一种激光加工设备及其加工方法与流程

本申请涉及一种激光加工设备及其加工方法，属于激光加工领域。

背景技术：

1、以陶瓷、蓝宝石、硅片、钻石、玻璃为代表的硬、薄、脆材料在航空航天、半导体、3c消费电子、光伏领域得到广泛应用，是重要的基础材料。传统的刀模等切割方式存在崩边大、边缘挂渣、微裂痕、刀具磨损严重、加工效率等不足。

2、用激光的非接触式加工不仅省下模具开发费用，避免传统切割方式的不足，具有精度高、效率高，切割边缘整齐，垂直性佳和内损伤小的优势，且无需冲洗、打磨、抛光等二次加工等优势。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请提供了一种激光加工设备用于硬、脆、薄材料等精细的加工。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种激光加工设备，包括机架、第一激光器、第二激光器、光学件部分、扩束镜i和扩束镜ii、振镜、升降工作台；

3、所述光学件部分包括可旋转波片i、可旋转波片ii、反射镜和tfp透镜；

4、所述第一激光器和第二激光器固定在所述机架的第一面板上；

5、在所述第一激光器的光路上依次设有可旋转波片i、扩束镜i和tfp透镜，所述第一激光器的激光依次通过可旋转波片i、扩束镜i和tfp透镜折射进入振镜；

6、在所述第二激光器的光路上依次设有可旋转波片ii、扩束镜ii和反射镜，所述第二激光器的激光依次通过可旋转波片ii和扩束镜ii经反射镜反射到tfp透镜，再经tfp透镜反射至振镜；

7、所述升降工作台位于所述振镜的下方。

8、更具体的，机架包括40-80铝型材、40-40角件、40-80角件、4080-12m断面连接块、80d脚蹄、40-40铝型材、第一面板、电源支架、载物板、脚垫、脚垫1、15-30铝型材、激光防护板、把手。所述所有40-40铝型材、40-80铝型材与40-40角件或40-80角件如图2所示的图纸要求互相连接并成加工设备主体骨架，4080-12m端面连接块与80d脚蹄链接安装与机架6个端面用于支持机架整体重量，80d脚蹄可以调整面板的水平度，面板安装顶部40-80铝型材，电源支架安装载物板上，载物板安装第二面板上用于放置电源箱等各类配台设施，激光防护板和把手安装于15-30铝型材组成防护窗口，防护窗口安装最前面40-40铝型材上；

9、所述光学件部分还包括扩束镜固定座、消光盒、消光盒底座、tfp镜架、反射镜架、扩束镜底座、波片垫块、可旋转波片镜架、防尘挡板、波片镜架。两个扩束镜安装于扩束镜固定座，扩束镜固定座安装于扩束镜底座，消光盒安装于消光盒底座，消光盒组件和扩束镜组件固定面板孔位上，tfp镜架和反射镜架均安装于固定面板孔位上。

10、可选地，所述激光加工设备还包括消光盒，所述消光盒位于所述扩束镜i和振镜之间与所述tfp透镜配合，所述消光盒通过消光盒底座固定于所述第一面板的孔位上，通过设置消光盒用于吸收tfp透镜折射多余的光。

11、可选地，所述可旋转波片i为λ/2波片；

12、所述可旋转波片ii为λ/2波片；

13、λ/2波片的作用是让偏振方向分别平行、垂直于光轴的光，产生半个波长的位相差。

14、可选地，所述第一激光器和第二激光器与振镜之间设有防尘罩，防尘罩锁在面板用于保护光学件部分以防止灰尘进入；

15、所述防尘罩上设有窗口i和窗口ii，所述窗口i位于所述可旋转波片i的上方，所述窗口ii位于所述可旋转波片ii的上方，通过将窗口i和窗口ii安装在防尘罩上用于随时调整可旋转波片镜架。

16、可选地，所述升降工作台设有夹具，所述夹具选自真空吸盘、胶水粘、钳子夹、弧摆台、水平调整架、压板中的至少一种。

17、具体的，所述升降工作台包括电机导轨、弧摆台上部平板、托架面板、托架侧板、托架底板、电机固定板，弧摆台上部平板安装于弧摆台上，弧摆台安装于托架面板上，托架面板固定在托架侧板一端另一端固定在托架底板，托架底板固定在电机导轨上，电机导轨固定在电机固定板，电机固定板固定在机架前面的两根40-40铝型材上。

18、可选地，所述升降工作台还设有冷却装置，在加工的过程中会产生热量，热量堆积容易改变材料形状，通过设置冷却装置用以解决切割时产生的粉尘和热量，提高材料的成品率；

19、所述冷却装置选自吹氮装置、水冷装置、半导体制冷块和散热块中的至少一种。

20、可选地，所述机架还设有第二面板，所述第二面板位于所述第一面板的下方，所述第二面板上设有电源和控制器，所述控制器分别与电源和振镜连接。

21、可选地，所述机架设有外罩，所述外罩包括上面板、前面板、左前侧面板、左后侧面板、尾部钣金、右后侧面板、右前侧面板，以上外罩安装于机架顶部和四周，激光防护板安装与前部导轨上的推拉窗口用于作业防护。

22、根据本申请的再一个方面，提供了一种激光加工方法，采用激光加工设备，振镜接收第一激光器发射的激光和第二激光器发射的激光对待加工件进行切割；

23、所述第一激光器发射的激光脉宽为10～15ps，激光波长为515～532nm；

24、所述第二激光器发射的激光脉宽为200～400pa，激光波长为515～532nm；

25、所述第一激光器发射的激光波长与第二激光器发射的激光波长相同。

26、本申请能产生的有益效果包括：

27、1)本申请所提供的激光加工设备，激光器1为功率30w其发出脉宽10ps波长532nm的激光，通过1/2波片在经过扩束镜将光斑扩大到所需光斑直径，在经过tfp透镜折射进入振镜。激光器2为功率30w其发出脉宽200ps波长532nm的激光然后通过λ/2波片在经过扩束镜将光斑扩大到所需光斑直径，经过反射镜反射到tfp，在经过tfp透镜折射进入振镜，然后根据要求通过振镜加工材料，由振镜发出的激光打在调整好位置的升降台上的零件，可选择两种脉宽进行加工。外罩及其防护窗口用于遮挡加工过程多余的激光反射。

28、2)本申请所提供的激光加工设备，可以加工陶瓷、蓝宝石、钻石、硅片、玻璃为代表的硬、薄、脆材料，在航空航天、半导体、3c消费电子、光伏领域得到广泛应用。

技术特征：

1.一种激光加工设备，其特征在于，包括机架、第一激光器、第二激光器、光学件部分、扩束镜i和扩束镜ii、振镜、升降工作台；

2.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，还包括消光盒，所述消光盒位于所述扩束镜i和振镜之间与所述tfp透镜配合。

3.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，所述可旋转波片i为λ/2波片；

4.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，所述第一激光器和第二激光器与振镜之间设有防尘罩，

5.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，所述升降工作台设有夹具，所述夹具选自真空吸盘、胶水粘、钳子夹、弧摆台、水平调整架、压板中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的激光加工平台，其特征在于，所述升降工作台还设有冷却装置；

7.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，所述机架还设有第二面板，所述第二面板位于所述第一面板的下方，所述第二面板上设有电源和控制器，所述控制器分别与电源和振镜连接。

8.一种激光加工方法，其特征在于，采用权利要求1至7任意一项所述的激光加工设备；

技术总结
本申请公开了一种激光加工设备及其加工方法。激光加工设备包括机架、第一激光器、第二激光器、光学件部分、扩束镜I和扩束镜II、振镜、升降工作台；光学件部分包括可旋转波片I、可旋转波片II、反射镜和TFP透镜。通过第一激光器发出的激光再经λ/2波片、扩束镜将光斑扩大到所需光斑直径，在经TFP透镜折射进振镜。第二激光器发出的激光，经λ/2波片、扩束镜将光斑扩大到所需光斑直径，再经反射镜反射到TFP,通过TFP透镜折射进振镜，振镜发出的激光打在升降工作台上的零件进行加工，可根据工艺要求选择两种脉宽或一种进行加工，实现对硬、脆、薄材料等精细的加工。

技术研发人员：任策,蔡海金,贺坤,游伟琳,董灵健
受保护的技术使用者：闽都创新实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15