TechnischIEinführung
Die Laserbearbeitung ist die fortschrittlichste Verarbeitungstechnologie, bei der hauptsächlich der hocheffiziente Laser zum Gravieren und Schneiden von Materialien verwendet wird. Die Hauptausrüstung umfasst einen Computer und eine Laserschneidmaschine. Das Laserschneiden und -schnitzen ist sehr einfach, genau wie die Verwendung eines Computers und eines Druckers zum Drucken auf Papier und die Verwendung einer Vielzahl von Grafikverarbeitungssoftware (CAD, Circuitcam, CorelDRAW usw.) für das Grafikdesign. Danach die Grafiken werden auf die Laserschneidmaschine übertragen, mit der die Grafiken leicht auf die Oberfläche eines beliebigen Materials geschnitten (geschnitzt) und die Kanten gemäß den Konstruktionsanforderungen geschnitten werden können.
Seit der Erfindung des Rubinlasers in den Bell Laboratories im Jahr 1960 wurde der Laser schrittweise auf audiovisuelle Geräte, Entfernungsmesser, medizinische Geräte, Verarbeitung und andere Bereiche angewendet.
Auf dem Gebiet der Laserbearbeitung ist der Preis für Lasersender zwar sehr hoch (Hunderttausende bis Millionen), aber da die Laserbearbeitung die Vorteile bietet, die die herkömmliche Verarbeitung nicht bieten kann, hat die Laserbearbeitung mehr als 50% der Verarbeitung ausgemacht Industrie in den Vereinigten Staaten, Italien, Deutschland und anderen Ländern.
Der Laserstrahl kann auf eine sehr kleine Größe fokussiert werden, so dass er sich besonders für die Präzisionsbearbeitung eignet. Entsprechend der Größe der verarbeiteten Materialien und den Genauigkeitsanforderungen der Verarbeitung ist die Laserbearbeitungstechnologie in drei Ebenen unterteilt:
(1) Die Laserbearbeitungstechnologie von großtechnischen Materialien mit dicken Platten (mehrere Millimeter bis Dutzende Millimeter) als Hauptobjekt, deren Verarbeitungsgenauigkeit im Allgemeinen in Millimeter- oder Submillimeterbereich liegt;
(2) Die Präzisionslaserbearbeitungstechnologie nimmt die dünne Platte (0,1-1,0 mm) als Hauptverarbeitungsobjekt und ihre Verarbeitungsgenauigkeit beträgt im Allgemeinen zehn Mikrometer;
(3)Die Lasermikrobearbeitungstechnologie, die auf alle Arten von Dünnfilmen mit einer Dicke von weniger als 100 μm als Hauptverarbeitungsobjekt abzielt, hat im Allgemeinen eine Verarbeitungsgenauigkeit von weniger als 10 μm oder sogar weniger als μm.
In der mechanischen Industrie bezieht sich Präzision normalerweise auf die geringe Oberflächenrauheit und den kleinen Bereich verschiedener Toleranzen (einschließlich Position, Form, Größe usw.). Das&"Präzision GG"; hier bezieht sich auf die kleine Lücke im verarbeiteten Bereich, dh die Grenzgröße, die durch die Verarbeitung erreicht werden kann, ist klein.
Bei den oben genannten drei Arten der Laserbearbeitung ist die Laserbearbeitungstechnologie von Großteilen zunehmend ausgereifter geworden, und der Industrialisierungsgrad war sehr hoch. Lasermikroprozesstechnologie wie Laser-Feinabstimmung, Laser-Präzisionsätzen und Laser-Direktschreibtechnologie ist in der Industrie ebenfalls weit verbreitet.
Die Laserpräzisionsbearbeitung weist die folgenden bemerkenswerten Merkmale auf:
(1) Breites Spektrum: Die Laserpräzisionsbearbeitung umfasst eine Vielzahl von Objekten, darunter fast alle metallischen und nichtmetallischen Materialien. Geeignet zum Sintern, Bohren, Markieren, Schneiden, Schweißen, Oberflächenmodifizieren und chemischen Aufdampfen von Materialien.
Die elektrochemische Bearbeitung kann nur leitfähige Materialien verarbeiten, die photochemische Bearbeitung kann nur für korrosive Materialien verwendet werden. Die Plasmabearbeitung ist schwierig, einige Materialien mit einem hohen Schmelzpunkt zu verarbeiten.
(2) Präzise und akribisch: Der Laserstrahl kann auf eine sehr kleine Größe fokussiert werden und eignet sich daher besonders für die Präzisionsbearbeitung. Im Allgemeinen ist die Laserpräzisionsbearbeitung anderen herkömmlichen Bearbeitungsverfahren aufgrund ihrer wenigen Einflussfaktoren und ihrer hohen Bearbeitungsgenauigkeit überlegen.
(3)Hohe Geschwindigkeit und hohe Geschwindigkeit: Aus Sicht des Bearbeitungszyklus erfordert die EDM-Werkzeugelektrode eine hohe Präzision, große Verluste und einen langen Bearbeitungszyklus. Die elektrochemische Bearbeitung des Entwurfs von Hohlräumen und Oberflächenkathodenformen ist groß und der Herstellungszyklus lang. Der photochemische Bearbeitungsprozess ist komplex. Der Laser-Präzisionsbearbeitungsvorgang ist einfach und die Spaltbreite ist leicht zu steuern, was sofort gemäß der Computerzeichnung ausgegeben werden kann. Hochgeschwindigkeitsgravur, -schneiden und -verarbeitung sind schnell und der Verarbeitungszyklus ist kürzer als bei anderen Methoden.
(4) Sicher und zuverlässig: Die Laserpräzisionsbearbeitung gehört zur berührungslosen Bearbeitung, die keine mechanische Extrusion oder mechanische Beanspruchung der Materialien verursacht. Im Vergleich zur EDM- und Plasma-Lichtbogenbearbeitung sind die Wärmeeinflusszone und die Verformung sehr gering, sodass sehr kleine Teile verarbeitet werden können.
(3)Niedrige Kosten: Nicht begrenzt durch die Anzahl der Verarbeitungen. Bei Kleinserienverarbeitungsdiensten ist die Laserbearbeitung billiger. Für die Verarbeitung großer Produkte sind die Formenherstellungskosten für große Produkte sehr hoch, die Laserbearbeitung erfordert keine Formenherstellung, und die Laserbearbeitung kann das Zusammenfallen des Materials während des Stanzens und Scherens vollständig vermeiden, was die Produktionskosten von erheblich reduzieren kann Unternehmen und verbessern die Qualität der Produkte.
(6) Die Schnittnaht ist klein: Die Schnittnaht beim Laserschneiden beträgt im Allgemeinen 0,1 bis 0,2 mm.
(7) Glatte Schneidfläche: Die Laserschneidfläche ist gratfrei.
(8) Kleine thermische Verformung: Die Laserschneidnaht der Laserbearbeitung ist dünn, schnell und energiekonzentriert, sodass die auf das zu schneidende Material übertragene Wärme gering ist, was zu einer sehr geringen Verformung des Materials führt.
(9) Materialeinsparung: Laserbearbeitung mit Computerprogrammierung, verschiedene Formen von Produkten für die Materialverschachtelung, Maximierung der Materialverwendung, erhebliche Reduzierung der Kosten für Unternehmensmaterialien.
(10)Es eignet sich sehr gut für die Entwicklung neuer Produkte: Sobald die Produktzeichnungen erstellt sind, kann die Laserbearbeitung sofort durchgeführt werden und Sie können die neuen Produkte in kürzester Zeit erhalten.
Im Allgemeinen hat die Laserpräzisionsbearbeitungstechnologie viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Bearbeitungsverfahren, und ihre Anwendungsaussichten sind sehr breit.
Im Allgemeinen werden für die Präzisionsbearbeitung folgende Laser verwendet: CO2-Laser, YAG-Laser, Kupferdampflaser, Excimerlaser und CO-Laser.
Unter diesen sind Hochleistungs-CO2-Laser und Hochleistungs-YAG-Laser in der Laserbearbeitungstechnologie im großen Maßstab weit verbreitet; Kupferdampflaser und Excimerlaser sind in der Lasermikroprozesstechnologie weit verbreitet; YAG-Laser mittlerer und niedriger Leistung werden im Allgemeinen in der Präzisionsverarbeitung verwendet.
VerbreitetAAnwendungen
Mit der Entwicklung der Technologie können traditionelle Bohrmethoden die Anforderungen bei vielen Gelegenheiten nicht erfüllen. Beispielsweise ist es unmöglich, kleine Löcher mit einem Durchmesser von mehreren zehn Mikrometern auf einer harten Wolframcarbidlegierung und tiefe Löcher mit einem Durchmesser von mehreren hundert Mikrometern auf hartem und sprödem Rot und Saphir durch herkömmliche Bearbeitungsverfahren zu bearbeiten.
Die momentane Leistungsdichte des Laserstrahls beträgt 108 w / cm2. Das Material kann in kurzer Zeit auf den Schmelzpunkt oder Siedepunkt erhitzt werden, und die obigen Materialien können perforiert werden. Im Vergleich zu Elektronenstrahl, Elektrolyse, elektrischem Funken und mechanischem Bohren bietet das Laserbohren die Vorteile einer guten Qualität, einer hohen Wiederholgenauigkeit, einer hohen Universalität, eines hohen Wirkungsgrads, niedriger Kosten und bemerkenswerter umfassender technischer und wirtschaftlicher Vorteile. Das Ausland hat beim Laserpräzisionsbohren ein sehr hohes Niveau erreicht.
Ein Schweizer Unternehmen bohrt mit einem Festkörperlaser Löcher in die Turbinenschaufeln von Flugzeugen. Es kann Mikroporen mit Durchmessern von 20 μm bis 80 μm verarbeiten, und das Verhältnis von Durchmesser zu Tiefe kann 1:80 erreichen. Der Laserstrahl kann auch verwendet werden, um verschiedene Arten von mikroförmigen Löchern auf spröden Materialien wie Keramik wie Sacklöchern, quadratischen Löchern usw. zu bearbeiten, was durch gewöhnliche Bearbeitung nicht erreicht werden kann.
Gegenüber dem herkömmlichen Schneidverfahren hat das Laserpräzisionsschneiden viele Vorteile. Zum Beispiel kann es einen schmalen Einschnitt schneiden, es gibt fast keine Schneidreste, der Wärmeeinflussbereich ist klein, das Schneidgeräusch ist gering und es können 15% - 30% des Materials eingespart werden.
Da der Laser kaum mechanische Impulse und Druck auf das zu schneidende Material erzeugen kann, eignet er sich zum Schneiden von Glas, Keramik, Halbleitern und anderen harten und spröden Materialien. Darüber hinaus ist der Laserspot klein und der Schlitz schmal, sodass er sich besonders für alle Arten des Präzisionsschneidens von Kleinteilen eignet. Ein Schweizer Unternehmen verwendet einen Festkörperlaser zum Präzisionsschneiden und seine Maßgenauigkeit hat ein sehr hohes Niveau erreicht.
Eine typische Anwendung des Laserpräzisionsschneidens ist das Schneiden von SMT-Schablonen in Leiterplatten. Die traditionelle Verarbeitungsmethode für SMT-Matrizen ist das chemische Ätzen. Sein fataler Nachteil ist, dass die Grenzgröße der Verarbeitung nicht kleiner als die Plattendicke sein sollte und der chemische Ätzprozess komplex ist, der Verarbeitungszyklus lang ist und das korrosive Medium die Umwelt verschmutzt.
Durch die Verwendung der Laserbearbeitung können nicht nur diese Mängel behoben, sondern auch die fertige Schablone erneut verarbeitet werden. Insbesondere die Verarbeitungsgenauigkeit und Spaltdichte sind offensichtlich besser als bei der ersteren, und die Produktionskosten sind von Anfang an etwas niedriger als bei der ersteren das chemische Ätzen. Aufgrund des hohen technischen Inhalts und des hohen Preises der gesamten Ausrüstung für die Laserbearbeitung können jedoch nur wenige Unternehmen in den USA, Japan, Deutschland und anderen Ländern die gesamte Maschine herstellen.
Die Wärmeeinflusszone des Laserschweißens ist sehr eng und die Schweißnaht ist klein, insbesondere können Materialien mit hohem Schmelzpunkt und unterschiedliche Metalle geschweißt werden, und es müssen keine Materialien hinzugefügt werden. Im Ausland wurde der Festkörper-YAG-Laser zum Nahtschweißen und Punktschweißen auf hohem Niveau eingesetzt. Darüber hinaus erfordert das Laserschweißen der ausgehenden Leitung der gedruckten Schaltung kein Flussmittel und kann den Wärmeschock verringern und hat keinen Einfluss auf den Schaltungskern, wodurch die Qualität des integrierten Schaltungskerns sichergestellt wird.
Nach mehr als 20 Jahren Bemühungen in der Laser-Präzisionsbearbeitungstechnologie und im kompletten Ausrüstungssatz wurde China zwar beim Laserpunktschweißen, Nahtschweißen, luftdichten Schweißen und Markieren von keramischen Laserschreibern sowie Mikro- und Kleinmetallteilen eingesetzt, jedoch bei Lasern Präzisionsbearbeitungstechnologie, mikroelektronische Schaltungsschablone Präzisionsschneid- und Ätztechnologie, Keramik mit hohem Technologiegehalt und breitem Anwendungsmarkt Die Laserpräzisionsbearbeitung von Durchgangslöchern, Sacklöchern, abnormalen Löchern und Rillen verschiedener Größen auf Porzellan und Leiterplatten ist noch nicht abgeschlossen in der Phase der Forschung und Entwicklung, und es gibt keinen entsprechenden industriellen Prototyp.
In den letzten Jahren haben einige große ausländische Unternehmen den riesigen potenziellen Markt in der Laserpräzisionsverarbeitungsindustrie in China gesehen und begonnen, Niederlassungen in China zu errichten. Die hohen Verarbeitungskosten erhöhen jedoch die Produktkosten, und viele Unternehmen sind immer noch davon abgehalten.
Entwicklungstrend
Laser mit hoher Qualität, hohem Wirkungsgrad, Stabilität, Zuverlässigkeit und geringen Kosten sind die Voraussetzung für die Popularisierung und Anwendung der Präzisionsbearbeitung. Einer der Entwicklungstrends der Laserpräzisionsbearbeitung ist die Miniaturisierung des Bearbeitungssystems. In den letzten Jahren hat sich der diodengepumpte Laser sehr schnell entwickelt. Es hat eine Reihe von Vorteilen, wie hohe Umwandlungseffizienz, gute Stabilität, gute Strahlqualität, geringe Größe und so weiter. Es wird wahrscheinlich der Hauptlaser für die nächste Generation der Laserpräzisionsbearbeitung sein.
Die Integration des Bearbeitungssystems ist ein weiterer wichtiger Trend der Laserpräzisionsbearbeitung. Es ist ein unvermeidlicher Trend für die Entwicklung der Laserpräzisionsbearbeitung, den Laserpräzisionsbearbeitungsprozess verschiedener Materialien zu systematisieren und zu perfektionieren, eine spezielle Steuerungssoftware mit einer benutzerfreundlichen Oberfläche zu entwickeln, die für die Laserpräzisionsbearbeitung geeignet ist, und diese durch eine entsprechende Prozessdatenbank zu ergänzen. Kombinieren Sie Steuerung, Prozess und Laser, um die Integration von optischer, mechanischer, elektrischer und Materialbearbeitung zu realisieren.
Obwohl es eine große Lücke zwischen China und dem Ausland in Bezug auf Laserbearbeitungstechnologie und -ausrüstung gibt, besetzen wir den Markt für Laserpräzisionsbearbeitung als, wenn wir die Laserstrahlqualität und -verarbeitungsgenauigkeit auf der ursprünglichen Basis kontinuierlich verbessern, kombiniert mit der verarbeitungstechnologischen Materialforschung So weit wie möglich und schrittweise in das Gebiet der Lasermikroverarbeitung eindringen, können wir die rasche Entwicklung der Laserbearbeitungstechnologie fördern. Schließlich wird die Laserpräzisionsbearbeitung eine große Industrie bilden. UndKÖNIG' Laser-widmet sich der Entwicklung und Herstellung von Lasergeräten auf höchstem Niveau für Benutzer auf der ganzen Welt.