆、雙色闆、木制品、金屬闆、石材、水晶、可麗耐、紙張、雙色闆、氧化鋁、皮革、樹脂、噴塑金屬。

其他行業

已經成功應用:電腦繡花公司、有機玻璃制品公司、模型公司;金剛砂切割;

工藝禮品應用實例:

木闆畫---以各種木闆材為材料,以國内外名家的畫稿為題材,以精緻細膩的雕刻為表現形式,作品樸實無華,品位高雅,是現代家居裝飾的最佳選擇。

精雕木書----以優質天然木材為原材,經過切割、成型、打磨之後,在其上雕刻文字、圖案等内容,俨然是一本新穎别緻的書籍,即可于閑暇之時翻閱細讀,亦可作為居所中的裝飾擺件,彰顯主人家别具匠心的審美情趣。

竹簡-----始于公元前十一世紀的周代,是中國最古老的書籍。現今竹簡曆經數十道精細的加工工序,将經典古籍、詩詞典故、格言警句、名帖畫譜雕刻在竹簡上,産品精緻典雅、蘊涵古意、意向深遠,具有極高的文化藝術鑒賞價值,填補了文化禮品、文化藏品的市場空白,是各界人士收藏和饋贈的首選佳品。

包裝應用

紙箱包裝行業在沿海地區,特别是在珠江三角洲地區是一個成熟的行業,與國際最先進生産技術最為接近,紙箱包裝行業規模以上生産,在珠江三角地區起步于八十年代初期,比内地晚10-20年。珠三角地區紙箱包裝行業成熟于九十年代中期,曆經十五年高速發展主要有港商、台商、本地企業家大膽引進國外瓦楞紙闆生産線和紙箱生産線,通過引進吸收消化直至完全掌握國外先進生産技術。珠三角瓦楞紙箱生産對我國整個紙箱生産加工技術,做出了巨大的貢獻。

九十年代中後期,随着激光雕刻技術的成功研發,瓦楞紙箱包裝印版,逐漸應用激光雕刻技術。其實瓦楞紙箱包裝分為二類,一類是銷售包裝,另一類是運輸包裝。銷售包裝一般屬于内包裝,在銷售過程中要與消費者見面的,比如牙膏、香皂、香煙(一條裝和一包裝)。運輸包裝一般屬于外包裝,比如:整箱牙膏、香皂、香煙的外包裝,基本上在銷售過程中不和消費見面的,其主要作用是方便儲存、運輸。

激光雕刻機是當今世界上高新科技産品,産品光、機、電一體化技術含量很高。激光雕刻具有高效快捷、精準、清晰的自動化雕刻功能。一台激光雕刻機輸出功率僅有900W,實踐證明,激光加功是節能加工,環保加工。激光自動雕刻制版,能達到40-60線印刷效果,手工制版在40線以下。激光雕刻制版完全取代手工雕刻制版。由于激光雕刻制版成本低,僅有樹脂版成本四分之一,紙箱行業普遍采用激光雕刻制版和樹脂版,做為瓦楞紙箱包裝印刷版。市場上使用粵銘激光加工設備較多,樹脂版一般采用巴斯夫和TDR版材。

優勢

手工

激光雕刻制版是完全模仿優化手工制版設計的,激光雕刻制版推向市場後,在十年間,通過軟件升級實現雕刻具有0.3MM坡度,雕刻拐角處光衰自動補償。提高自動雕刻速度。基本上将手工雕刻制版淘汰出局。另外,激光雕刻制版,徹底杜絕雕刻時出現錯誤、人工雕刻不可避免出現雕刻錯誤,原稿不錯,手工雕刻時一刀失誤,整塊版面報廢,如果發現不及時往往造成整批紙箱報廢。激光雕刻是利用軟件,将原稿輸入自動雕刻,不存在雕刻錯誤。原來珠三角二萬多手工雕刻制版從業人員基本上已銷聲匿迹,全部轉行。

樹脂版

激光雕刻制版一次性投資低。2米感光柔性曬機一套設備不少于40萬元,而一台激光雕刻機在4萬元左右。

樹脂版生産成本高,在珠三角地區樹脂版平均價1.25元/in2,激光雕刻制版0.32元/in2,雖然大批量制做樹脂版能降低生産成本為0.90元/in2,但是,不是任何企業都能做到。即使能做到成本還是遠遠高于激光制版。

激光雕刻制版低能耗,無污染,樹脂版加工屬于高污染,雖然采用制版液回收裝置,比沒有要好,但是,制版液回收率不可能100%,污染是不可避的。

激光雕刻尺寸可以無限大,生産場地僅需要十多平方米即可,而樹脂版曬版機工作場地不可能少于40平方米,生産時氣味刺鼻,生産場地必須獨立分開,另外,加工尺寸受機型限制。2米感光柔性曬版機,隻以生産2米以内的樹脂版。5、激光雕刻制版采用0.3MM坡度,耐用性能基本接近樹脂版,僅七号字以下樹脂版印刷清晰上要優于激光雕刻版。

應用分析

在珠三角,長三角經濟發達地區,感光樹脂版,激光雕刻版大行其道,樹脂版以其柔韌性高,印唛清晰在紙箱行業裡,運輸包裝印唛中占有30%市場,而激光雕刻制版全面接受原來手工雕刻制版占據市場70%。瓦楞紙箱90%都屬于運輸包裝,印唛要求一般都在40線左右,而紙箱印刷機械最高隻能達到80線以下,超過80線一般采用彩色膠印。介乎運輸包裝和銷售包裝之間的電器類包裝,可以使用激光雕刻版,因一些生産廠家操作人員習慣原因,大多使用樹脂版。

競争趨勢

競争不僅給紙箱包裝行業提供了更多的選擇,而且大大降低成本,為紙箱包裝行業提高經濟效益。激光雕刻制版問世之前,感光樹脂平均價為5元/in2。當時珠三角幾乎每一個工業區都有感光樹脂版生産加工點,而且大有漫延趨勢。激光雕刻制版推向市場後,感光樹脂版價格急驟下跌,跌至今天1.25元/in2生産規模也随之委縮。

楞紙箱包裝行業印版,總體上是激光雕刻制版占據市場75%份額,而且還有延續遞伸之勢,盡管感光樹脂具有高穩定,高清晰度印刷效果,但是成本問題是制約其發展的瓶頸,即使成本能降下來,環保問題是制約其發展最關健的問題。所以說,經濟、環保的激光雕刻制版是未來紙箱包裝行業印版發展方向。

五個要素

幅面大小

客戶應根據業務的需求和資金狀況,選擇适合自己的雕刻機的型号及其功率的大小。

小幅面雕刻機

有600mm×600mm和600mm×900mm,進料寬度是700mm。雕刻雙色闆是小幅面雕刻機最基本的應用,接納性很好。再小一點的雕刻機價格與其相差不多,但雕刻雙色闆時要裁闆,比較麻煩而且造成不必要的浪費。

大幅面雕刻機

有1200mm×1200mm、200mm×1500mm、1500mm×2400mm、2400mm×3000mm,以上機型的雕刻機進科寬度都超過1350mm,在市面上的有機玻璃和PVC闆的尺寸都是1300mm×2400mm,所以這幾款機型對需求大幅面雕刻機的客戶比較适合。

主軸電機

主軸電機是電腦雕刻機的重要組成部件,其性能對電腦雕刻機整機的性能有着至關重要的影響。加工主軸通常分為兩類:

精密加工主軸

精細加工主軸的特點是低噪音、高轉速、高度,适合加工特别精細的工件,如印章、銘牌、胸牌禮品等。此類電機通常為高速變頻電機,功率較小,般在250W以下。缺點是切斷厚的材料的能力較差,不合切斷較厚的材料。

大功率切斷主軸

大功率切斷主軸,主要用于切斷、大功率刻,特點是功率大,切割能力強,特别适合割宇、三立體字,當然也可以制作胸牌、銘牌、印章等。此類大功率主軸根據電機的特性一般可分為無刷頻高速交流電機和有刷交流電機,其主要區别是:

無刷變頻電機轉速高,變速範圍為700-60000轉/分鐘,而一般有刷交流電機最高轉速不超24000轉/分鐘:

無刷變頻電機旋轉精度高,磨損小,噪音低,作噪音大大低于有刷交流電機;

無刷變頻電機堵轉特性好,由于變頻器上有特的限流電路,短時間的堵轉不會燒毀電機,而有刷交流機在超負荷運轉或堵轉時會很快冒煙燒毀,且不可修複;

無刷變頻電機采用變頻控制技術調速,是專業級産品,壽命長,廠家提供1年免費包換,以後還可以通過更換高速軸承對電機進行維護,而有刷交流電機由于使用電劄壽命大約在300小時就得更換馬達或電機碳刷,所以碳刷交流電機通常一天也不保修。

控制方式

所有的運算工作有電腦控制完成,雕刻機在工作時電腦處于工作狀态,無法進行其它的排版工作,這樣可能固電腦的誤操作而造成廢品。

采用單片機的控制,這種控制器可以在雕刻機工作的同時進行排版,但不能關閉電腦,這實際上相當于節餘7一台電腦,并減少了電腦的誤操作而造成的廢品。

采用USB口傳輸數據,系統有着32M以上的内存容量。隻要保存完文件,就可以馬上完全脫離電腦、關閉電腦或進行其它排版。這種方式大大提高了雕刻機的工作效率。

導軌

大幅面雕刻機一定要采用加寬的進口的方型導軌,其負載能力和精度保持能力是圓型導軌的30倍以上,保證了雕刻機的高質高速。

精度

小幅面機雕刻4mm漢字,或大幅面雕刻機刻1.5mm小字,在放大鏡下都要看得非常清晰。

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