CN111015981A - 光学晶体的柔性切割方法以其柔性切割装置 - Google Patents

光学晶体的柔性切割方法以其柔性切割装置 Download PDF

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Abstract

发明涉及一种光学晶体的柔性切割方法以其柔性切割装置，其包括以下步骤：步骤一：将待切割的光学晶体定位，同时驱动光学晶体自转；步骤二：采用硬度大于光学晶体的材料制成的切割线，将切割线的一端固定，另一端施加一个恒定的力，并驱动切割线沿一个方向来回走动，同时驱动切割线缓慢的向光学晶体进给，以对光学晶体进行切割。本发明具有可以减少光学晶体崩裂的可能，提高了对光学晶体的切割稳定性，成品率高的效果。

Description

光学晶体的柔性切割方法以其柔性切割装置
技术领域
本发明涉及光学晶体切割的技术领域，尤其是涉及一种光学晶体的柔性切割方法以其柔性切割装置。
背景技术
光学晶体是用作光学介质材料的晶体材料。主要用于制作紫外和红外区域窗口、透镜和棱镜。按晶体结构分为单晶和多晶。由于单晶材料具有高的晶体完整性和光透过率，以及低的输入损耗，因此常用的光学晶体以单晶为主。
光学晶体本身是通过生长而得来的，因此尺寸并不能符合设计要求，需要对光学晶体进行切割，现有的切割方式，通常是采用激光切割或机械切割。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：光学晶体本身是通过生长而得来的，因此光学晶体内部结构并不一定均匀，采用机械切割的方式，容易导致光学晶体受力不均或过大而产生崩裂的可能，激光切割又容易导致光学晶体局部温度升高，从而产生崩裂，因此这两种切割方式的成品率都不高。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种减少光学晶体崩裂的可能、提高成品率的光学晶体的柔性切割方法。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种光学晶体的柔性切割方法，包括以下步骤：步骤一：将待切割的光学晶体定位；步骤二：采用硬度大于光学晶体的材料制成的切割线，并驱动切割线沿一个方向来回走动，同时驱动切割线缓慢的向光学晶体进给，以对光学晶体进行切割。
通过采用上述技术方案，通过线的来回走动可以对光学晶体产生一个切削力，从而缓慢的对光学晶体进行磨削，由于切割线本身具有一定的柔性，因此在遇到光学晶体内不均匀部分时，可以通过自身的形变来调节对光学晶体的压力，从而减少光学晶体崩裂的可能，提高了对光学晶体的切割稳定性，成品率高。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤一中，同时驱动光学晶体自转。
通过采用上述技术方案，光学晶体自转后再通过切割线切割，可以使得切割线均匀的沿周缘切割光学晶体，相比于直接单面切割光学晶体，切割线在切入光学晶体内后，切割线周围的空间更大，从而便于切割线灵活的走动并对光学晶体切割，减少切割线卡死在光学晶体内的可能，提高了对光学晶体的切割稳定性，以提高成品率。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤二中，将切割线的一端固定，另一端施加一个恒定的力。
通过采用上述技术方案，可以对切割线始终施加一个张紧力，从而令切割线绷紧的同时，使得切割线在整个加工工程中的柔性始终保持一定，从而便于切割线全程稳定的对光学晶体进行切割，提高成品率。
本发明的目的之二是提供一种减少光学晶体崩裂的可能、提高成品率的光学晶体的柔性切割装置。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种光学晶体的柔性切割装置包括工作台、承载座以及驱动承载座转动的驱动件，所述工作台上设有固定轮和进给轮，所述固定轮通过第一转轴转动连接在工作台上，所述进给轮转动连接在第二转轴上，所述第二转轴远离进给轮的一端滑动连接在工作台上，所述固定轮上固设有切割线，所述切割线绕设过进给轮并连接有配重件。
通过采用上述技术方案，操作者将光学晶体放置在承载座上，然后驱动固定轮转动即可使得切割线在固定轮和进给轮之间来回走动，与此同时，驱动件驱动承载座以及光学晶体自转，滑动第二转轴使得切割线与光学晶体抵触，即可快速便捷的对光学晶体进行磨削；由于配重件的重力作用，切割线上始终存在一个恒定的张紧力，所以可以均匀、柔性的对光学晶体进行切割，减少光学晶体局部受力过大而产生崩裂的可能，提高成品率。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述工作台上转动连接有驱动盘，所述第一转轴远离固定轮的一端转动连接在驱动盘上，且所述第一转轴与驱动盘的转动点异于驱动盘的圆心。
通过采用上述技术方案，操作者驱动驱动盘转动时，可以带动偏心连接在驱动盘上的第一转轴做圆周运动，从而使得切割线做往复运动，以便于均匀的对光学晶体进行切割。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述工作台上通过第三转轴转动连接有稳定轮，所述切割线从固定轮延伸出来后绕过稳定轮，再绕设过所述进给轮。
通过采用上述技术方案，驱动盘在转动时，第一转轴做圆周运动，此时切割线与光学晶体之间的间距会产生变化，而稳定轮则可以对切割线起到一个定位作用，从而使得稳定轮与进给轮之间的切割线可以稳定的沿一个方向做往复运动，切割线与光学晶体之间的间距保持恒定，从而均匀、稳定的对光学晶体进行切割，减少光学晶体崩裂的可能，提高成品率。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述配重件设置为配重块，所述固定轮、稳定轮和进给轮均沿水平方向转动，所述工作台上通过第四转轴转动连接有换向轮，所述换向轮沿竖直方向转动，所述切割线绕过进给轮后绕设过换向轮并连接在配重块上。
通过采用上述技术方案，通过换向轮对切割线的换向，可以使得配重块自然下垂并对切割线施加一个恒定的力，从而便于切割线稳定的对光学晶体进行切割。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述工作台上设有滑轨，所述滑轨上滑动连接有滑板，所述滑板上穿设并螺纹连接有进给杆，所述进给杆的一端转动连接在滑轨上，所述第二转轴设置在滑板上。
通过采用上述技术方案，当切割线对光学晶体切割一段时间以后，操作者可以转动进给杆，从而驱动滑板向着光学晶体移动一点距离，此时切割线便会相应的进给，多次重复此步骤，即可方便快捷的控制切割线的进给量并稳定的对光学晶体进行切割。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述工作台上设有收集槽，所述承载座位于收集槽内，所述收集槽内设有装液筒，所述装液筒内设有冷却液。
通过采用上述技术方案，切割线在对光学晶体进行切割时，操作者将装液筒内的冷却液不断的刷在光学晶体上，从而对光学晶体以及切割线进行降温，减少光学晶体局部升温而崩裂的可能，提高成品率；滴落的冷却液则可以被收集在收集槽内，减少冷却液散落在工作台上的可能，保持工作环境，并且冷却液可以再次使用，节能环保。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述驱动件设置为驱动电机，所述驱动电机位于工作台下方并通过驱动轴连接在承载座上，所述驱动轴延伸至工作台上表面的一侧沿周缘连接有挡片，所述工作台上表面设有保护环，所述挡片周缘均延伸出保护环。
通过采用上述技术方案，挡片可以将冷却液导入至收集槽内而不落入到保护环内，从而对保护环内的驱动轴起到一个保护作用，减少冷却液沾附到驱动轴并顺着驱动轴流到驱动电机内的可能，保证了驱动电机的正常工作。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.采用柔性的切割方式，可以减少光学晶体崩裂的可能，提高了对光学晶体的切割稳定性，成品率高；
2.冷却液对光学晶体以及切割线进行降温，减少光学晶体局部升温而崩裂的可能，提高成品率。
附图说明
图1是本实施例的整体结构示意图。
图2是图1中A部分的局部放大示意图。
图3是本实施例用于体现第一电机的结构示意图。
图4是本实施例用于体现保护环的结构示意图。
图中，1、工作台；11、驱动电机；12、驱动轴；13、挡片；14、保护环；15、第一电机；2、承载座；3、固定轮；31、第一转轴；32、驱动盘；4、进给轮；41、第二转轴；42、滑轨；43、滑板；44、进给杆；45、手轮；46、线槽；5、稳定轮；51、第三转轴；6、换向轮；61、第四转轴；62、竖杆；7、切割线；71、配重块；8、收集槽；81、装液筒；9、光学晶体。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1和图3，为本发明公开的一种光学晶体的柔性切割装置，包括工作台1，工作台1上设有圆形的承载座2、固定轮3、稳定轮5、进给轮4和换向轮6，承载座2通过驱动件驱动，驱动件包括设置在工作台1底部的驱动电机11，驱动电机11的输出端连接有驱动轴12，驱动轴12远离驱动电机11的一端穿设过工作台1并连接在承载座2的底部圆心上，操作者将光学晶体9放置在承载座2上，从而驱动电机11工作时，可以快速便捷的驱动承载座2和光学晶体9自转。
参照图1和图2，工作台1上设有驱动盘32，工作台1底部设有第一电机15，第一电机15的输出端连接在驱动盘32上，驱动盘32上连接有第一转轴31，固定轮3转动连接在第一转轴31远离驱动盘32的一端，稳定轮5通过第三转轴51转动连接在工作台1上，且稳定轮5和固定轮3位于承载座2的同侧。工作台1在承载座2背离稳定轮5的一侧设有滑轨42，滑轨42上滑动连接有滑板43，滑板43上穿设并螺纹连接有进给杆44，进给杆44的一端转动连接在滑轨42上，另一端延伸出滑轨42并固设有手轮45，操作者转动手轮45即可驱动滑板43沿着滑轨42移动。进给轮4和滑板43之间设有第二转轴41，进给轮4转动连接在第二转轴41的一端，第二转轴41的另一端固设在滑板43上。工作台1的外缘上设有一个竖杆62，竖杆62上设有第四转轴61，换向轮6通过第四转轴61沿竖直方向转动连接在竖杆62上，固定轮3、稳定轮5和进给轮4均沿水平方向转动，固定轮3上固设有切割线7，切割线7的硬度大于光学晶体9，切割线7依次绕过稳定轮5、进给轮4和导向轮后向下延伸并连接有配重件，本实施例中配重件优选为配重块71，此时切割线7绷紧，且切割线7上的张紧力保持一定。
参照图1和图3，第一转轴31与驱动盘32的转动点异于驱动盘32的圆心，第一电机15工作时，驱动盘32转动，此时第一转轴31带动固定轮3沿圆周运动，从而使得稳定轮5和进给轮4之间的切割线7做往复直线运动，此时操作者通过手轮45调整进给轮4的位置，直至切割线7与光学晶体9外壁接触并产生一定的弯曲，此时切割线7即可对光学晶体9产生一个磨削力，缓慢均匀的对光学晶体9进行磨削，由于切割线7本身具有柔性，且切割线7的一端并不固定，因此在遇到光学晶体9不均匀的部位时，切割线7可以相应的产生弯曲变形，保持对光学晶体9各个部位的磨削力仍然恒定且不会局部增大，从而减少光学晶体9崩裂的可能，提高了对光学晶体9的切割稳定性，成品率高。
参照图1和图2，固定轮3、稳定轮5、进给轮4和导向轮沿周缘均开设有线槽46，切割线7绕设在线槽46内，从而对切割线7进行限位，保证了切割线7始终位于一个切割轨迹，减少切割线7上下窜动的可能，提高对光学晶体9的磨削稳定性。
参照图3和图4，工作台1上设有一个收集槽8，承载座2位于收集槽8正中央，收集槽8内还放置有一个装液筒81，装液筒81内装有冷却液，冷却液内掺杂有金刚砂，切割线7对光学晶体9进行切割时，操作者不断的用刷子蘸取冷却液，然后刷在光学晶体9的周缘，从而冷却液可以对光学晶体9和切割线7起到一个冷却作用，减少光学晶体9被切割部位局部升温而导致光学晶体9崩裂的可能，提高了对光学晶体9的切割稳定性，提高成品率。并且冷却液中的金刚砂可以提高切割线7与光学晶体9之间的摩擦力，进而提高磨削效率。
参照图3和图4，工作台1上表面在收集槽8内沿驱动轴12周缘设有保护环14，保护环14将驱动轴12与收集槽8内的冷却液隔离开来，驱动轴12上沿周缘设有挡片13，挡片13由柔性材料制成且挡片13的周缘均延伸出保护环14，从而挡片13可以防止冷却液顺着驱动轴12流入驱动电机11内，保证驱动电机11正常工作，也减少冷却液对地面污染的可能。
本实施例的实施原理为：操作者首先将光学晶体9放置在承载座2上，然后初步通过手轮45调节切割线7与光学晶体9之间的间距，使得切割线7靠近光学晶体9但不接触，然后启动驱动电机11和第一电机15，此时承载座2和光学晶体9自转，切割线7做直线往复运动，然后操作者再缓慢转动手轮45，驱动切割线7向着光学晶体9靠近，直至切割线7与光学晶体9的外缘相接触，此时继续转动手轮45，使得切割线7产生些许弯曲，以对光学晶体9周缘产生一个压力，这个压力远小于光学晶体9与承载座2之间的摩擦力，从而缓慢的对光学晶体9进行磨削、切割。在磨削的过程中，操作者不断的用刷子蘸取冷却液，然后刷在光学晶体9的周缘，以对光学晶体9进行冷却。一段时间后，操作者再摇动手轮45使得切割线7再次向光学晶体9进给0.01mm~0.03mm，从而持续稳定、安全的对光学晶体9进行磨削。采用这种方式进行磨削，由于切割线7本身具有一定的柔性，因此在遇到光学晶体9内不均匀部分时，可以通过自身的形变来调节对光学晶体9的压力，从而减少光学晶体9崩裂的可能，提高了对光学晶体9的切割稳定性，成品率高。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学晶体的柔性切割方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：将待切割的光学晶体定位；
步骤二：采用硬度大于光学晶体的材料制成的切割线，并驱动切割线沿一个方向来回走动，同时驱动切割线缓慢的向光学晶体进给，以对光学晶体进行切割。
2.根据权利要求1所述的光学晶体的柔性切割方法，其特征在于：在步骤一中，同时驱动光学晶体自转。
3.根据权利要求2所述的光学晶体的柔性切割方法，其特征在于：在步骤二中，将切割线的一端固定，另一端施加一个恒定的力。
4.一种应用于上述权利要求3所述的光学晶体的柔性切割方法中的切割装置，其特征在于：包括工作台(1)、承载座(2)以及驱动承载座(2)转动的驱动件，所述工作台(1)上设有固定轮(3)和进给轮(4)，所述固定轮(3)通过第一转轴(31)转动连接在工作台(1)上，所述进给轮(4)转动连接在第二转轴(41)上，所述第二转轴(41)远离进给轮(4)的一端滑动连接在工作台(1)上，所述固定轮(3)上固设有切割线(7)，所述切割线(7)绕设过进给轮(4)并连接有配重件。
5.根据权利要求4所述的光学晶体的柔性切割装置，其特征在于：所述工作台(1)上转动连接有驱动盘(32)，所述第一转轴(31)远离固定轮(3)的一端转动连接在驱动盘(32)上，且所述第一转轴(31)与驱动盘(32)的转动点异于驱动盘(32)的圆心。
6.根据权利要求5所述的光学晶体(9)的柔性切割方法中的切割装置，其特征在于：所述工作台(1)上通过第三转轴(51)转动连接有稳定轮(5)，所述切割线(7)从固定轮(3)延伸出来后绕过稳定轮(5)，再绕设过所述进给轮(4)。
7.根据权利要求4或6所述的光学晶体的柔性切割装置，其特征在于：所述配重件设置为配重块(71)，所述固定轮(3)、稳定轮(5)和进给轮(4)均沿水平方向转动，所述工作台(1)上通过第四转轴(61)转动连接有换向轮(6)，所述换向轮(6)沿竖直方向转动，所述切割线(7)绕过进给轮(4)后绕设过换向轮(6)并连接在配重块(71)上。
8.根据权利要求7所述的光学晶体的柔性切割装置，其特征在于：所述工作台(1)上设有滑轨(42)，所述滑轨(42)上滑动连接有滑板(43)，所述滑板(43)上穿设并螺纹连接有进给杆(44)，所述进给杆(44)的一端转动连接在滑轨(42)上，所述第二转轴(41)设置在滑板(43)上。
9.根据权利要求4所述的光学晶体的柔性切割装置，其特征在于：所述工作台(1)上设有收集槽(8)，所述承载座(2)位于收集槽(8)内，所述收集槽(8)内设有装液筒(81)，所述装液筒(81)内设有冷却液。
10.根据权利要求9所述的光学晶体的柔性切割装置，其特征在于：所述驱动件设置为驱动电机(11)，所述驱动电机(11)位于工作台(1)下方并通过驱动轴(12)连接在承载座(2)上，所述驱动轴(12)延伸至工作台(1)上表面的一侧沿周缘连接有挡片(13)，所述工作台(1)上表面设有保护环(14)，所述挡片(13)周缘均延伸出保护环(14)。
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