一种激光切割设备的制作方法

本实用新型涉及激光切割技术领域，更具体地说，尤其涉及一种用于切割玻璃等脆性材料的激光切割设备。

背景技术：

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、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。

激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类：1）激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料（如纸、布、木材、塑料和橡皮等）的切割；2）激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢、钛、铝及其合金等；3）激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料；4）激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描，使材料受热蒸发出一条小槽，然后施加一定的压力，脆性材料就会沿小槽处裂开；控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布，在脆性材料中产生局部热应力，使材料沿小槽断开。

激光切割玻璃是利用激光划片的原理进行切割，但切割效率却比刀轮切割要低。其原因在于：当移动的聚焦光斑作用在玻璃片上的时候，其产生的热应力诱导裂纹并不一定是沿着激光束的前进轨迹，在大部分情况下，裂纹的方向会与光斑前进方向形成一个较大的夹角。这样，当提高光斑移动的速度，斑点之间的距离较大时，连续的激光脉冲打在玻璃上所产生的热应力裂纹不易贯通或靠近，就会使玻璃不易分离。而要想使玻璃能够被分离，必须降低光斑的移动速度，才能使每个斑点产生的裂纹相互贯通或者靠近，完成对玻璃的切割。这样一来，就降低了切割速度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于切割玻璃等脆性材料的激光切割设备，其切割速度快、精度高，切割出来的玻璃片边缘自然成磨沙效果，强度高，免去了后续的磨边和清洗的工艺流程。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种激光切割设备，包括机座、设置在机座内的激光器控制箱、以及设置在机座上的XY轴工作台与龙门架，所述XY轴工作台位于龙门架的下方，在XY轴工作台上设有用于放置加工工件的吸附平台，在龙门架上沿光路依次设有激光器、第一反射镜、扩束镜、第二反射镜及切割头，并装有与XY轴工作台相对的Z轴工作台，所述Z轴工作台上并列设有CCD相机和中空旋转平台，在中空旋转平台侧部连接有步进电机，在中空旋转平台壳体上装有光电开关，所述切割头安装在中空旋转平台的转盘上正对着第二反射镜的光路输出端，在切割头上装有随之旋转并触发光电开关的遮光片。

本实用新型通过程序控制步进电机转动，进而带动切割头旋转一定角度，精确地调整激光脉冲点打在玻璃上时玻璃裂纹的发展方向，使之尽量贴合激光光斑的移动方向，达到提高激光切割速度和切割效率的目的。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中Z轴工作台及附属构件结构示意图。

图中：1－机座；2－激光器控制箱；3－XY轴工作台；4－吸附平台；5－龙门架；6－第一反射镜；7－扩束镜；8－第二反射镜；9－激光器；10－Z轴工作台；11－CCD相机；12－中空旋转平台；13－步进电机；14－光电开关；15－切割头；16－遮光片。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不构成对本实用新型的任何限制。

如图1所示，本实用新型提供的一种激光切割设备，包括机座1、设置在机座1内的激光器控制箱2、以及设置在机座1上的XY轴工作台3与龙门架5，所述XY轴工作台3位于龙门架5的下方，在XY轴工作台3上设有用于放置加工工件的吸附平台4，在龙门架5上沿光路依次设有激光器9、第一反射镜6、扩束镜7、第二反射镜8及切割头15，并装有与XY轴工作台3相对的Z轴工作台10。如图2所示，所述Z轴工作台10上并列设有CCD相机11和中空旋转平台12，在中空旋转平台12侧部连接有步进电机13，在中空旋转平台12壳体上装有光电开关14，所述切割头15安装在中空旋转平台12的转盘上正对着第二反射镜8的光路输出端，由步进电机13驱动中空旋转平台12带动旋转，在切割头15上装有随之旋转并触发光电开关14的遮光片16。

本实用新型激光切割设备通过光路反射、扩束、聚焦，将激光束导入切割头15，聚焦在具有抽真空吸附效果的吸附平台4上，通过激光器控制箱2控制激光器9的开或关，配合XY轴工作台3的运动，完成切割动作。在切割过程中，切割头15通过步进电机13驱动中空旋转平台12带动旋转。

在使用本实用新型进行切割时，其切割动作（方法）如下：

（1）将待切割的工件（如玻璃板）放在抽真空的吸附平台4上；

（2）通过激光器控制箱2控制开启激光器9，激光束经反射、扩束、聚焦后导入切割头15；

（3）步进电机13工作，经中空旋转平台12带动切割头15旋转，当旋转到与XY轴工作台3中Y轴方向贴合的角度时，步进电机13停止，工作台3沿Y轴方向前后移动进行切割；

（4）Y轴方向切割完毕后，步进电机13再次工作带动切割头15旋转，当旋转到与XY轴工作台3中X轴方向贴合的角度时，步进电机13停止，工作台3沿X轴方向左右移动进行切割；

（5）X轴方向切割完毕后关闭激光器9，停止对吸附平台4抽真空，取下工件，完成整个切割加工过程。

在上述切割过程中，步进电机13的启停及XY轴工作台3的运动均由计算机程序控制，且步进电机3带动切割头15的旋转是以遮光片16与光电开关14重合为初始原点。

本实用新型通过步进电机13驱动中空旋转平台12带动切割头15旋转一定角度，可以精确地调整激光脉冲作用于玻璃上所产生的热应力裂纹的发展方向，使之尽量贴合激光光斑的移动方向，达到可裂片的最佳角度，从而达到省时高效的加工效果。在使用相同功率的激光器的切割设备上，实现比没有采用旋转激光切割头的设备高达6～7倍的切割速度，大大地提高了激光切割玻璃的效率。而且，本实用新型激光切割设备及切割方法同样可以用在利用诱导裂纹发展对其他脆性材料的切割应用上。