《機(jī)械加工技術(shù)》（第2版）高等教育出版社同步精品課程——中職專業(yè)課模塊三

數(shù)控機(jī)床及其應(yīng)用3.4了解特種加工技術(shù)及其應(yīng)用3.4.2了解激光加工技術(shù)及其應(yīng)用知識(shí)目標(biāo)1、認(rèn)識(shí)激光加工技術(shù)、設(shè)備2、了解激光在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用3、了解激光加工技術(shù)的特點(diǎn)能力目標(biāo)1.能正確對(duì)激光加工技術(shù)分類2.能掌握激光在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用情感目標(biāo)通過學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)先進(jìn)加工制造技術(shù)的熱情。三維目標(biāo)請(qǐng)同學(xué)們思考常用的鼠標(biāo)鍵盤可以用激光的哪方面加工制作？01導(dǎo)入情景請(qǐng)同學(xué)們思考1、什么是激光加工？激光加工主要應(yīng)用在哪些場(chǎng)合？2、對(duì)比普通機(jī)械加工，激光加工有哪些特點(diǎn)？3、激光加工原理如何？？01導(dǎo)入情景新知學(xué)習(xí)02一、認(rèn)識(shí)激光加工技術(shù)1.激光加工技術(shù)激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料(包括金屬與非金屬)進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔和微加工等的一種高新技術(shù)。激光加工實(shí)景及其工藝品新知學(xué)習(xí)02一、認(rèn)識(shí)激光加工技術(shù)2.激光加工原理激光加工是利用激光器發(fā)射高功率密度的激光束照射工件，使工件材料熔化、汽化而進(jìn)行穿孔、切割和焊接等的特種加工。通常用于加工的激光器主要是氣體與固體激光器。新知學(xué)習(xí)02一、認(rèn)識(shí)激光加工技術(shù)2.激光加工原理圖示為以二氧化碳為介質(zhì)的氣體激光器切割工件的工作原理。請(qǐng)同學(xué)們嘗試分析圖示激光加工的原理新知學(xué)習(xí)02二、了解激光加工設(shè)備激光加工技術(shù)是涉及光、機(jī)、電、材料及檢測(cè)等多門學(xué)科的綜合性先進(jìn)制造技術(shù)。常用的激光加工設(shè)備主要包括激光器、電源、光學(xué)系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)四個(gè)部分，其中激光器是激光加工的核心設(shè)備。典型的激光器結(jié)構(gòu)新知學(xué)習(xí)02二、了解激光加工設(shè)備在圖中可以看出，激光器主要由激光工作物質(zhì)、激勵(lì)源及諧振腔組成，它們?cè)诩す馄髦械墓δ苋缦拢旱湫偷募す馄鹘Y(jié)構(gòu)1.激光工作物質(zhì)功能：實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并產(chǎn)生光的受激輻射放大作用。這類介質(zhì)可以是氣體、固體、液體或半導(dǎo)體。現(xiàn)有工作介質(zhì)近千種，可產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)非常廣泛新知學(xué)習(xí)02二、了解激光加工設(shè)備在圖中可以看出，激光器主要由激光工作物質(zhì)、激勵(lì)源及諧振腔組成，它們?cè)诩す馄髦械墓δ苋缦拢?.激勵(lì)源功能：激勵(lì)源可以激勵(lì)原子體系，使工作介質(zhì)中出現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)上能級(jí)的粒子數(shù)增加。一般可以用氣體放電的方法利用具有動(dòng)能的電子去激發(fā)介質(zhì)原子，稱為電激勵(lì)；也可用脈沖光源來照射工作介質(zhì)，稱為光激勵(lì)；此外，還有熱激勵(lì)、化學(xué)激勵(lì)等。各種激勵(lì)方式被形象地稱為泵浦或抽運(yùn)新知學(xué)習(xí)02二、了解激光加工設(shè)備在圖中可以看出，激光器主要由激光工作物質(zhì)、激勵(lì)源及諧振腔組成，它們?cè)诩す馄髦械墓δ苋缦拢?.諧振腔功能：在激光器兩端，面對(duì)面裝上兩塊反射率很高的反射鏡，一塊反射鏡幾乎全反射，另一塊反射鏡大部分反射，少量透射，以使激光可透過這塊反射鏡而射出。被反射回到工作介質(zhì)的光繼續(xù)誘發(fā)新的受激輻射，光被放大。因此，光在諧振腔中來回振蕩，形成連鎖反應(yīng)，獲得放大，產(chǎn)生強(qiáng)烈的激光，從部分反射鏡一端輸出新知學(xué)習(xí)02二、了解激光加工設(shè)備激光器的種類很多，按工作物質(zhì)的性質(zhì)大體可以分為氣體激光器、固體激光器和液體激光器；按工作方式可分為連續(xù)型和脈沖型等；按激光器的能量輸出又可以分為大功率激光器和小功率激光器。新知學(xué)習(xí)02二、了解激光加工設(shè)備激光器的種類很多，按工作物質(zhì)的性質(zhì)大體可以分為氣體激光器、固體激光器和液體激光器；按工作方式可分為連續(xù)型和脈沖型等；按激光器的能量輸出又可以分為大功率激光器和小功率激光器。1.氣體激光器說明：氣體激光器以氣體為工作物質(zhì)，可分為二氧化碳激光、氦氖激光、準(zhǔn)分子激光和氬離子激光。氣體激光器具有單色性和相干性較好、效率高、壽命長(zhǎng)、連續(xù)輸出功率大的特點(diǎn)，常應(yīng)用于切割、焊接和熱處理等加工。氣體激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、操作方便，在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、精密測(cè)量、全息技術(shù)等方面應(yīng)用廣泛。氣體激光器有電能、熱能、化學(xué)能、光能及核能等多種激勵(lì)方式新知學(xué)習(xí)02二、了解激光加工設(shè)備激光器的種類很多，按工作物質(zhì)的性質(zhì)大體可以分為氣體激光器、固體激光器和液體激光器；2.固體激光器說明：固體激光器效率低，通常采用脈沖工作方式以避免固體介質(zhì)過熱，由光泵、諧振腔、工作介質(zhì)、聚光器、聚焦透鏡等組成。固體激光器一般小而堅(jiān)固，脈沖輻射功率較高，應(yīng)用范圍較廣泛新知學(xué)習(xí)02二、了解激光加工設(shè)備激光器的種類很多，按工作物質(zhì)的性質(zhì)大體可以分為氣體激光器、固體激光器和液體激光器；3.液體激光器說明：也稱染料激光器，以有機(jī)染料為工作介質(zhì)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的能產(chǎn)生激光的有機(jī)染料大約為500種。液體激光器種類繁多、價(jià)格低，其最重要的輸出特性是波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)，主要應(yīng)用于激光光譜學(xué)、光化學(xué)、光生物學(xué)等科學(xué)研究及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域課外拓展課后進(jìn)行以下激光器相關(guān)原理及特點(diǎn)的信息收集按工作方式可分為連續(xù)型和脈沖型等；按激光器的能量輸出又可以分為大功率激光器和小功率激光器。新知學(xué)習(xí)02三、了解激光加工技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用隨著激光加工技術(shù)的不斷發(fā)展，其在機(jī)械加工領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，如金屬平形板材的激光切割、汽車制造業(yè)中的激光焊接、各類氣缸的激光表面熱處理、金剛石與珠寶的激光打孔、激光模具內(nèi)腔加工技術(shù)和激光快速成形技術(shù)等。常見的激光加工技術(shù)應(yīng)用于激光切割、激光焊接、激光打孔及激光標(biāo)記嘗試判斷下圖分別屬于哪種技術(shù)？新知學(xué)習(xí)02三、了解激光加工技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用加工方法圖示說明激光切割

利用激光切割設(shè)備可切割厚度為4mm以下的不銹鋼，在激光束中加氧氣可切割厚度為20mm的非合金鋼，但加氧切割后會(huì)在切割面形成薄薄的氧化膜，切割部件的尺寸誤差較大。激光切割可分為汽化切割、熔化切割、氧化熔化切割和控制斷裂切割激光焊接

激光焊接的突出優(yōu)點(diǎn)在于可焊接高熔點(diǎn)金屬或兩種不同金屬光斑小，熱變形小，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。同時(shí)，激光焊接迅速、精度高，能焊接難以接近的部位，能透過透明材料進(jìn)行焊接，適用于其他焊接方法難以完成的焊接新知學(xué)習(xí)02三、了解激光加工技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用加工方法圖示說明激光打孔

激光打孔是一種非接觸性加工，孔徑容易控制，短時(shí)間內(nèi)能完成打孔，且孔深與孔徑比值大。同時(shí)，它能在高硬度、高熔點(diǎn)材料及彎曲不平、脆質(zhì)材料上輕易開孔激光標(biāo)記

利用高能量密度的激光對(duì)工件進(jìn)行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標(biāo)記小組PK小組為單位，識(shí)記激光加工技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用。老師提問，小組搶答。新知學(xué)習(xí)02四、了解激光加工技術(shù)的特點(diǎn)0

1.激光束可用于精密微細(xì)加工。02.功率密度高，可加工堅(jiān)硬、高熔點(diǎn)材料，如鉬、鈦、金剛石、玻璃和陶瓷等。新知學(xué)習(xí)02四、了解激光加工技術(shù)的特點(diǎn)0

3.激光加工屬于非接觸性加工，無工具損耗，不會(huì)產(chǎn)生加工變形。04.加工速度極快，對(duì)工件材料的熱影響小。新知學(xué)習(xí)02四、了解激光加工技術(shù)的特點(diǎn)05.可在空氣、惰性氣體和真空中進(jìn)行加工，并可通過光學(xué)透明介質(zhì)進(jìn)行加工。06.生產(chǎn)率高，激光加工裝置比較簡(jiǎn)單。新知學(xué)習(xí)02四、了解激光加工技術(shù)的特點(diǎn)07生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)空氣流通，操作人員應(yīng)戴防護(hù)目鏡。激光加工技術(shù)作為先進(jìn)制造技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車、電子、電器、航空、冶金和機(jī)械制造等國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要領(lǐng)域，它在提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、無污染、降低材料消耗等方面正發(fā)揮著越來越重要的作用。課堂小結(jié)03

本節(jié)課主要認(rèn)識(shí)激光加工技術(shù)、設(shè)備，了解激光在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用