一种激光挖孔方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光切割领域，具体的涉及一种激光挖孔方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中激光加工，切割工艺方式一般采用激光垂直于加工材料进行切割，挖孔开口再进行后续的加工，由于有些材料作为电解质电离能比较高，一般在单个近红外光子的作用下难以电离，尤其某些透明材料进队部分波长的光有一定吸收特性，当激光作用在加工原件上的光离子透过加工件，少数光子作用在加工区域造成融化，由于高温引起材料表面的等离子体溅出，而透明材料的导热性很差，熔化冷却比较慢，直接导致切割面不平整，影响激光加工效果。另外，由于切块在灯丝效果下，可能依然无法正常脱落，这给后续的加工工艺带来了一定的困难难。为此，有必要开发一种更为有效的激光加工方法，不但能解决激光切割面的平整性问题，还可以是切块自动脱落，便于后续工艺加工。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种激光挖孔方法，采用激光束聚光后斜射到待加工材料，然后采用加热或冷却的手段使得切块自行脱落，减少了材料的二次加工，保证了材料的一次成型，得到完整平滑的挖孔，加工工艺质量较高。
[0004]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
[0005]依据本发明的一个方面，提供了一种激光挖孔方法，包括:
[0006]采用激光器产生激光束，经过聚焦镜聚焦后得到聚焦激光束；
[0007]所述聚焦激光束方向选择性斜射到待加工材料上，对待加工材料的加工区域按照预先设定的形状进行切割，形成切割轨迹；
[0008]采用喷吐装置在加工区域沿着聚焦激光束切割后的切割轨迹进行喷吐液态氮处理；
[0009]液态氮汽化使得加工区域温度降低，切割轨迹内外两侧材料的应力发生变化，夕卜加喷吐外力，喷吐完成后切割轨迹内的切块自行脱落，形成挖孔；
[0010]采用精细研磨对所述挖孔孔壁上的微细崩口进行研磨，去除应力集中点，得到光滑完整的挖孔。
[0011]本发明的一种激光挖孔方法，通过对激光束聚焦后对加工区域切割形成切割轨迹，然后沿着切割轨迹喷吐液态氮使得切块自行脱落，形成挖孔，然后对挖孔进行精细研磨得到光滑完整的挖孔，克服了加工材料等离子体对激光束的散射、反射、吸收等负面影响，解决了切割面不平整等切割效果缺陷，减少了材料的二次加工，提高了加工工艺质量。
[0012]依据本发明的另一个方面，提供了另一种激光挖孔方法，包括:
[0013]采用主激光器产生激光束，经过主聚焦镜聚焦后得到主聚焦激光束；
[0014]所述主聚焦激光束方向选择性斜射到待加工材料上，对待加工材料的加工区域按照预先设定的形状进行切割，形成切割轨迹；
[0015]采用辅助激光器产生辅助激光束，经过辅助聚焦镜聚焦后得到辅助聚焦激光束；
[0016]所述辅助聚焦激光束方向选择性斜射到加工区域并沿着主聚焦激光束切割后形成的切割轨迹运动；
[0017]切割轨迹处受到辅助聚焦激光束照射，使切割轨迹处正处于降温的材料继续升温，切割轨迹内外两侧材料受热膨胀拉伸或挤压，切割轨迹内的切块自行脱落，形成挖孔；
[0018]采用精细研磨对所述挖孔孔壁上的微细崩口进行研磨，去除应力集中点，得到光滑完整的挖孔。
[0019]本发明的一种激光挖孔方法:通过主聚焦镜对主激光束聚焦后对加工区域切割形成切割轨迹，然后通过辅助聚焦激光束对切割轨迹处升温，使得切割轨迹内外两侧材料受热膨胀拉伸或挤压，切割轨迹内的切块自行脱落，形成挖孔，然后对挖孔进行精细研磨得到光滑完整的挖孔。克服了加工材料等离子体对激光束的散射、反射、吸收等负面影响，解决了切割面不平整等切割效果缺陷，减少了材料的二次加工，提高了加工工艺质量。
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例1的一种激光挖孔方法示意图；
[0021]图2为本发明实施例2的一种激光挖孔方法示意图；
[0022]图3为本发明的一种激光挖孔方法待加工材料切割俯视图。
[0023]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0024]1、激光器，2、聚焦镜，3、聚焦激光束，4、待加工材料，5、切割轨迹，6、切块，7、挖孔，8、喷吐装置；
[0025]11、主激光器，12、辅助激光器，21、主聚焦镜，22、辅助聚焦镜，31、主聚焦激光束，32、辅助聚焦激光束。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0027]实施例一:如图1、3所示，一种激光挖孔方法，包括:
[0028]采用激光器I产生激光束，经过聚焦镜2聚焦后得到聚焦激光束3 ;
[0029]所述聚焦激光束3方向选择性斜射到待加工材料4上，对待加工材料4的加工区域按照预先设定的形状进行切割，形成切割轨迹5 ;
[0030]采用喷吐装置8在加工区域沿着聚焦激光束3切割后的切割轨迹5进行喷吐液态氮处理；
[0031]液态氮汽化使得加工区域温度降低，切割轨迹5内外两侧材料的应力发生变化，外加喷吐外力，喷吐完成后切割轨迹5内的切块6自行脱落，形成挖孔7 ;
[0032]采用精细研磨对所述挖孔7孔壁上的微细崩口进行研磨，去除应力集中点，得到光滑完整的挖孔7。
[0033]本实施例中，所述激光器I为飞秒激光器或皮秒激光器。飞秒激光器或皮秒激光器发光持续时间短、频谱范围极宽、脉冲峰值功率较高，在介质中传播时将引起十分丰富的非线性效应，如自聚焦、自散焦、灯丝效应等，可以进行精确、无应力的微细加工，达到较好的加工效果。另外，通过激光方向选择性斜射到待加工材料表面，能有效减少激光脉冲产生的等离子体对后续激光脉冲的散射、反射和吸收，较好的把激光能量耦合到材料表面，极大减少聚焦激光的散射或者反射，同时保障聚焦激光束较好的聚焦特性，这样能够得到很好的加工效果和激光能量利用效率。
[0034]本实施例中，通过所述聚焦激光束3与待加工材料4做相对运动对加工区域进行切割。可以通过多种方式实现对加工区域4的切割，灵活选择。
[0035]具体地，所述聚焦激光束3落在待加工材料4表面的光斑截面为椭圆形，所述聚焦激光束3和/或待加工材料4沿着椭圆形光斑的长轴方向做相对运动对加工区域进行切害J。通过这种方式可以加大聚焦激光束3光斑重叠度，使得切割处温度更高，激光切逢边缘更加光滑，并且提高了激光的能量利用率。比如，可以通过控制聚焦激光束3沿着椭圆形光斑的长轴方向运动对加工区域进行切割，得到所需挖孔形状的切割轨迹；也可以通过控制待加工材料4沿着椭圆形光斑的长轴方向运动对加工区域进行切割得到所需挖孔形状的切割轨迹；也可以控制聚焦激光束3和待加工材料4 一起沿着椭圆形光斑的长轴方向做相对运动对加工区域进行切割。只需聚焦激光束3和待加工材料4相对运动，优选地，聚焦激光束3和/或待加工材料4均匀速运动，这样得到的切割轨迹5比较均匀、美观，方便后续加工工艺。
[0036]本实施例中，所述聚焦激光束3的方向与竖直方向之间成大于30度小于60度角度。当然，所述角度并不限于此，在实际加工过程中可以根据不同的需要调整。本实施例中采用这种切割角度可以得到比较理想的切割效果，切割轨迹5处基本上没有等离子体溅出，切割面较平整，可以减少后续的研磨工艺要求。
[0037]实施例二