激光玻璃雕刻機的工作原理及應用

張才月

摘 要：激光玻璃雕刻機的主要工作原理就是從激光器出來的激光經過擴束鏡進行擴束，準直，然后經Z軸動態單元依次進入X軸，Y軸掃描振鏡，使激光束按照計算機的控制指令進行偏轉，最后進入掃描聚焦透鏡，經過聚焦后在雕刻工件上形成高能量的細小焦斑， 從而對聚焦區域燒蝕、氣化，達到精密去除加工的目的。

關鍵詞：激光器 X軸 Y軸掃描振鏡 掃描聚焦透鏡

玻璃雕刻的主要工藝方法及趨勢：

玻璃雕刻有砂輪雕刻，噴砂雕刻，腐蝕雕刻， 激光雕刻四種常用方法. 而激光雕刻由于高精度，高效率，可控性強，重復性好，無污染， 可以雕刻出復雜形狀愈來愈受到廣泛的采用； 激光雕刻又可分為掩膜式雕刻，點陣式雕刻， 振鏡線性掃描雕刻三種方式，其中振鏡線性掃描激光雕刻效率最高

激光玻璃雕刻機的工作原理：

從激光器出來的激光經過擴束鏡進行擴束，準直，然后經Z軸動態單元依次進入X軸，Y軸掃描振鏡，使激光束按照計算機的控制指令進行偏轉，最后進入掃描聚焦透鏡，經過聚焦后在雕刻工件上形成高能量的細小焦斑， 從而對聚焦區域燒蝕、氣化，達到精密去除加工的目的，通過X， Y， Z軸的直線運動加四位工件工作臺的旋轉，實現對各種復雜曲面的玻璃器皿進行全方位，立體精細加工，從而達到完美的藝術效果， 進而滿足產品增值，獲得消費者青睞認可的需求，為了滿足激光器的可靠工作需要，必須配置激光冷卻系統，雕刻機一旦開機，其帶有純凈水的冷卻系統必須打開，否則激光器不能穩定可靠工作，嚴重時會損壞激光器，同時為了環境的需求，必須配置粉塵收集過濾系統，粉塵收集過濾系統主要目的是將激光雕刻機雕刻過程中產生的氣化，燒蝕的玻璃粉塵及煙霧予以收集及凈化后再排放到大氣中，達到保護環境的目的.由于激光對人有很大的危險性，玻璃雕刻機在開門更換玻璃器皿時，激光器電源必須斷開，從而確保安全.

光學系統組成：

振鏡線性掃描激光系統通常由擴束鏡，三維動態聚焦鏡， f-θ場鏡組成. 三維動態聚焦鏡由Z軸動態聚焦單元，X軸振鏡，Y軸振鏡構成.

光學組成原理圖如圖1。

由于355nm泵浦紫外激光相較于1064nm紅外激光而言具有熱場作用范圍窄，雕刻加工精度及加工效率高，因此振鏡線性掃描激光雕刻機大多選用355nm泵浦紫外激光器， 我們設計的激光雕刻機采用了美國光譜物理的 Talon-12 355nm的泵浦紫外激光器，該產品雖然價格較高，但質量穩定可靠.

擴束鏡選用德國sill（安特激光）S6exz5075/075（1-8x），三軸激光掃描振鏡選用德國RAYLASE的AXIALSCAN-20

激光玻璃雕刻機的應用：

由于激光玻璃雕刻機能在玻璃器皿上雕刻出各種精美，同時具有立體效果的圖案，使其呈現出良好的視覺藝術效果，隨著人們生活水平的提高，人們對玻璃制品不僅僅是滿足功能的需求，個性化需求及藝術性的追求而變得越來越主流，使得玻璃雕刻機的市場需求越來越大，其應用范圍越來越廣泛，如可廣泛應用于燈具飾品，家電裝飾，家庭裝潢，藝術畫框，藝術玻璃等領域，具有廣闊的市場前景和應用范圍。

結論

激光玻璃雕刻機是隨著激光技術和控制技術的發展而發展，人們對個性化及藝術審美的不斷需求，從而促進了激光玻璃雕刻機的飛速發展。

參考文獻

[1]錢愛玲，夏清華 的計算機控制激光玻璃雕刻機的分析與改進.中圖分類號： 0434.12.