CN108406120A - 对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的方法和设备，该方法包括：用CO2激光器去除工件外壳待打孔处的表面漆层；用光纤激光器对工件外壳去除漆层后的碳纤维进行镭雕通孔。本发明提供的这种对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的方法及设备，先用CO2激光器去除工件外壳待打孔处的表面漆层，再用光纤激光器对工件外壳去除漆层后的碳纤维进行镭雕通孔，这样既避免了只使用光纤激光器进行镭雕通孔造成外壳表面漆层裂开，又能减少碳纤维加工产生的毛刺，从而保证表面效果，并且能提高加工效率。

Description

对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的方法及设备
技术领域
本发明涉及激光打孔领域，尤其涉及一种对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的方法及设备。
背景技术
随着消费潮流的时尚和个性化，越来越多的用户开始注重笔记本等电子产品的外观，笔记本这类电子产品的外壳材质有PC、ABS、PC+ABS、铝镁合金和碳纤维等，其中碳纤维材质密度低，用碳纤维材料制成的外壳重量比铝镁合金还要轻很多，因此碳纤维得到了越来越多品牌的青睐。而目前碳纤维板一般采用CNC加工，会有毛刺，且效率低，并且对于孔径为0.2mm及以下的孔很难加工出来，需要采用激光进行加工。而目前对喷漆处理后的碳纤维材料进行打孔加工，都是采用CO2激光和紫外光源，CO2激光加工碳纤维时会有毛刺，紫外光源加工效率低。因此有必要开发高峰值功率光纤与其它辅助手段结合的方式，进行碳纤维打孔加工。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的方法及设备，旨在用于解决现有的CNC、CO2激光和紫外光源加工方式存在效率低、有毛刺的问题。
本发明是这样实现的：
一方面，本发明提供一种对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的方法，包括：
S1，用CO2激光器去除工件外壳待打孔处的表面漆层；
S2，用光纤激光器对工件外壳去除漆层后的碳纤维进行镭雕通孔。
进一步地，所述步骤S1具体包括：
S1.1，将工件外壳放在CO2激光器正下方，调整CO2激光器焦点；
S1.2，在CO2激光器的校正软件中，根据图档的大小，选择校正区域的大小，分别设置网格线的X/Y的起点坐标、终点坐标以及间距，用影像测量设备测出每个网格交叉点的坐标值并填入校正表格，将每个交点的理论值坐标与实际值坐标相减得到差值Δx、Δy 并输到表格中，得到的表格为校正文件，通过校正文件对CO2激光器进行校正；
S1.3，调整工件外壳的位置，使红光指示器的红光对准工件外壳待打孔的位置；
S1.4，在CO2激光器的打标软件中，按照所需打孔的孔径大小和相邻两孔之间的孔距，制作镭雕图档，根据工件外壳表面漆层的厚度以及镭雕效果，设定CO2激光器的功率、频率和速度，激光去除工件外壳待打孔处的表面漆层。
进一步地，所述步骤S1.4中还包括：在打孔区域的上表面或下表面标刻至少一个方框作为mark点。
进一步地，所述步骤S2具体包括：
S2.1，将去除漆层后的工件外壳放在光纤激光器下方，调整光纤激光器焦点；
S2.2，在光纤激光器的校正软件中，根据图档的大小，选择校正区域的大小，分别设置网格线的X/Y的起点坐标、终点坐标以及间距，用影像测量设备测出每个网格交叉点的坐标值，将相关的坐标数据填入校正表格，将每个交点的理论值坐标与实际值坐标相减得到差值Δx、Δy 并输到表格中，得到的表格为校正文件，通过校正文件对光纤激光器进行校正；
S2.3，光纤激光器配有同轴CCD相机，采用九点定位法校正激光系统和CCD系统，CCD相机自动捕捉步骤S1.4中标刻的mark点，并计算其坐标值，激光系统结合CCD相机给的坐标值将打标的孔图形移到工件外壳去除漆层后的孔的中心；
S2.4，根据工件外壳碳纤维板的厚度以及镭雕效果，设置光纤激光器的速度、功率、频率和脉宽，对碳纤维进行镭雕通孔，完成之后取下工件即可。
进一步地，所述步骤S2.4中光纤激光器标刻的孔小于步骤S1.4中CO2激光器标刻的孔。
另一方面，本发明还提供一种对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的设备，包括底座，还包括CO2激光器、光纤激光器以及安设于所述底座上的第一升降机构、第二升降机构和电移平台，所述CO2激光器安设于所述第一升降机构上，所述光纤激光器安设于所述第二升降机构上，所述CO2激光器具有第一聚焦透镜，所述光纤激光器具有第二聚焦透镜，所述CO2激光器和所述光纤激光器并排设置且所述第一聚焦透镜和所述第二聚焦透镜位于同一侧，所述电移平台位于所述第一聚焦透镜和所述第二聚焦透镜下方。
进一步地，所述电移平台包括呈十字形的X移动轴和Y移动轴。
进一步地，所述第二聚焦透镜竖向设置，且所述第二聚焦透镜的一侧设置有45度的全反镜。
进一步地，所述光纤激光器配有同轴CCD相机，所述CCD相机位于所述全反镜上方。
进一步地，所述CO2激光器还具有可向工件发出红光的红光指示器，所述红光指示器安设于所述CO2激光器上靠近所述第一聚焦透镜处。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的这种对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的方法及设备，先用CO2激光器去除工件外壳待打孔处的表面漆层，再用光纤激光器对工件外壳去除漆层后的碳纤维进行镭雕通孔，漆层对CO2激光器的波长吸收较好，用CO2激光器去除漆层不会造成漆层裂开，碳纤维对光纤激光器的波长吸收较好，用光纤激光器对碳纤维镭雕通孔不会产生毛刺，本发明既避免了只使用光纤激光器进行镭雕通孔造成外壳表面漆层裂开，又能减少碳纤维加工产生的毛刺，从而保证表面效果，并且能提高加工效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的设备的结构示意图。
附图标记说明：1-底座、2-CO2激光器、21-第一聚焦透镜、3-光纤激光器、32-第二聚焦透镜、4-第一升降机构、5-第二升降机构、6-CCD相机、7-全反镜、8-电移平台、9-工件外壳。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
实施例1：
参见图1，本发明实施例提供一种对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的方法，所述外壳可以为笔记本等电子产品的外壳，也可以是其他类型产品的外壳，该方法包括以下步骤：
S1，用CO2激光器去除工件外壳待打孔处的表面漆层；
S2，用光纤激光器对工件外壳去除漆层后的碳纤维进行镭雕通孔。
本发明通过先用CO2激光器去除工件外壳待打孔处的表面漆层，再用光纤激光器对工件外壳去除漆层后的碳纤维进行镭雕通孔，漆层对CO2激光器的波长吸收较好，用CO2激光器去除漆层不会造成漆层裂开，碳纤维对光纤激光器的波长吸收较好，用光纤激光器对碳纤维镭雕通孔不会产生毛刺，本发明既避免了只使用光纤激光器进行镭雕通孔造成外壳表面漆层裂开，又能减少碳纤维加工产生的毛刺，从而保证表面效果，并且能提高加工效率。
细化上述实施例，所述步骤S1具体包括：
S1.1，将工件外壳放在CO2激光器正下方的电移平台上，调整CO2激光器焦点，具体为通过升降机构，调整工件外壳与聚焦透镜的距离，粗调焦点，再用显微镜测量外壳边缘处与中心处的激光处理后的线宽，边缘与中心线宽相等的位置就是焦点。
S1.2，在CO2激光器的校正软件中，可以设置标刻网格线的相关参数，根据图档的大小，选择校正区域的大小，分别设置网格线的X/Y的起点坐标、终点坐标以及间距，参数值以毫米为单位，其中间距越小，校正的越精细。例如校正50x50的区域大小，网格线X和Y的起点坐标为-25，X和Y的终点坐标为25，间距设为1mm，根据 X / Y 的起点坐标、终点坐标和间距得出标刻的网格线的行、列数，其公式是：数量=（终点坐标-起始坐标）/ 间距+1 ，那么一共有[25-（-25）]/1+1=51即 51 行、51 列。在相纸上标刻出51行和51列的网格，用2.5次元影像测量仪设备测出每个网格交叉点的坐标值，其中以第26列与26行交叉的点为原点，设置为（0，0），原点与第26行第51列的交叉点为X轴，原点与第1行第26列交叉点为Y轴，建立坐标系，将测出每个网格交叉点的坐标值按照一定的方式填入校正表格，第一行为列 1_x、列1_y到列 51_x、列 51_y，共51列，第二行为第1行第1列交叉点的X值，第1行第1列交叉点的Y值，一直到第1行第51列交叉点的X值，第1行第51列交叉点的Y值，按照这种方式保存51 行，将每个交点的理论值坐标与实际值坐标相减得到差值Δx、Δy 并输到表格中，得到的表格为校正文件，通过校正文件对CO2激光器进行校正。优选地，可以利用校正文件，重复上述步骤，多次校正，网格点的理论值与实际值差值越小越好，保证在0.001mm以内。
S1.3，通过电移平台调整工件外壳的位置，使红光指示器的红光对准工件外壳待打孔的位置，以笔记本外壳为例，待打孔的位置一般在键盘孔上方。
S1.4，在CO2激光器的打标软件中，按照所需打孔的孔径大小和相邻两孔之间的孔距，制作镭雕图档，根据工件外壳表面漆层的厚度以及镭雕效果，设定CO2激光器的功率、频率和速度，激光去除工件外壳待打孔处的表面漆层。优选地，所述步骤S1.4中还包括：在打孔区域的上表面或下表面标刻至少一个方框作为mark点，方便后续对碳纤维进行镭雕通孔时定位。
进一步对所述步骤S2进行细化，所述步骤S2具体包括：
S2.1，将去除漆层后的工件外壳放在光纤激光器下方，具体可通过电移平台对工件外壳进行移动，调整光纤激光器焦点，调整方法与上述步骤S1.1中对CO2激光器进行焦点调整的方法一致，在此不再赘述。
S2.2，在光纤激光器的校正软件中，根据图档的大小，选择校正区域的大小，分别设置网格线的X/Y的起点坐标、终点坐标以及间距，用影像测量设备测出每个网格交叉点的坐标值，将相关的坐标数据填入校正表格，将每个交点的理论值坐标与实际值坐标相减得到差值Δx、Δy 并输到表格中，得到的表格为校正文件，通过校正文件对光纤激光器进行校正；该方法与上述步骤S1.2中对CO2激光器进行校正的方法一致，细节之处不再赘述。
S2.3，光纤激光器配有同轴CCD相机，激光水平射出，通过45度的全反镜，再垂直射入工件外壳，相机位于工件外壳的正上方，这样可以保证相机垂直拍摄样品，边缘无阴影或者遮挡；然后采用九点定位法校正激光系统和CCD系统，具体为光纤激光器发出激光在笔记本外壳上标刻田字形的形状，在CCD相机的相关文件中将九个点在激光系统中的坐标值和CCD系统的坐标值输入相应的表格中，CCD系统会自动校正，此时激光系统和CCD系统处在相同的坐标系中，将去除漆层后的工件外壳放在光纤激光器下方后，CCD相机自动捕捉步骤S1.4中标刻的mark点，并计算其坐标值，包括两个mark点的X，Y值以及与水平的夹角θ，激光系统结合CCD相机给的坐标值将打标的孔图形移到工件外壳去除漆层后的孔的中心。
S2.4，根据工件外壳碳纤维板的厚度以及镭雕效果，设置光纤激光器的速度、功率、频率和脉宽，对碳纤维进行镭雕通孔，完成之后取下工件即可。优选地，为了防止光纤激光器破坏碳纤维板表面的漆层，所述步骤S2.4中光纤激光器标刻的孔小于步骤S1.4中CO2激光器标刻的孔，防止破坏孔周围的漆层。
实施例2：
参见图1，本发明实施例还提供一种对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的设备，与上述的镭雕通孔的方法对应，该设备包括底座1、CO2激光器2、光纤激光器3以及安设于所述底座1上的第一升降机构4、第二升降机构5和电移平台8，所述CO2激光器2安设于所述第一升降机构4上，所述光纤激光器3安设于所述第二升降机构5上，所述第一升降机构4和所述第二升降机构5分别用于调整所述CO2激光器2和所述光纤激光器3的焦点，所述CO2激光器2具有第一聚焦透镜21，所述光纤激光器3具有第二聚焦透镜32，所述CO2激光器2和所述光纤激光器3并排设置且所述第一聚焦透镜21和所述第二聚焦透镜32位于同一侧，所述电移平台8位于所述第一聚焦透镜21和所述第二聚焦透镜32下方，所述电移平台8用于放置待加工的工件外壳9并带动工件外壳9移动以调整其位置。
本发明提供的这种对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的设备，先用CO2激光器2去除工件外壳9待打孔处的表面漆层，再用光纤激光器3对工件外壳9去除漆层后的碳纤维进行镭雕通孔，这样既避免了只使用光纤激光器3进行镭雕通孔造成外壳表面漆层裂开，又能减少碳纤维加工产生的毛刺，从而保证表面效果，并且能提高加工效率。通过电移平台8放置待加工的工件外壳9并带动工件外壳9移动以调整其位置，可以保证加工的精度，提高加工的效率，适用于自动化流水线作业。
优化上述实施例，所述电移平台8包括呈十字形的X移动轴和Y移动轴，从而不仅可以实现工件外壳9在CO2激光器2和光纤激光器3之间的水平切换，而且当CO2激光器2和光纤激光器3的出光位置不在同一水平线上时，可以对工件外壳9的位置进行前后调整使其位置满足加工要求，保证加工精度。
优化上述实施例，所述第二聚焦透镜32竖向设置，且所述第二聚焦透镜32的一侧设置有45度的全反镜7，光纤激光器3发出的激光水平射出，通过45度的全反镜7，再向下垂直射入工件外壳9。进一步地，所述光纤激光器3配有同轴CCD相机6，用于在光纤加工时自动捕捉mark点并辅助激光系统将打标的孔图形移到工件外壳9去除漆层后的孔的中心。所述CCD相机6位于所述全反镜7上方，也即位于工件外壳9的正上方，这样可以保证相机垂直拍摄样品，边缘无阴影或者遮挡。
优化上述实施例，所述CO2激光器2还具有可向工件发出红光的红光指示器，所述红光指示器安设于所述CO2激光器2上靠近所述第一聚焦透镜21处，所述红光指示器可以向工件外壳9发出红光，进而定位工件外壳9的打孔位置。具体地，所述红光指示器与所述电移平台8相配合，所述电移平台8在调整工件外壳9的位置时，通过使红光指示器的红光对准工件外壳9待打孔的位置来对工件外壳9进行定位，定位方便且精度高。
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)

1.一种对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的方法，其特征在于，包括：
S1，用CO2激光器去除工件外壳待打孔处的表面漆层；
S2，用光纤激光器对工件外壳去除漆层后的碳纤维进行镭雕通孔。
2.如权利要求1所述的对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
S1.1，将工件外壳放在CO2激光器正下方，调整CO2激光器焦点；
S1.2，在CO2激光器的校正软件中，根据图档的大小，选择校正区域的大小，分别设置网格线的X/Y的起点坐标、终点坐标以及间距，用影像测量设备测出每个网格交叉点的坐标值并填入校正表格，将每个交点的理论值坐标与实际值坐标相减得到差值Δx、Δy 并输到表格中，得到的表格为校正文件，通过校正文件对CO2激光器进行校正；
S1.3，调整工件外壳的位置，使红光指示器的红光对准工件外壳待打孔的位置；
S1.4，在CO2激光器的打标软件中，按照所需打孔的孔径大小和相邻两孔之间的孔距，制作镭雕图档，根据工件外壳表面漆层的厚度以及镭雕效果，设定CO2激光器的功率、频率和速度，激光去除工件外壳待打孔处的表面漆层。
3.如权利要求2所述的对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的方法，其特征在于，所述步骤S1.4中还包括：在打孔区域的上表面或下表面标刻至少一个方框作为mark点。
4.如权利要求3所述的对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S2.1，将去除漆层后的工件外壳放在光纤激光器下方，调整光纤激光器焦点；
S2.2，在光纤激光器的校正软件中，根据图档的大小，选择校正区域的大小，分别设置网格线的X/Y的起点坐标、终点坐标以及间距，用影像测量设备测出每个网格交叉点的坐标值，将相关的坐标数据填入校正表格，将每个交点的理论值坐标与实际值坐标相减得到差值Δx、Δy 并输到表格中，得到的表格为校正文件，通过校正文件对光纤激光器进行校正；
S2.3，光纤激光器配有同轴CCD相机，采用九点定位法校正激光系统和CCD系统，CCD相机自动捕捉步骤S1.4中标刻的mark点，并计算其坐标值，激光系统结合CCD相机给的坐标值将打标的孔图形移到工件外壳去除漆层后的孔的中心；
S2.4，根据工件外壳碳纤维板的厚度以及镭雕效果，设置光纤激光器的速度、功率、频率和脉宽，对碳纤维进行镭雕通孔，完成之后取下工件即可。
5.如权利要求4所述的对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的方法，其特征在于：所述步骤S2.4中光纤激光器标刻的孔小于步骤S1.4中CO2激光器标刻的孔。
6.一种对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的设备，包括底座，其特征在于：还包括CO2激光器、光纤激光器以及安设于所述底座上的第一升降机构、第二升降机构和电移平台，所述CO2激光器安设于所述第一升降机构上，所述光纤激光器安设于所述第二升降机构上，所述CO2激光器具有第一聚焦透镜，所述光纤激光器具有第二聚焦透镜，所述CO2激光器和所述光纤激光器并排设置且所述第一聚焦透镜和所述第二聚焦透镜位于同一侧，所述电移平台位于所述第一聚焦透镜和所述第二聚焦透镜下方。
7.如权利要求6所述的对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的设备，其特征在于：所述电移平台包括呈十字形的X移动轴和Y移动轴。
8.如权利要求6所述的对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的设备，其特征在于：所述第二聚焦透镜竖向设置，且所述第二聚焦透镜的一侧设置有45度的全反镜。
9.如权利要求8所述的对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的设备，其特征在于：所述光纤激光器配有同轴CCD相机，所述CCD相机位于所述全反镜上方。
10.如权利要求6所述的对喷漆碳纤维外壳进行镭雕通孔的设备，其特征在于：所述CO2激光器还具有可向工件发出红光的红光指示器，所述红光指示器安设于所述CO2激光器上靠近所述第一聚焦透镜处。
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