圆环组 成，每个圆上切割辅助线的两端分别作为激光光束加工的起始点和终止点，即激光光束从 最内层圆的起始点开始，沿着切割辅助线的一半进入每个圆上，即从起始点沿着切割辅助 线至其与最内层圆的相切点，并沿着每个圆的轨迹进行切割工件玻璃后，从切割辅助线的 一半出去并于终止点结束，即从相切点至切割辅助线的终止点。然后根据同屯、圆环的轨迹 由内向外逐层对工件玻璃进行加工，从而得到切割槽体，即采用切割线的起始点和终止点 不在同一点上，运样可W避免频繁开关光W及激光器首末脉冲延迟造成的爆点和裂片现 象，从而可W提高切割质量及成品率。
[0041] 如附图3所示，该玻璃加工方法的具体步骤如下：
[0042] 步骤Sl :选取合适的激光光束，即选取合适的激光器110或激光腔体。
[0043] 本步骤中，选取激光光束的波长范围介于255-532nm之间，激光光束的单脉冲能 量应介于0. 1~ImJ之间，激光光束的光斑大小应介于20~60um之间，激光光束的激光功 率应介于5~50W之间。
[0044] 步骤S2 :对待加工的工件玻璃120进行清洗去污，并将其水平放置于=维移动平 台130之上，调节=维移动平台130的Z轴高度，使得激光光束的焦点位置位于工件玻璃 120下表面的设定范围内。
[0045] 本步骤中，采用浓度为99%的工业乙醇来擦拭工件玻璃120,其方便可靠且效果 好。
[0046] 本步骤中，S维移动平台130由垂直于光束方向的XY移动平台化及沿着光束方向 的Z轴运动平台组成，所述焦点位置位于工件玻璃120下表面设定范围内，该设定范围的大 小可按公式（1)来确定：
[0047]
[0048] 其中，Dl为所述设定范围，df为聚焦后光斑直径大小，m2为激光光束质量因子，kl 为修正系数，其大小应介于0. 1~0. 9之间。
[0049] 步骤S3 :激光光束按照设定的图案和路径对工件玻璃120进行刻划加工，并在工 件玻璃120的底部形成切割槽体。
[0050] 本步骤中，设定的图案由一系列同屯、圆环300组成，避免激光光束首末脉冲延时 和频繁开关光所造成的影响，所述同屯、圆环300中每个圆上带有切割辅助线301，切割辅助 线301可W是直线或圆弧等，其间距大小应该介于（0. 3~1. 3) df之间，所述同屯、圆环300 的大小应介于0. 2~Imm之间W达到最佳产出比。
[0051] 步骤S4 :随着工件玻璃120底部切割槽体深度的增加，=维移动平台130的Z轴 进行相应步距移动，如此往复，完成工件玻璃120的刻划加工过程。
[0052] 本步骤中，随着切割过程的进行，工件玻璃120底部出现切割槽体，随着切割槽体 加深，=维移动平台130的Z轴进行相应步距调整，所述调整步距可由如下公式（2)得出：
[0053]
[0054] 其中，D2为所述调整步距，df为聚焦后光斑直径大小，k2为修正系数，其大小应介 于0. 3~0. 7之间。
[0055] 所述步距调整时间的大小应由如下公式（3)获得：
[0056]
[0057] 其中，A T为所述步距调整时间，N为激光光束的刻划次数，k3为修正系数，其大小 应介于1-10之间，与N成反相关，n为偏移圈数，L为每一圈刻划路径的周长，V为激光光束 的刻划速度，亦即振镜扫描速度。
[0058] 本步骤中，为了保护工作环境的洁净度W及切割的稳定性，在工件玻璃的底部采 用除尘装置140对激光切割产生的粉尘颗粒进行抽除。
[0059] 步骤S5 :对加工完成的工件玻璃进行清洗和测试。
[0060] 本步骤中，对加工完成后的工件玻璃进行清洗的溶液优选为40%浓度的氨氣酸+ 十二烷基硫酸钢+异丙醇巧0%乙酸水+水，其相应质量配比为0.5% +0.07% +8%巧％ +86.43%，其清洗效果好且方便；测试则优选进行锥度、边缘粗糖度W及抗压测试，能够满 足实际需要。
[0061] 上述中，针对玻璃工件加工的图案可W包括楠圆，直线，多边形，不完全限定于直 线及圆，即其适用性广，加工方便可靠。
[00创如附图2所示，采用同屯、圆环300带有切割辅助线301作为设定的图案，激光光束 根据同屯、圆环300和切割辅助线301加工工件玻璃，得到的切割槽体为封闭的圆环，其光滑 平整，且方便加工、加工可靠也易于实现。
[0063] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种采用激光刻划玻璃加工方法，其特征在于：该玻璃加工方法具体步骤如下： 步骤S1 :选取合适的激光光束； 步骤S2 :对待加工的工件玻璃进行清洗去污，并将其水平放置于三维移动平台之上， 调节三维移动平台的Z轴高度，使得激光光束的焦点位置位于工件玻璃下表面的设定范围 内，该设定范围根据公式（1)确定：其中，D1为所述设定范围，df为聚焦后光斑直径大小，M2为激光光束质量因子，kl为修 正系数，其大小介于〇. 1~〇. 9之间； 步骤S3 :激光光束按照设定的图案和路径对工件玻璃进行刻划加工，并在工件玻璃 的底部形成切割槽体，所述设定的图案采用同心圆环，同心圆环中每个圆上带有切割辅助 线； 步骤S4 :随着切割槽体深度的增加，根据公式⑵得到的调整步距，以及公式⑶得到 的步距调整时间，往复移动三维移动平台的Z轴完成工件玻璃的刻划加工过程；其中，D2为所述调整步距，df为聚焦后光斑直径大小，k2为修正系数，其大小介于 0. 3~0. 7之间；其中，AT为所述步距调整时间，N为激光光束的刻划次数，k3为修正系数，其大小介于 1-10之间，与N成反相关，η为偏移圈数，L为每一圈刻划路径的周长，v为激光光束的刻划 速度； 步骤S5 :对加工完成的工件玻璃进行清洗和测试。2. 根据权利要求1所述的采用激光刻划玻璃加工方法，其特征在于：所述步骤S1中， 选取激光光束的波长范围介于255-532nm之间，激光光束的单脉冲能量应介于0. 1~lmj 之间，激光光束的光斑大小应介于20~60um之间，激光光束的激光功率应介于5~50W之 间。3. 根据权利要求1所述的采用激光刻划玻璃加工方法，其特征在于：所述步骤S3 中，同心圆环的大小介于0.2~1mm之间，切割辅助线包括直线或圆环，其间距大小介于 (0. 3~1. 3) df之间；设定的路径由工件玻璃的底部至顶部。4. 根据权利要求1所述的采用激光刻划玻璃加工方法，其特征在于：所述步骤S2中， 采用浓度为99%的工业乙醇来擦拭工件玻璃。5. 根据权利要求1所述的采用激光刻划玻璃加工方法，其特征在于：所述步骤S5中， 对加工完成后的工件玻璃进行清洗的溶液采用40 %浓度的氢氟酸+十二烷基硫酸钠+异丙 醇+20 %乙酸水+水，其相应质量配比为0.5 % +0.07% +8% +5% +86. 43%，测试则进行 锥度、边缘粗糙度以及抗压测试。6. 根据权利要求1所述的采用激光刻划玻璃加工方法，其特征在于：所述加工方法采 用的系统包括激光器、扩束镜、振镜扫描组件和三维移动平台，其中激光器、扩束镜、振镜扫 描组件水平设置在同一直线上，三维移动平台设置在振镜扫描组件的正下方； 待加工的工件玻璃水平设置在三维移动平台上，激光器发出的激光光束依次经过扩束 镜、振镜扫描组件扩散聚焦后形成聚焦光束，聚焦光束作用在待加工的工件玻璃上。7. 根据权利要求6所述的采用激光刻划玻璃加工方法，其特征在于：所述系统还包括 除尘装置，三维移动平台上开口，待加工的工件玻璃放置在开口上方，除尘装置设置在三维 移动平台开口的下方。8. 根据权利要求1所述的采用激光刻划玻璃加工方法，其特征在于：所述同心圆环中 每个圆上切割辅助线的两端分别作为激光光束加工的起始点和终止点，切割辅助线与每个 圆相切的位置处记为相切点，即激光光束从最内层圆的起始点开始，沿着切割辅助线从相 切点进入每个圆上，并沿着每个圆的轨迹进行切割工件玻璃后，从相切点并沿着切割辅助 线出去并于终止点结束，根据同心圆环的轨迹由内向外逐层对工件玻璃进行加工，从而得 到切割槽体。
【专利摘要】本发明涉及激光玻璃加工技术领域，公开了一种采用激光刻划玻璃加工方法。该方法先选取合适的激光光束，并对待加工的工件玻璃进行清洗去污，并将其水平放置于三维移动平台之上，调节三维移动平台的Z轴高度，使得激光光束的焦点位置位于工件玻璃下表面的设定范围内；激光光束按照设定的图案和路径对工件玻璃进行刻划加工，并在工件玻璃的底部形成切割槽体，并往复移动三维移动平台的Z轴完成工件玻璃的刻划加工过程；最后对加工完成的工件玻璃进行清洗和测试。本发明能够满足实际中对于高精度低损伤的玻璃切割要求，其加工方法的工艺简单，后续无需增加辅助机械操作，在不增加额外成本的情况下，通过增加一台激光器即可实现。
【IPC分类】C03B33/02
【公开号】CN105669014
【申请号】
【发明人】郑付成, 张峻诚, 黄秋香, 王振华, 黄东海, 谢建, 高云峰
【申请人】大族激光科技产业集团股份有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2014年11月21日