SMT激光鋼網切割的提速探討
近兩年來，我國已經成為電子制造和smt應用大國、但還不是強國，SMT強國是我們未來努力的目標。隨著我國SMT業界的不斷努力，我們已經具備了由大變強的SMT產業基礎。
在SMT工藝流程中，鋼網是生產的前端環節，也是重要的環節之一。它用于流程中的絲網印刷錫膏階段，制作精良的鋼網是實現可靠印刷的核心所在，鋼網對SMT的品質、生產效率起著至關重要的作用。
目前鋼網的制造方法有三種，即化學蝕刻、電鑄成型、激光切割，三種方法各有優缺點。激光鋼網以質量好、速度快、成本低、精度高、功能強、無污染等諸多優點占據了大部分的市場，近年來隨著對鋼網需求數量的增加和對鋼網質量要求的提高，舊式的激光鋼網切割機在生產能力上逐步落后于生產需求的步伐，顯得力不從心，因此提高鋼網切割機的切割速度迫在眉睫。
切割速度決定了生產效率，在保證切割質量的前提下，盡量提高生產率，降低加工成本，對現代企業的發展是一個不容忽略的問題。激光切割機大致上可以分為激光、機構、電控和軟件四大部分，下面我就將以FG602-S為例，從這四方面四大部分來探討其切割SMT鋼網的提速原理及其提速效果。
激光部分
我們從激光器的重復頻率及輸出功率兩方面進行分析。與人們想象中的激光切割不同，激光其實是以脈沖的方式工作，在鋼片上形成一系列連續的孔從而得到連續的切縫，實現對鋼片的連續切割。當其他參數不變時，重復頻率越高，光斑的重疊率S越高，切邊效果也越好。因此，提高激光的重復頻率可以提高切割質量。重復頻率一定時，切割速度提高到一定程度就會使切縫由平直狀態變成不連續的小孔，因此存在一個臨界速度，大于這個臨界值時，切割就變成打孔。圖2 不同光斑重疊率對切割效果的影響(S為重疊率)
由上分析可知，激光器的重復頻率是限制切割速度提高的關鍵因素之一，新一代龍門切割機使用的激光光源為光纖激光器，它采用半導體激光泵浦源，光束模式TEM00，并使用基于GTWaveTM光纖技術，重復頻率范圍為0~50KHz，因此在較高的切割速度下仍能保證切邊連續性佳，切割側壁光滑，完全可以滿足現有的提速要求，但同時要相應的將輔助氣體的噴射方式(噴嘴結構及噴嘴位置)及氣壓、夾治具結構做相應的調整才可保證切割質量。
激光功率是影響切割寬度與切割深度的最主要因素，在其他各項參數不變的情況下，切縫的寬度與深度都隨著激光功率的增大而加大。對給定的激光功率密度和材料，切割速度符合一個經驗式，只要在閾值之上，材料的切割速度與激光的功率密度成正比，即增加功率密度就可以提高切割速度。實際操作中，常常設置最大的激光輸出功率以獲得較高的切割速度或者切割較厚的材料。因此為滿足不同客戶的實際需要，木森科技有限公司特推出50W，100W，200W以及400W等不同功率的激光器供選擇。
因此，要想提高激光切割的工作效率，就必須要有高的激光重復頻率和高的激光輸出功率作為前提。
機構部分
機臺結構部分對速度提高最大的限制是移動部件的重量。在舊式的機臺中，移動平臺由X軸、Y軸、夾治具平臺復合而成，質量重達70kg，嚴重限制了速度的提高。因此，減輕移動部件的重量是提高切割速度的最佳途徑，對
此我們對結構部分做了改進，使用橋式結構和龍門式兩種結構，以龍門式結構為例。龍門的特點在于：用龍門柱的移動取代傳統平臺的移動，由雙直線電動機同步驅動的龍門移動式機床讓工作臺與工件保持靜止，而龍門立柱質量相對較小，可以獲得較高的加速度特性，發揮了直線電動機快速響應的優越性，相比之下，移動部件重量僅為20kg，這樣理論上就可以在相同電機參數的條件下獲得3倍以上的加速度，切割速度也可以獲得大幅度的提高。另外新式的龍門機采用一體化設計，整機便于安裝運輸，外形美觀。
電控部分
龍門式鋼網切割機電控系統的組成有：故障自我檢測系統、激光切割機安全防護系統、易學易用的操作軟件、工業級人機控制接口。運動控制采用驅動運動控制器，精確實現X-Y平面運動，龍門雙驅運動以及自動調焦。
采用高速伺服更新周期、高性能伺服控制算法、速度前瞻控制算法、高級龍門算法和平面機械誤差動態補償等，實現快速而精確的切割運動。將驅動器與控制器和電源一起以3U模塊化方式集成到一個機箱中，可以直接驅動直
線電機和旋轉伺服電機，不需要再去選配第三方驅動器，既可以節省成本，又可以達到更好的運動控制性能。
圖形轉檔
印刷過程中，SMT鋼網上≤90°的轉角部分在使用過程中會產生滯留錫膏的現象，這對鋼網的后續使用和清潔造成影響，同時也會對焊錫效果造成焊錫不足、拉尖、崩塌等現象。各個公司都在努力尋求此問題的解決方案，但
此前的方案都較為繁瑣而且并不完善。在自主開發的軟件中解決了這個問題，并且實施簡單，轉檔時可以將源文檔中的圓弧完美的轉出。
路徑優化
由于設計軟件和繪圖人員等差異，轉出的圖檔在切割時切割路徑會顯示出很大的隨意性，這樣無疑會增加切割時間，降低生產效率，因此切割前必須進行路徑的優化。新一代龍門切割機所配套的軟件包中集成了路徑優化的功能，運算速度快，路徑優化率高，可達60%以上，就是說在相同的切割速度下，只需要原來40%的時間，而這將直接為企業爭取2倍的生產效率和生產效益。
從上述介紹中不難發現，新一代龍門機所采用的切割軟件能在不改變激光切割機原本設計以及切割參數的情況下，將切割時間縮短為原有的30%~40%，這也就意味著在相同的時間內，加工效率是不使用軟件優化的3倍。
通過對設備機械結構、電控方式的設計修改以及對軟件部分的優化，相比起上一代平臺式鋼網切割機，新一代龍門鋼網切割機的切割速度達到了14000孔/小時，且切割質量明顯優于上一代平臺式鋼網切割機。這對于工業生產來說無疑是一個巨大的利好消息，也是中國SMT行業的一大福音。
參考以上我們分析了各種參數對切割質量的影響，并通過實際測試驗證了分析的結果，在實際的生產中，應該根據切割的需求調整參數，以達到最佳的切割效果。