[发明专利]透明材料的激光切割装置及其应用的激光切割工艺

说明书

技术领域

本发明涉及激光切割领域，尤其涉及一种透明材料的激光切割装置及其应用的激光切割工艺。

背景技术

随着手机、平板电脑等消费电子产品的持续增长，其对玻璃盖板、蓝宝石窗口等透明材料的需求也在高速增长。高效高质量的透明脆性材料切割方式有利于提高产品的机械性质以及降低透明脆性材料的加工成本。传统的透明脆性材料切割方式一种是以刀轮切割为主，通过数控机床控制刀轮的位置，利用CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)定位完成材料的切割。然而刀轮切割过程中会对材料产生应力容易导致材料的崩边或碎裂；且刀轮经过长时间磨损，容易损坏，需经常更换；尤其是对于蓝宝石等高硬度的透明材料，刀轮切割效率很低且磨损很高；此外刀轮切割在切割小尺寸或复杂图形时会受到极大的限制。另一种透明脆性材料的激光切割主要采用自上向下切割的方式，逐层烧蚀材料直至材料被切穿；这种切割方式会在上表面产生大量等离子体，阻碍激光的传播(等离子体屏蔽效应)，从而导致加工效率低、能耗大、热累积效应强等缺点；此外，自上向下切割得到的切割面会有一定的锥度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高切割质量的透明材料的激光切割装置及其应用的激光切割工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种透明材料的激光切割装置，其中，所述透明材料的激光切割装置包括激光器、扩束镜、聚焦器、工作平台和伺服器，所述激光器发射激光至所述扩束镜，所述扩束镜对激光进行准直后发射至所述聚焦器，所述聚焦器将激光聚焦于所述工作平台上的透明工件，所述聚焦器的激光发射方向垂直所述工作平台台面，并且控制所述激光聚焦点沿垂直所述工作台台面方向移动，所述工作平台的台面包括固定区域和开口区域，所述固定区域用以固定住透明工件，所述开口区域用以对应于所述工件的待切割处，所述工作台台面背离所述聚焦器一侧设置有真空腔，所述真空腔用以除 去透明工件的切割废料，所述伺服器电连接所述聚焦器，用以给定激光聚焦点起始位置信号至所述聚焦器，所述激光聚焦点起始位置位于所述穿透区域背离所述工件一侧。

其中，所述透明材料的激光切割装置包括抽离装置，所述抽离装置安装于所述真空腔，用以抽离所述真空腔内空气以及透明工件的切割废料。

其中，所述透明材料的激光切割装置还包括吹气装置，所述吹气装置安装于所述工作平台放置所述透明工件一侧，用以冷却所述透明工件以及吹除所述透明工件的切割废料。

其中，所述聚焦器包括振镜，所述振镜对所述扩束镜的激光束进行偏转，并聚焦于所述透明工件上。

其中，所述聚焦器包括反射镜和聚焦镜，所述反射镜将所述扩束镜的激光束反射至所述聚焦镜上，所述聚焦镜将激光束聚焦于所述透明工件上。

其中，所述透明材料的激光切割装置还包括光束整形器，所述光束整形器设置于所述激光器和所述扩束镜之间，用以将所述激光器发射出的激光束进行光束整形后发射至所述扩束镜。

其中，所述透明材料的激光切割装置还包括脉冲整形器，所述脉冲整形器设置于所述激光器和所述扩束镜之间，用以对所述激光器发射出的激光束进行脉冲整形后发射至所述扩束镜。

本发明还提供一种激光切割工艺，其中，所述激光切割工艺运用上述任意一项所述的透明材料的激光切割装置，所述激光切割工艺包括步骤：

将透明工件放置于所述工作平台上，并将透明工件的待切割位置对应于所述穿透区域；

控制所述伺服器给定激光切割点起始位置信号至所述聚焦器；

开启所述激光器，调整所述聚焦器对激光束进行聚焦；

控制所述聚焦器的激光聚焦点对所述透明工件进行切割。

其中，所述激光器发射的激光波长范围为355nm～1064nm。

其中，所述激光器发射的激光束为纳秒激光、皮秒激光或者飞秒激光。

本发明提供的透明材料的激光切割装置及其应用的激光切割工艺，通过所述聚焦器对所述工件切割时，设置激光切割点起始位置位于所述穿透区域背离所述工作台面一侧，进而实现所述激光切割点由所述工件背离所述聚焦器一侧 向另一侧进行切割，从而实现工件切割时无机械应力，无机械磨损，加工图形不会受限，切割线窄等优点，以及还有无等离子体屏蔽效应，能量利用效率高，热效应小，切割速度快，切割面无锥度等优点。

附图说明