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激光技术在材料加工中的应用才刚刚开始十五、二十年，在相对大规模可用性的范畴内，它一般都是最近才开始的。
随着数控激光雕刻机价格的下降，其覆盖的消费市场越来越大，逐渐渗透到中型企业，也包括小型公司和作坊。
如今，人们甚至可以购买激光切割机或雕刻机供个人使用，甚至可以通过购买的零件进行组装。
激光设备的优势
激光机到底有多好，以至于它的受欢迎程度甚至远超多功能切割机？为了不罗列几十个优点，我们只关注关键的几点：
- 速度 ——激光束的最大移动速度为 500 毫米/秒（切割）和 700 毫米/秒（雕刻）。其他类型的机器都无法达到这样的加工速度参数；
- 精度– 激光设备属于精密设备类别，这意味着其精度尽可能接近规定值。光束在平面上的定位偏差实际上是±0.01毫米，这使得激光可用于机床、机器人以及火箭和航天工业；
- 质量– 激光的直径平均为 0.03 毫米（根据聚焦透镜的不同，直径为 0.01 至 0.07 毫米），因此，凭借这些参数，它能够创建最精细的切口和孔，并以最大细节再现最复杂的工件轮廓或雕刻图像。同时，还要注意激光的特点，即对材料没有物理影响，因为激光经过表面后不会产生需要后处理的损坏或缺陷。切口看起来绝对光滑，轮廓清晰；
- 成本效益——就激光设备而言，这一项同时具有多种含义。首先，购买用于每项操作（激光钻孔、切割和雕刻）的各种工具的成本降低。其次，无需购买用于固定工件和材料的设备——光束是热的，而不是物理的，因此不会移动工作对象。第三，激光切割的宽度不超过头发的厚度，因此工件可以紧密地放置在材料上，没有间隙，并且通过正确的放置很容易实现几乎百分之百的无浪费。
数控激光机使用范围
CNC 激光设备用途广泛，能够切割 MDF 胶合板和其他木质表面、有机玻璃和其他塑料（PVC 除外）、橡胶、皮革、瓦楞纸板和普通纸板、织物和非织造材料、毛皮、金属（光纤激光器）等。这份详尽的清单解释了这样一个事实：激光切割机几乎应用于所有制造业，从火柴盒制造到飞机生产。
就像列举激光的优点一样，不可能一一列举其应用的每个领域，因为应用领域太多了。因此，下面将重点介绍最有趣和最受欢迎的领域。
- 切割胶合板——利用激光束的功能，可以从胶合板上切割出很多有用的东西。这些是珠宝盒、礼品盒、儿童和成人的建筑套件、门上的索引和标志、衣柜编号、室内装饰的数字、用于制作节日铭文的字母和数字等等。激光对胶合板的影响的一个显着特点是切口变暗（轻度烧焦），这为产品提供了轮廓并对其进行了装饰。
- 金属切割 ——金属不仅是管子和齿轮，它还是用光纤激光在金属板上切割的镂空产品的惊人之美。由此产生的蝴蝶、优雅的女性雕像、动物轮廓和其他东西成为室内架子的装饰。金属板的另一个工作领域是制作风向标、邮箱上的图案覆盖层、房屋和公寓的作者编号等。
- 手工制作 ——制作工艺品时，大多使用微型家用激光设备，由于其体积小巧，可以在家中使用。尽管体积小，但这些设备的质量并不逊于工业同类设备的切割质量，区别仅在于设备的功率和运行速度。然而，对于制造单件或小件产品，它们已经足够了。激光切割皮革珠宝、玩具、雪花、毛毡字母和数字，制作纸和纸板节日贺卡和邀请函，制作有机玻璃珠宝展台等。
- 雕刻 ——用激光束在产品表面刻上高分辨率的图画、铭文、图案甚至照片，细节丰富、清晰度高，与原始图像完全一致，因此这种雕刻被认为是最好的。它装饰有礼品和纪念品，以及各种企业属性、标志等。手表、打火机、珠宝和人造珠宝、办公大理石架、皮革制品可以作为礼物赠送。
- 打孔 ——我们已经提到过，激光束是一种多功能工具，不仅可以烧蚀材料的表面层并将其切成零件，还可以在其中打孔。激光打孔用于制造电气工程电路板、生产手表机芯，但主要方向是鞋子、服装、皮革制品和手工制品的装饰。
激光雕刻机的工作原理
雕刻机是一种可以大大加快和简化将图像应用于产品表面的过程的设备。这种装饰和识别物品的方法自古以来就被使用。第一批雕刻工具几乎可以追溯到石器时代。
在当时以及之后的许多世纪里，熟练的雕刻师手工复制图案、铭文和图片，花费数周甚至数月的时间制作出特别复杂的图像。
看着武器、盔甲、鼻烟盒和过去几个世纪的许多其他产品，这些产品上都装饰有雕刻图案，您会赞叹线条的优雅和轮廓的复杂性。您还会明白另一件事：在工作过程中，产品的意外移动、手颤抖、压力过大和其他错误往往会导致不可逆转的后果，迫使雕刻师重新开始。
直到上个世纪，雕刻师的工作才有所简化，当时他们借助技术进步，带来了手动电动工具。带有马达和各种可互换附件的小型钻头接管了部分工作，并加速了整个雕刻过程。这种设备最著名的制造商是 Dremel，这家公司于 1932 年在美国成立。随着时间的推移，它遭遇了复印机和尿布的命运，也就是说，Dremel 现在被称为任何依靠电力运行的手动机器，能够钻孔、雕刻和研磨小型产品。
然而，尽管随着电动雕刻机的出现，业务开始加速发展，但人为因素的问题并没有消失：工匠们仍然必须手动工作，现在手中只有钻头，而不是金属工具。因此，即使使用该技术，仍然会定期出现严重和非严重缺陷。
雕刻师工作的真正突破是计算机控制铣削设备的出现。小型台式机器接管了全部工作量，并且执行速度更快、更好。错误和不准确性的数量被减少到最低限度，可以将产品制造置于流程中，因为 CNC 路由器不仅可以快速工作，还可以按照程序中规定的轨迹一遍又一遍地应用完全相同的雕刻。
CNC铣削雕刻机的工作质量非常高，但图像的细节程度和应用速度不如激光设备。
然而，这种设备仍然存在缺点，但这并不妨碍它仍然受到欢迎。首先，我们谈论的事实是，无论刀具有多薄和锋利，它都无法完美准确地重现复杂图像的所有细微差别和轮廓。铣削雕刻机的工作误差约为 0.5 毫米，因此不可能借助它复制微型图纸或小铭文。
激光机就此诞生，它是一种软件控制的设备，仍然属于新技术的范畴，其大规模使用的时间实际上只有 5-10 年。激光束的直径非常小，以至于由其创建的零件或孔之间的槽的宽度通常不超过人类头发的厚度。而这只是激光技术众多优点中的一小部分，其中一个优点可以说是没有缺点。经过一番延伸，唯一的缺点可能是这种设备的成本仍然不太便宜。尽管如此，即使在家庭作坊中，微型激光机也不再是新鲜事物。
激光雕刻的质量非常完美，甚至可以用来制作邮票和印章
激光雕刻设备的优点
使用激光束而不是金属切削工具进行工作的雕刻机在各方面都远远落后于其竞争对手。这一说法的主要论据如下：
- 非常高的雕刻速度，高达 700 毫米/秒；
- 由于光束很细且定位精确（与指定坐标的偏差范围为±0.01毫米），最终图像的质量无与伦比地高；
- 无限的雕刻寿命，这意味着即使经过多年，图纸的轮廓也不会因频繁使用而失去清晰度（例如，我们谈论的是手表或打火机）；
- 可用于装饰的材料范围广泛；
- 整个过程由计算机控制，节省时间并完全消除人为可能犯的错误；
- 由于激光雕刻采用非接触方式，产品不需要固定，一来节省了购买紧固件的费用，二来不会损坏材料表面；
- 应用小图像或具有大量小元素的图像时具有高水平的细节；
- 光束单次通过后，图像的边缘和壁面非常光滑。无需额外的后期处理，没有切割机和其他金属工具特有的小空洞；
- 激光对材料没有物理作用，因此它可以安全地雕刻甚至是易碎、易碎和开裂的材料，例如玻璃；
- 无需购买大量工具；
- 噪音低、粉尘产生少。
激光雕刻机的工作原理
由于激光雕刻机是自动化设备，即所有过程均由计算机（外部或内置元素）控制，因此此类设备的工作始于为其创建控制程序。
光纤金属激光雕刻机正在运行
在图形编辑器中绘制未来图像的草图，然后在 CAM 系统中创建一个文件，其中记录了通过激光束进行图像再现等的所有阶段。该文件称为控制程序，它指定雕刻的起点、工具的移动速度、工具在材料中的浸入深度等。该程序在连接到雕刻机的计算机上运行或保存到闪存卡中，然后直接插入机器。
激光设备本身可以是光纤的，用于雕刻金属，也可以是二氧化碳的，适合与任何其他材料（塑料、木材、橡胶、布料、纸板等）一起加工。
在光纤雕刻机中，通过二极管灯的泵浦激活掺杂稀土涂层的石英来产生光束。石英芯被封装在光纤外壳中，外壳由柔性致密的塑料或其他物体从外部封闭。打开光纤电缆中的泵浦源后，开始产生激光粒子，其中一些粒子从一侧射出。
CO-2 雕刻机基于一个密封的玻璃烧瓶，在压力下向其中注入几种气体的混合物，这些气体在电脉冲的影响下容易电离。放电从连接到管子的点火装置进入内部，激活气体介质，开始激光形成过程。
从光纤或气管中出来的激光束落在聚焦透镜上（对于 CO-2 发射器，它首先穿过三个反射镜的光学系统），聚焦透镜将其缩小到所需的参数，将其变成材料表面上的光点。由于直径小，切割点的温度和辐射功率集中度非常高，因此光束在几分之一秒内将材料表面层烧蚀到指定的深度。它以高速移动，一步一步地在产品上重现所需的图像。
