1　常用的激光加工設備激光器

   用于精密加工的激光器有：CO2激光器，YAG激光器，銅蒸汽激光器，準分子激光器和CO激光器等。其中大功率CO2激光器和大功率YAG激光器在大型件激光加工技術中應用較廣；而銅蒸汽激光器和準分子激光器在激光微細加工技術中應用較多；中、小功率YAG激光器一般用于精密加工。

2　激光精密加工與傳統加工方法的比較

   隨著技術的進步，精密加工技術的種類也越來越豐富。

   激光精密加工有如下顯著特點：

　 激光精密加工的對象范圍很寬，包括幾乎所有的金屬材料和非金屬材料。而電解加工只能加工導電材料，光化學加工只適用于易腐蝕材料，等離子加工難以加工某些高熔點的材料。

  　激光精密加工質量的影響因素少，加工精度高，在一般情況下均優于其它傳統的加工方法。

 　從加工周期來看，電火花加工的工具電極精度要求高、損耗大，加工周期較長；電解加工的加工型腔、型面的陰極模設計工作量大，制造周期亦很長；光化學加工工序復雜；而激光精密加工操作簡單，切縫寬度方便調控，加工速度快，加工周期比其它方法均要短。

   激光精密加工屬于非接觸加工，沒有機械力，相對于電火花加工、等離子弧加工，其熱影響區和變形很小，因而能加工十分微小的零部件。　　

激光精密加工技術比傳統加工方法有許多優越性，其應用前景十分廣闊。

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3 以下為你介紹三種激光加工設備分別為激光打孔/焊接/切割

1　激光精密打孔

   隨著技術的進步，傳統的打孔方法在許多場合已不能滿足需求。例如在堅硬的碳化鎢合金上加工直徑為幾十微米的小孔；在硬而脆的紅、藍寶石上加工幾百微米直徑的深孔等，用常規的機械加工方法無法實現。而激光束的瞬時功率密度高達108 W／cm2，可在短時間內將材料加熱到熔點或沸點，在上述材料上實現打孔。與電子束、電解、電火花、和機械打孔相比，激光打孔質量好、重復精度高、通用性強、效率高、成本低及綜合技術經濟效益顯著。國外在激光精密打孔已經達到很高的水平。瑞士某公司利用固體激光器給飛機渦輪葉片進行打孔，可以加工直徑從20μm到80μm的微孔，并且其直徑與深度之比可達1∶80。激光束還可以在脆性材料如陶瓷上加工各種微小的異型孔如盲孔、方孔等，這是普通機械加工無法做到的。

2　激光精密切割

　　與傳統切割法相比，激光精密切割有很多優點。例如，它能開出狹窄的切口、幾乎沒有切割殘渣、熱影響區小、切割噪聲小，并可以節省材料15％～30％。由于激光對被切割材料幾乎不產生機械沖力和壓力，故適宜于切割玻璃、陶瓷和半導體等既硬又脆的材料，加上激光光斑小、切縫窄，所以特別適宜于對細小部件作各種精密切割。瑞士某公司利用固體激光器進行精密切割，其尺寸精度已經達到很高的水平。

    激光精密切割的一個典型應用就是切割印刷電路板PCB（Printed  circuits  Boards）中表面安裝用模板（SMT stencil）。傳統的SMT模板加工方法是化學刻蝕法，其致命的缺點就是加工的極限尺寸不得小于板厚，并且化學刻蝕法工序繁雜、加工周期長、腐蝕介質污染環境。采用激光加工，不僅可以克服這些缺點，而且能夠對成品模板進行再加工，特別是加工精度及縫隙密度明顯優于前者，制作費也由早期的遠高于化學刻蝕到現在的略低于前者。但由于用于激光加工的整套設備技術含量高，售價亦很高，目前僅美國、日本、德國等少數國家的幾家公司能夠生產高端的機型。

3　激光精密焊接

   激光焊接熱影響區很窄，焊縫小，尤其可焊高熔點的材料和異種金屬，并且不需要添加材料。國外利用固體YAG激光器進行縫焊和點焊，已有很高的水平。另外，用激光焊接印刷電路的引出線，不需要使用焊劑，并可減少熱沖擊，對電路管芯無影響，從而保證了集成電路管芯的質量。

4　激光打標（雕刻）

   激光打標機可雕刻金屬及多種非金屬材料。更適合應用于一些要求更精細、精度更高的場合。應用于電子元器件、集成電路（IC）、電工電器、手機通訊、五金制品、工具配件、精密器械、眼鏡鐘表、首飾飾品、汽車配件、塑膠按鍵、建材、PVC管材。 但是由于成本較高，近年來在針對一些金屬或非金屬零件的標記領域，激光打標機逐漸被氣動打標機所取代。

   激光打標是用激光束在各種不同的物質表面打上永久的標記。打標的效應是通過表層物質的蒸發露出深層物質，或者是通過光能導致表層物質的化學物理變化而"刻"出痕跡，或者是通過光能燒掉部分物質，顯出所需刻蝕的圖案、文字。  

   目前，公認的原理是兩種：    “熱加工”具有較高的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射區域內產生熱激發過程，從而使材料表面（或涂層）溫度上升，產生變態、熔融、燒蝕、蒸發等現象。 

   “冷加工”具有很高負荷能量的（紫外）光子，能夠打斷材料（特別是有機材料）或周圍介質內的化學鍵，至使材料發生非熱過程破壞。這種冷加工在激光標記加工中具有特殊的意義，因為它不是熱燒蝕，而是不產生"熱損傷"副作用的、打斷化學鍵的冷剝離，因而對被加工表面的里層和附近區域不產生加熱或熱變形等作用。例如，電子工業中使用在基底材料上沉積化學物質薄膜，在半導體基片上開出狹窄的槽。

5　國內現狀

    經過二十多年的努力，在激光精密加工工藝與成套設備方面，我國雖然已在陶瓷激光劃片與微小型金屬零件的激光點焊、縫焊與氣密性焊接以及打標等領域得到應用，但在激光精密加工技術中技術含量很高、應用市場廣闊的微電子線路模板精密切割與刻蝕工藝、陶瓷片與印刷電路板上各種規格尺寸的通孔、盲孔與異型孔、槽的激光精密加工等方面，尚處于研究與開發階段，未見有相應的工業化樣機問世。國內的廣大用戶一般采用進口模板或到香港等地委托加工，其價格高、周期長，嚴重影響了產品開發周期；近年來，國外少數大公司看到我國在激光精密加工業中巨大的潛在市場，已開始在我國設立分公司。但高昂的加工費用增加了產品成本，仍使許多企業望而卻步。

6　激光精密加工技術的發展趨勢及前景　　

 　優質、高效、穩定、可*、廉價的激光器是精密加工推廣應用的前提，激光精密加工的發展趨勢之一就是加工系統小型化。近年來，二極管泵浦激光器發展十分迅速，它具有轉換效率高、工作穩定性好、光束質量好、體積小等一系列優點，很有可能成為下一代激光精密加工的主要激光器。加工系統集成化是激光精密加工發展的又一重要趨勢。將各種材料的激光精密加工工藝系統化、完善化；開發用戶界面友好、適合激光精密加工的專用控制軟件，并且輔之以相應的工藝數據庫；將控制、工藝和激光器相結合，實現光、機、電、材料加工一體化，是激光精密加工發展的必然趨勢。

國內在激光加工的工藝與設備方面雖然與國外存在較大的差距，但是如果我們在原有基礎上不斷提高激光器的光束質量和加工精度，結合材料的加工工藝研究，盡可能地占領激光精密加工市場，并逐步向激光微細加工領域中滲透，就可以推動激光加工技術的迅速發展，并最終會使激光精密加工形成較大的規模產業。

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2014-122201