一种用于蓝宝石片的激光打孔工艺方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种用于蓝宝石片的激光打孔工艺方法，包括以下步骤：(a)通过视觉识别组件获取产品上待加工孔的位置信息；(b)根据所述待加工孔的位置信息，调整激光切割头的位置，使激光切割头正对产品的待加工孔位；(c)设置激光设备的参数；(d)开启激光设备，通过激光切割头发出的激光束对产品进行打孔；同时开启辅助气体设备向打孔位置喷射辅助气体保护产品。采用本发明专利技术的激光打孔工艺方法，能满足孔真圆度的需求，崩边效果理想，下孔率能满足要求，且孔内壁烧蚀影响较小。且孔内壁烧蚀影响较小。且孔内壁烧蚀影响较小。

【技术实现步骤摘要】
一种用于蓝宝石片的激光打孔工艺方法及设备


[0001]本专利技术属于激光打孔
，具体涉及一种用于蓝宝石片的激光打孔工艺方法及设备。

技术介绍

[0002]目前对玻璃、硅片、水晶、蓝宝石、透明陶瓷等硬脆材料的打孔多采用精雕机，精雕机即采用小刀具、大功率和高速主轴电机的数控铣床，现有精雕机有以下缺陷：
[0003]1)精雕机的高效加工材料为不锈钢、紫铜等低硬度材料，蓝宝石硬度仅次于钻石；精雕对于刀具消耗快，换刀具繁琐，多磨头刀具寿命短；
[0004]2)使用精雕机进行打孔对装夹工件的要求高，对刀精度依赖大，不易实现生产线上的联机和自动化；
[0005]3)使用精雕机进行蓝宝石打孔，孔型、孔径收到制约，且不易在倾斜表面进行打孔。
[0006]随着加工制造业的发展，新型加工工艺越来越多的应用到脆性材料加工上面来，特别是激光切割工艺以其高效、快速、高质量和低加工成本的优势在蓝宝石及玻璃加工工艺上占很重要地位。
[0007]公开号为CN103111762B的中国专利公开了一种将激光打孔应用于蓝宝石片打孔的方法，具体包括以下步骤：S1：将蓝宝石片固定在激光设备的工作台上，使激光设备的激光发射头对准蓝宝石片的预打孔位置；S2：根据蓝宝石片的厚度设置激光设备的参数；S3：启动激光设备，由激光设备向蓝宝石片的预打孔位置发射激光束。该专利虽然可以实现对蓝宝石进行激光打孔，但容易导致崩边及烧蚀孔内壁；且加工效率低，无法实现全自动化地生产加工。
[0008]目前的激光打孔工艺在对蓝宝石进行打孔时，还存在以下缺陷：激光打孔过程中，采用氮气作为辅助气体，容易导致蓝宝石孔内壁发黑；孔真圆度较差、崩边效果不理想、下孔率不够或烧蚀孔内壁等。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种用于蓝宝石片的激光打孔工艺方法及设备。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0011]一种用于蓝宝石片的激光打孔工艺方法，包括以下步骤：
[0012](a)通过视觉识别组件获取产品上待加工孔的位置信息；
[0013](b)根据所述待加工孔的位置信息，调整激光切割头的位置，使激光切割头正对产品的待加工孔位；
[0014](c)设置激光设备的参数，参数设置如下：
[0015]激光功率：46％～50％满功率，满功率为150W；
[0016]脉宽：0.2～0.5ms；
[0017]频率：150Hz～300Hz
[0018]占空比：0～10％；
[0019]加工速度：2～5mm/s
[0020](d)开启激光设备，通过激光切割头发出的激光束对产品进行打孔；同时开启辅助气体设备向打孔位置喷射辅助气体保护产品。
[0021]优选地，步骤(d)中，在开启激光设备前，通过在加工图档中添加引线将激光打孔的路径起始点牵引至孔中心部位，从而将镭射打孔的孔发黑处牵引至孔中心部位；本专利技术中采用氮气作为辅助气体，起到冷却、隔离以及防氧化的作用；但是采用氮气作为辅助气体会导致孔内壁发黑；因此，本专利技术通过在加工图档中加入引入引出线，将激光打孔的孔发黑处牵引至孔中心部位，使发黑部位随打孔物料一起掉落，从而避免孔内壁发黑。
[0022]优选地，所述激光功率为46％满功率，即69W；功率过小无法下孔，会导致下孔率过低；功率过大会烧蚀孔内壁，影响工艺效果；本专利技术优选69W的激光功率，在满足下孔率的前提下，最大限度的降低激光功率，防止功率过大烧蚀孔内壁。
[0023]优选地，所述脉宽为0.4ms；脉宽过大容易导致崩边明显，但更容易下孔，脉宽过小不易下孔，但崩边最小；本专利技术优选采用0.4ms的脉宽，满足了下孔和崩边的要求。
[0024]优选地，所述加工速度为3mm/s，所述频率为186Hz，所述占空比为7％；频率是随着加工速度来进行相应调整的，加工过程中，需要保持加工速度与出光频率对应；本专利技术优选加工速度为3mm/s，频率为186Hz时，孔真圆度最好。
[0025]与上述一种用于蓝宝石片的激光打孔工艺方法对应的，本专利技术还提出了一种用于蓝宝石片的激光打孔设备，包括：
[0026]双工位物料搬运组件，所述双工位物料搬运组件用于输入待打孔产品或输出已打孔产品；当其中一个物料搬运组件输入待打孔产品时，另一个物料搬运组件输出已打孔产品；
[0027]双工位视觉识别组件，所述双工位视觉识别组件位于双工位物料搬运组件中段，用于对待打孔产品进行定位或对已打孔产品进行外观检测；当其中一个视觉识别组件对对应的产品进行定位时，另一个视觉识别组件对对应的产品进行外观检测；
[0028]NG下料组件，所述NG下料组件用于收集检测不合格的产品；
[0029]位移平台及安装在位移平台上的激光切割头，所述位移平台用于调整激光切割头的位置，所述激光切割头的输入端与激光设备的输出端通过光纤连接，所述激光切割头用于在产品上待打孔位置进行开孔；
[0030]所述双工位物料搬运组件搬运产品先经过双工位视觉识别组件进行定位，再搬运至激光切割头下方进行打孔，打孔后再返回双工位视觉识别组件进行外观检测；检测不合格的产品被转移到NG下料组件上，检测合格的产品被转移到对应的料盘内。
[0031]本专利技术通过设置双工位的物料搬运组件和视觉识别组件，进料和出料同步进行，定位和检测同步进行，减少了设备的闲置时间，提高了产品的加工效率。
[0032]具体地，所述双工位物料搬运组件包括两条平行且水平设置的第一直线模组，两条所述第一直线模组上均滑动安装有用于承载产品的治具；所述治具可以同时承载多个产品。
[0033]具体地，所述双工位视觉识别组件包括支架，所述支架位于两条第一直线模组之间；所述支架两侧均从上往下依次设有同轴的CCD相机、镜头和环形光源，所述支架两侧的环形光源分别位于两条第一直线模组的正上方。所述视觉识别组件具有两个作用，其一是对待打孔产品进行视觉定位，识别产品上待加工孔位的坐标位置信息；其二是对打孔后的产品进行外观检测，识别出不合格的产品；通过一个视觉识别组件即可实现产品打孔前的定位和打孔后的质检两个工序的作用，提高了设备的集成度，节省了空间及成本。
[0034]具体地，所述NG下料组件包括水平设置的NG直线模组和NG料盒，所述NG料盒滑动安装在NG直线模组上；通过设置NG下料组件可以自动剔除生产线上的不合格产品。
[0035]具体地，所述位移平台包括水平设置的第二直线模组，所述第二直线模组上滑动安装有升降组件，所述升降组件上滑动安装有激光切割头；所述第二直线模组与第一直线模组垂直。通过第二直线模组、升降组件与第一直线模组的相互配合，实现了激光切割头相对于产品在三维空间中的移动；所述第二直线模组通过驱动激光切割头横向移动，实现在两个第一直线模组之间来回切换；当需要在一个产品上加工多个孔时，也需要通过第二直线模组驱动激光切割头横向移动小段位移。
[0036]与现有技术相比，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于蓝宝石片的激光打孔工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)通过视觉识别组件获取产品上待加工孔的位置信息；(b)根据所述待加工孔的位置信息，调整激光切割头的位置，使激光切割头正对产品的待加工孔位；(c)设置激光设备的参数，参数设置如下：激光功率：46％～50％满功率，满功率为150W；脉宽：0.2～0.5ms；频率：150Hz～300Hz占空比：0～10％；加工速度：2～5mm/s(d)开启激光设备，通过激光切割头发出的激光束对产品进行打孔；同时开启辅助气体设备向打孔位置喷射辅助气体保护产品。2.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石片的激光打孔工艺方法，其特征在于，步骤(d)中，在开启激光设备前，通过在加工图档中添加引线将激光打孔的路径起始点牵引至孔中心部位。3.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石片的激光打孔工艺方法，其特征在于，所述激光功率为46％满功率，即69W。4.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石片的激光打孔工艺方法，其特征在于，所述脉宽为0.4ms。5.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石片的激光打孔工艺方法，其特征在于，所述加工速度为3mm/s，所述频率为186Hz，所述占空比为7％。6.一种用于蓝宝石片的激光打孔设备，采用如权利要求1至5任一项所述的激光打孔工艺方法，其特征在于，包括：双工位物料搬运组件，所述双工位物料搬运组件用于输入待打孔产品或输出已打孔产品；当其中一个物料搬运组件输入待打孔产品时，另一个物料搬运组件输出已打孔产品；双工位视觉识别组件，所述双工位视觉识别组件位于双工位物料搬运组件中段，用于对待打孔产品进行定位或对已打孔产品进行外...

【专利技术属性】
技术研发人员：库东峰，程伟，万毅，何远超，朱熠，王建刚，
申请(专利权)人：武汉华工激光工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：