[发明专利]硬脆材料的加工装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬脆材料的加工装置及方法，特别是应用于用于硬脆材料加工及以激光与高压微粉粒喷砂同轴加工硬脆材料的装置及方法。

背景技术

硅、玻璃、陶瓷、砷化镓(GaAs)、氧化锆(ZrO₂)、碳化硅(SiC)、石墨、宝石、碳纤复合材料等硬脆材料，由于材料本身具备硬、脆特性，因此，在对硬脆材料加工有其困难，如以现有坚硬钻石刀具研靡加工该硬脆材料，则易使钻石刀具靡耗损坏，造成机具的损坏，且无法对该硬脆材料的细部部位进行加工；又如以现有激光束加工该硬脆材料，则受限于激光能量集中于细微光束的关系，必需耗费较多的加工时间，使其加工成本偏高，而不符产业利用的经济效益，仅能对硬脆材料的细部加工，如钻孔或初步表面加工，因而局限其加工用途及范畴，且激光加工热熔可能会在加工路径上产生毛边或熔屑，导致需二次修边加工。

在相关的先前专利技术文献方面，如中国台湾省发明专利第476737号「平板玻璃母材的切割方法」发明专利案，则揭示典型现有的钻石刀具加工切割平板玻璃的方法，同样会产生上述现有以钻石刀加工料的刀具靡耗与细部加工困难的缺点。

又，中国台湾省发明专利第489059号「玻璃板分割装置及方法」案与PCT第WO2011/025908号「METHODS FOR LASER CUTTING ARTICLES FROM CHEMICALLY STRENGTHENED GLASS SUBSTRATES」公开案，则揭示一种现有的飞秒激光(Femtosecond Laser)切割加工玻璃的装置及方法，虽然加工速度较现有激光加工机构快一些，但相对地，该飞秒激光加工设备成本相当昂贵，并非可以便宜及经济地应用于硬脆材料加工线上，而不具产业利用的经济效益。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种硬脆材料的加工装置及方法，其具有不需耗损、更换钻头刀具，同时，可消除单一激光加工机具所会产生的加工速度缓慢，且加工成本偏高，不具产业利用的经济效益的缺陷。

本发明解决具技术问题所采用的技术方案是：

一种硬脆材料的加工装置，该装置包含至少一激光加工机构及至少一喷砂加工机构，该激光加工机构可发出激光束，以对一硬脆材料进行加工，该喷砂加工机构结合于激光加工机构下方，该激光束可穿透过该喷砂加工机构以对该硬脆材料进行加工，或由喷砂加工机构以喷砂粉末对硬脆材料高速侵蚀加工，或者，由激光加工机构与喷砂加工机构同时对硬脆材料进行加工。

前述的硬脆材料的加工装置，其中激光加工机构所发出的激光束的波长在10640纳米～193纳米间。

前述的硬脆材料的加工装置，其中喷砂加工机构包括：一文氏管，上端结合于该激光加工机构下端的隔离镜片下端，该文氏管两端分别设有一压力输入、粉粒输出，且该文氏管中间的隘口部位并形成至少一粉粒导入，该激光加工机构输出的激光束经由该文氏管内部而由该粉粒输出口射出；一压力导入装置，连结该文氏管的压力输入口，以输入高压压缩空气或其它压缩气体；一粉粒导入装置，内部容置该微粉粒，且该粉粒导入装置连结于该文氏管的粉粒导入口，以将微粉粒导入文氏管的隘口部位中。

前述的硬脆材料的加工装置，其中喷砂加工机构包括：一筒体，该筒体区隔形成一中空内层及一外层，该中空内层上端结合于该激光加工机构下端，且中空内层下端形成一开口，该开口两侧壁分别结合一隔绝板，该两隔绝板间结合至少一镜片，该激光加工机构所发出的激光束，则透过该镜片射出，该筒体的外层于周边设有一粉粒输入口，该外层下端设有一输出口；一压力桶，内容置微粉粒，该压力桶的周边与底端分别设有一压力输入口及粉粒输出口，该粉粒输出口供微粉粒输出，且该粉粒输出口并连结该筒体的外层的粉粒输入口，以将该微粉粒注入该筒体的外层，而令微粉粒经由该外层由该输出口输出；一压力输入器，连结该压力桶的压力输入口，以供输入压缩空气或其它压缩气体给压力桶；一喷嘴，连结于该筒体的外层下端的输出口，使该微粉粒经该喷嘴以高压方式喷出，而该激光加工机构的激光束经镜片射出后，经由筒体而由喷嘴射出，使该喷砂加工机构的高压微粒粒的喷出路径与该激光束射出路径为同轴心的同轴状态。

前述的硬脆材料的加工装置，其中筒体的形状为锥状。

前述的硬脆材料的加工装置，其中压力输入器输入的压缩空气或其它压缩气体的压力为1～10kg/cm₂。