Лазерлік өңдеу оптикалық жүйесінің шешімі

Лазерлік өңдеу оптикалық жүйесінің шешімі
Анықтаулазерлік өңдеуОптикалық жүйенің шешімі нақты қолдану сценарийіне байланысты. Әртүрлі сценарийлер оптикалық жүйе үшін әртүрлі шешімдерге әкеледі. Нақты қолданулар үшін нақты талдау қажет. Оптикалық жүйе 1-суретте көрсетілген:

Ойлау жолы: нақты процестік мақсаттар –лазерсипаттамалары – оптикалық жүйе схемасын жобалау – түпкі мақсатты жүзеге асыру. Төменде бірнеше түрлі қолдану салалары берілген:
1. Дәл микроөңдеу саласы (белгілеу, ою, бұрғылау, дәл кесу және т.б.) Дәл микроөңдеу саласындағы кең таралған типтік процестер - металдар, керамика және шыны сияқты материалдарға микрометриялық өңдеу, мысалы, ұялы телефондарға арналған логотип белгілеу, медициналық стенттер, газ отынын бүрку форсункаларына арналған микро тесіктер және т.б. Өңдеу процесіндегі негізгі талап: біріншіден, ол өте кішкентай фокусталған жарық нүктелеріне, өте жоғары энергия тығыздығына және ең аз жылу әсер ету аймағына және т.б. сәйкес келуі керек. Жоғарыда аталған қолданбалар мен талаптар үшін таңдау және жобалаулазерлік жарық көздеріжәне басқа да компоненттер орындалады.
a. Лазерді таңдау: ультракүлгін/жасыл қатты лазерді (наносекунд) немесе ультражылдам лазерді (пикосекунд, фемтосекунд) таңдау негізінен екі себепке байланысты. Біріншісі, толқын ұзындығы фокусталған жарық нүктесіне пропорционалды және әдетте қысқа толқын ұзындығы таңдалады. Екіншісі, пикосекунд/фемтосекунд импульстері «суық өңдеу» сипаттамасына ие және энергия термиялық диффузияға дейін өңделеді, бұл суық өңдеуге қол жеткізуге мүмкіндік береді. Әдетте, кеңістіктік жарық шығысы бар, сәуле сапасының коэффициенті M2 әдетте 1,1-ден аз, сәуле сапасы жоғары лазерлік жарық көзі таңдалады.
b. Сәуленің кеңею жүйесі және коллимация жүйесі әдетте сәуленің диаметрін мүмкіндігінше арттыруға тырысатын айнымалы үлкейту сәулесінің кеңею линзаларын (2X – 5X) пайдаланады. Сәуленің диаметрі фокусталған жарық нүктесіне кері пропорционалды, және әдетте Галилей сәулесінің кеңею архитектурасы қолданылады.
c. Фокустау жүйесі әдетте жоғары өнімді F-Тета линзаларын (сканерлеу үшін) немесе телецентрлік фокустау линзаларын пайдаланады. Фокустық қашықтық фокусталған жарық нүктесіне пропорционалды, және әдетте қысқа фокустық өріс линзалары (мысалы, f = 50 мм, 100 мм) қолданылады. 1-суретте көрсетілгендей: Әдетте, өріс линзасы көп элементті линзалар тобын (линзалар саны ≥ 3) пайдаланады, бұл үлкен көру өрісіне, үлкен диафрагмаға және төмен аберрация көрсеткіштеріне қол жеткізе алады. Мұндағы оптикалық линзалардың барлығы лазердің зақымдану шегін ескеруі керек.
d. Коаксиалды бақылау оптикалық жүйесі: Оптикалық жүйеде өңдеу процесін дәл орналастыру және нақты уақыт режимінде бақылау үшін әдетте коаксиалды көру (CMOS) жүйесі біріктірілген.
2. Макроматериалдарды өңдеу Макроматериалдарды өңдеудің әдеттегі қолдану сценарийлеріне автомобиль парақ материалдарын кесу, кеме корпусының болат пластиналарын дәнекерлеу және аккумулятор корпусының қабықтарын дәнекерлеу жатады. Бұл процестер жоғары қуатты, жоғары ену қабілетін, жоғары тиімділікті және өңдеу тұрақтылығын талап етеді.
3. Лазерлік қоспа өндірісі (3D басып шығару) және қаптау лазерлік қоспа өндірісі (3D басып шығару) және қаптау қолданбалары әдетте келесі типтік процестерді қамтиды: аэроғарыштық кешенді металл басып шығару, қозғалтқыш қалақтарын жөндеу және т.б.
Негізгі компоненттерді таңдау келесідей:
а. Лазерлік таңдау: Жалпы,жоғары қуатты талшықты лазерлертаңдалады, қуаты әдетте 500 Вт-тан асады.
b. Сәулелік пішіндеу: Бұл оптикалық жүйе жалпақ жарық шығаруы керек, сондықтан сәулелік пішіндеу негізгі технология болып табылады және оған дифракциялық оптикалық элементтерді қолдану арқылы қол жеткізуге болады.
c. Фокустау жүйесі: Айналар және динамикалық фокустау 3D басып шығару саласындағы негізгі талаптар болып табылады. Сонымен қатар, сканерлеу линзасы жиек пен орталық өңдеудің біркелкілігін қамтамасыз ету үшін объект жағындағы телецентрлік дизайнды пайдалануы керек.