一种用于玻璃切割的激光设备及切割方法技术

本发明专利技术公开了一种用于玻璃切割的激光设备及切割方法，激光发生器和振镜系统通过通讯系统与工控机进行数据通信，控制振镜在加工直线时产生激光条形光斑，加工弧线时产生弧形光斑，以使激光加工光斑与预定切割路径精密吻合。振镜下方安装有冷却流体喷嘴，通过喷出流体冷却已经激光加热过的区域，通过冷热压力使待加工工件沿预定切割路径裂开。待加工工件由吸附平台吸附，吸附平台安装在DD马达上；DD马达安装在Y轴运动系统上；振镜安装在Z轴运动系统上，且Z轴运动系统安装在X轴运动系统上。当加工弧线时，工控机控制DD马达带动工件旋转，同时配合XY轴的运动，使激光光斑和冷却流体汇聚点始终准确位于预定切割路径上，从而实现玻璃弧线位置的精密切割。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光切割
，更具体地，涉及。
技术介绍
在玻璃加工行业，传统切割玻璃的方法是先采用金刚石刀轮把大片玻璃切割成近似成品大小，然后用铣床/磨床对前一工序的玻璃进行加工至设定尺寸。该技术存在工艺复杂、工序较多、良品率较低、工时过长、精度不高、污染重的问题。采用激光切割技术，能够有效的解决以上问题。 目前主流的激光切割玻璃方案大多通过激光光斑直接加热玻璃，使玻璃气化的方式来割裂玻璃。这样的加工方式将造成切口边缘有微裂纹，且断面不光滑，影响玻璃的强度，仍需要保留玻璃边缘的精密机械加工。通过冷热应力使玻璃沿预定路径裂开的方式能够有效避免激光直接切割造成的微裂纹现象。然而，现有的通过冷热应力切割玻璃的技术，未能保证在加工弧线时，冷却流体汇聚点也同时位于预定切割路径上，无法确保弧形尺寸的精度。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供，可以用于玻璃直线切割和异形曲线切割，解决了传统机械玻璃切割工艺造成的玻璃强度损失和加工一致性差、精度差的技术问题。 本专利技术提供了一种用于玻璃切割的激光设备，包括底座、工作平台、立柱、光学平台、激光发生器、转折镜组件、振镜、X轴运动系统、Y轴运动系统、Zl轴运动系统、Z2轴运动系统、金刚石刀轮、流体冷却系统、真空吸附平台、DD旋转轴运动系统、工控机和显示器；所述工作平台与所述底座弹性连接；立柱位于所述工作平台两侧，并与所述工作平台固定连接；所述光学平台固定连接在所述立柱上，且所述光学平台的顶面与所述工作平台平行，所述光学平台的侧面与所述工作平台垂直；所述X轴运动系统固定在光学平台侧面且与设置在所述工作平台上的Y轴运动系统和所述真空吸附平台垂直；所述激光发生器和所述转折镜组件设置在所述光学平台上；光束通过所述转折镜组件反射至设置在Z2轴运动系统上的所述振镜内；所述真空吸附平台用于吸附待加工工件；所述真空吸附平台固定连接在所述DD旋转轴运动系统上；所述DD旋转轴运动系统固定连接至所述Y轴运动系统上,所述Y轴运动系统与所述工作平台固定连接；所述金刚石刀轮设置在所述Zl轴运动系统上，用于在玻璃预定切割路径的起始位置刻出初始划痕，以便于随后的激光切割；所述振镜和所述流体冷却系统的喷嘴设置在所述Z2轴运动系统上，位于真空吸附平台上方，所述振镜底部安装有透镜，通过安装在Z2轴运动系统上的振镜进行扫描，形成与加工路径相匹配的形状的激光光斑，通过X轴运动系统、Y轴运动系统和DD旋转轴运动系统带动待加工工件运动，使激光光斑沿预定的切割路径加热玻璃，通过同时安装在Z2轴运动系统上的冷却流体喷嘴冷却，通过应力使玻璃断裂以产生光亮断面。 其中，所述激光发生器为CO2激光器。 其中，所述Zl轴运动系统和所述Z2轴运动系统同时固定在支架上，所述支架通过螺栓连接至所述X轴运动系统上。 其中，所述DD旋转轴运动系统通过连接板紧固到所述Y轴运动系统上。 本专利技术还提供了一种基于上述的激光设备的切割方法，包括下述步骤: (I)将待加工工件置于所述真空吸附平台上； (2)使用金刚石刀轮在待加工工件的起始加工位置刻出初始划痕； (3)工控机根据预定切割路径控制振镜产生与所述预定切割路径相吻合的激光光斑；所述预定切割路径根据工件形状设定，所述预定切割路径的起始位置为所述初始划痕； (4)通过安装在振镜下方的冷却流体喷嘴喷出冷却流体，对已通过所述激光光斑加热的路径进行冷却，使工件在冷热应力的作用下裂开，实现工件切割。 其中，步骤⑶具体为: 加工直线时 ，由工控机控制Y轴带动待加工工件产生直线运动，同时控制振镜产生条形光斑投射到待加工工件预定切割路径上； 加工弧线时，由工控机控制XY轴和DD马达带动待加工工件产生复合运动，同时控制振镜产生弧形光斑，投射到待加工工件预定切割路径上并使所述弧形光斑始终与所述预定切割路径完全吻合；其中复合运动是指平移的同时旋转所构成的运动。 其中，步骤⑷具体为: 加工直线时，冷却流体汇聚点和激光光斑始终位于此直线加工路径上； 加工弧线时，工控机控制XY轴和DD马达进行三轴联动，使待加工工件产生复合运动，同时激光光斑和冷却流体汇聚点始终位于预定切割路径上。 其中，冷却流体汇聚点与激光光斑中心之间的间隔为3mm-10mm。 本专利技术通过冷热应力使玻璃裂开，切面为光亮表面，不会形成微裂纹；通过工控机控制振镜，在加工直线时产生条形光斑，加工弧线时产生弧形光斑，使光斑形状始终与预定切割路径吻合，确保加工精度；同时在做弧线切割的时候通过DD马达带动工件旋转，配合XY轴的运动，使激光光斑和冷却流体汇聚点始终位于预定切割路径上，确保弧形边缘加工的光洁度和尺寸精度。 【附图说明】 图1是本专利技术提供的玻璃激光切割设备(激光玻璃切割机)的整体结构图。 图2为Y轴、DD马达和吸附平台整体结构图。 图3为X轴、Zl轴和Z2轴以及安装其上的振镜和冷却流体喷嘴整体结构图。 图4是本专利技术通过X轴、Y轴和DD旋转轴运动系统的联动，实现工件复合运动的示意图。 其中，I为底座、2为工作平台、3为立柱、4为光学平台、5为激光发生器、6为转折镜组件、7为振镜、8为X轴运动系统、9为Y轴运动系统、10为Zl轴运动系统、11为Z2轴运动系统、12为金刚石刀轮、13为流体冷却系统、14为真空吸附平台、15为DD旋转轴运动系统、16为工控机和17为显示器、21为吸附平台上层、22为吸附平台下层、23为连接板、31为支架、41为激光光斑、42为冷却流体汇聚点、L4为预定切割路径。 【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。 本专利技术通过使用DD旋转马达配合XY轴运动系统，使激光光斑与预定玻璃切割路线精密吻合；通过冷却应力让玻璃沿预定切割路线断裂，产生光亮切面；通过三轴联动控制，在切割玻璃曲线的过程中，使光斑和冷却流体的汇聚点始终位于加工轨迹上，从而实现高精度、高质量的异形玻璃切割，且切割断面为光亮表面，使其加工出来的玻璃切口能够满足特定行业的高标准要求。 本专利技术公开了一种玻璃激光切割设备，可以用于玻璃直线切割和异形曲线切割。具体实现装置包括工作平台、工控机、显示器、激光发生器、金刚石刀轮、振镜、真空吸附平台、X轴运动系统、Y轴运动系统、Zl轴运动系统、流体冷却系统、Z2轴运动系统和DD旋转轴运动系统。金刚石刀轮安装在Zl轴运动系统上，用于在玻璃预定切割路径的起始位置刻出初始划痕，以便于随后的激光切割。振镜和流体冷却系统的喷嘴安装在Z2轴运动系统上，位于真空吸附平台上方，振镜底部安装有透镜。通过安装在Z2轴上的振镜扫描，形成与加工路径相匹配的形状的激光光斑，通过X轴运动系统、Y轴运动系统和DD旋转轴运动系统带动工件运动，使激光光斑沿预定的切割路径加热玻璃，通过同时安装在Z2轴运动系统上的冷却流体喷嘴冷却， 通过应力使玻璃断裂，以产生光亮断面。 其实现步骤包括:先根据预定切割路径，在需要的加工位置用金刚石刀轮划出一个初始加工痕迹。再通过控制系统将激光束通过振镜扫描以形成一个与玻璃加工路线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于玻璃切割的激光设备，其特征在于，包括底座、工作平台、立柱、光学平台、激光发生器、转折镜组件、振镜、X轴运动系统、Y轴运动系统、Z1轴运动系统、Z2轴运动系统、金刚石刀轮、流体冷却系统、真空吸附平台、DD旋转轴运动系统、工控机和显示器；所述工作平台与所述底座弹性连接；立柱位于所述工作平台两侧，并与所述工作平台固定连接；所述光学平台固定连接在所述立柱上，且所述光学平台的顶面与所述工作平台平行，所述光学平台的侧面与所述工作平台垂直；所述X轴运动系统固定在光学平台侧面且与设置在所述工作平台上的Y轴运动系统和所述真空吸附平台垂直；所述激光发生器和所述转折镜组件设置在所述光学平台上；光束通过所述转折镜组件反射至设置在Z2轴运动系统上的所述振镜内；所述真空吸附平台用于吸附待加工工件；所述真空吸附平台固定连接在所述DD旋转轴运动系统上；所述DD旋转轴运动系统固定连接至所述Y轴运动系统上，所述Y轴运动系统与所述工作平台固定连接；所述金刚石刀轮设置在所述Z1轴运动系统上，用于在玻璃预定切割路径的起始位置刻出初始划痕，以便于随后的激光切割；所述振镜和所述流体冷却系统的喷嘴设置在所述Z2轴运动系统上，位于真空吸附平台上方，所述振镜底部安装有透镜，通过安装在Z2轴运动系统上的振镜进行扫描，形成与加工路径相匹配的形状的激光光斑，通过X轴运动系统、Y轴运动系统和DD旋转轴运动系统带动待加工工件运动，使激光光斑沿预定的切割路径加热玻璃，通过同时安装在Z2轴运动系统上的冷却流体喷嘴冷却，通过应力使玻璃断裂以产生光亮断面。...

【技术特征摘要】
1.一种用于玻璃切割的激光设备，其特征在于，包括底座、工作平台、立柱、光学平台、激光发生器、转折镜组件、振镜、X轴运动系统、Y轴运动系统、Zl轴运动系统、Z2轴运动系统、金刚石刀轮、流体冷却系统、真空吸附平台、DD旋转轴运动系统、工控机和显示器； 所述工作平台与所述底座弹性连接；立柱位于所述工作平台两侧，并与所述工作平台固定连接；所述光学平台固定连接在所述立柱上，且所述光学平台的顶面与所述工作平台平行，所述光学平台的侧面与所述工作平台垂直；所述X轴运动系统固定在光学平台侧面且与设置在所述工作平台上的Y轴运动系统和所述真空吸附平台垂直；所述激光发生器和所述转折镜组件设置在所述光学平台上；光束通过所述转折镜组件反射至设置在Z2轴运动系统上的所述振镜内；所述真空吸附平台用于吸附待加工工件；所述真空吸附平台固定连接在所述DD旋转轴运动系统上；所述DD旋转轴运动系统固定连接至所述Y轴运动系统上，所述Y轴运动系统与所述工作平台固定连接；所述金刚石刀轮设置在所述Zl轴运动系统上，用于在玻璃预定切割路径的起始位置刻出初始划痕，以便于随后的激光切割；所述振镜和所述流体冷却系统的喷嘴设置在所述Z2轴运动系统上，位于真空吸附平台上方，所述振镜底部安装有透镜，通过安装在Z2轴运动系统上的振镜进行扫描，形成与加工路径相匹配的形状的激光光斑，通过X轴运动系统、Y轴运动系统和DD旋转轴运动系统带动待加工工件运动，使激光光斑沿预定的切割路径加热玻璃，通过同时安装在Z2轴运动系统上的冷却流体喷嘴冷却，通过应力使玻璃断裂以产生光亮断面。2.如权利要求1所述的激光设备，其特征在于，所述激光发生器为CO2激光器。3.如权利要求1所述的激光设备，其特征在于，所述Zl...

【专利技术属性】
技术研发人员：段光前，
申请(专利权)人：武汉先河激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42