聞麗燕

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化所，北京 100101）

0 引言

調(diào)研市場需求量大，進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，國產(chǎn)設(shè)備采用國產(chǎn)的激光器、數(shù)控驅(qū)動(dòng)控制、電機(jī)、光學(xué)聚焦儀器等相對(duì)性價(jià)比高，所以 DH公司研發(fā)了本文要陳述的中小型激光切割（雕刻）機(jī)。它具有中等精度、實(shí)用性強(qiáng)、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。就國內(nèi)來講，吉林光學(xué)所是研究激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域及聚焦光學(xué)應(yīng)用技術(shù)處于領(lǐng)先。

1 激光切割機(jī)的組成及控制實(shí)現(xiàn)

主件：一臺(tái)PC機(jī)；驅(qū)動(dòng)控制板；x、y軸步進(jìn)電機(jī)；激光器(管)和配備電源。

附件：電源穩(wěn)壓濾波器；反射聚焦棱鏡；能量放射光頭；傳送帶；限位開關(guān)；面板；整機(jī)外殼等等。

示意圖如圖1所示。

圖1 激光切割機(jī)的組成及控制示意圖

2 簡述激光的特性

激光有四大特性：單色性、相干性、方向性和高能量密度。

由于構(gòu)激光的諧振腔的反射鏡具有波長選則性，并且利用原子固有能級(jí)躍遷的結(jié)果。激光是受激發(fā)射的，它的頻率寬度很窄，比普通光源的頻率要窄幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，激光單色性比普光要好的多。

相干性是當(dāng)兩列振動(dòng)相同、頻率相同、相位相同的單波迭加后，光的強(qiáng)度波形呈現(xiàn)極大值和極小值。這種在迭加區(qū)域出現(xiàn)的強(qiáng)度穩(wěn)定的強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象稱為激光的干涉性。

激光束發(fā)散度小是因?yàn)閺闹C振腔發(fā)出的只能是反射鏡多次反射后不偏離諧振腔軸線的光波。也就是激光有很好的方向性。

通過凸鏡或金屬反射鏡加以聚焦后，可以將激光的巨大能量聚焦到直徑為光波波長量級(jí)的光斑上，產(chǎn)生巨大的功率密度，使激光加工成為可能。

3 驅(qū)動(dòng)控制的硬件設(shè)計(jì)及改進(jìn)

硬件實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)定性決定了整體的水平，是工業(yè)控制的重要組成部分，選擇正確的集成元件和分立元件能使驅(qū)動(dòng)電路質(zhì)量和速度大幅度提高。需要設(shè)計(jì)人員具有豐富大量的集成、分立元件的樣本和測試經(jīng)驗(yàn)。

圖2 驅(qū)動(dòng)電路框圖

3.1 驅(qū)動(dòng)電路框圖

一般激光切割機(jī)所加工的圖形都為封閉式圖形，可忽略機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行誤差。提高輸出信號(hào)的質(zhì)量，亦可提高整體驅(qū)動(dòng)控制的可靠性。

3.2 兩組信號(hào)處理原理圖對(duì)比

圖3 原始單路脈沖圖

通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：如圖所示；虛框部分為更改和替換部分，由于梯形比б=T2/T1的值增加，切割面。

圖4 改后單路脈沖圖

3.3 C點(diǎn)波形對(duì)比示意圖

圖5 C點(diǎn)波形對(duì)比示意圖

對(duì)比后可知，光潔度有所提高，激光工作效率提高，可提高切割運(yùn)行速度。

4 結(jié)束語

由于激光加工技術(shù)應(yīng)用的多樣性，如：激光質(zhì)量檢測儀器、金屬表面的激光強(qiáng)化、激光焊接、激光切割、半導(dǎo)體材料的激光加工、醫(yī)用激光美容儀等等，同時(shí)隨著控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，可采用數(shù)控控制系統(tǒng)、智能型可編控制系統(tǒng)等，大大提高加工速度和產(chǎn)品質(zhì)量，反之制造成本也大幅度提高，隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，使用高檔激光加工設(shè)備的會(huì)越來越多。

[1] 王家金.激光加工技術(shù)[M].中國計(jì)量出版社,1992.

[2] 陳清山,羅崇德,編譯.日本最新晶體管、二極管、場效應(yīng)管、功率控制管及代換大全[M].中南工業(yè)大學(xué)出版社,1987.

[3] 陳青山,編譯.日本美國最新發(fā)光和受光半導(dǎo)體器件手冊[M].中南工業(yè)大學(xué)出版社,1990.

[4] 日本JAPAX電加工脈沖電源原裝圖集[Z].