一种基于激光切割的硬脆材料异型孔加工设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于激光切割的硬脆材料异型孔加工设备，其包括有激光头，沿激光头发出的激光脉冲的传输方向依次设置有扩束镜、振镜、聚焦场镜和加工平台，所述加工平台斜上方设有吹气装置，所述加工平台上用于放置硬脆材料，所述吹气装置的出口朝向硬脆材料，所述激光头电性连接有计算机控制模块，藉由所述计算机控制模块而控制激光头出射激光以及控制振镜运转，所述振镜为2D振镜。本实用新型改善了异型孔的加工质量，显著提高了异型孔加工效率，较好地避免了因热应力过大造成硬脆材料碎裂，大大提高了加工效率和加工品质。
【专利说明】
一种基于激光切割的硬脆材料异型孔加工设备
技术领域
[0001] 本实用新型涉及激光切割加工技术领域，尤其涉及一种基于激光切割的硬脆材料 异型孔加工设备。
【背景技术】
[0002] 近年来，激光加工技术被广泛应用于硬脆材料的切割中，尤其是精细加工工艺中。 传统的硬质材料(如玻璃、蓝宝石、陶瓷等）的异型孔是采用基于二氧化碳激光器或者光纤 激光器的机构进行切割，该方法对于大尺寸的异型切割比较有效，但是其激光模式差，聚焦 光斑大的特点，导致其在加工精细异型孔时，出现孔型效果差及缝宽较宽的情况。
[0003] 激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化 或汽化，从而实现工件切割的一种热加工方法。激光器的工作机理主要是将激光光束聚焦 于材料表面，使得光子能量转换成化学能或热能而将材料溅射出来。其中，固体激光器具有 光束模式佳、聚焦光斑小的特点，配合工件的相对运动可以加工出效果很好的孔型，但是其 结构造价高并且在加工多个异型孔时呈现出加工效率慢的特点。而采用高功率固体激光器 来进行切割，由于聚焦光斑小且能量密度高，光束中携带很大的热量，所以在加工过程中容 易因热应力过大而造成碎裂。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种能降低产品 成本、改善异形孔孔形、避免因热应力过大而造成硬脆材料碎裂的异型孔加工设备。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。
[0006] -种基于激光切割的硬脆材料异型孔加工设备，其包括有激光头，沿激光头发出 的激光脉冲的传输方向依次设置有扩束镜、振镜、聚焦场镜和加工平台，所述加工平台斜上 方设有吹气装置，所述加工平台上用于放置硬脆材料，所述吹气装置的出口朝向硬脆材料， 所述激光头电性连接有计算机控制模块，藉由所述计算机控制模块而控制激光头出射激光 以及控制振镜运转，所述振镜为2D振镜。
[0007] 优选地，所述激光头为纳秒ND: YAG，YLF，YV04型固态激光器。
[0008] 优选地，所述吹气装置的出口是扁平状出口。
[0009] 本实用新型公开的基于激光切割的硬脆材料异型孔加工设备，其相比现有技术而 言的有益效果在于，本实用新型采用了成本低廉的纳秒激光器和2D振镜即能实现异型孔加 工，无需加工平台辅助移动，从而改善异型孔的加工质量，显著提高了异型孔加工效率，较 好地避免了因热应力过大造成硬脆材料碎裂，大大提高了加工效率和加工品质。
【附图说明】
[0010] 图1为本实用新型硬脆材料异型孔加工设备的结构示意图。
[0011] 图2为异型孔加工过程中小孔的分布轨迹示意图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图和实施例对本实用新型作更加详细的描述。
[0013] 本实用新型公开了一种基于激光切割的硬脆材料异型孔加工设备，如图1所示，其 包括有激光头1，沿激光头1发出的激光脉冲的传输方向依次设置有扩束镜2、振镜3、聚焦场 镜4和加工平台5,所述加工平台5斜上方设有吹气装置6,所述加工平台5上用于放置硬脆材 料7,所述吹气装置6的出口朝向硬脆材料7,所述激光头1电性连接有计算机控制模块8,藉 由所述计算机控制模块8而控制激光头1出射激光以及控制振镜3运转，所述振镜3为2D振 镜。所述激光头1为纳秒ND: YAG，YLF，YV04型固态激光器。进一步地，所述吹气装置6的出口 是扁平状出口。
[0014] 工作过程中，激光经由扩束镜2进行光束放大及准直，再经过振镜3进行异型孔路 径扫描，通过聚焦场镜4传输至加工平台5上的硬脆材料7,该硬脆材料7可以为氧化铝陶瓷 基板，也可以是其他具有硬、脆特性的基板，吹气装置6用于给硬脆材料7吹气散热，计算机 控制模块8用于控制激光头1出射激光及振镜3运转。
[0015] 上述基于激光切割的硬脆材料异型孔加工设备，其采用了成本低廉的纳秒激光器 和2D振镜即能实现异型孔加工，无需加工平台辅助移动，从而改善异型孔的加工质量，显著 提高了异型孔加工效率，较好地避免了因热应力过大造成硬脆材料碎裂，大大提高了加工 效率和加工品质。
[0016] 基于激光切割的硬脆材料异型孔加工方法，结合图1和图2所示，包括有如下步骤：
[0017] 步骤Sl，利用计算机控制模块8对所要加工的异性孔进行编辑，将异型孔分解成多 个小孔100,其中，钻孔加工时，小孔100的大小为035um-0lOOum.,小孔100的加工速率为 40-50孔/秒，由于小孔加工时间短，热应力无法大量累积，从而使得硬脆材料不至于破裂；
[0018] 步骤S2，激光器1出射的激光经由扩束镜2、振镜3和聚焦场镜4传递到硬脆材料7的 表面，经由所述振镜3多次划圆弧而切割加工成异型孔；
[0019] 步骤S3,所述计算机控制模块8控制振镜3旋转，以令激光头1出射的激光沿异型孔 的边缘进行修整。
[0020] 本实用新型公开的基于激光切割的硬脆材料异型孔加工设备中，激光头无需选择 热量累积更小的皮秒或者飞秒激光器，而振镜无需选择价格较高的3D振镜系统，同时加工 平台5无需借助XY轴驱动机构来完成加工运动，加工时仅在切割孔型下方做镂空处理即可， 结合以上所述可以看出，本实用新型降低了设备成本，并且可以得到缝宽最小40um的异型 孔，相比传统加工异型孔的光纤激光器或二氧化碳激光器而言，本实用新型加工的异型孔 的质量得以提高，同时，振镜跳孔加工的速度可以达到5000mm/s，远大于平台移动的速度， 从而提升了加工效率。
[0021] 以上只是本实用新型较佳的实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型 的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本实用新型所保护的范围内。
【主权项】
1. 一种基于激光切割的硬脆材料异型孔加工设备，其特征在于，包括有激光头，沿激光 头发出的激光脉冲的传输方向依次设置有扩束镜、振镜、聚焦场镜和加工平台，所述加工平 台斜上方设有吹气装置，所述加工平台上用于放置硬脆材料，所述吹气装置的出口朝向硬 脆材料，所述激光头电性连接有计算机控制模块，藉由所述计算机控制模块而控制激光头 出射激光以及控制振镜运转，所述振镜为2D振镜。2. 如权利要求1所述的基于激光切割的硬脆材料异型孔加工设备，其特征在于，所述激 光头为纳秒ND: YAG，YLF，YV04型固态激光器。3. 如权利要求1所述的基于激光切割的硬脆材料异型孔加工设备，其特征在于，所述吹 气装置的出口是扁平状出口。
【文档编号】B23K26/402GK205437508SQ201521132371
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】韩世华, 蒋飞, 沈丹鸭
【申请人】常州英诺激光科技有限公司, 深圳英诺激光科技有限公司