激光加工技術實習報告

PAGEPAGE381．實習目的及要求1）掌握激光加工的基本理論；2）了解激光加工工藝方的法種類及特點；3）了解激光加工設備的組成；4）掌握激光加工設備操作方法。2．實訓內容1）激光加工的基本理論（1）激光產生及其特性；（2）激光加工的工作原理及分類。2）激光加工設備的操作Lasersculpt3.0（雕刻）軟件使用3）產品的加工做過程3、實訓場地及設備1）場地創(chuàng)新實驗室（四樓）設備一臺CLS3500激光切割機4．實訓安全及注意事項1）應嚴格遵守長春工業(yè)大學及工程訓練中心關于校規(guī)校紀、廠規(guī)廠紀的有關規(guī)定，嚴格遵守各項安全操作規(guī)程，愛護所使用的各個設備，維護保養(yǎng)所使用的機床，并保持教學場地的環(huán)境衛(wèi)生；嚴格服從教師的指導，不得擅自使用未經允許使用的設備及附件；正確開關計算機，計算機編程結束后應關閉計算機；不得損壞所使用的各個設備、附件及工夾量具，并切實保證人身安全和設備安全；進行加工所使用的程序必須經過教師的檢查方可使用。5．激光加工的基本理論5.1激光的產生及其特性激光的產生光的產生與光源內部原子運動狀態(tài)有關，原子內的原子核和核外電子間存著吸引和排斥的矛盾，電子按一定半徑的軌道圍繞原子核運動。當原子接受一定的外來能量或向外釋放一定的能量時，核外電子的運動軌道半徑將發(fā)生變化，這就是發(fā)光的原理。激光是通過入射光子影響處于亞穩(wěn)態(tài)高能級的原子、離子或分子躍遷到低能級而完成受激輻射時發(fā)出的光，簡言之，激光就是受激輻射得到的加強光。某些具有亞穩(wěn)態(tài)高能級結構的物質，如氦、氪原子、氬、鉻、釹離子以及二氧化碳分子等，在較高能級（亞穩(wěn)定）的原子數目大于處在低能級（基態(tài)）的原子數目，這種現(xiàn)象稱為“粒子數反轉”。在粒子數反轉的狀態(tài)下，如果有一束光子照射該物體，而光子的能量恰好等于這兩個能級的能量差，就能產生受激輻射而輸出大量的光能。這種在頻率、相位、傳播方向、偏振方向都與外來光子完全一致的光就是激光。如果設法使受激輻射連鎖反應持續(xù)下，就能產生和光束方向性很一致的激光。粒子數能級間反轉的情況和激光的形成如圖5-1所示。圖5-1粒子數反轉的建立和激光的形成激光的特性普通光源的發(fā)光是以自發(fā)輻射為主，基本上是無序地、相互獨立地產生光發(fā)射，發(fā)出的光波無論方向、相位或者偏振狀態(tài)都不相同。激光不同于普通光，它是以受激輻射為主，同時各發(fā)光中心所發(fā)射出的光波具有相同的頻率、方向偏振和嚴格的相位關系。因此，激光除了具有反射、折射、繞射和干射等一般光共性外，還具有亮度和單色性、方向性、相干性好等特點，見表5-1。表5-1激光特性普通光源激光光原亮度電燈：約470sb太陽：約1.65X105sb紅寶石巨脈沖激光器，約3.7X1015sb(輸出功率1000MW/cm2)方向性無確定方向、發(fā)散角大、難會聚0.1mrad(近似于平行光)，光束會聚其焦點處光斑為10μm單色性氪燈光源的譜線寬一般為0.0047?激光的譜線寬一般小于10-7?相干性氪燈光源的相干長度為78cm激光相干長度可達幾十公里光源的亮度通常是指在垂直于光源表面的單位面積上單位時間在單位立體角內發(fā)射出的光能。單位常以熙提（Sb）表示，１熙提=0.0016W/(cm2.sr)。如果將分散在180°sr范圍內的光能全部壓縮到0.18°sr范圍內發(fā)射，在不增加總發(fā)射功率的情況下，發(fā)光體在單位立體角內的發(fā)射功率就可以提高100萬倍，即亮度提高100萬倍。如果把一秒時間內發(fā)出的光能壓縮在亞毫秒（10-4s）時間發(fā)射，形成短脈沖，則在平均功率不變的情況下，瞬時脈沖功率也可以提高幾萬倍，從而大提高了激光的亮度。由上可知，激光在方向、截面和時間上可以做到高度集中，因而可以使激光在聚焦處的功率密度高達107～1011W/cm2。5.2激光加工的基本原理及特點5.2.1激光加工的基本原理是一種重要的高能束加工方法，它是利用材料在激光聚焦照射下瞬時急劇熔化和氣化，并產生很強的沖擊波，使被熔化的物質爆炸式地噴濺來實現(xiàn)材料去除的加工技術。由于激光具有四個極為重要的特性，經聚焦后，光斑直徑僅為幾微米，能量密度高達107～1011W/cm2，能產生104C°以上的高溫。因此，激光能在千分之幾秒甚至更短的時間內熔化、氣化任何材料。激光加工的物理過程大致可分為光能的吸收及能量轉化、材料的無損加熱、材料熔化、氣化及濺出、作用終止及加工區(qū)冷凝等幾個連續(xù)階段。5.2.2激光加工的特點1）適應性強。激光加工的功率密度高，幾乎能加工任何材料，如各種金屬、陶瓷、石英、金剛石、橡膠等。2）加工精度高。激光束可聚焦成微米級的光斑（理論上直徑可小于1um）適合精密微細加工。3）加工質量好。激光加工能量密度高,熱作用時間很短,整個加工區(qū)幾乎不受熱的影響,工件熱變形極小，故可加工對熱沖擊敏感的材料。4）加工速度快效率高。激光打孔只需0.01s，切割比常規(guī)方法提高效率8～20倍，激光焊接可提高效率30倍，微調薄膜電阻可提高1000倍，提高精度1～2數量級。5）容易實現(xiàn)自動化加工。激光束傳輸方便，易于控制，便于與機器人、自動檢測、計算機數字控制等先進技術相結合。6）通用性強。用一臺激光器改變不同的導光系統(tǒng)，可以處理各種形狀和尺寸的工件。也可以選擇適當的加工條件，用同一臺裝置進行切割、打孔、焊接和表面處理等多種加工。7）節(jié)能。節(jié)材激光束的能量利用率為常規(guī)熱加工工藝的10～1000倍，激光切割可以節(jié)省材料15%～30%。8）激光可通過光學透明介質（玻璃、空氣、惰性氣體和某些液體）對工件進行加工。激光加工是一種瞬時、局部的熔化和氣化加工，影響因素多。因此，微細加工時的重復加工精度和表面粗糙度不易保證。此外對具有高熱傳導率材料的加工較困難。6．激光加工的基本設備激光加工的基本設備包括激光器、電源、光學系統(tǒng)和機械系統(tǒng)等四大部分。近代將激光技術與計算機控制結合，組成柔性激光制造系統(tǒng)。此系統(tǒng)可控制全部激光輸出參數和光學調整量以及正確迅速的控制工作臺位置，對不同的產品只更換軟件，從而大提高了激光加工的效率、精度以及產品更換的適應性。1)激光器激光器是激光加工的核心設備，通過它可以把電能轉化成光能，獲得方向好、能量密度高、穩(wěn)定的激光束。按材料分：固體激光器、氣體激光器、液體激光器、半導體激光器及自由電子激光器。按工作方式分：連續(xù)激光器和脈沖激光器。表5-2是幾種常有激光器的特性。表5-2常用激光器的性能特點種類特性 固體激光器氣體激光器工作物質名稱紅寶石釹玻璃摻釹釔鋁石榴石母體Al2O3人工晶體非晶體硅酸鹽YGA(Ae5O12,Nd3+)CO2(He、Xe、N2、H2)激活粒子含0.05%Cr3+含1%～5%Nd3+含1%Nd3+CO2激光波長/μm0.69431.061.0610.63導熱性能較好（或通風或水冷）差（需水冷）良好差（需水冷）振蕩形式脈沖脈沖（低重復頻率）脈沖（連續(xù)）脈沖（連續(xù)）能量效率%0.1～0.34～63～715～30輸出能量或功率/（J或W）幾個～十焦耳幾個～幾十焦耳脈沖幾個～幾十焦耳脈沖幾個焦耳連續(xù)100～1000W連續(xù)幾十～幾千瓦穩(wěn)定性較好次之次之-主要用途打孔、焊接打孔、焊接打孔、切割焊接、微調切割、焊接、熱處理、微調固體激光器由工作物質、光泵、玻璃套管、濾光液、冷卻水、聚光器和諧振腔等到組成，其結構示意圖如圖5-2所示。圖5-2固體激光器的結構示意圖1．全反射鏡；2.工作物質；3.玻璃套管；4.部分反射鏡；5.聚光鏡；6.氙燈；7.電源；固體激光器常用的工作物質有紅寶石（含0.05%的Cr3+離子的Al2O3人工晶體）、釹玻璃（含1%～5%Nd3+離子的非晶體硅酸鹽玻璃）和摻釹釔鋁石（YAG）等。光泵供給工作物質光能，使工作物質產生粒子數反轉。目前對上述工作物質基本上都是用氙燈作光泵。由氙燈發(fā)出光波中，有一些紫外線成分，對釹玻璃有害，使用使激光器的效率降低，故用濾光液和玻璃套管來吸收。聚光器的作用是把氙燈發(fā)出的光能聚集在工作物質上，一般可將氙燈發(fā)出來的80%左右的光強集中在工作物質上。不同聚光器的聚光效率不同，實用中常用圓柱形和橢圓柱形兩種類型的聚光器（圖5-3）。圖5-3聚光器結構示意圖橢圓柱形聚光器雖較難制造，但聚光效率和均勻性皆高于圓柱形聚光器，所以應用更廣泛。為了提高反射率，聚光器的內壁一般要拋光到粗糙度Ra0.025μm，并鑲銀膜或金膜。諧振腔又稱光學共振腔，其作用在于使受激光子沿輸出軸方向多次往復反射，相互激發(fā)，產生鏈鎖反應，加強和改善激光的輸出，得到單色性和方向性很好的平行平面諧振腔，它是在工作物質的兩端各加一塊相互平行的反射鏡，其中一塊為全反射鏡，另一塊為部分反射鏡。正確設計反射鏡和諧振腔長度就可得到光學諧振。氣體激光器有氦-氖激光器和二氧化碳激光器等。它是以一定比例的氦和氖混合氣體或二氧化碳為工作物質，封入抽空的玻璃管中，管的兩端各裝一塊反射鏡形成諧振腔，在端部封入電極，通以千伏高壓，產生氣體放電。CO2激光器是利用分子振動能級躍遷發(fā)射激光的。激光粒子（工作物質）是CO2分子，工作物質中的輔助氣體N2、He、Xe、H2、等都起加強激光躍遷的作用。它不靠光泵激勵，而是通過高壓電源使電子直接碰撞擊發(fā)工作物質，實現(xiàn)粒子數反轉分布。圖5-4（a）為CO2氣體激光器結構示意圖。它主要包括放電管、諧振腔、冷卻系統(tǒng)和激勵電源等部分組成。CO2激光器的輸出功率與放電管長度成正比，為了節(jié)省空間，長的放電管可以做成折疊式，如圖5-4（b）所示。CO2激光器的諧振腔多采用平凹腔，一般總以凹面鏡作為全反射鏡，而以平面鏡作為輸出端反射鏡。CO2激光器激勵電源可以用射頻電源、直流電源、交流電源或脈沖電源等，其中交流電源應用比較普遍。(a)(b)圖5-4CO2氣體激光器的結構與固體激光器比較，氣體激光器輸出的激光單色性好、頻率穩(wěn)定；大都能連續(xù)工作，激光譜線波長豐富，從紫外線到遠紅外線有數千條；結構簡單、成本低廉。2)激光器電源激光電源根據加工工藝的要求，為激光提供所需的能量及控制功能。由于激光器的工作特點不同，對供電電源的要求也不同，因而它們對供電電源的要求也不同。如，固體激光器電源有連續(xù)和脈沖的二種；氣體激光器電源有直流、射頻、微波、電容器放電以及這些方法的綜合使用等，故電源種類較多。3)光學系統(tǒng)光學系統(tǒng)包括聚焦系統(tǒng)和觀察瞄準系統(tǒng)。聚焦系統(tǒng)的作用是把激光引向聚焦物鏡，并聚焦在加工工件上；為了使激光束準確地聚焦在加工位置，要有焦點位置調節(jié)以及觀察描準系統(tǒng)。4)機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)主要包括床身、工作臺和機電控制系統(tǒng)。7．激光加工技術的應用激光加工應用范圍很廣，其原因是其輸出功率較大，既可脈沖輸出，也可連續(xù)輸出；激光束既可以聚焦成小的光斑，也可聚焦成直線或其它形狀；功率密度可調范圍大；激光可以在不同的環(huán)境下工作；同時也能很方便地用在其它方法不易加工的地方。激光加工的應用主要是打孔、切割、雕刻、焊接、表面處理和改性等幾個方面。它們之間從加工原理上看，基本上是相同的，都是利用激光產生的瞬間高溫進行加工，只是隨加工條件的不同，所要求的溫度和加工延續(xù)時間有所差異。材料加熱溫度的高低主要取決于激光輻射功率密度。功率在103～104W/cm2時只能加熱材料，在105～106W/cm2時，材料開始熔化；到106～107W/cm2以上時材料則產生蒸發(fā)。激光輻射在加工材料上引起的作用不僅與輻射的功率密度有關，還與輻射的延續(xù)時間有關，調節(jié)這兩個參數，便可以得到不同的工藝規(guī)范，進行加工。7.1激光打孔許多高精尖產品的關鍵零部件都設計有許多小孔。激光打孔是激光加工的主要應用領域之一，主要用于小孔、窄縫的微細加工。如圖是激光打孔的設備及工件。激光打孔與其他打孔方法相比，具有效率高、效果好、重復精度高、通用性強、成本低及綜合技術經濟效益顯著等優(yōu)點。激光加打孔的主要特點是：1）可加工精度高、深徑比大的微小孔；2）能加工小至幾微米的小孔；3）可加工異型孔；4）能在所有金屬和非金屬材料上打孔；5）容易實現(xiàn)自動化，加工效率高。提高打孔精度的錯施：1）投影法打孔；2）光柱法打孔；3）激光脈沖的調制；4）噴氣加工。7.2激光切割激光切割的原理和激光打孔原理基本相同，都是基于聚焦后的激光具有極高的功率密度（達105～106W/cm2）而使工件材料瞬時氣化蝕除。所不同的是工件與激光束要相對移動，一般都是移動工件。激光切割可分為脈沖激光切割和連續(xù)切割兩大類。脈沖激光適用于切割金屬材料，連續(xù)激光切割適用于切割非金屬材料。連續(xù)輸出的激光束會因熱傳導而使切割效率降低，同時熱影響層也較深，因此，在精密機械加工中，一般都采用高重復率的脈沖激光器。為了提高切割速度和切口質量，采用同軸吹氣（O2、CO2、N2、Ar或壓縮空氣）工藝。大量的生產實踐證明，切割金屬材料時，采用同軸吹氧工藝，可以大大提高切割速度，而且粗糙度也明顯改善。切割布匹、紙張、木材等易燃材料時，則采用同軸吹保護氣體，能防止燒焦和縮小切縫。下圖為激光切割設備及工件：與傳統(tǒng)切割方法相比，激光切割具有下列特性：1）能切割任何難加工的高熔點材料、耐高溫和硬脆材料；2）切割精度高。切縫（一般0.1mm～0.2mm）、加工精度和重復精度高。對輪廓復雜和小曲率半徑等外形均能達到微米級精度；3）非接觸切割。被切割工件不受機械作用力、變形小。適宜于切割玻璃、陶瓷和半導體等硬脆材料及蜂窩結構和薄板等剛性差的零件；4）切割速度高。一般可達2～4m/min；5）切割的深寬比高。對于金屬可達30左右，對于非金屬可達100以上；6）切割質量優(yōu)良；7）可與計算機數控技術結合，實現(xiàn)自動化加工。7.3激光焊接激光焊接與激光打孔的原理稍有不同，焊接時不需要很高的能量密度使工件材料氣化蝕除，而只要將工件的加工區(qū)“燒熔”，使其黏合在一起。因此激光焊接的能量密度較低，一般為105～106W/cm2，通?？捎脺p小激光輸出功率來實現(xiàn)。按激光器焊接的工作方式，可分為脈沖激光焊接和連續(xù)激光焊接。其中，脈沖輸出的紅寶石激光器和釹玻璃激光器適合于點焊，而CO2激光器和YAG激光器適合于縫焊。下圖為激光焊接的設備及工件：激光焊接有如下優(yōu)點：1）激光照射時間短，焊接過程極為迅速；2）具有熔化凈化效應，能純凈焊縫金屬；3）能量密度高，對高熔點、高導熱率材料焊接有利；4）可透過透明體焊接，防止雜質污染和腐蝕；5）能以簡單的措施實現(xiàn)光束偏轉，更適用于復雜零件焊接。7.4激光熱處理激光熱處理是利用大功率連續(xù)波激光器對材料表面進行激光掃描，使金屬表層材料產生相變甚至熔化。隨著激光束離開工件表面，工件表面的熱量迅速向內部傳遞而形成極高的冷卻速度，使表面硬化，從而提高零件表面的耐磨性、耐腐蝕性和疲勞強度。激光熱處理采用的激光器有CO2激光器和YAG激光器。激光熱處理有多種形式，如激光相變硬化、激光表面合金化、激光沖去硬化和激光非晶化等，其中以激光相變硬化和激光表面合金化應用最為廣泛。激光淬火需要的功率密度為103～105W/cm2，照射時間10-2min，在激光照射區(qū)內材料表面的升溫速度可達105～106℃/s，使材料表面迅速達到相變溫度。一旦激光束離開后，熱量從材料表面迅速向內部傳導發(fā)散，其冷卻速度可達104℃/s以上，在急熱急冷過程中，實現(xiàn)快速自冷淬火。激光淬火的重要特征是變形極小，僅為高頻淬火變形的1/5～1/3。下圖為機激光熱處理的設備及工件：激光熱處理的特性1）處理速度快；2）變形?。?）效率高。7.5激光微調激光微調主要用于調整電路中某些元件的參數，以保證電路的技術指標。當前是指對電阻的微調。在微電子電路中，一般多采用薄膜電阻和厚膜電阻兩種電阻。前者厚度為幾十納米至幾微米，常用鉭或鎳鉻合金，通過真空蒸鍍制作；后者厚度為幾微米至幾十微米，主要用鈀、釕、氧化鉈等，由漿料印刷制作。兩種電阻在微調前的阻值偏差可達5%～25%，而很多電路卻要求小于1%。傳統(tǒng)微調方法是用機械磨蝕（對厚膜電阻）和電火花蝕除（對薄膜電阻），精度和效率均較低。激光微調電阻可采用兩種方法：一是對電阻進行無損傷照射，使膜的結構變化，從而改變阻值；另一方法是對電阻進行高能量照射，使部分電阻膜氣化去除，從而減小導電膜的截面來增加阻值。目前后一種方法用的較多。激光微調精度一般為0.05%，可達0.02%或更小。下圖為激光微調設備及工件：激光微調特性：速度快；效率高；無污染；易于動態(tài)測量；易于實現(xiàn)自動化。8.CLS3500型高速激光切割機操作8.1CLS3500型高速激光切割機特點鐳神CLS3500型高速激光切割機具有如下特點：高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性、高集成度、高性價比。1）工作軟件：采用本公司自主開發(fā)的專業(yè)激光切割軟件-Lasersculpt。Lasersculpt工作。在Windows環(huán)境下，性能穩(wěn)定，功能強大，人機界面明了實用，兼容性強（可與Photoshop、CorelDraw、AutoCAD及文泰刻繪排版軟件等多種市售軟件銜接），給用戶高速切割帶來很大方便，進而大幅度提高了工作效率。2）自動化程度高機床由電腦控制運行，圖文生成快，且用高頻脈沖驅動工作，配以細分驅動步進電機，使運行精度提高。計算機成圖后，操作人員只需要按幾個按鈕就可以全部由電腦完成加工過程。3）占空間小采用驅光式導光系統(tǒng)，使占地面積小，除大企業(yè)使用外，還特別適合中小企業(yè)及個體加工者選用。4）激光能量集中激光光頭是該設備廠家工程光學部自行設計制作的高精度鏡頭，大幅度提高了切割精細度和切割速度，且刀縫細，鑲嵌性好。5）自適應標尺技術該項技術使用戶對所切圖形的相對位置及大小有更直觀認識。6）應用領域建筑模型、有機板切割、指示牌、宣傳牌、胸牌、展板、裝飾板、模板制作、燈箱制作、工藝美術制作等。服裝及皮革加工廣泛應用于制鞋、箱包、服裝行業(yè)。7）適合加工的材料膠合板（三合、五合）、木板、有機玻璃板、亞克力板、塑料板、雙色板、橡膠板、紙板、皮革、人造革、各類織物、紗布、漆面金屬板（雕）大理石（雕）、瓷磚（雕）、玻璃（雕）等。8.2CLS3500激光切割機基本配置表1.鐳神CLS3500激光切割機性能參數表機型CLS3500-9060CLS3500-1206激光功率50-60W70-80W激光器形式玻璃二氧化碳激光器功率穩(wěn)定度+/-5%CNC控制器PC-BASE工作臺形式驅光式導光系統(tǒng)（飛行光路）X軸行程900mm1200mmY軸行程600mm600mm工作臺高度約800mm約800mm工作起始位自定義切割速度≤24M/Min機體尺寸機體重量200KGS驅動程序鐳神切割軟件Lasersculpt(支持DXF/PLT/HPGL/BMP/DST)電力需求220V,單相,10A,50Hz計算機IBM兼容PC,支持WINDOWS2000/xp空壓機無油式,150L/min，185Wx2排風機320Wx2離心風機循環(huán)水泵2-3M揚程潛水泵x1制冷機無繪圖軟件包支持PLT/DXF/HPGL/BMP/TIF格式8.3機床運行、操作基本操作：1）操作面板示意圖 激光能量調整電位器 方向鍵 開始鍵操作面板示意圖。2）機床操作：打開電腦、打開鐳神軟件；開機：打開機床的空氣開關；此時外部電源接通，打開氣泵和風機開關；控制面板“電源關”鍵指示燈點亮。同時，控制電路中的5V、12V、36V亦接通。PCBASED接線板氣泵開關排風機開關空氣開關電源線打印線電壓表控制卡接線板數據線空氣開關氣泵開關排風機開關電源線電壓表（3）工作：按“電源開”鍵，其綠色指示燈點亮。此時“激光關”指示燈為紅色；按“激光開”其綠色指示燈點亮。此時“激光關”指示燈熄滅。提示：預熱5分鐘，檢查冷卻水是否正常；潮濕環(huán)境中，預熱時間應更長；放好工件，調好氣嘴與工件間的距離，并擺好光頭的零點（本機為自由零點設置，切割前光頭所處位置，便是加工零點）。切割軟件的零點默認設置是圖形的左上角。加工時應將光頭移動到材料的左上角位置開始加工。光頭移動可通過控制面板上的4個方向鍵完成；也可使用LaserSculpt軟件中的“移動”功能。（4）關機：點擊“激光關”按鈕，關閉激光電源；點擊“電源關”按紐，關閉機床電源；關氣泵；關排風；關閉空氣開關；（5）關閉鐳神軟件，關閉電腦。提示：1、當遇到緊急情況時，請拍下機床上的“空氣開關”。此時機床將斷電停止運作。待排除險情后，須按以下步驟操作：1.1使用電腦上的“RESET”鍵重新起動電腦。重新啟動Lasersculpt軟件。1.2閉合“空氣開關”。1.3調入文件，更換材料，重新開始加工。2、長時間不工作，拉下“空氣開關”，以切斷總電源；3、激光管工作時切切不可斷水；4、光頭行程途中不可有重物阻擋，否則，會發(fā)生丟步，造成廢品。8.4切割軟件使用說明軟件主頁面繪圖窗口 菜單欄 工具欄 狀態(tài)欄主頁面分為：“繪圖窗口”、“菜單欄”、“工具欄”、“狀態(tài)欄”幾部分。“繪圖窗口”是顯示圖形及對圖形進行繪制、編輯等的主要界面?！安藛螜凇笔擒浖竟δ苊畹募械亍！肮ぞ邫凇币詧D標的形式將最常用的功能命令顯示出來，以方便操作。“狀態(tài)欄”顯示的是正在進行的操作狀態(tài)。將鼠標移動到工具欄上時，狀態(tài)欄將顯示該工具的簡單說明。狀態(tài)欄最右邊實時顯示的是鼠標當前所處的坐標值。8.4.1“文件”菜單8.4.1.1調入文件在“文件”菜單中選擇“打開”，從而打開需要切割的文件。文件被打開后，圖形中的重合節(jié)點將被自動焊接。8.4.1.2保存文件在“文件”菜單中選擇“另存為”，把經過鐳神軟件編輯過的圖形存為*.lsc格式，以便于以后重復使用。8.4.1.3插入文件在“文件”菜單下選擇“插入文件”功能，可在當前繪圖窗口中插入其他圖形文件。通過點擊鼠標左鍵定義文件擺放位置。8.4.2工作臺面設置“工作臺面”功能是以深色區(qū)域代表機床實際工作幅面大小。通過“工作臺面設置”可設定軟件繪圖窗口中灰色臺面區(qū)的大小。選擇該功能后彈出如下對話框通過設置“X方向”和“Y方向”的數值來控制工作臺面區(qū)的大小。8.4.3“操作”菜單8.4.3.1視圖操作視圖縮放：視圖縮放是使用“操作”菜單的“縮放”功能實現(xiàn)的。共分為“區(qū)域放大”“放大/縮小”“恢復”“百分比縮放”四種操作模式。區(qū)域放大：點擊菜單欄中的“區(qū)域放大”或使用工具欄中的“”工具。再用鼠標在繪圖區(qū)選定須放大的區(qū)域（這步具體操作與下面將講到的“選擇區(qū)域”操作類似）。放大/縮?。哼x擇菜單欄中的“放大”、“縮小”項，或點擊工具欄中的“”工具來實現(xiàn)。軟件會以內置的倍數放大或縮小視圖。恢復：選擇菜單欄中“縮放”-“恢復”命令，繪圖窗口將放縮到所有圖形都剛好顯示出來的大小。百分比縮放：點擊工具欄中：選擇軟件預設的顯示比例，或者自行在該工具窗口中輸入希望得到的視圖顯示比例。8.4.3.2選擇圖形圖形的選擇功能共有兩種方式，一種是點選，另一種是框選。1．選擇：當希望累加選擇多個圖形時。在選擇第一個圖形后，繼續(xù)點選其他圖形。則后被點選的圖形與前面選中的圖形一起累加到被選擇狀態(tài)中。按“esc”鍵取消選擇。2．框選功能：是使用工具欄“”工具或菜單欄“選擇區(qū)域”工具實現(xiàn)的。使用“框選功能”后，用鼠標左鍵在繪圖區(qū)點擊，確定選擇框第一個角點的位置，按住左鍵不放，同時拖動鼠標，拉出選擇框（選擇框用虛線框顯示）。拖動到位后松開鼠標左鍵，確定選擇框第二角點的位置，從而完成框選過程。注：鼠標從左向右框選，被選擇框完全框住的圖形均會被選中；鼠標從右向左框選，被選擇框完全框住或和選擇框相交的線或圖形會被選中。鼠標拖動出的選擇框8.4.3.3移動圖形要移動圖形，首先需要通過選擇功能選擇將要移動的圖形。之后將鼠標移動到圖形顯示的紅點處，再按住鼠標左鍵并拖動鼠標。此時被選圖形就會跟隨鼠標移動位置。將圖形移動到位后，松開鼠標左鍵完成圖形移動。圖形被限制在X、Y坐標的正坐標系區(qū)移動。不能被拖動到負值區(qū)。8.4.3.4旋轉圖形旋轉圖形是使用“操作”菜單中的“旋轉”命令來實現(xiàn)的。首先選擇希望旋轉的圖形。再點擊“旋轉”命令。出現(xiàn)如下菜單在旋轉角度欄填入希望圖形偏轉的角度（順時針為正值，逆時針為負值），點擊“OK”鍵完成圖形的旋轉操作。注：對多個圖形同時進行旋轉操作時，將以被選中圖形的公共中心為軸轉動。旋轉前的狀態(tài)旋轉后的狀態(tài)8.4.3.5小線段平滑“小線段平滑”功能的作用是優(yōu)化節(jié)點繁多的圖形，使之在加工時高速平滑。操作方法是：選擇需要小線段平滑的圖形；然后點擊“操作”菜單，選擇“小線段平滑”命令。8.4.3.6“行程優(yōu)化”功能在選用了“行程優(yōu)化”功能后，軟件自動對加工順序進行智能重組，在加工過程中實現(xiàn)了近乎完美的“無廢空程”運動，從而大大提高了加工效率及流暢程度。（效率提高可達10-20%或更高）具體操作方法是：選擇“操作”菜單下或右鍵菜單中的“行程優(yōu)化”功能。使用“行程優(yōu)化”功能需要注意以下幾點：1）不建議該功能與“由內至外切割”同時使用。因為“由內至外切割”的原理是以犧牲效率為代價保證側面加工效果及成品率，與“行程優(yōu)化”同時使用會降低加工效率；2）該功能特別適合于建筑模型行業(yè)的畫線加工。對于要求高切口質量的有機玻璃切割加工不建議采用；3）在航模業(yè)切割輕木及層板等材料時，建議“行程優(yōu)化”功能配合“圖形搭橋”的加工方法使用，以利于加工的效率及效果；（詳見相應〈應用實例〉）4）經“行程優(yōu)化”處理后的圖形文件可保存為LSC格式，以便批量化生產。8.4.4“編輯”菜單及參數設置對圖形的編輯功能主要集中在“編輯”菜單下。8.4.4.1撤消“撤消”命令的作用是撤消前一步的操作。使用命令菜單中“編輯”下的“撤消”命令，或使用快捷鍵“CTRL+Z”來實現(xiàn)。8.4.4.2刪除“刪除”命令的作用是刪除選中的圖形。方法是先選中待刪除的圖形，再使用“編輯”菜單中的“刪除”命令，或直接按鍵盤上的“DEL”鍵來實現(xiàn)。8.4.4.3剪切“剪切”命令的作用是：將選中的圖形復制到軟件后臺的“剪貼板”中，同時刪除原圖形。剪切掉的圖形可以用后面介紹到的“粘貼”功能再次粘貼到新的位置。操作方法是選中須剪切的圖形，再使用“編輯”菜單中的“剪切”命令；或使用快捷鍵“CTRL+X”來實現(xiàn)。當然，也可以使用工具欄中的“”工具來實現(xiàn)?！凹羟小辈僮鞑豢梢岳奂訄?zhí)行。否則會使剪切的圖形丟失。8.4.4.4復制“復制”功能是用來復制圖形的。與“剪切”功能的不同之處在于被復制的原始圖形不會被刪除。具體操作是，選中將要復制的圖形，使用“編輯”菜單中的“復制”命令，或快捷鍵“CTRL+C”，或“”工具來實現(xiàn)。8.4.4.5粘貼“粘貼”功能是將進行過“剪切”或“復制”操作的圖形粘貼到指定的位置。具體操作是：首先進行“剪切”或“復制”的操作，然后執(zhí)行“編輯”菜單中的“粘貼”命令，或使用快捷鍵“CTRL+V”，或點擊工具欄中“”工具，最后使用鼠標點擊繪圖窗口，確定圖形粘貼的位置。鼠標在繪圖窗口點擊的位置將是圖形左下角點的放置位置。8.4.4.6批量粘貼“批量粘貼”的功能的作用是：將“剪切”或“復制”得到的圖形以一定的行列間距及數目進行批量的粘貼操作。原始圖形如下：經過“批量粘貼”操作后生成的圖形（4個一組的為新生成的圖形）。具體操作是：先對圖形進行“剪切”或“復制”操作。再點擊“編輯”菜單下的“批量粘貼”命令。此時出現(xiàn)如下對話窗口：其中“X方向間隔”及“Y方向間隔”分別控制圖形在X及Y方向的間隔距離（數值可以為負值）?！皞€數”分別控制兩個方向上粘貼圖形的數量。點擊“OK”確認輸入的數據。最后用鼠標點擊繪圖窗口確定批量粘貼圖形的位置，從而完成“批量粘貼”操作。8.4.4.7顏色設置“顏色設置”功能是Lasersculpt3.0功能最為強大的部分之一。將在后面結合“切割”菜單下的“顏色分區(qū)設置”功能一起講解。8.4.4.8節(jié)點焊接“節(jié)點焊接”功能的作用是：把圖形中重合的節(jié)點焊接為一個點，從而使圖形的加工斷點更少，更平順。該命令默認為執(zhí)行狀態(tài)。使用方法是：點選“編輯”菜單下的“節(jié)點焊接”命令。8.4.4.9由內至外切割“由內至外切割”的作用是：使軟件在實際加工時，先切割內部的圖形再切割外部的圖形。在加工相互包容的圖形時，該功能可提高加工的成品率。例如下圖的文件，使用了“由內至外切割”功能后，將先加工內部的3個小窗口，再加工外部的輪廓。注意：在使用“由內至外切割”功能時，軟件判斷圖形內、外是以閉合圖形為前提條件，故在制圖時必須使線條閉合。8.4.5切割“切割”菜單欄主要包括與切割加工相關的設置選項。8.4.51“啟動切割”功能是使軟件開始對圖形進行加工的命令。執(zhí)行方法是：在軟件中設置好其他加工參數后，點擊“切割”菜單欄中的“啟動切割”命令，或用鼠標點擊工具欄中的“”工具。執(zhí)行該命令后，機床將根據軟件中設置的參數及加工方案進行加工。提示：機床加工時，光頭與加工圖形的相對位置關系為：X方向光頭相對于加工圖形的位置與繪圖窗口中圖形的X坐標值一致；Y方向光頭處于加工圖形的最上沿。在加工前，一定要將激光頭移到材料的左上角，才可加工。8.4.5.2切割參數“切割參數”中所列出的是與機床控制相關的參數。其設置界面如下：“極限速度”是出光切割時，機床光頭運動的最大運動速度。在這里顯示只供參考，不可修改。“縮放系數”用來調整圖形對角線縮放比，大于1為放大，小于1為縮小，等于1時同比例切割?！白钚∧芰俊笔窃O置激光切割時能量的最小值。在調試機床或更換激光管時，根據不同激光管的特性通過劃線實驗進行設定?！翱粘趟俣取笔菣C床在運動時不出光部分的速度?！靶Ｕ禂怠笔钱攬D形在X方向尺寸合適，在Y方向尺寸不合適時的調節(jié)系數。取值范圍是0.5~2之間，大于1為放大，小于1為縮小，當Y方向尺寸合適，而X方向不合適時，先通過“縮放系數”使X方向尺寸合適，再通過“校正系數”使圖形在Y方向尺寸合適?！扒懈畲螖怠钡淖饔檬窃O定控制軟件對同一文件的重復加工次數。取值范圍為1-65536次。該功能是專為大規(guī)模工業(yè)生產而設置的，可大大提高加工的流暢性，提升加工效率?！按伍g等待”設定的是每一個加工循環(huán)之間，機床的暫停時間。目的是為方便裝換料等輔助工序的操作。其取值范圍是1-65536秒。“重復切割零點校正頻率”：步進電機驅動的半開環(huán)控制系統(tǒng)在長時間加工的過程中，有一定的累積誤差?！爸貜颓懈盍泓c校正頻率”的設置正是為了消除這種累積誤差。該功能是實現(xiàn)長時間連續(xù)循環(huán)工作的有力保障。該功能的頻率值控制：是每完成所設定數量的工作循環(huán)，光頭會自動校正一次機械原點。例如：“重復切割零點校正頻率”設為2，則機床每完成2次工作循環(huán)，在第3、5、7、9次循環(huán)工作前會進行一次原點校正。注：沒有安裝機械原點的機床，該選項為灰色不可使用?！扒懈钋俺C正原點”選中該功能則在加工開始之前，機床會自動進行一次原點校正。注：沒有安裝機械原點的機床，該選項為灰色不可使用。所有切割參數軟件會自動記憶，記憶的數值以最后關閉的繪圖窗口中的設定值為準?！拔灰扑俣取笨刂频氖且苑较蜴I手工移動或使用“移動”功能精確移動機床時，光頭的運動速度。“激光頻率”是激光管脈沖出光時，激光輸出的頻率，該參數的大小會影響劃線質量和“能量自動調節(jié)”功能。8.4.5.4繼續(xù)“繼續(xù)”功能是使用PC-BASED系統(tǒng)的機床為了使處于暫停狀態(tài)的機床繼續(xù)前面的加工而設置的。使用運動控制卡的機床該項無效。8.4.5.5移動“移動”功能是為使光頭沿X軸或Y軸方向移動一個精確的距離而設立的。具體操作方法是：使用“切割”菜單下的“移動”命令，或使用工具欄上的“”工具。點擊后，出現(xiàn)如下對話窗口分別設置相應方向的位移距離便可以了。其中X方向正值為向右移動，負值為向左移動。Y向正值為向前移動，負值為向后移動（方向均為操作者面向機床時為準）。8.4.5.6械原點“機械原點”該功能：使機床光頭回到機械原點進行校正。操作方法：使用“切割”菜單下“機械原點”命令，或工具欄中的“”工具。注：本設備沒有安裝機械原點，該選項為灰色不可使用。8.4.5.7larmAfterFinished加工完成報警，當選中時為完成提示，發(fā)出提示音并彈出完成窗口，否則將不做任何提示。8.4.6軟件中的顏色設置與排序功能顏色設置與排序功能是Lasersculpt3.0中最為強大的功能之一。與顏色相關的命令菜單共分為兩部分。一部分是前面3.3.7章節(jié)中提到過的“編輯”菜單下的“顏色設置”命令。另一部分是“切割”菜單下的“顏色分區(qū)設置”。這兩部分的設置是相輔相成，緊密聯(lián)系的，所以在此一并講解。8.4.6.1顏色設置功能該功能的目的是為選中的圖形填充顏色，并在各顏色內部為各線條（組）圖形排定順序?！邦伾O置”功能解決了部分上位軟件無法填色的問題（如文泰，田島刺繡軟件等）。“顏色設置”功能與后面將會介紹到的“顏色分區(qū)設置”功能結合，可以控制多達2048（8色X256個序號）條/組路徑的加工次序。從而為最合理的預設加工順序，減少空程，提高功效提供了有效手段。“顏色設置”功能對圖形進行排序時，共分為兩個排序級別：顏色種類為第一級別（高級別）；顏色內部的圖形序號為第二級別（低級別）。在加工時，軟件會遵從第一級別，根據各顏色間的安排順序，將各顏色的圖形分別加工。而在加工同一種顏色的圖形時，各圖形間的加工順序是按照顏色內部的圖形序號依次進行的?！邦伾O置”功能的使用方法是：首先選中待填色的圖形，再點擊“編輯”——“顏色設置”命令，之后會出現(xiàn)如下界面：顏色名 顏色內序號先選擇希望填充的顏色。然后指定當前選擇的圖形在顏色內部的序號。顏色序號的取值范圍為0-255。該序號指定的是顏色內部的順序，各顏色間的序號互不干擾。一次選擇的多個圖形將被指定為同一序號。所以當希望排定每一個圖形的加工順序時，須單個依次選中，并分別指定顏色及顏色內序號。8.4.6.2顏色分區(qū)設置該功能的目的是對指定好顏色的文件進行控制，設定各顏色間加工的先后順序及加工速度等參數。操作方法是：選擇“切割”菜單下的“顏色分區(qū)設置”，將彈出設置對話框。“顏色分區(qū)設置”對話框如下：“次序”是切割的先后順序，“0”代表不切割該顏色，“1”為最先切割，順次，“顏色分區(qū)設置中的“切割速度”設定的是切割此顏色圖形時的光頭移動速度。“能量”（W）是切割此顏色時的能量，為機床控制面板上能量設置的百分比。取值是0~100，例如控制面板上設置的電流是18毫安，W值是60，則加工此顏色時的能量就是18*60%=10.8毫安；“自動調節(jié)”的作用：使切割此顏色時激光能量隨速度線性變化，高速劃線時選用此功能。切割加工時，取消此功能。8.4.6.3切割實例下面舉一實例來說明用“顏色設置”功能與“顏色分區(qū)設置”功能配合起來，人工控制每一圖形的加工順序的方法。示例文件圖形如下。示例圖形被分成了紅、綠、黑三種顏色。其中每種顏色中的每個圖形又分別被賦予了顏色內部序號。（其序號與圖形外形的0、1、2、3、4、5、6、7、8、9一致）把“顏色分區(qū)設置”中的“次序”設為如下圖所示：機床在加工時會遵循如下順序：“黑0”、“黑1”、“黑2”、“黑3”、“黑4”、“黑5”、“黑6”、“黑7”、“黑8”“紅0”、“紅1”、“紅2”、“紅3”、“紅4”、“紅5”、“紅6”、“紅7”、“紅8”“綠0”、“綠1”、“綠2”、“綠3”、“綠4”、“綠5”、“綠6”、“綠7”、“綠8”由于軟件總共有8種顏色，每種顏色有256個（0-255號）序號，所以軟件總共能夠控制的圖形（或圖形組）的數量為8X256=2048個（組）。此功能對于大批量的工業(yè)化生產有很實際的意義。通過人工排序可使空程最短，加工效率最高。注：雕刻順序也遵循顏色分區(qū)和顏色設置中的次序例：即將雕刻的圖如下：顏色分區(qū)設置如下：顏色分區(qū)設置完成之后，全選要雕刻的圖形，則機器雕刻圖形的順序是：“黑123456”；“綠123456”；“紅123456”。所以可以根據自己的要求進行顏色分區(qū)設置，進而達到最理想的雕刻效果。8.4.7繪圖“繪圖”功能菜單集成了直線、矩形、圓、橢圓、圓弧、線段族（多段線）、文字等繪制功能。8.4.7.1直線繪制方法：執(zhí)行“繪圖”菜單下“直線”命令或點擊工具欄“”工具。然后用鼠標在繪圖窗口中點擊左鍵確定直線的起始點，按住左鍵不放，拖動鼠標到直線終點位置，松開鼠標左鍵，完成直線繪制。8.4.7.2矩形繪制方法：執(zhí)行“繪圖”菜單下“矩形”命令或點擊工具欄“”工具。然后用鼠標在繪圖窗口中點擊左鍵確定矩形的一個角點，按住左鍵不放，拖動鼠標到矩形的另一個角點位置，松開鼠標左鍵，完成矩形繪制。8.4.7.3圓繪制方法：點擊“繪圖”菜單下“圓”命令或點擊工具欄“”工具。然后用鼠標在繪圖窗口中點擊左鍵確定圓心位置，按住左鍵不放，拖動鼠標確定圓的半徑大小，松開鼠標左鍵，完成圓的繪制。8.4.7.4橢圓繪制方法：點擊“繪圖”菜單下“橢圓”命令或點擊工具欄“”工具。然后用鼠標在繪圖窗口中點擊左鍵確定橢圓的一個角點，按住左鍵不放，拖動鼠標到橢圓的另一個角點位置，松開鼠標左鍵，完成橢圓繪制。8.4.7.6圓弧繪制方法：點擊“繪圖”菜單下“圓弧”命令或點擊工具欄“”工具。然后用鼠標在繪圖窗口中單擊左鍵確定圓弧的第一點，松開左鍵；拖動鼠標到圓弧的第二點位置，點擊鼠標左鍵；松開左鍵，拖動鼠標到圓弧的第三點位置點擊鼠標左鍵，完成圓弧繪制。8.4.7.7線段族繪制方法：點擊“繪圖”菜單下“線段族”命令或點擊工具欄“”工具。然后用鼠標在繪圖窗口中單擊左鍵確定線段族的第一點，松開左鍵；拖動鼠標到線段族的第二點位置，并單擊鼠標左鍵確定線段族的第二點；拖動鼠標到線段族的第三點位置點擊鼠標左鍵。依次類推，繪制出線段族中的所有點。需要結束線