CN108393590A - 激光去除蓝宝石3d表面pvd镀层的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于蓝宝石表面处理技术领域,尤其涉及一种激光去除蓝宝石3D表面PVD镀层的工艺方法,用于去除PVD镀层的装置包括CCD相机、激光器、外光路系统、Z轴、U轴和抽尘系统;该方法包括如下步骤:该方法包括如下步骤:1)根据产品需求,将待去除PVD镀层区域进行分割,分别建立对应的加工模板、Z轴和U轴的位置信息;2)利用CCD相机对产品的正面以及背面轮廓进行抓取定位,将匹配的位置信息传输给激光扫描系统;3)通过调整Z轴与U轴,聚焦的激光分别去除产品的正面、侧面和背面的PVD镀层。本发明实现了产品3D表面的PVD镀层的360°去除,隐形图形拼接,位置精度高,去除区域透光高,PVD镀层去除边缘细腻平滑,蓝宝石材质无损伤。
Description
技术领域
本发明属于蓝宝石表面处理技术领域,尤其涉及一种激光去除蓝宝石3D表面PVD镀层的工艺方法。
背景技术
蓝宝石晶体硬度高,仅次于金刚石达莫氏9级,在高温下具有较好的稳定性,并且具有耐磨性好、透光率高、介电常数高、导电性好等优点,随着技术和人们审美的发展,蓝宝石越来越多用于产品设计,尤其在手表、手机等热门产品行业已成为主流设计。现如今的工艺设计方面愈发地追求新颖的设计理念,产品从简简单单的二维平面设计正走向更加立体的三维设计。
目随着PVD(物理气相沉积)技术发展,其制备的薄膜具有高硬度,优良的耐磨性,摩擦系数低以及多种镀层颜色等优良特性,被越来越多的工艺设计所认可和推广。
简单的图形设计已经愈发满足不了现如今设计,图案的繁杂、超高精度要求和更加细微的细节考量要求,给了传统的机械去除方式、耐酸印刷工艺以及黄光等工艺带了巨大的挑战,产品3D外型的设计更让传统方式难以胜任。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷,提供了一种激光去除蓝宝石3D表面PVD镀层的工艺方法,实现了产品的3D表面PVD层的360°去除,位置精度高,去除区域透光高,PVD层去除边缘细腻平滑,蓝宝石产品无损伤。
本发明是这样实现的:
本发明提供一种激光去除蓝宝石3D表面PVD镀层的工艺方法,待去除PVD镀层的蓝宝石产品具有3D外观,用于去除蓝宝石3D表面PVD镀层的装置包括CCD相机、激光器、外光路系统、Z轴、U轴和抽尘系统;该方法包括如下步骤:
步骤一,根据蓝宝石产品的外观、尺寸和加工需求,对待去除PVD镀层区域进行分割,分别建立与蓝宝石产品的正面、侧面以及背面对应的加工模板、Z轴和U轴的位置信息;
步骤二,将蓝宝石产品放在加工治具上,通过调整Z轴与U轴以使CCD相机对蓝宝石产品的正面以及背面轮廓进行抓取定位,确定蓝宝石产品正面以及背面的中心点;将正面、侧面以及背面加工图档的中心位置和旋转角度与得到的产品的位置点进行匹配;
步骤三,根据预先设计好的加工顺序,Z轴和U轴分别运动到设定的位置点,自动地调用对应的加工图档,激光器发出的激光通过扩束镜和聚焦镜后,聚焦在PVD镀层表面,通过振镜高速扫描分别去除蓝宝石产品进行正面、侧面和背面的PVD镀层,在此期间,采用抽尘系统抽走激光去除PVD镀层气化产生的烟雾。
进一步地,将所述加工治具上与蓝宝石产品加工区域对应的部分进行镂空,裸露于所述加工治具外的蓝宝石产品的外轮廓尺寸大于蓝宝石产品整体外轮廓尺寸的40%,平整度不高于10um。
进一步地,所述加工治具的材质为赛钢,所述加工治具上设有若干吸附孔。
进一步地,所述Z轴和所述U轴均采用伺服电机驱动,精度小于5um。
进一步地,去除PVD镀层时,激光峰值功率为0.5~5W,频率为500~2000KHZ。
进一步地,所述激光器为紫外皮秒激光器,波长为355nm,脉宽<10ps。
进一步地,所述CCD相机定位一个像素点的精度小于9um。
进一步地,所述扩束镜的扩束倍率为4,聚焦透镜的焦距为150mm。
进一步地,所述抽尘系统包括抽尘风机和过滤桶;所述抽尘风机的出风口与过滤桶连通;所述抽尘风机的抽风流量大于430m3/h,吸气口径为50mm;过滤桶的过滤精度小于10um。
进一步地,所述加工图档为闭合图形,图案填充方式为螺旋线填充或者直线填充,填充线条间距为0.005~0.012mm。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明提供的激光去除蓝宝石3D表面PVD镀层的工艺方法通过使用CCD相机定位,移动Z轴和旋转U轴来配合激光对蓝宝石3D表面的PVD镀层进行去除,实现了蓝宝石产品的3D表面PVD镀层的360°去除,整个蓝宝石产品的去除一次成型,设计图案实现隐形拼接,位置精度高,去除区域透光高,PVD镀层去除边缘细腻平滑,蓝宝石材质无损伤,给在PVD镀层上拥有复杂而又超精细工艺设计的3D蓝宝石产品提供了一种优秀可靠的实现途径。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种激光去除蓝宝石3D表面PVD镀层的工艺方法,待去除PVD镀层的蓝宝石产品具有3D外观,用于去除蓝宝石3D表面PVD镀层的装置包括CCD相机、激光器、外光路系统、Z轴、U轴和抽尘系统;该方法包括如下步骤:
步骤一,根据蓝宝石产品的外观、尺寸和加工需求,对待去除PVD镀层区域进行分割,分别建立与蓝宝石产品的正面、侧面以及背面对应的加工模板、Z轴和U轴的位置信息;
步骤二,将蓝宝石产品放在加工治具上,通过调整Z轴与U轴以使CCD相机对蓝宝石产品的正面以及背面轮廓进行抓取定位,确定蓝宝石产品正面以及背面的中心点;将正面、侧面以及背面加工图档的中心位置和旋转角度与得到的产品的位置点进行匹配;
步骤三,根据预先设计好的加工顺序,Z轴和U轴分别运动到设定的位置点,自动地调用对应的加工图档,激光器发出的激光通过扩束镜和聚焦镜后,聚焦在PVD镀层表面,通过振镜高速扫描分别去除蓝宝石产品进行正面、侧面和背面的PVD镀层,在此期间,采用抽尘系统抽走激光去除PVD镀层气化产生的烟雾。
本发明根据产品需求,对去除区域进行分割,分别建立对应的加工模板、Z轴和U轴的位置信息,先利用CCD相机对蓝宝石产品的正反面轮廓进行抓取定位,将匹配的位置信息传输给激光扫描系统,通过Z轴的上下运动和U轴的旋转运动调整产品的位置,使聚焦的激光分别对产品的正面,侧面和背面PVD镀层进行去除,实现了产品的3D表面的PVD镀层360°地去除。
所述的激光去除PVD镀层具体为激光聚焦在PVD镀层表面,通过振镜快速而密致地扫描,PVD镀层吸收激光能量,从而气化,脱离蓝宝石表面。蓝宝石产品表面的镀层材料可为油墨、铝、镉或钛。
进一步地,将所述加工治具上与蓝宝石产品加工区域对应的部分进行镂空,裸露于所述加工治具外的蓝宝石产品的外轮廓尺寸大于蓝宝石产品整体外轮廓尺寸的40%,平整度不高于10um。
进一步地,所述加工治具的材质为赛钢,所述加工治具上设有若干吸附孔。
进一步地,所述Z轴和所述U轴均采用伺服电机驱动,精度小于5um。
进一步地,去除PVD镀层时,激光峰值功率为0.5~5W,频率为500~2000KHZ。
进一步地,所述激光器为紫外皮秒激光器,波长为355nm,脉宽<10ps。
进一步地,所述CCD相机定位一个像素点的精度小于9um。
进一步地,所述扩束镜的扩束倍率为4,聚焦透镜的焦距为150mm。
进一步地,所述抽尘系统包括抽尘风机和过滤桶;所述抽尘风机的出风口与过滤桶连通;所述抽尘风机的抽风流量大于430m3/h,吸气口径为50mm;过滤桶的过滤精度小于10um。
进一步地,所述加工图档为闭合图形,图案填充方式为螺旋线填充或者直线填充,填充线条间距为0.005~0.012mm。
实施例一
步骤一、设备开机检查,开机确认设备水、电、气、光部件工作正常;
步骤二、根据蓝宝石产品本身PVD去除层设计的三维尺寸,对去除区域进行分割,分别建立对应的加工模板、Z轴和U轴的位置信息;
1、寻找各个加工位置的焦点;
1.1正面部分:产品平放在治具上并开启吸附,旋转U轴旋转0°,根据正面去除设计,进行图案和高度分割;产品每0.6mm的高度分割为一层,通过移动Z轴,分别找到分层的加工焦点并记录;
1.2侧边部分:旋转U轴先顺时针旋转90°,移动Z轴找到侧边一的焦点,旋转U轴逆时针旋转180°,移动Z轴找到侧边二的焦点;
1.3背面部分:再逆时针旋转U轴90°,移动Z轴找背面的焦点;
2、加工图档和激光参数的设置;
2.1根据所找到各个位置的Z轴、U轴数据设置进软件;
2.2根据分割部分将图形分割开,每个图形位置设置都以振镜的工作中心为原点对称,对每个图形进行填充设置,填充的方式根据图形的外形进行旋转,如果是圆或者圆环就采用螺旋线或者同心圆填充,如果是复杂图形就选择直线填充,填充的密度为0.005mm,填充次数3次;
2.2设定激光标刻速率为1500mm/s;
2.3设定激光工作功率为0.8W;
2.4设定紫外皮秒激光器的工作频率为500KHZ;
步骤三、CCD定位相机对产品进行拍照定位;
3.1 CCD相机与振镜同步校正;
3.2正面拍照定位,旋转轴U旋转0°,Z轴运动到相机拍摄产品正面边缘清晰处,根据拍摄产品轮廓计算出产品正面中心以及旋转角度,产生位置数据一;
3.3背面拍照定位,旋转U轴旋转180°,Z轴运动到相机拍摄产品背面边缘清晰处,根据拍摄产品轮廓计算出产品背面中心以及旋转角度,产生位置数据二;
3.4 相机将位置数据一发给振镜,正面和侧边的图档中心与其匹配,将位置数据二发送给振镜,背面图档中心与其匹配;
步骤四、进行加工;
4.1在图档匹配完位置数据后,抽尘系统开启,进行加工,旋转U轴旋转0°,Z轴依次运动到加工位置,激光根据对应图档进行PVD镀层去除加工;
4.2 正面加工完成后,旋转U轴顺时针旋转90°,Z轴运动到侧边一位后,侧边一图档进行加工,加工侧边一加工完成后,旋转U轴逆时针旋转180°,Z轴运动到侧边二位后,侧边二图档进行加工;
4.3 侧边二加工完成后,U轴逆时针旋转90°,Z同时运动到背面加工位,到位背面图档进行加工;加工完成后,U轴顺时针旋转180°,回到正面加工位;
取下对样品进行显微下观察,以及更多产品相关性能检测。
采用本发明实施例提供的方法去除蓝宝石3D表面的PVD镀层,不仅能实现了蓝宝石产品的3D表面PVD镀层的360°去除,而且去除区域透光高,PVD镀层去除边缘细腻平滑,蓝宝石材质无损伤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.激光去除蓝宝石3D表面PVD镀层的工艺方法,其特征在于,待去除PVD镀层的蓝宝石产品具有3D外观,用于去除蓝宝石3D表面PVD镀层的装置包括CCD相机、激光器、外光路系统、Z轴、U轴和抽尘系统;该方法包括如下步骤:
步骤一,根据蓝宝石产品的外观、尺寸和加工需求,将待去除PVD镀层区域进行分割,分别建立与蓝宝石产品的正面、侧面以及背面对应的加工模板、Z轴和U轴的位置信息;
步骤二,将蓝宝石产品放在加工治具上,通过调整Z轴与U轴以使CCD相机对蓝宝石产品的正面以及背面轮廓进行抓取定位,确定蓝宝石产品正面以及背面的中心点;将正面、侧面以及背面加工图档的中心位置和旋转角度与得到的产品的位置点进行匹配;
步骤三,根据预先设计好的加工顺序,Z轴和U轴分别运动到设定的位置点,自动地调用对应的加工图档,激光器发出的激光通过扩束镜和聚焦镜后,聚焦在PVD镀层表面,通过振镜高速扫描分别去除蓝宝石产品进行正面、侧面和背面的PVD镀层,在此期间,采用抽尘系统抽走激光去除PVD镀层气化产生的烟雾。
2.如权利要求1所述的激光去除蓝宝石3D表面PVD镀层的工艺方法,其特征在于:将所述加工治具上与蓝宝石产品加工区域对应的部分进行镂空,裸露于所述加工治具外的蓝宝石产品的外轮廓尺寸大于蓝宝石产品整体外轮廓尺寸的40%,平整度不高于10um。
3.如权利要求1所述的激光去除蓝宝石3D表面PVD镀层的工艺方法,其特征在于:所述加工治具的材质为赛钢,所述加工治具上设有若干吸附孔。
4.如权利要求1所述的激光去除蓝宝石3D表面PVD镀层的工艺方法,其特征在于:所述Z轴和所述U轴均采用伺服电机驱动,精度小于5um。
5.如权利要求1所述的激光去除蓝宝石3D表面PVD镀层的工艺方法,其特征在于:去除PVD镀层时,激光峰值功率为0.5~5W,频率为500~2000KHZ。
6.如权利要求1所述的激光去除蓝宝石3D表面PVD镀层的工艺方法,其特征在于:所述激光器为紫外皮秒激光器,波长为355nm,脉宽<10ps。
7.如权利要求1所述的激光去除蓝宝石3D表面PVD镀层的工艺方法,其特征在于:所述CCD相机定位一个像素点的精度小于9um。
8.如权利要求1所述的激光去除蓝宝石3D表面PVD镀层的工艺方法,其特征在于:所述扩束镜的扩束倍率为4,聚焦透镜的焦距为150mm。
9.如权利要求1所述的激光去除蓝宝石3D表面PVD镀层的工艺方法,其特征在于:所述抽尘系统包括抽尘风机和过滤桶;所述抽尘风机的出风口与过滤桶连通;所述抽尘风机的抽风流量大于430m3/h,吸气口径为50mm;过滤桶的过滤精度小于10um。
10.如权利要求1所述的激光去除蓝宝石3D表面PVD镀层的工艺方法,其特征在于:所述加工图档为闭合图形,图案填充方式为螺旋线填充或者直线填充,填充线条间距为0.005~0.012mm。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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