JBK991482型高精度激光标刻刻线标刻机.docx
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JBK991482型高精度激光标刻刻线标刻机
JBK991型激光标刻机
使用说明书
扬州曙光光电自控有限责任公司
前言
欢迎使用JBK系列激光标刻机，该系列产品是我厂在多年研制激光产品的基础上，结合引进的西门子数控伺服技术，开发研制的一系列激光刻线加工设备。
为了使该产品能最大限度地为用户服务，在首次通电使用之前，务必仔细阅读本使用说明书。
本使用说明书适用于JBK991型激光标刻机标准配置产品，对于特殊订货的产品，请仔细阅读另附的特别说明。
本产品规格如有更改，恕不另行通知。
1.概述
JBK991型激光标刻机是继我厂推出JBK-1、JBK210、JBK481、JBK482等系列激光标刻机产品之后，开发低价位市场，并结合国内用户需求，开发研制的新一代高性能、高可靠性的激光刻线机。
其主要特点是含有一个二维平面台和一个高精度旋转工作台，适用于量具，套管，标牌等的刻制加工。
整机性能指标在国内处于技术领先地位。
1.1型号说明
JBK99□
设计序列号为0，1，2，3……
带旋转台激光打标机系列产品代号
激光标刻汉语拼音大写首字母
1.2产品特点
$精度高：
采用高精度数字控制系统，刻线定位精度为μm级，适合各种金属标牌，硬质合金工具、量具、钻头等的刻线加工。
如商标标牌、千分尺、分度盘等。
C非接触式加工：
由于激光加工没有刀具和工件的接触，所以不会损伤工件表面，刻制的图形、文字等线条清晰美观。
ÿ操作简单：
友好简体的中文操作界面，用户能方便地设计标刻图形并付诸于刻制加工。
☺使用安全：
无论对用户还是对机器自身，产品都设计了完备的安全保护措施，以保证机器的安全运转和操作者的人身安全。
2.主要技术参数
技术参数是产品设计时所要求达到的若干技术性能指标和使用条件等，其中有些指标需要由用户提出。
我厂本着用户至上的原则，在最大的范围内满足用户的要求。
2.1技术指标
YAG激光输出，波长1.064μm，平均功率不小于20W
Ｘ－Ｙ工作台：
手动，
尺寸：
300×200（可由用户定制）。
行程：
150×100（可由用户定制）
Z轴行程：
250mm，（手动）
R轴分度刻线误差<±3'
刻线宽度：
一次光刻宽度0.08～0.3mm（可调）
刻线深度:
一次光刻深度≥0.02mm
刻线质量:
放大50倍观察,有黑度、无断线、无明显毛边
振镜扫描速度0-800mm/s，扫描范围100×100mm2
可靠性:
整机24小时连续工作能保证以上各项指标
2.2使用条件
电源：
3N～380V±10％，50±1Hz，6KVA
环境温度：
22±5℃
相对湿度：
不大于80％
大气压力：
86-106KPa
工作环境无强烈震源
3.安全保护
任何时候,安全都是第一位的。
我们的产品在设计时充分考虑了光、机、电等各方面可能存在的不安全因素。
设置了相应的保护措施。
以保证机器的安全运转和操作者的人身安全。
当然，对于用户而言，我们也作了必须严格遵守的安全操作规定。
3.1激光安全
激光器输出波长为1.064μm的近红外不可见光束，而且功率较高，可对人体皮肤、眼睛和其他部位产生烧伤和损伤。
因此在调试激光器和激光器运行中，手和身体其他部位，不得进入激光光路，特别是激光聚焦点，否则则产生严重的伤害。
在刻线机中，激光光路是完全封闭于机壳内的，并且标刻停止时电子快门切断激光光路，所以很好地避免了激光对人体的损伤。
3.2系统安全
系统安全是系统的自我保护功能。
包括如下几点:
缺相保护：
当缺相时，系统自锁,不能加电。
水温、水位、流量自动监测：
一旦水温、水位、流量出现异常（水箱内冷却水温度大于40±5℃、水压低于0.1Mpa,大于0.2MPa,水位低于设定位置），激光电源等立即停止工作,系统自锁。
误操作限定：
当发生某些可能损害机器的意外或错误操作时，系统控制和保护电路能够自动限定操作的有效性,以防对机器造成损害。
3.3安全使用
刻线机在使用时,必须严格遵守下述安全使用规定:
1）严格按照第6章所述,使用漏电断路器和埋设保护接地装置。
并且要定期检查可靠性。
2）
3）由于激光照射到工件后会产生少量漫反射光线，虽然不会对人体造成损伤，但长期照射仍可能对人眼有伤害，所以在刻线机工作时，所有工作人员必须戴上激光防护眼镜。
并且不要正对着观看激光射线。
4）
5）任何时候都不得一个人单独操作机器，以免出现意外。
当出现意外情况时，要迅速关断急停开关，以防事故的进一步蔓延。
刻线机的操作使用必须由经过厂方培训的人员进行。
6）
7）对刻线机的拆卸必须由经过维修培训的人员或由我厂技术人员进行，一般工作人员不得随便拆卸机器。
更不能在刻线机工作时拆卸机器。
8）
4.系统构造
5.
整个系统由主机、电控箱、冷却系统等部分组
成，具体功能结构如下。
光路
电路
水路
激光电源
激光器
扫描系统
聚焦系统
冷却系统
总控单元
X-Y工作台
总电源
声光开关
声光电源
4.1系统组成原理框图
图1系统组成原理框图
4.2激光刻线机外形及说明
激光刻线机的机身采用型材制成，结构简洁明了，稳固牢靠。
外形美观大方。
机身的上面是激光器，机身前端是工作台，用于放置工件，工作台位置由丝杠手动调节。
上下位置也可调节，用于给工件对焦。
4.3电控系统的说明
电控系统由振镜驱动源，工控机，主控制单元，激光电源，声光驱动源，步进驱动源等组成。
表2中详细介绍了各单元中开关、指示灯
的功能。
有关各单元的工作情况，参见第5章。
图2激光刻线机电控系统的外形示意图
表2：
电控系统说明
序号
名称
功能
备注
1
工作状态指示灯
指示电控系统工作状态
2
扫描开关
控制振镜驱动源加电
3
急停开关
紧急停机
4
备用开关
5
工控机门锁
供开启工控机用
打开后内有电源开关
6
振镜驱动源指示灯
指示X/Y振镜工作状态
开机正常后灯灭
7
振镜电源指示灯
指示振镜电源状态
8
声光电源开关
供开启声光电源用
9
选择开关
选择控制方式、运行方式等
详见声光工作原理
10
激光电源指示灯
指示激光电源工作状态
11
激光电源总开关
控制激光电源通断电
12
停止按钮
使激光电源停止工作
内/外控时都有效
13
内/外控开关
选择面板操作/计算机控制
拨到上为计算机控制
14
运行按钮
启动激光电源运行
"READY"灯亮后再按下
15
电流调节旋钮
内控时调节电流大小
16
电流表
分时显示电流设定值和工作值
17
频率调节旋钮
调节内调制脉冲频率
18
频率显示表
显示内调制脉冲频率
19
光路通断开关
控制快门的开/关
按下即接通快门电源
20
指示开关
辅助聚焦用氦氖激光的控制开关
按下即打开氦氖激光
21
旋转台开关
控制R工作台加电
22
总控钥匙开关
控制电控系统总电源通断
23
系统开关
控制各工作单元电源通断
24
冷却开关
控制冷却系统加电
25
声光开关
控制声光电源加电
5.工作原理
JBK991型激光刻线机的基本原理是激光器产生激光束经光学扩束系统、扫描系统和光学会聚系统后，作用在工件上，由计算机控制光学扫描系统，使得会聚光斑在工件上进行扫描，亦可控制工作台移动，使得工件在激光束焦平面上移动，从而刻划出所需的文字、图形等。
5.1激光器
激光器选用连续泵浦声光调Q的YAG固体激光器，这是激光刻线机的核心部件之一。
5.2光学系统
光学系统是激光刻线机的重要组成部分，主要完成激光束的传输和变换，包括光束的扩束、扫描和会聚。
旋转工作台采用蜗轮蜗杆结构形式，运转灵活，由步进电机直接驱动。
5.3电控系统
图3电控系统框图
总电源
激光电源
控制面板
主控计算机
氪灯
冷却系统
声光
驱动源
步进驱动源
声光Q开关
步进电机
振镜驱动源
X/Y振镜
JBK991`型激光刻线机电控系统是由主控计算机、系统控制与检测电路、接口与隔离电路、步进电机驱动单元、扫描振镜驱动单元、声光驱动单元、以及连续YAG激光器稳流电源等组成。
其控制对象主要是电子快门、旋转工作台电机、X/Y扫描振镜、声光Q开关以及氪灯,内外循环冷却系统等.系统控制图见图3。
5.3.1主控计算机
主控计算机采用工控机，在本产品中作系统控制，编制标刻程序，设计标刻图形等之用。
为便于用户使用，采用，配有本厂设计的控制软件。
主控计算机基本配置如下：
a.CPUPENTEUM以上；
b.内存64M以上；
c.软驱1.44MB一个；
d.硬盘20GB；
e.至少具有2个串口，1个并口；
f.显示器及显示卡SVGA；
g.键盘及鼠标。
5.3.2系统控制及检测电路
系统控制及检测、保护电路可提高系统的可靠性，增强系统的安全防护性能，以防人为操作失误及系统本身发生故障的情况下，造成系统损伤或故障的扩大。
5.3.3计算机接口电路及隔离电路
计算机接口电路是根据工控机的IPC总线扩充槽设计的，包括四路D／A转换电路和多路I／O接口电路。
D／A转换输出作为振镜驱动电路的输入电平（－6V～+6V），以及激光电源的电流调节电平。
I／O电路的端口用作工作台、振镜、声光、快门、激光电源等的状态检测和驱动控制。
计算机隔离电路采用光电隔离技术，对四路D/A转换和所有的I/O通路进行隔离，以防控制、驱动电路通过信号通道对计算机系统产生干扰。
5.3.4步进电机驱动单元
步进电机驱动单元驱动旋转工作台，具有精度高，控制方便，运行平稳等特点。
5.3.5振镜驱动单元
振镜驱动电路采用PID控制技术，使得振镜系统在闭环控制后，能达到较高的伺服精度和线性度。
5.3.6声光驱动单元
声光驱动单元，作为声光Q开关的配套驱动电源。
它能接受外部的控制信号，产生相应的射频信号并施加到Q开关元件进行激光有无控制和Q调制。
工作频率为27MHz，输出功率大于25W。
驱动器内集成了功能强大的三种控制方式，并具有脉冲内外调制的特点。
配上熔石英声光Q开关，用于YAG连续激光器腔调Q之用。
驱动单元施加射频信号期间，Q开关控制激发激光进程停止，而激光棒继续吸收氪灯的能量而积累了大量的能量，一旦撤除射频信号，激光器将释放出峰值功率巨大的激光脉冲。
在出光期间，有目的地给Q开关元件施加上一系列射频脉冲群，周期性的关断和释放激光，是从功率相对低的激光器中获得窄脉冲宽度和高峰值功率光束的绝妙手段。
这种调制方式称为Q调制。
利用面板上的选择开关，可以使用多种控制方式：
1.M1方式：
带有Q调制和首脉冲抑制的控制方式，在刻线中一般均使用这种控制方式。
2.
3.M2方式：
射频输出信号跟随出光控制信号的控制方式。
增加了刻制的自由度
4.
5.M3方式：
是一种适合于塑料和木材等材料的加工场合。
6.
内、外调制使用：
内调制时，将拨动开关拨至内调制，可以通过波段开关改变所需的调制频率；外调制时，将拨动开关拨至外调制，同时在输入端输入TTL逻辑电平或相应脉冲。
5.3.7
连续YAG激光器稳流电源
连续YAG激光器稳流电源用于点燃氪灯。
该电源采用变频PWM技术自动稳流，通过控制IGBT智能模块的开关频率来调节电流的大小，电流稳定度高，电流噪声小。
5.3.7.1电源保护功能：
缓上电保护：
为避免动力电合闸时造成的电流冲击，该电源设有缓上电保护功能。
当面板上“READY”灯点亮时，允许电源启动。
若“READY”灯不亮，则禁止启动。
软启动保护：
为保护灯管，在引燃氪灯成功后，输出电流从最小给定值（出厂调定值为7A）缓慢上升至实际电流设定值，避免启动冲击。
欠电压保护和失电保护：
当电网电压低于195V时，面板上“power”灯熄灭，欠压保护动作，电源启动按钮无效。
若电网失电后又来电，须重新按“启动”按钮。
过流保护：
当工作电流大于标称电流值时，过流保护动作，强制减小工作电流，面板上“ALARM”灯点亮并发出蜂鸣声。
此时须大幅度减小电流值或停机调整电流设定值后重新启动，方可退出保护状态。
过热保护：
当IGBT功率模块温度高于90℃时，过热保护动作，电源停止工作
外控保护：
外控保护接点由后面板上两个红色接线柱构成，只有这两个接点短路时电源才能启动。
若激光电源工作时内冷却系统水温、水压出现异常，系统保护电路将断开这两个接点的连接，电源停止工作。
5.3.7.2电流调节
调节激光电源工作电流的方式有两种:
⑴电位器调节将面板上内/外控开关拨至“INNER”，即可通过面板上电流调节旋钮预设定工作电流，电源启动后该旋钮用来调节工作电流。
⑵外控方式调节将面板上内/外控开关拨至“OUTER”，即可在开机后通过主控计算机中控制软件来分时调节设定电流和工作电流。
详见8.7.6节
5.4软件
控制软件具有良好的人机界面，操作简便。
软件兼容性好,容错能力高，开放性强。
作图软件采用工程绘图软件AutoCAD，用矢量方式处理图形、字符，具有作图效率高、图形精度高等特点。
5.5冷却系统
激光器工作时，大量的光能在泵浦腔和激光晶体内转换成热能，从而引起温升，为使激光器正常稳定地工作，必须及时将余热用冷却水带走。
为此，激光刻线机采用二次循环冷却系统，克服热效应的影响，提高激光输出的稳定性。
内循环冷却系统的水温、水位均由电控系统监测，一旦异常，激光电源等即停止运行，并报警。
外循环冷却系统配置了温控仪和致冷装置，可使水箱内的水温控制在某一恒定温度范围内。
内循环冷却系统和外循环冷却系统同时使用，可大大提高冷却效果。
6.安装调试
6.1安装环境
安装厂房面积不小于25平方米，四周无强烈震源，并配备空调、去湿机，以保证工作环境的温度、湿度等符合2.2条使用要求。
6.2配电
6.2.1配电容量不小于15KW。
6.2.2配电板（柜）至少必须安装：
⑴380V30A插座一只（供电控系统使用）；
⑵380V15A插座一只（供外循环冷却系统使用）；
⑶220V10A插座一只（供计算机使用）；
⑷220V10A插座一只（供调试使用）；
⑸配备专用保护接地线。
6.2.3建议使用漏电断路器或其它具有漏电保护功能的空气开关作配电总开关。
6.2.4接地
为保护人身和设备安全必需按国家有关标准埋设保护接地装置，电控箱外壳和机床与保护接地线之间电阻小于0.1Ω。
6.3水源
未购置外循环冷却系统的用户，可使用自来水、深井水等作为冷却水源，但必须符合下述要求：
⑴保证水流畅通，水路不得渗漏；
⑵水温不超过22℃;
⑶水压不低于2Kg（若水压低，请使用增压泵）。
建议购置与本机配套的外循环冷却系统，外循环冷却系统与内循环冷却系统同时使用，可达到最佳的冷却效果。
7.操作说明
7.1建立标刻程序
详见操作软件的联机帮助和软件说明书。
7.2启动系统
7.2.1打开计算机，运行控制界面软件包。
7.2.2打开外循环冷却系统。
7.2.3打开“总电源”开关，总电源指示灯、三相指示灯亮、电控箱散热风机转动、工控机初始化，计算机接口电路及系统控制电路开始工作。
7.2.4按下“系统”按扭，电控系统运行，并处于计算机的监控下。
7.2.5按下“冷却”按钮，内循环冷却系统工作。
7.2.6开激光电源
⑴.首先检查激光电源上各开关都应处于关断状态，将“内/外”开关置“内”
⑵.合上面板上电源总开关，前面板上的数显表、电源指示“POWER”灯、停止按钮“STOP”灯亮、散热风机开始工作，约6秒钟后允许启动“READY”灯亮。
⑶.调整电流调节旋钮，使电流至设定值。
⑷.按下启动“RUN”按钮，停止指示“STOP”灯熄灭，启动指示“RUN”灯亮，电源6秒钟内自动开始点燃氪灯，若一次点灯不成功，系统将以4秒的周期自动重复点灯，直至点灯成功为止。
7.2.7开声光驱动单元
将内、外调制拨动开关拨至内调制。
手动调节声光调制频率至所需值;按下“声光”按钮,调节声光电源面板上旋钮使
注意：
不能在空载情况下开声光驱动单元，即声光调Q开关必须接在驱动源上，否则将有可能损坏声光驱动源。
7.2.8按下“旋转台”按钮,步进电机驱动源加电,
7.2.9按下“扫描”按钮，振镜驱动源加电，振镜动作,光点移动到零位。
提示：
正常开机顺序如下：
外冷却→总控→计算机→系统→内冷却→激光→声光→旋转台→扫描
7.3试刻样品
7.3.1运行标刻程序试刻样品，显示器上模拟显示标刻过程。
刻制完毕时计算机会发出提示声响。
操作人员方可取出工件。
7.3.2调节灯电流大小，改变激光输出能量，调整声光功率、声光频率（步骤7.2.8），或升降激光头调整焦距
、改变离焦量，直到刻制的线宽、线深等满意为止。
7.4正式标刻
7.4.1装夹工件。
7.4.2开始标刻按主机操作面板上“开始”按钮，停止标刻按“停止”按钮。
亦可按主机界面“START”开始标刻，“STOP”停止标刻。
7.5标刻结束
工作加工完毕，按下面的流程关机：
关扫描→旋转台→声光→激光电源→内冷却→系统→计算机→总电源→外冷却。
8.控制软件介绍
刻线机所采用的软件是我厂自行开发成功的。
具有界面友好，操作方便的特点。
同时，我们的软件还在不断的更新发展中，与本说明书可能有不同之处，具体请详见软件使用说明。
8.1软件安装与卸载
安装与卸载由我厂技术人员负责进行，如使用过程中出现软件问题，请与我厂联系
8.2软件版权
请使用注册软件，XX而擅自使用、复制本软件，将要承担严厉的法律责任。
版权所有（C）1999-2001，江苏曙光光电自控有限责任公司
9.维护与保养
9.1日常维护
9.1.1工作环境必须符合2.2条要求，环境应清洁，不允许有灰尘、油渍、霉雾、手印等污染外露的光学零件。
9.1.2必须保证内循环冷却系统用蒸馏水的水质,做到定期更换。
夏季至少3个月换水一次，其它季节至少5-6个月换水一次。
9.1.3装卸工件及其他操作时，必须格外小心，以防震动和撞击破坏光学系统、一维工作台等精密部件。
9.1.4电控系统谨防受潮，安置地点必须保证通风良好，不得在其顶盖及周围堆放杂物，闲置不用时，应定期通电。
9.2更换氪灯
9.2.1氪灯寿命通常为400小时左右，正常工作一定时间以后，发现激光输出能量明显减弱，即需换灯。
9.2.2更换氪灯时，务必关断电源，拔下电源插头，并让氪灯充分放电。
9.2.3换灯
⑴打开激光头外罩。
⑵为防止放电不充分，可用电压表测量一下氪灯两端电压，确认灯电压低于安全电压，方可换灯。
若灯电压过高，可用一支10-50KΩ的电阻对其放电。
⑶松开电极夹头上的紧固螺母，卸下电极夹头，将灯两端固定压片的螺钉旋出，取下
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