CN108436310A - 一种用激光快速加工汽车后视镜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用激光快速加工汽车后视镜的方法，包括如下步骤：一，激光切割：将一三维弧面玻璃基片放在搁放平台上，通过激光聚焦在玻璃整个厚度内外；搁放平台沿预设轨迹运动结束后，完成后视镜的切割；二，裂片去边：将切割后的三维弧面玻璃基片进行加热，再对加热后的基片进行冷水喷淋，利用热胀冷缩原理使激光切割后多余的边掉下来，并将裂片后的后视镜收集进行下一步加工；三，倒角，将裂片后的后视镜放入倒角机进行倒角，完成成品后视镜的加工。本发明装置始终确保激光焦点在玻璃整个厚度内外，对玻璃产生热裂，代替人工掰边，加工完后，也不用清洗磨边，大大提高了效率，减少了加工误差，并且更加节能环保。

Description

一种用激光快速加工汽车后视镜的方法

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别涉及激光聚能加工装置，具体的是涉及一种用激光快速加工汽车后视镜的方法。

背景技术

现有技术中汽车后视镜的加工是通过机械加工的方式来完成的，大致过程如下：将一方形的曲面玻璃作为原片，将玻璃刀装在自动切割机上，按照预设的尺寸参数进行划线切割，切出后视镜的形状，将多余的部分掰下来，将后视镜通过磨边机进行倒角磨边，再进行清洗，变成成品。

上述加工工艺存在的问题有：效率较低，需要经过多道工序，且需要进行清洗不够环保，而且在进行机械切割时，实际切割效果尺寸与输入的预设切割参数存在较大偏差，但是镜片外形尺寸又要求较高，所以无法满足要求，造成了很多次品；如用通止规方式来检验镜片尺寸是否合规，又会导致产品质量不稳定，因为止规是不锈钢材料，比玻璃硬度高，因此会产生磕碰导致不良产品生成，造成了浪费；如果要求较高的成品率的话，则对工人技术、经验要求都很苛刻，现有条件很难满足。

作为改进，利用激光在玻璃的任意位置进行高精度的切割；其原理是利用激光聚焦在玻璃内，利用激光焦点带来的高温实现在玻璃经过的区域产生微爆，实现切割之目的；但由于玻璃是弧面不平整的，因此需要不断调整激光焦点的位置，现有技术中是先将要加工的玻璃形状、大小在软件里建模，获取尺寸参数，激光振镜在Z轴方向按照弧形玻璃高低移动，使焦点始终聚焦在玻璃内，这种方式理论上是可行的，但是所有待加工的玻璃形状、尺寸并不都是统一精确的，会有偏差，这样就导致激光焦点难以始终聚焦在玻璃内，不能完全实现切割之目的，这也就给切割加工带来了问题。

发明内容

本发明克服了上述现有技术中所存在的效率低下、浪费材料、污染环境、加工尺寸有偏差等技术问题，提供了一种速度快、精准度高、效率高、不会污染环境、成品率高的用激光快速加工汽车后视镜的方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用激光快速加工汽车后视镜的方法，包括如下步骤：

一，激光切割：将一三维弧面玻璃基片放置于搁放平台上并固定，并预先在控制系统内设置好搁放平台的X-Y方向的环形运动轨迹，所述的运动轨迹与后视镜的平面形状、尺寸相对应；在搁放平台上方的支架上设置仅在竖直方向运动的聚焦模组，聚焦模组投射的激光始终与三维弧面玻璃表面保持90度垂直，在自身重力作用下聚焦模组下端始终与三维弧面玻璃表面保持接触，并且预先设计使得聚焦模组投射的焦点段始终聚焦在三维弧面玻璃整个厚度内外，所述的焦点段是8个脉冲串或者8个以上的焦点连成的焦点线段；搁放平台移动时，聚焦模组在自身重力作用下跟随三维弧面玻璃表面轮廓上下移动，并使聚焦模组下端始终与三维弧面玻璃表面保持接触；搁放平台沿预设轨迹运动结束后，完成后视镜的切割；

二， 裂片去边：将切割后的三维弧面玻璃基片进行加热，再对加热后的基片进行冷水喷淋，利用热胀冷缩原理使激光切割后多余的边掉下来，并将裂片后的后视镜收集进行下一步加工；

三，倒角，将裂片后的后视镜放入倒角机进行倒角，完成成品后视镜的加工。

本发明首先是预先设计好聚焦模组的焦距，聚焦模组的激光焦点位置是预先设计好的，即聚焦模组的激光焦点是处在聚焦模组下端一定距离内，这段距离恰好能够贯穿三维弧面玻璃上下表面，亦即使极小的2微米的激光焦点始终聚焦并贯穿在三维弧面玻璃整个厚度内外，激光的焦点最终形成的是8-12个激光脉冲串或者更多的焦点连成的焦点线段，激光脉冲串或者焦点线段始终穿透接触头顶点下方的三维弧面玻璃，玻璃随着搁放平台运动时，聚焦模组在重力的作用下始终与三维弧面玻璃接触，也就是聚焦模组下端又始终与三维弧面玻璃表面保持接触，焦距是预先设定好的，因此这样可以确保聚焦点始终贯穿在三维弧面玻璃整个厚度内外，实现精确定位，搁放平台只需要按照预设轨迹做二维运动，即可按照预设的形状将后视镜切割出来；再进一步说，切割后，利用热胀冷缩原理，通过加热再喷淋的方式使切割多余的玻璃边自动脱落掉落，替代人工掰边，提高了效率，并且精确度、产品质量也大大提高。

在一次热胀冷缩过程中，多余的玻璃边可能不会完全掉下来，为了使多余的玻璃边可以完全掉落，作为优选，步骤二中，在冷水喷淋后，再对后视镜进行再次加热，利用热胀冷缩原理，使喷淋后没有掉落的玻璃边掉落下来。

作为优选，聚焦模组下端具有一带有通孔的顶点，且聚焦模组在自身重力作用下始终使顶点与三维弧面玻璃表面保持接触，激光从通孔处射出并将激光聚焦点贯穿在整个三维弧面玻璃内外。

作为优选，所述的聚焦模组包括接触头及聚焦镜，聚焦镜接收激光并将激光的聚焦点聚焦在三维弧形玻璃整个厚度内外，所述的聚焦镜与接触头始终保持位置相对固定，所述的接触头具有一向下延伸的且始终与三维弧面玻璃表面接触的顶点，通孔设置在顶点处，接触头始终与三维弧面玻璃表面保持90度垂直。

作为优选，所述的聚焦模组连接有纵向设置的直线轴承与中空光轴，中空光轴与直线轴承套接在一起，直线轴承通过一固定座固定设置在支架上，接触头遮罩于聚焦镜外，聚焦镜设置于中空光轴下端，接触头也连接于中空光轴下端，所述中空光轴上端透过固定座连接有防坠环。防坠环防止中空光轴脱离直线轴承，中空光轴与直线轴承形成一个滑动约束，使中空光轴仅沿直线轴承上下滑动，而防坠环则防止当玻璃离开时，中空光轴掉落离开固定座。

作为优选，中空光轴与防坠环螺纹连接，防坠环卡接于固定座上端面。这样的连接方式组装很方便。

作为优选，所述的接触头包括座体及一倒锥形体，所述的顶点为倒锥形体的尖端，座体与中空光轴下端螺纹连接，聚焦镜承托于倒锥形体内。倒锥形体的尖端顶点保证与玻璃有较少的接触面积，减少摩擦方便移动，聚焦镜卡接在倒锥形体与中空光轴下端之间。

作为优选，在激光切割步骤中，包括至少两个工位，每个工位上都设置有一个搁放平台，一个搁放平台的玻璃在加工时，另一个工位可以预备好放料；当前一个工位切割好后，可以进行下料，而准备好的工位则马上就可以开始切割加工，周而复始。

采用了上述技术方案的本发明的原理及有益效果是：

本发明装置的最主要的优点在于对3D不规则弧面的跟随，始终确保激光焦点在玻璃整个厚度内外，接触头的存在使得聚焦镜与接触头顶点的距离始终保持不变，这个距离的设置使得聚焦镜的焦点段始终贯穿三维弧面玻璃厚度内外，对玻璃产生热裂，代替人工掰边，加工完后，也不用清洗磨边，大大提高了效率，减少了加工误差，并且更加节能环保。

再者说，切割后，利用热胀冷缩原理，通过加热再喷淋的方式使切割多余的玻璃边自动脱落掉落，替代人工掰边，提高了效率，并且精确度、产品质量也大大提高。

再进一步说，在激光切割步骤中，包括至少两个工位，这样可以在一个搁放平台在加工时，另一个工位可以预备好放料；当前一个工位切割好后，可以进行下料，而准备好的工位马上就可以开始切割加工，无缝衔接，也无须再进行调焦，提高了加工效率。

附图说明

图1为实施例中本发明切割装置的立体结构示意图；

图2为图1的局部放大图（A部）；

图3为本发明中接触头与中空光轴、直线轴承的装配立体结构示意图；

图4为接触头与三维弧面玻璃的配合示意图；

图5为接触头与中空光轴、直线轴承组合在一起的局部剖视图；

图6为实施例中裂片去边装置的立体结构示意图；

图7为裂片去边装置的平面结构示意图；

图8为图7的A部放大图；

图9为本发明加工方法的流程简图。

具体实施方式

本发明的具体实施方式如下：

实施例：一种用激光快速加工汽车后视镜的方法，如图9所示，包括如下步骤：

一，激光切割：将一三维弧面玻璃基片放置于搁放平台上并固定，并预先在控制系统内设置好搁放平台的X-Y方向的环形运动轨迹，所述的运动轨迹与后视镜的平面形状、尺寸相对应；在搁放平台上方的支架上设置仅在竖直方向运动的聚焦模组，聚焦模组投射的激光始终与三维弧面玻璃表面保持90度垂直，在自身重力作用下聚焦模组下端始终与三维弧面玻璃表面保持接触，并且预先设计使得聚焦模组投射的焦点段始终聚焦在三维弧形玻璃整个厚度内外，所述的焦点段是8个脉冲串或者8个以上的焦点连成的焦点线段；搁放平台移动时，聚焦模组在自身重力作用下跟随三维弧形玻璃表面轮廓上下移动，并使聚焦模组下端始终与三维弧形玻璃表面保持接触；搁放平台沿预设轨迹运动结束后，完成后视镜的切割；

二， 裂片去边：将切割后的三维弧面玻璃基片进行加热，再对加热后的基片进行冷水喷淋，利用热胀冷缩原理使激光切割后多余的边掉下来，并将裂片后的后视镜收集进行下一步加工；

三，倒角，将裂片后的后视镜放入倒角机进行倒角，完成成品后视镜的加工。

对于步骤一中，涉及到如下用于切割三维弧面玻璃的装置，如图1-5所示，包括支架1，用于放置三维弧面玻璃的搁放平台2，移动定位机构3及高速激光系统，其中，所述的搁放平台2设置在移动定位机构3上并在移动定位机构3作用下沿X轴或Y轴方向移动，高速激光系统设置在支架1上且高速激光系统位于搁放平台2上方；所述的支架包括水平支架4与竖直设置的Z向支架5。

所述的高速激光系统包括高速激光器6，反射镜7与波片8，以及纵向设置的直线轴承11、中空光轴12，和聚焦模组；所述的聚焦模组包括接触头9、聚焦镜10；中空光轴12与直线轴承11套接在一起，直线轴承11通过一固定座13固定设置在Z向支架5上，聚焦镜10设置于中空光轴12下端，接触头9也连接于中空光轴12下端，接触头9遮罩于聚焦镜10外，所述中空光轴12上端透过固定座13连接有防坠环15，中空光轴12与防坠环15螺纹连接，防坠环15卡接于固定座13上端面；具体的说，所述的接触头9包括座体91及一倒锥形体92，座体91与中空光轴12下端螺纹连接，聚焦镜10承托于倒锥形体92内，聚焦镜10的聚焦点与倒锥形体92尖端处的顶点93重合；在顶点93处设有供激光射出的通孔，接触头9始终与三维弧面玻璃表面保持90度垂直。

高速激光器6、反射镜7设置在水平支架4上，波片8通过波片支架14固定连接于固定座13上，波片8中心正对中空光轴12；Z向支架5连接于水平支架4，固定座13设置在Z向支架5上。

如图1、4所示，搁放平台2移动时，接触头9在自身重力作用下跟随三维弧面玻璃16表面轮廓上下移动，并使顶点93始终与三维弧面玻璃16表面保持接触，这样也就使得聚焦镜10的激光聚焦点始终能够作用于玻璃进行热裂。

再进一步说，在Z向支架5上设有Z向直线电机17，所述的固定座13受Z向直线电机17驱动在Z向方向上下移动。

再具体的说，移动定位机构包括至少两个X向移动台18和一个Y向移动台19，所述的X向移动台18均同时与Y向移动台19相连，搁放平台2设置在X向移动台18上。所述的X向移动台18连接有一X向直线电机，搁放平台2在X向直线电机作用下沿X轴方向移动；Y向移动台19连接有一Y向直线电机，X向移动台18在Y向直线电机作用下沿Y轴方向移动。

此外，还包括有用于取放料的三维机械手(未图示)，三维机械手可采用KUKA公司生产的机械手，可以在空间内三维移动，十分灵活，所述的三维机械手与搁放平台相配合，用于取料、放料。

搁放平台2上设有多个用于夹紧玻璃的定位柱20，所述定位柱20设置在滑槽21内，定位柱20在内部设置的气缸的作用来回移动，在放置玻璃后，对玻璃进行夹紧。

本实施例切割装置的工作过程如下：在控制软件中根据要切割的玻璃形状、大小预设搁放平台2的运动轨迹，在搁放平台上放置并固定好三维弧面玻璃后，开启移动定位机构及高速激光系统，使搁放平台在移动定位机构的作用下沿预定轨迹在X轴、Y轴方向移动，而高速激光系统发出激光的聚焦点从接触头的顶点通孔射出，聚焦点连成的焦点段或脉冲串恰好覆盖玻璃整个厚度内外，搁放平台移动时，接触头在自身重力作用下跟随三维弧面玻璃表面轮廓上下移动，并使顶点始终与三维弧面玻璃表面保持接触，从而使激光聚焦点沿运动轨迹一周，达到切割之目的；

在步骤二中，还进一步包括如下步骤，即在冷水喷淋后，再对后视镜进行再次加热，利用热胀冷缩原理，使喷淋后没有掉落的玻璃边掉落下来。

具体的说，步骤二涉及后视镜的裂片装置，如图6、7所示，包括机架22，在机架22上由前到后依次设有加热装置23、喷淋装置24以及再加热装置25，所述的加热装置23包括第一输送带231，在第一输送带231的末端靠近喷淋装置24的位置设有第一隧道炉232，第一输送带231在驱动轮的作用下间歇性行走，并使切割后的后视镜26在第一隧道炉232内可以在预设时间内停留，达到足够的加热时间。

所述的喷淋装置24包括喷淋工位241、喷淋水管(未图示)以及位于喷淋工位241前后两侧的抓料装置242，所述的喷淋水管带有喷头，在喷淋工位下方设有废料箱243，所述的抓料装置242包括悬架244，悬架244上端悬挂于机架22上方的横梁245上，并且所述的悬架244连接有驱动链246，悬架244在驱动链246的作用下沿后视镜行走方向来回移动，在悬架244下端设有气缸247，气缸247的推杆上固定设有基座248，在基座248上设有吸盘249，悬架244在驱动链246作用下来回行走配合气缸驱动吸盘上下移动进行取料、放料。

所述的再加热装置25包括第二输送带251，在第二输送带251的前端靠近喷淋装置24的位置设有第二隧道炉252，喷淋裂片后的后视镜27再由悬架、吸盘进行抓取，输送至第二隧道炉内进行再加热，喷淋后未掉落的玻璃边28经过再加热后，便会完全掉下来，最后得到毛坯后视镜29。

裂片装置工作过程如下：切割后的后视镜26放入第一输送带231，并输入至第一隧道炉232内，在加热后，由喷淋工位241前侧的抓料装置242吸取，并放入喷淋工位241，由喷淋水管的喷头进行冷水喷淋，冲水位置是预先设置好的，在后视镜的切割线附近，利用热胀冷缩原理，加热后的后视镜经过加热后又突然降温，会进行裂片，使玻璃边28掉落下来；但也有可能个别后视镜的玻璃边不会掉落；为了使玻璃边能够完全掉落下来，再由喷淋工位241后侧的抓料装置242吸取，送入再加热装置25；冷却的后视镜经过第二隧道炉252又突然升温，利用热胀冷缩原理，使得可以再次裂片，第二隧道炉252输出的就是毛坯后视镜29。

最后再将毛坯后视镜29送入倒角机进行倒角，得到成品后视镜。

Claims (8)

1.一种用激光快速加工汽车后视镜的方法，其特征是包括如下步骤：

一，激光切割：将一三维弧面玻璃基片放置于搁放平台上并固定，并预先在控制系统内设置好搁放平台的X-Y方向的环形运动轨迹，所述的运动轨迹与后视镜的平面形状、尺寸相对应；在搁放平台上方的支架上设置仅在竖直方向运动的聚焦模组，聚焦模组投射的激光始终与三维弧面玻璃表面保持90度垂直，在自身重力作用下聚焦模组下端始终与三维弧面玻璃表面保持接触，并且预先设计使得聚焦模组投射的焦点段始终聚焦在三维弧形玻璃整个厚度内外，所述的焦点段是8个脉冲串或者8个以上的焦点连成的焦点线段；搁放平台移动时，聚焦模组在自身重力作用下跟随三维弧形玻璃表面轮廓上下移动，并使聚焦模组下端始终与三维弧形玻璃表面保持接触；搁放平台沿预设轨迹运动结束后，完成后视镜的切割；

二， 裂片去边：将切割后的三维弧面玻璃基片进行加热，再对加热后的基片进行冷水喷淋，利用热胀冷缩原理使激光切割后多余的边掉下来，并将裂片后的后视镜收集进行下一步加工；

三，倒角，将裂片后的后视镜放入倒角机进行倒角，完成成品后视镜的加工。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤二中，在冷水喷淋后，再对后视镜进行再次加热，利用热胀冷缩原理，使喷淋后没有掉落的玻璃边掉落下来。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：聚焦模组下端具有一带有通孔的顶点，且聚焦模组在自身重力作用下始终使顶点与三维弧面玻璃表面保持接触，激光从通孔处射出并将激光聚焦点贯穿在整个三维弧面玻璃内外。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征是：所述的聚焦模组包括接触头及聚焦镜，聚焦镜接收激光并将激光的聚焦点聚焦在三维弧形玻璃整个厚度内外，所述的聚焦镜与接触头始终保持位置相对固定，所述的接触头具有一向下延伸的且始终与三维弧面玻璃表面接触的顶点，通孔设置在顶点处，接触头始终与三维弧面玻璃表面保持90度垂直。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是：所述的聚焦模组连接有纵向设置的直线轴承与中空光轴，中空光轴与直线轴承套接在一起，直线轴承通过一固定座固定设置在支架上，接触头遮罩于聚焦镜外，聚焦镜设置于中空光轴下端，接触头也连接于中空光轴下端，所述中空光轴上端透过固定座连接有防坠环。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是：中空光轴与防坠环螺纹连接，防坠环卡接于固定座上端面。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征是：所述的接触头包括座体及一倒锥形体，所述的顶点为倒锥形体的尖端，座体与中空光轴下端螺纹连接，聚焦镜承托于倒锥形体内。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征是：在激光切割步骤中，包括至少两个工位，每个工位上都设置有一个搁放平台，一个搁放平台的玻璃在加工时，另一个工位可以预备好放料；当前一个工位切割好后，可以进行下料，而准备好的工位则马上就可以开始切割加工，周而复始。