[发明专利]激光打标机改进结构及利用该激光打标机加工镂空字模的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光打标机，尤其涉及一种激光打标机改进结构；本发明还涉及一种利用改进的激光打标机加工镂空字模的方法。

背景技术

众所周知，激光打标机是通过高能激光束在物件表面刻蚀图文、数字、刻度等标记的专用设备；通常由固定在机柜上的支架，固定在该支架上的半导体激光器、多个二维镜片调节支架以及红光指示器、扫描振镜，通过斜面工作板固定在三维工作台上的回转夹头构成。由于传统的激光打标机采用的是半导体激光器，其功率较小，激光束不能穿透字模；因此只能作为表面标刻使用，而不能作为镂空设备使用。

字模适用于在工件或设备上喷涂或印刷图文标记的一种镂空薄模板，通常采用手工雕刻的方法制作；不仅字体欠规范，而且效率低。为此，也有采用铣削加工或线切割的方法制作，虽然有所改进，但当模板厚度小于1㎜时，会出现弹刀现象；而且由于刀具尺寸和加工设备的限制，难以满足细小字体或复杂图案的要求。虽然采用激光切割机加工可以大幅度提高效率、并可满足一些复杂图案的要求，但其激光束直径较粗（0.8～2㎜），仍然达不到某些细小字体和复杂图案的特殊要求。若能对现有的激光打标机进行改进，使之能够高效快速的加工出镂空字模，对解决实际生产中遇到的问题具有重要的现实意义。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明旨在提供一种激光打标机改进结构，利用本发明改进激光打标机既能标刻、又可进行字模镂空加工；本发明的另一个目的是采用经过改进激光打标机加工镂空字模的方法。

为了实现上述目的，本发明提供的激光打标机采用以下技术方案：它由固定在机柜上的支架，固定在该支架上的激光器、多个二维镜片调节架以及红光指示器、扫描振镜，通过斜面工作板固定在三维工作台上的回转夹头构成；所述激光器为光纤激光器，所述扫描振镜为高速扫描振镜。

本发明提供的加工镂空字模的方法，包括工件定位、对焦和扫描光刻；具体方法如下：

1）将字模通过夹具或回转夹头固定在斜面工作板上；

2）通过三维工作台或斜面工作板调整焦距，保证红光指示器的光束与扫描振镜的光束在所述字模表面重合；

3）启动电源对所述字模进行多次重复扫描光刻，直至光束将字模穿透；保证激光波长为1064㎜、平均功率为250W、脉冲频率为2～5KHz、打标速度为5～15㎜/S。

在上述加工方案中，还可在字模的下面有垫板，该垫板与字模有湿润的棉布或纸巾。

与现有技术比较，本发明由于采用了上述技术方案，用光纤激光器替代原来的半导体激光器；因此充分利用了光纤激光器几乎无功率耦合损失、以及被高功率多模激光二极管所泵浦的特点来提高激光功率密度，使激光能够穿透字模而实现镂空加工。另外，由于光纤激光器的聚焦光斑直径小于20um、发散角为半导体泵浦激光器的1/4，特别适用于精密、精细标刻，因此使经过改进的激光打标机的光束直径大大缩小（在焦点位置只有0.01㎜左右），完全能够满足最小字高0.2㎜、最小线宽0.01㎜细小精密文字或图案的镂空（标刻深度0.01～0.4㎜）要求。采用高速扫描振镜可大幅度提高技工速度，完全能满足厚度大于0.3㎜的字模加工要求。

附图说明

图1是本发明激光打标机的结构示意图；

图2是本发明方法的加工示意图。

图中：高速扫描振镜1、二维镜片调节架2、光纤激光器3、支架4、机柜5、三维工作台6、斜面工作板7、回转夹头8、镜头9、红光指示器10、字模11、纸巾或棉布12、垫板13。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示：本发明提供的激光打标机由固定在机柜5上的支架4、固定在该支架上的光纤激光器3、固定在该支架上的多个二维镜片调节架2、固定在该支架上的红光指示器10和高速扫描振镜1、固定在该高速扫描振镜上的镜头9、通过斜面工作板7固定在三维工作台6上的回转夹头8构成。

利用本发明激光打标机加工镂空字模的具体方法如下：

1）将字模11（即工件）通过夹具（图中未示出）或回转夹头8固定在斜面工作板7上；

2）通过三维工作台6或斜面工作板7调整焦距，保证红光指示器9的光束与扫描振镜1的光束在字模11表面重合；

3）启动电源对所述字模进行多次重复扫描光刻，直至光束将字模穿透；保证激光波长为1064㎜、平均功率为250W、脉冲频率为2～5KHz、打标速度为5～15㎜/S。

为了避免激光烧坏夹具或斜面工作板7，在字模11下面有垫板13（见图2）；为了避免在每次光刻时因金属熔化流淌而污染工件表面、或者因金属熔结在一起而无法气化，从而导致光束无法深入贯穿，在垫板13与字模11有湿润的棉布或纸巾12。在进行重复扫描光刻时可从击穿后喷射出来的水蒸汽大小判断工件是否贯穿镂空。