“精密”是指被加工区域的缝隙小,加工能达到的极限尺寸小,如能在毫米量级的管材板材上加工复杂的多种文字或图案。激光精密坐标加工是指加工精度在微米量级甚至微米以下,如激光微调、激光精密刻蚀、激光直写等。精密坐标加工系统要求激光光束质量高、系统小型化、集成化、转换效率高、工作稳定性好,并要求系统的机械结构和激光束聚焦都达到很高的精度,还要求开
发出适合精密坐标加工的专用控制软件。
激光数控精密坐标加工系统的精度由系统的机械结构精度和激光束聚焦精度决定。系统的机械结构精度除了与机床本身的误差(机床各运动大部件,如床身、立柱、主轴箱等运动的平面度,平行度和垂直度,主轴自身的回转精度和直线运动精度)有关,还与运行时的误差(定位误差、各种运行速度下的误差)有关。系统的激光束聚焦精度与光纤导光系统(光纤的数值孔径、纤芯的尺寸,纤芯和包层的相对折射率差,光班尺寸,激光功率,光纤端面质量,连接耦合,光纤长度等参数)的精度或者多关节式导光系统(机械结构和装配及反射镜等)的精度以及激光波长、聚焦透镜系统的焦距等参数有关。
由于要求系统的机械结构和激光束聚焦的精度很高,机械执行机构多采用伺服电机驱动,工作台选用运动灵活、传动平稳、定位精度和重复精度高的等级。对于加工范围较小、定位精度和重复精度要求很高的系统,可选用平面电机型工作台,平面电机的定子是一个加工精度很高的软磁铁板,动子为同样方法制作的略小些的平板。工作中用压缩空气使动子浮在定子上方,通电后磁场力使动子按给定方式步进运动,因定子与动子间无机械传动与摩擦,运动精度不随工作时间而下降,因此运行的稳定性很高。为了提高工作台的运动速度和适应大尺寸加工,近来常采用直线电机作为驱动部件,其原理类似平面电机,相应的控制系统采用计算机数字控制,为了提高位置控制精度,伺服驱动系统常采用位置检测元件及相应的摄像系统。
调Q的YAG激光器采用调Q技术可以压缩脉宽,提高激光的峰值功率。采用电光调Q技术,脉冲峰值功率为百兆瓦以上,采用声光调Q技术峰值功率达数百千瓦;准分子激光器输出紫外线,其波长短,频率高,因而光子能量大。
可以直接深人到材料内部进行冷加工,实现对材料的剥蚀加工,达到极高的加工质量,加工的分辨率高,因聚焦焦丧与波长成正比,其激光東的聚焦程度可达微米量级;飞秒脉冲激光的作用时间极短,峰值功率密度极高,能引起材料很强的非线性批应,热扩散造成的影响很小,非常适合于精细加工。因此,上述三种激光器是精密坐标加工系统中常用的激光器。