光纖激光刻線機在量具制造行業的應用與發展方向

何為蔚，曹 珪，蔣增榮

（桂林廣陸數字測控有限公司，廣西 桂林541213）

0 引言

游標卡尺被譽為“工業的眼睛”，受到美國、德國、日本等全球先進制造業國家的重視，然而中國卻是世界上游標卡尺生產第一大國，中國制造的游標卡尺占據了全球份額的75%[1]。游標刻線，是游標卡尺生產過程中最為關鍵的一道加工工序，關乎到游標卡尺精度、示值及外觀是否符合相關標準要求。隨著近年來工業智能化迅速發展需要及人們對環境保護、職業健康意識的增強，量具行業中游標卡尺刻線工藝也日新月異，從最初的對線條照相、腐蝕工藝逐步改進為光纖激光刻線機刻線工藝。本文首先介紹光纖激光刻線機系統構成與工作原理和光纖激光刻線機在游標卡尺游標刻線加工工藝中的應用，最后講述光纖激光刻線機在量具制造中刻線工藝方面的發展方向。

1 光纖激光刻線機系統構成與工作原理

1.1 系統構成

光纖激光刻線機整個系統由主機、激光器、振鏡掃描系統、電器控制柜、聚焦鏡頭，工作臺等部分組成，如圖1所示。

圖1 系統組成原理框圖

圖2 光纖激光刻線機外形示意圖

1.2 主機的各部分名稱及作用

光纖激光刻線機的主機如圖2所示，由機床床身、機床立柱、激光頭組件、工作臺、控制臺組成。機床床身由大理石加工制成，防止應力變形，是保證刻制精度的前提；床身的上面是工作臺由鋁件加工制成，減輕伺服電機負載。保證伺服電機及絲桿精度。用來放置工件，工作臺位置由精密的伺服電路閉環控制，控制臺是操作人員編程及刻線機調試操作控制區域，旋轉式便利的操作箱，可以根據實際需要隨意旋轉的操作臺位置。

1.3 刻線機工作原理

光纖激光刻線機的基本原理其實很簡單，光纖激光器產生激光束經過光學擴束系統、振鏡掃描系統和光學會聚系統后，照射在工件上面，由計算機控制光學振鏡掃描系統，使得會聚光斑在工件上面進行掃描，同時，即可控制工作臺X/Y軸移動，使得工件在激光束焦平面上移動，從而刻劃出所需的線條、文字等各種線條。

2 光纖激光刻線機在游標卡尺游標刻線工藝上的應用

2.1 用光纖激光刻線機刻游標卡尺游標的工藝流程

（1）刻線程序編制。根據產品和圖紙要求，線長、字高、標記，按設計尺寸要求編制和排版，如有文字和圖形的，需在AutoCAD里做好后，再經刻線編程軟件轉換后直接調用，需要縮放的按比例縮放。

（2）刻線程序檢查。程序編完后，按相對應的貨號和圖號保存程序文件，把程序更新，調出程序并在顯示器上展示圖形文件，檢查線條及圖形，線和字是否對齊、對中、對比和圖紙設計有沒有不符的，如有不符及時更正保存。

（3）工裝調試及產品裝夾。移動定位夾具至適合的位置，把游標卡尺裝到工裝上，用百分表打表保證直線度誤差小于0，03 mm。裝夾產品時要輕拿輕放，不能碰傷和劃傷游標卡尺。游標尺放上夾具后，看游標尺是否和夾具緊合，如有異常及時處理。

（4）首件加工。檢查設備設置的加工參數是否正確。按光纖激光刻線機操作規定開動設備，并空運轉十五分鐘以后，觀察設備是否處于正常狀態，調出準備加工產品的程序，在調出的程序里，根據圖紙和工裝情況要求，修改程序定位坐標，保存，更新，把更新的程序用圖形的方式在顯示屏上展示出來，檢查改動的坐標是否有錯，圖形會直觀的顯示出來，位置不對，再改正確。這些準備工作都做好了，按下設備上的加工鍵，開始加工。加工完第一件產品，先行對照圖紙，對照訂單要求就行自檢。

（5）刻制產品交檢。所有刻線按照國家標準GB/T1214.1-1996進行檢驗，交檢產品時，圖紙、跟單、計劃單必須同時交給檢驗員，對訂單有特殊要求的，在跟單上注明，按訂單要求進行檢驗。檢驗合格后，并加蓋檢驗章在跟單上，才能進行后續產品的加工。

2.2 用光纖激光刻線機刻游標卡尺游標的優點

目前部分光纖激光刻線機屬國內研制生產出的新一代高精度、高速度、高可靠性的激光精密加工設備，整機性能指標達到了國際先進水平。

（1）速度快：系統采用超高速振鏡系統和最優化的專用軟硬件控制系統，精準的X/Y/Z軸自動定位，滿足多工位刻制，實現了超高速刻線，150 mm公制卡尺（包括主尺；游尺；字符）光刻時間＜1′50″。

（2）精度高：全程刻線0～1 050 mm刻線累計誤差小于土0.017 mm；工作臺重復定位精度誤差：±0.003 mm。

（3）質量好：線條垂直、不間斷、無明顯毛邊，淺線具有鍍黑鉻效果。

（4）可淺刻：通過修改LA（電流控制參數）在不擊穿鉻層的同時可實現淺刻黑線，其黑度高、質量好，解決了游標卡尺深刻黑線電流擊穿鉻層，導致刻線部位容易生銹的問題。

（5）易操作：多種操作模式選擇，可通過控制臺面板按鈕選擇手動操作模式操作設備或自動操作模式操作設備，旋轉式便利的操作臺，可以根據實際需要隨意旋轉的操作臺位置。

（6）易編程：G代碼編程、記事本txt格式導入、語句自動診斷識別、模擬效果顯示。盡可能的避免了程序編制錯誤帶來的損失。

（7）無耗材：光纖激光刻線機刻線工藝，除了電能消耗外無任何工藝消耗品，設備維護簡單，降低了工藝運行成本。

（8）環保性：光纖激光刻線機刻線工藝為非接觸式加工相對于傳統的線條照相腐蝕法，避免了化學物品對人員和環境造成危害及污染的可能。

3 光纖激光刻線機刻線在量具制造中刻線工藝的應用發展方向

近年來，中國制造業長久以來依靠的勞動力優勢正在逐步消失，廉價的勞動力大軍，曾是中國制造業發展的主動力，如今已不如往日那么龐大和廉價，隨著社會進程的變化，越來越多的年輕人厭倦了重復勞累的流水線生活，企業還面臨不斷惡化的用工短缺問題。因此，對于大規模量具制造企業，提高生產力的出路只有依靠技術提升、引進自動化、智能化技術[2]，激光刻線機是集激光技術、計算機應用、自動控制、精密機械等技術為一體的高科技產品，其較高可靠性和簡便的操作流程，在量具制造行業應用中迅速成為游標卡尺游標刻線的首選工藝，與傳統設備相比，光纖激光刻線機非常有利于集成到工業自動化生產過程中，利用機械手編程實現產品自動裝夾、自動標刻等加工環節。光纖激光刻線加工技術未來的發展方向必然是配合工業自動化生產要求，開發相應的數據參數接口，推動量具制造行業智能化發展。

4 結束語

在量具制造業中，光纖激光刻線機刻線工藝的應用目前處于發展階段，相關企業也非常重視這一技術，國家相關部門正在研制和推廣相關技術、大力扶持激光產業技術的發展，支持激光設備企業不斷的研究并開發新型的激光刻線打標設備。

光纖激光刻線加工技術未來的發展方向必然是配合工業自動化生產要求，開發相應的數據參數接口，推動量具制造行業智能化發展。