激光玻璃雕刻机的工作原理及应用

张才月

摘 要：激光玻璃雕刻机的主要工作原理就是从激光器出来的激光经过扩束镜进行扩束，准直，然后经Z轴动态单元依次进入X轴，Y轴扫描振镜，使激光束按照计算机的控制指令进行偏转，最后进入扫描聚焦透镜，经过聚焦后在雕刻工件上形成高能量的细小焦斑， 从而对聚焦区域烧蚀、气化，达到精密去除加工的目的。

关键词：激光器 X轴 Y轴扫描振镜 扫描聚焦透镜

玻璃雕刻的主要工艺方法及趋势：

玻璃雕刻有砂轮雕刻，喷砂雕刻，腐蚀雕刻， 激光雕刻四种常用方法. 而激光雕刻由于高精度，高效率，可控性强，重复性好，无污染， 可以雕刻出复杂形状愈来愈受到广泛的采用； 激光雕刻又可分为掩膜式雕刻，点阵式雕刻， 振镜线性扫描雕刻三种方式，其中振镜线性扫描激光雕刻效率最高

激光玻璃雕刻机的工作原理：

从激光器出来的激光经过扩束镜进行扩束，准直，然后经Z轴动态单元依次进入X轴，Y轴扫描振镜，使激光束按照计算机的控制指令进行偏转，最后进入扫描聚焦透镜，经过聚焦后在雕刻工件上形成高能量的细小焦斑， 从而对聚焦区域烧蚀、气化，达到精密去除加工的目的，通过X， Y， Z轴的直线运动加四位工件工作台的旋转，实现对各种复杂曲面的玻璃器皿进行全方位，立体精细加工，从而达到完美的艺术效果， 进而满足产品增值，获得消费者青睐认可的需求，为了满足激光器的可靠工作需要，必须配置激光冷却系统，雕刻机一旦开机，其带有纯净水的冷却系统必须打开，否则激光器不能稳定可靠工作，严重时会损坏激光器，同时为了环境的需求，必须配置粉尘收集过滤系统，粉尘收集过滤系统主要目的是将激光雕刻机雕刻过程中产生的气化，烧蚀的玻璃粉尘及烟雾予以收集及净化后再排放到大气中，达到保护环境的目的.由于激光对人有很大的危险性，玻璃雕刻机在开门更换玻璃器皿时，激光器电源必须断开，从而确保安全.

光学系统组成：

振镜线性扫描激光系统通常由扩束镜，三维动态聚焦镜， f-θ场镜组成. 三维动态聚焦镜由Z轴动态聚焦单元，X轴振镜，Y轴振镜构成.

光学组成原理图如图1。

由于355nm泵浦紫外激光相较于1064nm红外激光而言具有热场作用范围窄，雕刻加工精度及加工效率高，因此振镜线性扫描激光雕刻机大多选用355nm泵浦紫外激光器， 我们设计的激光雕刻机采用了美国光谱物理的 Talon-12 355nm的泵浦紫外激光器，该产品虽然价格较高，但质量稳定可靠.

扩束镜选用德国sill（安特激光）S6exz5075/075（1-8x），三轴激光扫描振镜选用德国RAYLASE的AXIALSCAN-20

激光玻璃雕刻机的应用：

由于激光玻璃雕刻机能在玻璃器皿上雕刻出各种精美，同时具有立体效果的图案，使其呈现出良好的视觉艺术效果，随着人们生活水平的提高，人们对玻璃制品不仅仅是满足功能的需求，个性化需求及艺术性的追求而变得越来越主流，使得玻璃雕刻机的市场需求越来越大，其应用范围越来越广泛，如可广泛应用于灯具饰品，家电装饰，家庭裝潢，艺术画框，艺术玻璃等领域，具有广阔的市场前景和应用范围。

结论

激光玻璃雕刻机是随着激光技术和控制技术的发展而发展，人们对个性化及艺术审美的不断需求，从而促进了激光玻璃雕刻机的飞速发展。

参考文献

[1]钱爱玲，夏清华 的计算机控制激光玻璃雕刻机的分析与改进.中图分类号： 0434.12.