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木材切削原理与木工刀具(267)一一透镜焦距!

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    2019-9-6 07:22
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2019-5-18 07:43:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    根据衍射理论,聚焦光斑直径D可用下式表示:
    D=2.4f·l/D0(um)
    式中:
    D—入射光束直径(mm)
    f—透镜焦距(mm);
    l—激光波长(μm)
    对于切割常用的CO2激光束而言,因波长l=10.6μm,则上式为
    D=25.4fD。(um)
    与光尺寸相联系的焦深Z,它指焦点上、下沿光轴中心功率强度超过顶峰强度12的那段距离,即
    Z.=±11.12 37.5f.
          从以上公式可知透镜焦距增大1倍,则聚焦光斑直径增大1倍,而焦深却增大2倍。对于给定的激光功率而言,增大透镜焦距虽然可以增加焦深,即提高可切透深度,但功率密度却降低了。
        为了获得良好的切割效果,要求焦平面处的功率密度为10°-10°W/cm2。研究成果表明焦距在75-150m范围内,对切割木材、刨花板、纤维板特别适用。但尚未对切割深度大于50mm的木材的最佳焦距进行过研究.
           聚焦平面相对于工件的位置很重要。若焦深长,则操作所允许的偏差就可以大些。在实际操作过程中很难确定其准确位置,往往需要在操作时做调整。聚焦平面相对工件的位置有三种情况:
          第一,聚焦位置高于工件的表面,顶峰功率密度的光束不在工件上,进入工件光束的功率密度逐渐降低,切割变宽,切割深度变小,切割表面被烧焦。
          第二,聚焦位置恰好在工件上面,顶峰功率密度光束照射在工件表面,功率密度随着工件厚度增加而减少,切缝壁平行度差,易形成喇叭口。
          第三,在焦深与工件厚度接近时,若聚焦位置在工件的中部,则功率密度在工件厚度方向比较均匀,切缝壁平行度好,热影响区也较小。因而切割表面光滑,也可切割更厚的工件。
       在进行木质艺术品雕刻过程中,往往利用聚焦位置来改变切割深度和切缝宽度以获得良好的艺术效果或工艺要求。

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