激光加工工艺与设备实验指导书.doc

《激光加工工艺与设备》实验指导书

光电子与通信工程系激光教研室

目 录

实验一 激光打标机调光实验 1
实验二 激光打标机打标实验 3
实验三 激光焊接机调光实验 4
实验四 激光焊接机焊接实验 6
实验五 激光切割实验 7
实验六 激光雕刻实验 8

实验一 激光打标机调光实验
一、实验目的
能对激光谐振腔进行调整，最终调出激光（快速）并改变其方向与激光指示的光重合。
二、实验设备
供调光的三台腔体及可点灯连续激光器三台.com
三、实验操作过程
1．将声光Q开关及声光架移出, 调整谐振腔体
YAG晶体、氪灯、聚光腔体、全反射膜片及半反射膜片清洁好以后，即可进行谐振腔体的安装调整。具体方法是
1）一方面，将清洁好的聚光腔体、YAG晶体及氪灯装回原位，启燃机内作指示光标用的He—He激光器。调整He—He激光器指示光轴与YAG晶体几何轴线同轴。当打开指示光开关，指示光发射出红光时，调整指示光架上的四个调节螺钉使指示光从YAG晶体几何中心线穿过。四个调节螺钉分别调节上、下、左、右四个方向。
2）将全反射膜片装回原位，调整全反射膜片的位置角度，使最亮的一个反射点与He—He原光束点在截光屏上重合。截光屏可用一张白纸片代替，纸片与He—He激光束呈垂直放在扩束镜的入光面。当指示光穿过全反膜片，假如膜片平面不与指示光垂直，指示光就会有折射现象，用白纸片挡在全反膜片与YAG晶体之间，除指示光主光点外尚有折射光点在白纸上，调节膜片架上的调整螺钉使折射光点与指示光光点重合。这时全反膜片的位置基本就拟定了。
3）装上半反射膜片，调整膜片的位置及角度，使该膜片的反射光点与He—He激光原光束的光点及全反射膜片的反射光点在截光屏上重合。拿一张白纸，把白纸上打一小孔（比光点大2倍左右），将白纸放于输出镜与YAG晶体之间，使指示光从小孔穿过，光射到输出镜时，形成反射。这时除有主光点从小孔穿过外，尚有反射光点在小孔四周的白纸上，调节膜片架上的调整螺钉使两个光点重合。
2．激光的调整
通过上述调整后，YAG晶体与膜片之间的位置已基本拟定。启动激光电源开关，3～5秒钟后，按下RUN开关，待继电器吸合后，缓慢调整电位器旋纽，电流表显示12A左右即可。
这时取出随机配备的激光转换片，放在输出镜与扩束镜之间，假如有激光输出，转换片上有绿色光斑显现，分别反复调整全反射膜片和半反射模片的微调螺钉，直到将激光阈值达成最低，光斑调到最大、最圆为止。此时，谐振腔光振状态的调整工作即结束。
假如没有绿色光斑显现，可将电流加到15A左右，分别微调前后膜片架上的螺钉，看有没有绿色光斑显现。假如还没有，反复指示光调整环节，最终使激光输出。
3．声光位置调整
激光调出后，关闭激光电源，将声光架用螺丝固定好，使指示光从声光窗口中心通过。启动激光电源点燃氪灯，将一白纸片插入输出膜片后方，缓慢调整声光架上螺钉 （如图2-1-7），使声光绕光轴缓缓偏转，观测白纸上指示光的衍射点，当衍射光斑正负一级光斑相对自身最强时，在固定声光晶体。

四、作业
实验报告。

实验二 激光打标机打标实验
一、实验目的
学会使用激光打标机，能运用激光打标机对金属和非金属材料进行打标并对参数进行调整；能进行光学校正并理解其含义。
二、实验设备
YAG灯泵浦一体化激光打标机；半导体浦激光打标机；30W射频CO2激光打标机。
三、实验操作过程
1.开机并设立激光参数，找出激光在加工面上的焦点。
2.进行打标实验，并试着调整相关的参数观测效果。（具体参数调整方法见软件操作说明书）
3.进行光学校正。
四、作业
1、每小组制作名片一张。内容涉及学校名称，系别，班级，第几小组等内容。
2、实验报告。

实验三 激光焊接机调光实验
一、实验目的
学会脉冲激光的调光。
二、实验设备
激光焊接机四台
三、实验操作过程
1．主光路调整
（1）装配好激光器聚光腔后，先取下半反膜片座及全反膜片座。
（2）将小孔光阑分别套上晶体棒套两端，并将指示光调到与YAG晶体轴线同轴，即指示光同时透过晶体棒套两端的小孔光阑，并在白纸上呈现一个圆形的红色光斑，（将晶体反射到指示光滤光片上的点调至与滤光片上小孔重合为止）。将另一小孔光阑装入45º半反镜座小孔上，检查通过晶体的两端小孔光阑的指示光是否穿过反射镜小孔中心，即三个小孔是否成一条直线，若有所偏移，则分别调整45º半反镜座或聚光腔，直到三个小孔准直成一条直线。
（3）将半反膜片架装上导轨，锁紧后，并将指示光反射点调入晶体棒套一端的小孔光阑内。
（4）将全反膜片架装上导轨，锁紧后，并将指示光反射点调入晶体棒套另一端的小孔光阑内。
（5）取下三个小孔光阑。打开主电源，将激光输出能量调到较低值，微调全反膜片架，运用上转换片和曝光相纸进行观测，使激光光斑成规则的圆形。若光斑左右存在缺隙，则调整全反膜片架的右端调节螺钉。若上下存在缺隙，则调整半反膜片架的下端调节螺钉，直到光斑较圆，且激光能量分布均匀，激光与指示光同轴。此时，激光输出质量最佳。
注意事项：
a) 调整全反膜片架和半反膜片架时一次调整幅度不宜过大。
b) 应在工作电压较低时进行调整。调整激光输出时，切勿将手触及氙灯
两端的电极，以免发生触电事故。
2．光纤传输激光光路调整
(1) 先调整4个45°反射座，让红光通过每个镜片的中心；
(2) 将45°反射镜反射的光点调至光纤输入耦合装置的孔中心处，均匀锁紧四周的固定螺钉。
(3) 将光纤观测镜放至光纤的同轴处，光纤输出端对着日光灯，观测光点是否在光点上，若不在，则调整45°反射角度，若光点较大或很模糊，则手动旋调光纤输入耦合装置，调整光纤与耦合装置之间的距离，将在光纤上的亮点调至最小最清楚位置为最佳。最后调整45°反射角度，将亮点调至光纤的中心处。且光纤输出端是实心的红光光点。
四、作业
实验报告

实验四 激光焊接机焊接实验
一、实验目的
1．学会使用激光焊接机。
2．学会用PLC进行简朴的编程加工。
二、实验设备
激光点焊机；300B激光焊接机；激光焊接光学系统；气瓶；PLC编程器
三、实验操作过程
1．学会使用激光焊接机，调整激光参数，进行吹气焊接实验。
2．用PLC进行编程（编程方法见PLC编程说明书）
（1） 编一条前进30mm的有线轨迹运营。
（2） 编一条斜进30mm的斜线轨迹运营。
（3） 编一条长度20mm的来回3次程序并运营。
（4） 编一条半径10mm的圆形轨迹并运营。
四、作业
1．每小组将两块不锈钢板焊接在一起。
2．实验报告

实验五 激光切割实验
一、实验目的
1．学会使用激光切割机。
2．学会用CNC2023进行简朴的编程加工。
二、实验设备
激光切割机及工控机一台
三、实验操作过程
1．学会使用激光切割机，调整激光参数，进行吹气切割实验。
2．用CNC2023数控系统进行编程（编程方法见CNC2023编程使用说明书）
（1） 编一段切割30mm直线轨迹程序并加工。
（2） 编切割半径10mm圆的程序并加工。
（3） 编切割边长10mm的正方形的程序并加工。
四、作业
1．每小组切割一个半径为10mm的半园和编程为20mm的矩形的组合形状钢板。
2．实验报告

实验六 激光雕刻实验
一、实验目的
1．学会使用激光雕刻机。
2．学会用EZCAD进行简朴的制图雕刻。
二、实验设备
激光雕刻机及工控机一台
三、实验操作过程
1．学会使用激光雕刻机，调整激光参数及雕刻参数，运用程序定位并进行雕刻实验。
2．用EZCAD 1.0应用程序系统进行制图并雕刻相关图形（制图方法见EZCAD 1.0使用说明书）
（1） 制作一个半径30mm圆的图形并雕刻。
（2） 制作一个100mm的正方形图形并雕刻。
（3） 输入一副图片并雕刻。
四、作业
1．每小组雕刻一个简朴的图片并在图片上打上小组成员的姓名。（图形可以自己设计）。
2．实验报告。