CN105948476A - 利用激光实现玻璃倒边的方法 - Google Patents

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王建刚
孙威
刘柱
程伟
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Wuhan Huagong Laser Engineering Co Ltd
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/08—Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass
    • C03B33/082—Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass using a focussed radiation beam, e.g. laser
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

本发明涉及激光加工技术领域，提供了一种利用激光实现玻璃倒边的方法，包括通过调整升降台使激光设备发射的聚焦激光束入射到玻璃工件表面，再利用CCD定位系统抓取玻璃外边框，其中升降台为Z轴升降台；激光设备包括采用脉冲宽度范围在皮秒至飞秒的激光器、扩束准直镜、振镜及透镜，激光器产生的聚焦激光束入射到待倒边的玻璃工件的上表面或下表面；激光束通过振镜和Z轴升降台在玻璃工件上表面或下表面按预先设定的路径进行逐层加工，加工前通过设置振镜扫描速度、激光能量大小来控制每层加工深度，同时配合不同的加工层数使之形成相应角度的斜边或弧形边，藉由前述构造，解决了利用激光进行玻璃倒边的技术问题，达成了批量生产且提高产能及产品良率的良好效果。

Description

利用激光实现玻璃倒边的方法
技术领域
本发明属于激光加工技术领域，尤指提供一种利用激光实现玻璃倒边的方法。
背景技术
随着电子技术的发展，尤其是智能手机、平板电脑等都在朝着体积薄、重量轻的方向发展。这些电子产品的“薄”、“轻”都与玻璃薄板关联，如实用电子产品上的玻璃薄板厚度已经由原来的1.1mm降低至0.6-0.7mm，手机屏幕的玻璃薄板已经降低至0.3mm降至更薄。
大家都知道，厚度越薄的玻璃薄板对作用力越敏感，越容易受冲击后发生脆断，无疑增加了加工的难度。
然而，在现有技术中，玻璃倒边一般采用机械倒边法，机械倒边法是利用硬质合金和金刚石刀具在玻璃边缘磨削加工。这种机械倒边法存在诸多问题，例如对玻璃材料的去除会导致碎屑及微裂纹，并需要增加清洗工序，最大问题是玻璃产品稳定性不好，良品率不高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种利用激光实现玻璃倒边的方法。
为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：提供的一种利用激光实现玻璃倒边的方法，包括通过调整升降台使激光设备发射的聚焦激光束入射到玻璃工件表面，再利用CCD定位系统画出玻璃外边框，其中：升降台为Z轴升降台；激光设备包括采用脉冲宽度范围在皮秒至飞秒的激光器、扩束准直镜、振镜及透镜，激光器产生的聚焦激光束入射到待倒边的玻璃工件的上表面或下表面；激光束通过振镜和Z轴升降台在玻璃工件上表面或下表面按预先设定的路径进行逐层加工，加工前通过设置激光扫面速度、能量大小来控制每层加工深度，同时配合不同的加工层数使之形成相应角度的斜边或弧形边。
在本实施例中优选，玻璃工件的加工包括：
步骤一，调整Z轴升降台使聚焦激光束入射到玻璃工件上表面或下表面；
步骤二，利用CCD6定位系统，抓取玻璃外边框；
步骤三，设置激光设备参数为低加工速度、能量以及加工层数，还设置每层加工轨迹，每加工一层通过Z轴升降台使聚焦激光束向上移动相应距离，使之完成下倒边工艺；
步骤四，利用Z轴升降台使激光束聚焦到玻璃工件上表面，以及
步骤五，设置激光设备参数为高加工速度、能量以及加工层数，还设置每层加工轨迹，每加工一层通过Z轴升降台使聚焦激光束向下移动相应距离，使之完成上倒边工艺。
在本实施例中优选，聚焦激光束在玻璃工件的上表面或下表面按预先设定的路径进行移动，使所述焦点从玻璃下表面往上、玻璃上表面往下去除玻璃，使之形成设定形状的玻璃倒边。
在本实施例中优选，聚焦激光束波长范围为532nm-1064nm以及平均功率的范围为10w-25w。
在本实施例中优选，所述激光束的脉冲宽度范围为100飞秒-10皮秒以及单点能量范围为20uj-50uj。
在本实施例中优选，聚焦激光束在玻璃工件上表面或下表面的聚焦光斑的直径范围为10微米-20微米。
在本实施例中优选，聚焦激光束对玻璃工件表面进行逐层去除，每层的去除轨迹根据倒边形状需求进行自由编辑，从而形成所需的倒边形状。
在本实施例中优选，玻璃工件的厚度范围为0.2mm-1.1mm。
在本实施例中优选，玻璃工件包括钠钙硅玻璃、硼酸盐玻璃。
在本实施例中优选，聚焦激光束的形成过程包括：
步骤一，激光束经扩束准直镜扩束；
步骤二，扩束后，激光束会通过振镜至透镜，透镜入射范围至少在150mmX150mm。
本发明与现有技术相比，其有益的效果是：通过激光束聚焦于玻璃工件上表面和下表面，利用超短脉冲宽度实现对玻璃工件的去除，以获得无裂纹无损伤的玻璃工件，避免了细小碎屑的产生，从而提升了产品良率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的激光玻璃倒边方法的系统框图。
图2是本发明实施例提供的激光玻璃倒边(上、下倒边)的加工轨迹示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明的技术方案，而不应当理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
请参阅图1并结合参阅图2所示，本发明提供的利用激光实现玻璃倒边的方法，包括通过调整升降台10使激光设备20发射的激光束5聚焦到玻璃工件30表面，再利用CCD定位系统40画出玻璃外边框，其中：升降台10为Z轴升降台；激光设备20包括采用脉冲宽度范围在皮秒至飞秒的激光器21、扩束准直镜22、振镜23及透镜24，在本发明实施例中，激光器21产生的聚焦激光束25入射到待倒边的玻璃工件30上表面或下表面；激光束25通过振镜23和Z轴升降台在玻璃工件30上表面或下表面按预先设定的路径进行逐层加工。加工前，通过设置激光扫面速度、能量大小来控制每层加工深度，同时配合不同的加工层数使之形成相应角度的斜边或弧形边。
请再参阅图2所示，玻璃工件30(材料)为钠钙硅玻璃、厚度0.9mm，加工的方法包括：
步骤一，调整Z轴升降台10使聚焦激光束25聚焦到玻璃工件30上表面或下表面；
步骤二，利用CCD6定位系统，抓取玻璃外边框；
步骤三，设定激光设备20参数，采用低加工速度2000mm/s、能量20uj、，加工层数20，设置每层加工轨迹，每加工一层，通过Z轴升降台10使透镜移动符合的距离，并使之形成图2所示下倒边(斜边)；
步骤四，利用Z轴升降台10使聚焦激光束25入射到玻璃工件30上表面，以及
步骤五，设定激光设备20参数，采用高加工速度6000mm/s、能量50uj，加工层数100设置每层加工轨迹，每加工一层，通过Z轴升降台10使聚焦激光束25向下移动相应距离，并使之形成图2所示上倒边(弧形边)。

Claims (10)

1.一种利用激光实现玻璃倒边的方法，包括通过调整升降台使激光设备发射的聚焦激光束入射到玻璃工件表面，再利用CCD定位系统抓取玻璃外边框，其特征在于：升降台为Z轴升降台；激光设备包括采用脉冲宽度范围在皮秒至飞秒的激光器、扩束准直镜、振镜及透镜，激光器产生的聚焦激光束入射到待倒边的玻璃工件的上表面或下表面；激光束通过振镜和Z轴升降台在玻璃工件上表面或下表面按预先设定的路径进行逐层加工，加工前通过设置振镜扫面速度、激光能量大小来控制每层加工深度，同时配合不同的加工层数使之形成相应角度的斜边或弧形边。
2.如权利要求1所述的利用激光实现玻璃倒边的方法，其特征在于：玻璃工件的加工包括：
步骤一，调整Z轴升降台使激光束聚焦到玻璃工件上表面或下表面；
步骤二，利用CCD6定位系统，抓取玻璃外边框；
步骤三，设置激光设备参数为低加工速度、能量以及加工层数，还设置每层加工轨迹，每加工一层通过Z轴升降台使聚焦激光束向上移动相应距离，使之完成下倒边工艺；
步骤四，利用Z轴升降台使激光束聚焦到玻璃工件上表面，以及
步骤五，设置激光设备参数为高加工速度、能量以及加工层数，还设置每层加工轨迹，每加工一层通过Z轴升降台使聚焦激光束向下移动相应距离，使之完成上倒边工艺。
3.如权利要求2所述的利用激光实现玻璃倒边的方法，其特征在于：聚焦激光束在玻璃工件的上表面或下表面按预先设定的路径进行移动，使所述焦点从玻璃下表面往上、玻璃上表面往下去除玻璃，使之形成设定形状的玻璃倒边。
4.如权利要求3所述的利用激光实现玻璃倒边的方法，其特征在于：聚焦激光束波长范围为532nm-1064nm以及平均功率的范围为10w-25w。
5.如权利要求4所述的利用激光实现玻璃倒边的方法，其特征在于：所述激光束的脉冲宽度范围为100飞秒-10皮秒以及单点能量范围为20uj-50uj。
6.如权利要求5所述的利用激光实现玻璃倒边的方法，其特征在于：聚焦激光束在玻璃工件上表面或下表面的聚焦光斑的直径范围为10微米-20微米。
7.如权利要求6所述的利用激光实现玻璃倒边的方法，其特征在于：聚焦激光束对玻璃工件表面进行逐层去除，每层的去除轨迹根据倒边形状需求进行自由编辑，从而形成所需的倒边形状。
8.如权利要求7所述的利用激光实现玻璃倒边的方法，其特征在于：玻璃工件的厚度范围为0.2mm-1.1mm。
9.如权利要求8所述的利用激光实现玻璃倒边的方法，其特征在于：玻璃工件包括钠钙硅玻璃、硼酸盐玻璃。
10.如权利要求1至9任一项所述的利用激光实现玻璃倒边的方法，其特征在于：聚焦激光束的形成过程包括：
步骤一，激光束经扩束准直镜扩束；
步骤二，扩束后，激光束会通过振镜至透镜，透镜入射范围至少在150mmX150mm。
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