何为蔚，曹 珪，蒋增荣

（桂林广陆数字测控有限公司，广西 桂林541213）

0 引言

游标卡尺被誉为“工业的眼睛”，受到美国、德国、日本等全球先进制造业国家的重视，然而中国却是世界上游标卡尺生产第一大国，中国制造的游标卡尺占据了全球份额的75%[1]。游标刻线，是游标卡尺生产过程中最为关键的一道加工工序，关乎到游标卡尺精度、示值及外观是否符合相关标准要求。随着近年来工业智能化迅速发展需要及人们对环境保护、职业健康意识的增强，量具行业中游标卡尺刻线工艺也日新月异，从最初的对线条照相、腐蚀工艺逐步改进为光纤激光刻线机刻线工艺。本文首先介绍光纤激光刻线机系统构成与工作原理和光纤激光刻线机在游标卡尺游标刻线加工工艺中的应用，最后讲述光纤激光刻线机在量具制造中刻线工艺方面的发展方向。

1 光纤激光刻线机系统构成与工作原理

1.1 系统构成

光纤激光刻线机整个系统由主机、激光器、振镜扫描系统、电器控制柜、聚焦镜头，工作台等部分组成，如图1所示。

图1 系统组成原理框图

图2 光纤激光刻线机外形示意图

1.2 主机的各部分名称及作用

光纤激光刻线机的主机如图2所示，由机床床身、机床立柱、激光头组件、工作台、控制台组成。机床床身由大理石加工制成，防止应力变形，是保证刻制精度的前提；床身的上面是工作台由铝件加工制成，减轻伺服电机负载。保证伺服电机及丝杆精度。用来放置工件，工作台位置由精密的伺服电路闭环控制，控制台是操作人员编程及刻线机调试操作控制区域，旋转式便利的操作箱，可以根据实际需要随意旋转的操作台位置。

1.3 刻线机工作原理

光纤激光刻线机的基本原理其实很简单，光纤激光器产生激光束经过光学扩束系统、振镜扫描系统和光学会聚系统后，照射在工件上面，由计算机控制光学振镜扫描系统，使得会聚光斑在工件上面进行扫描，同时，即可控制工作台X/Y轴移动，使得工件在激光束焦平面上移动，从而刻划出所需的线条、文字等各种线条。

2 光纤激光刻线机在游标卡尺游标刻线工艺上的应用

2.1 用光纤激光刻线机刻游标卡尺游标的工艺流程

（1）刻线程序编制。根据产品和图纸要求，线长、字高、标记，按设计尺寸要求编制和排版，如有文字和图形的，需在AutoCAD里做好后，再经刻线编程软件转换后直接调用，需要缩放的按比例缩放。

（2）刻线程序检查。程序编完后，按相对应的货号和图号保存程序文件，把程序更新，调出程序并在显示器上展示图形文件，检查线条及图形，线和字是否对齐、对中、对比和图纸设计有没有不符的，如有不符及时更正保存。

（3）工装调试及产品装夹。移动定位夹具至适合的位置，把游标卡尺装到工装上，用百分表打表保证直线度误差小于0，03 mm。装夹产品时要轻拿轻放，不能碰伤和划伤游标卡尺。游标尺放上夹具后，看游标尺是否和夹具紧合，如有异常及时处理。

（4）首件加工。检查设备设置的加工参数是否正确。按光纤激光刻线机操作规定开动设备，并空运转十五分钟以后，观察设备是否处于正常状态，调出准备加工产品的程序，在调出的程序里，根据图纸和工装情况要求，修改程序定位坐标，保存，更新，把更新的程序用图形的方式在显示屏上展示出来，检查改动的坐标是否有错，图形会直观的显示出来，位置不对，再改正确。这些准备工作都做好了，按下设备上的加工键，开始加工。加工完第一件产品，先行对照图纸，对照订单要求就行自检。

（5）刻制产品交检。所有刻线按照国家标准GB/T1214.1-1996进行检验，交检产品时，图纸、跟单、计划单必须同时交给检验员，对订单有特殊要求的，在跟单上注明，按订单要求进行检验。检验合格后，并加盖检验章在跟单上，才能进行后续产品的加工。

2.2 用光纤激光刻线机刻游标卡尺游标的优点

目前部分光纤激光刻线机属国内研制生产出的新一代高精度、高速度、高可靠性的激光精密加工设备，整机性能指标达到了国际先进水平。

（1）速度快：系统采用超高速振镜系统和最优化的专用软硬件控制系统，精准的X/Y/Z轴自动定位，满足多工位刻制，实现了超高速刻线，150 mm公制卡尺（包括主尺；游尺；字符）光刻时间＜1′50″。

（2）精度高：全程刻线0～1 050 mm刻线累计误差小于土0.017 mm；工作台重复定位精度误差：±0.003 mm。

（3）质量好：线条垂直、不间断、无明显毛边，浅线具有镀黑铬效果。

（4）可浅刻：通过修改LA（电流控制参数）在不击穿铬层的同时可实现浅刻黑线，其黑度高、质量好，解决了游标卡尺深刻黑线电流击穿铬层，导致刻线部位容易生锈的问题。

（5）易操作：多种操作模式选择，可通过控制台面板按钮选择手动操作模式操作设备或自动操作模式操作设备，旋转式便利的操作台，可以根据实际需要随意旋转的操作台位置。

（6）易编程：G代码编程、记事本txt格式导入、语句自动诊断识别、模拟效果显示。尽可能的避免了程序编制错误带来的损失。

（7）无耗材：光纤激光刻线机刻线工艺，除了电能消耗外无任何工艺消耗品，设备维护简单，降低了工艺运行成本。

（8）环保性：光纤激光刻线机刻线工艺为非接触式加工相对于传统的线条照相腐蚀法，避免了化学物品对人员和环境造成危害及污染的可能。

3 光纤激光刻线机刻线在量具制造中刻线工艺的应用发展方向

近年来，中国制造业长久以来依靠的劳动力优势正在逐步消失，廉价的劳动力大军，曾是中国制造业发展的主动力，如今已不如往日那么庞大和廉价，随着社会进程的变化，越来越多的年轻人厌倦了重复劳累的流水线生活，企业还面临不断恶化的用工短缺问题。因此，对于大规模量具制造企业，提高生产力的出路只有依靠技术提升、引进自动化、智能化技术[2]，激光刻线机是集激光技术、计算机应用、自动控制、精密机械等技术为一体的高科技产品，其较高可靠性和简便的操作流程，在量具制造行业应用中迅速成为游标卡尺游标刻线的首选工艺，与传统设备相比，光纤激光刻线机非常有利于集成到工业自动化生产过程中，利用机械手编程实现产品自动装夹、自动标刻等加工环节。光纤激光刻线加工技术未来的发展方向必然是配合工业自动化生产要求，开发相应的数据参数接口，推动量具制造行业智能化发展。

4 结束语

在量具制造业中，光纤激光刻线机刻线工艺的应用目前处于发展阶段，相关企业也非常重视这一技术，国家相关部门正在研制和推广相关技术、大力扶持激光产业技术的发展，支持激光设备企业不断的研究并开发新型的激光刻线打标设备。

光纤激光刻线加工技术未来的发展方向必然是配合工业自动化生产要求，开发相应的数据参数接口，推动量具制造行业智能化发展。