超精密加工概論.ppt

雷射加工雷射加工雷射光雷射光雷射光產生原理雷射光產生原理 雷射光產生原理雷射光產生原理 雷射光產生原理雷射光產生原理 雷射光產生原理雷射光產生原理 雷射光產生原理雷射光產生原理 三能階系統三能階系統 四能階系統四能階系統 Stimulation Population Inversion Laser Amplification 雷射的組成雷射的組成 雷射光的特色雷射光的特色一、一、亮度最高亮度最高二、顏色單純：（鮮豔、譜線窄）二、顏色單純：（鮮豔、譜線窄）三、可以射得很遠：（指向性好）三、可以射得很遠：（指向性好）四、同調性：（相干性）四、同調性：（相干性）CoherentCoherent 五、發光時間最短五、發光時間最短Laser Machiningq A Thermal Processq A Non Contact Processq A Flexible ProcessProperty：Disadvantagesq Low Energy Efficiencyq Material Damage Machining ProcessqMeaterial Removeal RateqDimensional AccuracyqSurface QualityLaser Machining ControlLaser Beam Regulator雷射加工機的構成雷射加工機雷射光的應用雷射印表機影響雷射加工之各種重要因素雷射光束：波長 功率 模式 直徑 發散角 脈衝特性聚焦系統：焦距 材質 精度 像差焦點特性：光點大小 焦點深度 功率密度 焦點位置加工材料特性：光學性質 反射率 吸收率 透過率 熱的特性 熱傳導率 密度 比熱 熱容量 融解溫度 融解潛熱 汽化溫度 汽化潛熱輔助氣體噴嘴：噴嘴：形狀、孔徑尺寸 氣體：種類、流量、壓力 與加工物間距離雷射加工在材料加工上之特徵q 可細部精密加工或大面積均勻處理。q 可少量特殊加工或生產線大量加工。q可管壁、轉角、特殊形狀等之加工。q可特殊硬質材料之加工。q可改變材料某些物理、化學性質。特徵：雷射加工在材料加工上之優點q 可增加生產力。q 減少材料消耗。q 可減少人力。q 提高產品品質。q 高品質產品重複率高。q 可作線上加工、品質控制及參數控制。q 減少加工失敗率。q 減少或不必二次加工。q 改善加工環境。q具多種加工能力。優點：雷射加工時需考慮因素q 售價。q 裝運、安裝及訓練費用。q 產品開發費。q 備用零組件。q 消耗品。q 人力運用及人力程度需求。q 保養維修。q 生產製程適應性。Laser DrillingAdvabtages：q Difficult to Machine Materialsq Higher Accuracyq Small sizeq Hiph Drilling 0.018umq slant holeLimitations：q Blind Holeq Stepped Holeq Deep Hole雷射切割與電漿切割之比較雷射切割電漿切割優點精度高 切割面品質佳熱影響區小，不會產生變形噪音小亦可切割非金屬材料切割耗材少6mm以上厚度之切割速度較快可切割多層板設備成本低缺點6mm以上厚度之切割速度較慢設備成本高20mm以上厚板難加工精確度較差切割面品質差切割縫較寬噪音大僅能切割金屬雷射切割與一般衝壓之比較雷射切割一般衝壓加工 優 點不需開模具變更設計容易可以切割複雜外形可以切割三度空間形狀之物體設定時間短可以切割非金屬材料可切割回火後的鋼材切割面品質好，鐵屑少切割大片薄板可不需夾具噪音小大量生產時，加工速度快大量生產時，成本較低規則且重複性外形，加工快 缺 點設備成本高大量生產時，加工速度較慢只能做單片加工複雜形狀時需使用多個模具模具成本高模具之設計與製造需時間鋼材必須退火薄的不鏽鋼板不易加工雷射切割與線切割放電加工之比較雷射切割線切割放電加工 優 點加工速度快切割面品質較良好可切割較厚板精確度高 缺 點切割面品質較差切割板厚有限制電極會損耗電極鎳成本高雷射束加工的應用開孔加工開孔加工：溫度在材料沸點以上 (1)微小孔(數um孔)巨大脈衝 n sec級。(2)開深孔 通常脈衝 m sec級，YAG雷射。(3)鑽石眼模、寶石軸承、Al2O3、塑膠、WC (4)開孔斷面形狀 如下：雷射束加工的應用切斷及切溝加工切斷及切溝加工：q 輸出大的連續振盪雷射 CO2雷射。q適於多樣少量或複雜形工件的加工。q輔助氣體 (1)O2氣切金屬較易斷，邊緣圓角減小，氧化物的反射率比金屬低。(2)切斷木材，紙、布用惰性氣體，CO2 氣體，可有效防止焦化及排屑，斷 面品質佳。q 半導體基板、IC、LSI等陶瓷基板、含玻璃千維基層 板 形成均勻邊緣，無切屑或裂紋。Laser DrillingUV Hair DrillMicro-hole DrillPicture by K-Jet International Inc.