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加工中心零件加工实例介绍

更新日期:2007-07-18  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理

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图2:带有扫描头的激光器。聚焦通过F-Theta平场
镜头实现;varioCSCAN部件使焦点能沿Z轴定位。

对于聚焦,典型的是使用专门的平场镜片,即,F-Theta镜头,安装在扫描头的光束出射处。这个镜头聚焦经过准直后的激光而不受限于偏转镜的位置,且聚焦后总是在一个平面内。这种F-Theta镜头有许多不同的波长以及焦距可供选择。所得到的象场边长通常是镜头焦距的50%-70%。被用于材料微加工的远心F-Theta镜头将激光束垂直的聚焦在象场,边长典型值为50mm。

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图3:激光光束通过扫描系统聚焦(左起):预聚焦透镜,
F-Theta镜头,动态预聚焦,以及动态预聚焦与F-Theta镜头组合。
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焦斑的直径由镜头的焦距 f,可处理的表面面积,以及激光类型和扫描头的孔径等因素决定。对高斯分布的光束来说,其焦斑直径s,可以通过以下公式计算:

s = λf M2 k / d

这里,λ是激光波长,M2表征光束质量,d是经过聚焦光学系统前的光束直径。参数k表征激光光束由于孔径或者是在镜头内时产生的衍射效应。为了使焦点处的功率密度达到最大,即,提高加工速度,光束宽度必须扩展至与扫描头孔径相等。这种情况下,k = 1.83。

在一些应用中,快速移动的透镜系统被置于扫描器前端,用来调节焦距以符合偏转镜和激光在工件上的目标点之间的距离。这种varioSCAN可变扫描光学装置在没有合适的F-Theta镜头可用时尤其有用,例如在光束直径长或者象场较大时,在高的激光功率或者激光波长特别时就可以使用。此外,这些varioSCAN可变扫描光学部件在扫描范围内可实现三维加工,它们可以被单独使用,或者与F-Theta镜头一起使用。

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