焦点校准的本质是让激光束在被加工材料表面(或内部,如深雕场景)汇聚成最小光斑,此时能量密度最高,打标效果最优。可通过以下4 个关键指标判断:
不同类型的激光打标机(光纤、CO₂、紫外)校准逻辑一致,但工具和细节略有差异,以下是行业通用的 3 种方法:
原理:利用激光在不同高度的材料表面形成的光斑大小差异,找到光斑最小的位置(即焦点)。
操作步骤:
- 固定测试材料:在打标头正下方放置一张白纸或透明胶带(胶带需粘贴在平整基板上,避免褶皱)。
- 设定测试参数:功率调至10%-30%(避免击穿材料),速度调至500-1000mm/s,打标一个简单图形(如 10mm×10mm 的正方形或实心圆点)。
- 调整 Z 轴高度:
- 先将打标头 Z 轴调至一个初始高度(如根据材料厚度预设值),打标第一个测试图形;
- 每次上下微调 Z 轴 0.1-0.2mm(光纤机常用精度),重复打标,连续测试 5-8 个不同高度的图形。
- 判断焦点位置:
- 观察所有测试图形的光斑大小和清晰度:光斑最小、边缘最锐利的图形对应的 Z 轴高度,即为正确焦点;
- 例:光纤打标金属时,若 Z 轴 = 20.0mm 时光斑最小、打标最清晰,则此高度为焦点。
原理:利用设备自带的红光指示系统(模拟激光光路)或外接焦点检测仪,直接观察激光束的汇聚点,无需试打。
操作步骤(以红光指示为例):
- 开启红光指示:在打标软件中开启 “红光预览” 功能,此时设备会发出一束红色激光(与实际激光光路重合)。
- 放置测距工具:在被加工材料表面放置一块透明标尺或焦点定位板,确保红光能投射在标尺上。
- 调整 Z 轴高度:
- 缓慢上下移动打标头 Z 轴,观察红光在标尺上的光斑大小变化;
- 当红光光斑最小、最亮时,此时打标头与材料表面的距离即为焦点距离。
- 锁定参数:记录此时的 Z 轴坐标,在打标软件中设置为 “焦点高度”,后续加工同一厚度材料时直接调用。
注意:紫外激光打标机因红光与紫外光路可能存在微小偏差,建议校准后再通过试打验证;CO₂激光机若无红光,可外接 “激光光路指示器” 辅助。
原理:对于需要深度打标的场景(如金属深雕、塑料刻字),焦点不仅影响表面清晰度,还决定打标深度的均匀性。通过测量打标深度判断焦点是否正确。
操作步骤:
- 设定深雕参数:功率调至 50%-70%,速度降低(如 200-500mm/s),设置 2-3 层扫描(确保有一定深度)。
- 多高度试打:在材料上选取 3-4 个点,分别在不同 Z 轴高度下打标相同图案。
- 测量深度:用千分尺或深度规测量每个试打点的打标深度。
- 判断焦点:深度最大且底部平整的点对应的 Z 轴高度,即为深雕场景的最佳焦点(因深雕时焦点可能需略低于材料表面,具体根据材料厚度调整)。
若打标效果差,排除参数问题后,需检查焦点偏移的根源:
- Z 轴机械松动:打标头 Z 轴导轨或丝杠磨损、螺丝松动,导致高度定位不准。需定期紧固螺丝、润滑导轨。
- 材料厚度不均:被加工材料表面不平整(如金属板翘曲、塑料件凹凸),需通过 “自动对焦” 功能(部分高端设备配备)实时调整焦点,或手动找平材料。
- 光路偏移:激光振镜、扩束镜松动导致光路偏离,此时即使 Z 轴高度正确,焦点也会偏移。需重新校准光路(由专业人员操作)。
- 扩束镜参数不匹配:更换扩束镜后,激光汇聚角度变化,需重新校准焦点(扩束镜倍数越高,焦点距离通常越长)。
不同激光器的光斑特性不同,校准细节需针对性调整:
判断焦点是否校准正确的核心逻辑是:“先通过工具定位(红光、检测仪),再通过试打验证(清晰度、深度),最后结合材料特性微调”。日常操作中,建议对常用材料的焦点高度进行记录(建立参数库),更换材料时快速调用,同时定期检查 Z 轴机械精度和光路稳定性,确保打标效果持续最优。

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