[发明专利]一种呈螺旋方向上升且振幅盘绕的打孔方法及打孔系统

说明书

本发明提供一种呈螺旋方向上升且振幅盘绕的打孔方法及打孔系统，属于激光打孔技术领域。本发明打孔方法如下步骤：设置螺旋线，所述螺旋线自下往上沿中心轴盘绕上升，所述螺旋线的高度与待加工的产品厚度相同；设置激光行走路径，所述激光行走路径为沿所述螺旋线方向上升、并以所述螺旋线为中心线做曲线运动形成的曲线，所述曲线在垂直投影面上振幅盘绕；设置激光打孔参数；调节激光器的3D振镜起点位置，将激光聚焦到待加工材料的下表面；所述3D振镜的Z轴与XY轴联动，激光沿所述激光行走路径线螺旋上升且振幅盘绕打孔，直至走完螺旋线。本发明的有益效果为：减少了控制时间，提高了加工效率。

技术领域

本发明涉及激光打孔技术领域，尤其涉及一种呈螺旋方向上升且振幅盘绕的打孔方法及打孔系统。

背景技术

已有技术主要有以下三种方式：

1、机械钻孔方式：是电机带动优质金刚钻，利用钻头高速旋转与玻璃表面进行磨销，使玻璃产生圆形孔位。该技术只适用于厚度大于2mm的玻璃钻孔，对于厚度小于2mm的玻璃，该钻孔工艺的成品率非常低，效率慢；钻的孔径由钻头大小决定，不可随意变化；钻头磨损较大，需要定期更换，停工率和成本高。

2、激光、机械z轴配合2D振镜的钻孔方式(打孔路径如图1所示)：保持场镜下玻璃位置不动，调整机械z轴的上升或下降，将激光焦点聚焦到待加工材料的下表面，机械z 轴配合2D振镜，从下往上逐层加工。

具体方式为：振镜中心位于孔轴心上方，当z轴处于最下层时，给2D振镜发出指令后，振镜从轴心位置1跑空程至螺旋线起点，此时，激光器发出激光，振镜沿着螺旋线运动，每一层螺旋线是一条独立的螺旋线，有固定的内径、0.03-0.05mm的线间距、4-6条线条组成。走完一层螺旋线后，激光器关闭激光，振镜回到轴心位置，机械z轴匀速往上走一个层高d，如此循环，最终把层数N走完。

该技术的缺点：

(1)由于每一层激光器都有开、关光过程，因此，在螺旋线的入口会留下切割不彻底残留的挂渣或裂口，导致孔内出现白条，或较大崩边，容易形成应力集中点，从这个位置裂开，同时导致孔壁粗糙、不光滑；

(2)无法保证机械z轴与XY轴同步、协调，可能会出现重复加工，加工效率无法最大化。

3、激光、3D振镜结合常规软件控制打孔方式(其打孔路径与图1相同)：保持场镜下玻璃位置不动，调整3D振镜，将激光焦点聚焦到待加工材料的下表面，3D振镜调节焦点位置，从而实现从下往上逐层加工。具体方式为：振镜中心位于孔轴心上方，z轴静止，给加工指令后，振镜从轴心跑空程至螺旋线起点，此时，激光器发出激光，振镜沿着螺旋线运动，每一层螺旋线是一条独立的螺旋线，有固定的内径、0.03-0.05mm的线间距、4-6 条线条组成。走完一层螺旋线后，激光器关闭激光，振镜回到轴心位置，3D振镜控制的焦点抬高一层继续加工，如此循环，最终把层数走完。

该技术的缺点：

(1)同样每一层激光器都有开、关光过程，因此，在螺旋线的入口会留下切割不彻底残留的挂渣或裂口，导致孔壁粗糙、不光滑；

(2)由于采用3D振镜，运动效率以及加工模式会比“已有技术1、2”快，但振镜z 轴与XY轴不联动，导致加工效率无法最大化。

发明内容

为解决现有技术中加工粗糙，加工效率低的问题，本发明提供一种呈螺旋方向上升且振幅盘绕的打孔方法，还提供了一种实现所述呈螺旋方向上升且振幅盘绕的打孔方法的打孔系统，通过控制激光加工路径，在加工过程中，激光沿螺旋方向正弦运动，振幅盘绕形成缝宽，达到切割、打孔的目的。

本发明包括如下步骤：

S1：设置螺旋线，所述螺旋线自下往上沿中心轴盘绕上升，所述螺旋线的高度与待加工的产品厚度相同；