[发明专利]高分子材料工件的激光加工方法及激光切割系统

说明书

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，尤其涉及一种高分子材料工件的激光加工方法及用于采用该激光加工方法设计的激光切割系统。

背景技术

随着激光技术的飞速发展，激光加工技术也在不断完善，由于激光加工技术具有高效率、高质量、高精度等优点，故，激光加工技术在许多加工领域已逐渐取代了传统的机械加工技术。

凯夫拉、碳纤维、皮革等高分子材料制成的工件，广泛应用于手机、笔记本电脑、平板电脑等消费类电子产品的外壳及外套中，这些高分子材料工件采用机械式数控铣等传统机械加工技术进行切割时，由于刀具与工件直接接触进行切割，这样，刀具与工件之间产生一定的相互作用力，故，加工过程中，这些高分子材料工件的加工部位容易受力而遭到破坏，从而引发了加工成品率低的问题。

为解决采用传统机械加工技术加工上述高分子材料工件过程中成品率低的问题，现有技术中提出了采用激光加工技术加工高分子材料工件的方法及系统，其由于激光切割头不直接与工件接触，这样，有效防止了加工过程中激光切割头对工件产生作用力的现象，从而提高了加工成品率。但是，现有技术中采用激光加工技术加工高分子材料工件的过程中仍存在诸多不足之处，具体如下：当采用大功率的CO₂激光切割系统进行切割上述高分子材料工件时，受激光焦点高能量、工件材料特性的影响，切割后会在激光加工断面出现严重的碳化层，从而直接影响了工件的加工质量；而当采用紫外激光器切割上述高分子材料工件时，虽然可在一定的程度上可以减轻切割断面产生碳化层的现象，但是，目前市面上能稳定用于工业加工的紫外激光器的输出功率只能做到10W，这样，导致了紫外激光切割系统切割上述高分子材料工件效率低的现象，从而无法满足生产产能的需求，同时，由于紫外激光激光切割系统的造价较高，这样，不利于激光加工技术的推广应用。

现有技术中，还公开了一种专用于脆性工件的激光切割方法及切割装置，其具体加工方法为：先对脆性工件的表面照射第一激光束，使第一激光束以描绘所希望的切割线的方式进行扫描，从而对该脆性工件进行切割；接着，使以光束直径为第一激光束的光束直径以上且输出为第一激光束的输出以下的第二激光束沿所述切割线扫描，使切割面再次熔化。其采用两束激光束加工脆性工件的方法，且第一激光束用于切割，第二激光束用于修复第一激光切割后产生的裂纹，可以理解地，激光修复可使切割面再次熔化，且其熔化物可填补裂纹缝隙，从而达到消除裂纹的目的，这样，可得到几乎不需要精加工的切割面，从而提高了激光切割脆性工件的质量，并提高了切割效率。但是，由于高分子材料工件与脆性工件的材料特性不同，单束激光加工脆性工件的质量问题为切割面产生裂纹，而单束激光加工高分子材料工件的质量问题为切割面产生碳化层，激光修复方式可以消除切割面的裂纹，但不能消除切割面上的碳化层，故，此方法运用于切割凯夫拉、碳纤维、皮革等高分子材料制成的工件时，其切割完成后，工件切割面上仍然存在碳化层，这样，将此方法运用于切割凯夫拉、碳纤维、皮革等高分子材料制成的工件中，并不能提高高分子材料制成的工件的加工质量和加工效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种高分子材料工件的激光加工方法及用于实现该激光加工方法的激光切割系统，其加工效率高，并有效解决了现有技术中激光加工高分子材料工件中加工断面出现碳化层的问题。

本发明的技术方案是：一种高分子材料工件的激光加工方法，其由第一激光切割头和第二激光切割头分别向工件的加工轨迹照射两束功率不同的激光束，且大功率激光束先沿着所述工件的加工轨迹进行移动切割一段距离后，再由小功率激光束沿着所述大功率激光束的加工轨迹进行移动切割，且第一激光切割头和第二激光切割头之间呈间距设置。