激光加工设备的制作方法

本申请涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光加工设备。

背景技术：

在激光加工(打孔、切割、开槽、消融等)工件的过程中会产生一些粉尘，随着加工的样本量越大(如加工厚度增加或者加工行程增加)，粉尘就会聚集并附着在工件的待加工区域附近，称为挂渣。挂渣现象会导致很多的加工产品不合格，无法满足生产要求。而且，在激光加工过程中还会产生火花，火花溅到工件壁面上时会产生较厚的重铸层，也会产生大量的微裂纹，严重影响加工质量。

为了解决上述问题，现有技术中通常采用以下几种处理方式：

1、通过吸附空气的方式将粉尘带走，但这种方式很难达到一边激光加工一边立刻将工件粉尘清除干净，并且降低热量效果不好。

2、通过将加工工件浸没在工作液中，让工作液运动带走激光加工产生的挂渣。但对于一些需精密加工的器件，如果浸没在工作液中，激光光斑进入工作液后聚焦位置会发生变化。而且由于工作液深度不同，产生的光程差不一样，这样不利于将激光聚焦到指定的工作面上进行精准的动态加工，还会存在明显的熔渣现象。

此外，待加工工件的表面涂覆有薄膜，而薄膜对激光非常敏感，如果用高能量的激光去加工玻璃，由于热量过高，会导致薄膜受到影响发生变色，并形成一层白雾。这层白雾将严重影响后面制备成的产品的电学性能。

申请内容

本申请的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出一种激光加工设备，可以带走热量，避免加工时产生火花，避免产生重铸层，同时起到降温的作用，去除加工产生的粉尘，消除挂渣现象，还可以避免产生微裂纹，提升加工效果。

为了实现上述目的，本申请提出一种激光加工设备，包括激光加工模组和工件固定机构，

所述激光加工模组设置在待加工工件的上方，所述激光加工模组发射出的激光照射在所述待加工工件上；

所述工件固定机构用于固定待加工工件；

所述待加工工件的待加工区域的下表面与其下方的液体介质接触。

可选的，所述工件固定机构为载物台或夹持装置。

可选的，所述载物台上设有孔或槽，所述待加工工件固定在所述载物台上，所述待加工工件的待加工区域对准所述孔或所述槽。

可选的，所述孔或所述槽的面积不小于所述待加工工件的待加工区域的下表面的面积。

可选的，所述槽中填满所述液体介质，使所述待加工工件的待加工区域与所述液体介质接触。

可选的，所述槽的周侧或底部设有进液口和出液口。

可选的，所述激光加工设备还包括喷洒装置，所述喷洒装置设置在所述待加工工件的下方，在激光加工前或加工过程中，所述喷洒装置通过孔或槽向所述待加工工件的下表面喷洒液体介质。

可选的，所述激光加工设备还包括喷洒装置，所述夹持装置夹持固定所述待加工工件，在激光加工前或加工过程中，所述喷洒装置直接向所述待加工工件的下表面喷洒液体介质。

可选的，所述激光加工设备还包括激光光路控制系统，在激光加工过程中，所述激光光路控制系统控制激光透过所述待加工工件并控制所述激光的加工点始终位于所述待加工工件的待加工区域与所述液体介质的接触面上。

可选的，所述激光的加工点的起始位置为所述待加工工件的待加工区域的下表面。

可选的，所述待加工工件为透明工件。

可选的，所述待加工工件的材料为玻璃、蓝宝石、硅晶体、透明高分子材料中的一种。

可选的，所述待加工工件的表面涂覆有薄膜。

可选的，所述待加工工件包括光学镜片，所述薄膜包括增透膜、高反膜、滤光膜、偏振膜、保护膜和导电膜中的任意一种或多种。

可选的，所述激光加工设备还包括除尘装置，所述除尘装置设置在所述待加工工件的上方。

可选的，所述载物台的上表面设有吸附孔，所述载物台内设置有吸附通道，所述吸附通道的一端与所述吸附孔连通，所述吸附通道的另一端连接提供吸附力的真空发生装置。

本申请的激光加工设备，通过将待加工工件的待加工区域的下表面与其下方的液体介质接触，可以带走热量，避免加工时产生火花，避免产生重铸层，同时起到降温的作用，去除加工产生的粉尘，消除挂渣现象，还可以避免产生微裂纹，提升加工效果。

此外，当所述待加工工件的表面涂覆有薄膜时，本申请的设备可以带走加工过程中对薄膜产生不利影响的热量，避免薄膜受到热量影响发生变色，形成白雾，影响加工工件的各种性能。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请一个实施例的激光加工设备的结构示意图；

图2为本申请另一个实施例的激光加工设备的结构示意图；

图3为本申请又一个实施例的激光加工设备的结构示意图；

图4为本申请再一个实施例的激光加工设备的结构示意图；

图5为本申请一个具体实施例的激光加工设备的结构示意图；

图6为本申请另一个具体实施例的激光加工设备的结构示意图；

图7为本申请又一个具体实施例的激光加工设备的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

下面参考附图描述本申请实施例的激光加工设备。

为解决现有技术中的挂渣等问题，本申请提出一种激光加工设备。

如图1-图7所示，激光加工设备包括：激光加工模组1和工件固定机构2。

激光加工模组1设置在待加工工件4的上方，激光加工模组1发射出的激光照射在待加工工件4上，从而对待加工工件4进行加工。其中，激光加工模组1可包括激光器、扩束镜、场镜等，用以使激光聚焦在待加工工件4上。激光的波长覆盖全光谱。

待加工工件4的待加工区域的下表面与其下方的液体介质接触。通过在待加工工件4的待加工区域的下表面下方设置液体介质，激光加工时，可以带走热量，避免加工时产生火花，避免产生重铸层，同时起到降温的作用，避免激光加工时产生的粉尘熔覆导致的挂渣问题。另一方面，还可以减少激光加工时产生的微裂纹。

工件固定机构2用于固定待加工工件4。其中，工件固定机构2可以为载物台，也可以为夹持装置，或者为其他可以固定待加工工件4的固定机构。

在本申请的一个实施例中，当工件固定机构2为载物台时，载物台上可设有孔或槽3。待加工工件4固定在载物台上，待加工工件4的待加工区域对准孔或槽3。其中，孔或槽3的面积不小于待加工工件4的待加工区域的下表面的面积。这样，待加工工件4的待加工区域的下表面可以通过孔或槽3与液体介质完全接触，避免因待加工区域的下表面有部分没有与液体介质接触到，导致效果变差的问题。

如图1所示，在载物台上设置槽3时，这个槽3成为液体介质的容器，即槽3中填满液体介质，从而实现待加工工件4的待加工区域的下表面与液体介质接触。

下面以待加工工件4为玻璃，液体介质为水为例进行详细描述。

在载物台待激光加工区域对应的位置处设置水槽，水槽的大小能覆盖玻璃片上待加工区域即可。加工前，将待加工玻璃片放置在载物台上，将槽内灌满水。玻璃放置在载物台上，其加工区域对准水槽，使加工区域底部和水接触。加工时，激光透过玻璃，在玻璃底面(玻璃底面和水的界面处)开始进行打孔加工，加工过程中，控制激光加工焦点从下到上移动，直至打孔完成。在加工过程中，水沿着开孔逐渐上升，使得激光加工点始终为水与玻璃片的界面，一方面带走热量，避免激光加工时产生火花，避免产生重铸层，同时起到降温的作用，避免激光加工时产生的粉尘熔覆导致的挂渣问题。另一方面，还可以减少激光加工时产生的微裂纹。激光加工过程中水一直与玻璃片下表面接触。

如图2所示，在槽3的周侧或底部还可以设有进液口和出液口。在加工过程中，液体介质可从进液口6进入槽3，从出液口7流出槽3。槽3中的液体介质在流动过程中一直接触待加工工件4的待加工区域的下表面。进液口6和出液口7的位置可以设置在槽3的周侧，也可以都设置在槽3的底部，也可以是进液口6设置在槽3的周侧，同时出液口7设置在槽3的底部。可根据实际生产需求进行设置。

槽3的形状本申请并未对其进行限定，可以是图1或图2中所示的柱状，也可以是其他形状。例如下表面具有台阶形状的待加工工件，可以通过设置槽3的形状对其进行适配，使得待加工区域的下表面始终接触液体介质。

在本申请的又一个实施例中，如图3所示，激光加工设备还包括喷洒装置5。

在载物台上设置孔3时，喷洒装置5设置在待加工工件4的下方。在激光加工前或加工过程中，喷洒装置5可以通过孔3向待加工工件4的下表面均匀地喷洒液体介质，使得待加工区域的下表面始终接触液体介质。喷洒装置5也可以通过槽3向待加工工件4的下表面均匀地喷洒液体介质，即喷洒装置5从槽3的侧壁面或底面穿过(喷头置于槽3中)，然后再朝待加工工件4的下表面喷洒液体介质。

优选的，在加工过程中，也可以持续或者间歇地进行喷水雾的过程，避免加工过程中与下表面接触的液体介质减少(如蒸发)导致液体介质不能覆盖待加工区域的下表面的问题。

在本申请的再一个实施例中，如图4所示，工件固定机构2为夹持装置，夹持装置夹持固定待加工工件4，在激光加工前或加工过程中，喷洒装置5可以直接向待加工工件4的下表面喷洒液体介质，使得待加工区域的下表面始终接触液体介质。

如图5所示，本申请的激光加工设备还包括激光光路控制系统8。

在激光加工过程中，激光光路控制系统8与激光加工模组1电连接，激光光路控制系统8控制激光加工模组1发出的激光透过待加工工件4并控制激光的加工点始终位于待加工工件4的待加工区域与液体介质的接触面上。具体的，激光光路控制系统8可以为3d扫描振镜，也可以为带动激光加工模组1或者载物台进行靠近或远离运动的直线电机等，通过激光光路控制实现激光的加工点始终位于待加工工件4的待加工区域与液体介质的接触面上，一方面避免激光加工时产生火花，避免产生重铸层，同时起到降温的作用，避免粉尘熔覆导致的挂渣问题。另一方面，可以实现降温的作用，带走热量，减少产生的微裂纹。

具体地，激光的加工点的起始位置为待加工工件4的待加工区域的下表面，边扫描边缓慢上移，从而完成加工。具体实现方式可包括以下几种：第一种，利用3d振镜进行扫描，可以实现三维的扫描加工；第二种，利用2d振镜完成平面的加工，激光光路控制系统8带动激光加工模组1上下移动，实现三维的扫描加工；或者通过移动产品所在的位置，实现三维扫描加工；第三种，三维运动机构带动激光加工模组1或者是待加工工件4在三维方向上运动，实现三维加工。或者对以上三种方式进行搭配组合，实现不同焦平面上的加工。

其中，待加工工件4为透明工件，材料可以是玻璃、蓝宝石、硅晶体、透明高分子材料中的任意一种。

在一些实施例中，待加工工件4的表面还涂覆有薄膜。薄膜可包括ito膜、金属膜或者其它材质的薄膜。本申请的激光加工设备对涂覆有薄膜的待加工工件4的加工效果更好，可以避免加工时产生的热量对产品造成的不利影响(如形成白雾的现象)，减少对薄膜的热影响和损伤。

在一些实施例中，待加工工件还可以是光学镜片，在光学镜片上可以涂覆薄膜，薄膜包括增透膜、高反膜、滤光膜、偏振膜、保护膜和导电膜中的任意一种或多种。

增透膜用于减少光学镜片光学表面的反射光，这里的增透膜又可以为抗反射膜、减反射膜、低反射膜等。

高反膜用于在一定的光源照射下能产生强烈的反光效果，高反膜包括已制成薄膜可直接应用的逆反射材料。

滤光膜用于降低或者增加色温、改变波长，遮住不需要的光、改变颜色等，滤光膜还可用于衰减光强度或改变光谱成分。

偏振膜用于产生偏振光或抑制薄膜偏振效应。

保护膜包括加硬膜、抗污膜、抗辐射膜、抗uv膜中的任意一种或多种。其中，加硬膜用于使光学镜片抗磨能力增强，同时光的通透性也有所加强；抗污膜能够减少水和油与镜片的接触面积，使油和水滴不易粘附于镜片表面，也称防水膜，抗污膜的材料包括氟化物，可将多孔的减反射膜层覆盖起来；抗辐射膜用于使光学镜片具有抗电磁辐射的功能，其采用的抗辐射物质包括金属化合物，可在光学镜片表面形成一种屏障，将低频辐射及微波进行反射和吸收，有效地滤除电磁辐射波；抗uv膜用于阻挡阳光中有害紫外线。

导电膜为具有导电功能的薄膜，包括氧化铟锡(ito)导电膜、导电氧化物(toc)薄膜。

本申请的激光加工设备对涂覆有薄膜的光学镜片的加工效果更好，可以避免加工时产生的热量对产品造成的不利影响(如形成白雾的现象)，减少对薄膜的热影响和损伤。

在本申请的另一个实施例中，如图6所示，激光加工设备还包括除尘装置9。除尘装置9设置在待加工工件4的上方，以除去加工后期待加工工件4上方粉尘，避免粉尘伤害激光加工设备中的光学器件。

在本申请的又一个实施例中，如图7所示，载物台的上表面设有吸附孔10，载物台内设置有吸附通道11，吸附通道11的一端与吸附孔10连通，吸附通道11的另一端连接提供吸附力的真空发生装置(真空发生装置图中未示出)。真空发生装置可以吸走吸附通道11中的空气，使得吸附孔10吸附待加工工件4，从而更好地固定待加工工件4。

应当理解的是，上述加工过程可以是如切割、打盲孔、部分消融、改质等，本申请并不进行限制。

本申请的激光加工设备，通过将待加工工件的待加工区域的下表面与其下方的液体介质接触，可以带走热量，避免加工时产生火花，避免产生重铸层，同时起到降温的作用，去除加工产生的粉尘，消除挂渣现象，还可以避免产生微裂纹，提升加工效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。