CN112008236A - 一种铁氧体的激光切割方法及激光切割设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁氧体的激光切割方法及激光切割设备，包括以下步骤调整切割头的高度和焦点位置，对激光加工参数及图档进行设置；利用第一激光器对铁氧体切割加工；利用第二激光器对切割加工后的铁氧体的边缘轮廓进行精修，可得到边缘整齐的高质量、高精度切割铁氧体。

Description

一种铁氧体的激光切割方法及激光切割设备

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种铁氧体的激光切割方法及激光切割设备。

背景技术

柔性铁氧体是由铁和其他一种或多种金属组成的复合氧化物，也可以理解为一种具有铁磁性的金属氧化物，就电特性来说，柔性铁氧体的电阻率比金属、合金磁性材料大得多，而且还有较高的介电性能，同时，柔性铁氧体的磁性能还表现在高频时具有较高的磁导率等特性，广泛的应用于电磁抗干扰领域，如近场通讯(NFC)技术。

柔性铁氧体电磁干扰抑制元件有着各种各样的规格、尺寸、形状和特性，所以对其加工技术的要求也越来越高，柔性铁氧体需要根据待安装产品的要求切割成不同的形状，传统的机械加工方式如金属刀具模切和五金模具冲切，加工后的柔性铁氧体产品边缘齐整性较差，有颗粒状物质析出，不能满足高质量高精度产品的加工要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高质量高精度切割铁氧体的铁氧体的激光切割方法及激光切割设备。

本发明公开了一种铁氧体的激光切割方法,包括以下步骤：

调整切割头的高度和焦点位置，对激光加工参数及图档进行设置；

利用第一激光器对铁氧体切割加工；

利用第二激光器对切割加工后的铁氧体的边缘轮廓进行精修。

可选的，在调整切割头的高度和焦点位置，对激光加工参数及图档进行设置的步骤之前，还包括步骤根据切割后成品的形状和切割跑道加工仿形真空吸附治具，将待切割的铁氧体放置在仿形真空吸附治具上。

可选的，利用第一激光器对铁氧体切割加工具体包括利用第一激光器的高功率对铁氧体进行切割，并在切割过程中对铁氧体喷吹高压气体。

可选的，利用第二激光器对切割加工后的边缘轮廓进行精修的步骤具体包括移动平台对切割后的铁氧体进行视觉定位并生成实时边缘轮廓，在精修边缘轮廓时使铁氧体一直位于第二激光器的激光的正焦处。

可选的，所述第一激光器为单模准连续光纤激光器，波长为1065～1075nm，峰值功率为1500W，脉冲宽度为0.01～50ms。

可选的，所述第二激光器为紫外激光器，波长为350～360nm，功率为20W，脉宽小于等于20ns。

可选的，所述仿形真空吸附治具预留的切割道宽度小于等于2mm。

可选的，所述高压气体为氩气，压力范围在6～10bar。

可选的，所述切割头的喷嘴为复合喷嘴。

本发明还公开了一种激光切割设备，利用上述的铁氧体的激光切割方法对铁氧体进行切割，所述激光切割设备包括激光调节器，用于调整切割头的高度和焦点位置，对激光加工参数及图档进行设置；第一激光器，用于对铁氧体切割加工；第二激光器，用于对切割加工后的铁氧体的边缘轮廓进行精修；切割头，用于聚焦第一激光器或第二激光器的激光。

相对传统采用金属刀具模切和五金模具冲切两种机械加工方法来说，本发明实施例通过采用第一激光器和第二激光器的复合激光加工工艺，第一激光器对铁氧体进行快速切割后，再利用第二激光器对切割后的产品边缘轮廓进行精修处理，可加工出更精细的边缘效果，复合激光加工工艺可减少模具和刀具的设计和加工，加工效率更快，经济效率更高，同时可提升铁氧体产品边缘齐整性和减少颗粒状物质析出。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本发明的一实施例的一种铁氧体的激光切割方法流程的示意图；

图2是本发明的另一实施例的铁氧体的激光切割方法流程的示意图；

图3是本发明的另一实施例的一种铁氧体的激光切割设备的示意图。

其中，100、激光切割设备；110、激光调节器；120、第一激光器；130、第二激光器；140、切割头。

具体实施方式

需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

下面参考附图和可选的实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明实施例公开了一种铁氧体的激光切割方法，包括步骤：

S200：调整切割头的高度和焦点位置，对激光加工参数及图档进行设置；

S300：利用第一激光器对铁氧体切割加工；

S400：利用第二激光器对切割加工后的铁氧体的边缘轮廓进行精修。

相对传统采用金属刀具模切和五金模具冲切两种机械加工方法来说，本发明实施例通过采用第一激光器和第二激光器的复合激光加工工艺，第一激光器对铁氧体进行快速切割后，再利用第二激光器对切割后的产品边缘轮廓进行精修处理，可加工出更精细的边缘效果，复合激光加工工艺可减少模具和刀具的设计和加工，加工效率更快，经济效率更高，同时可提升铁氧体产品边缘齐整性和减少颗粒状物质析出。

其中，铁氧体为柔性铁氧体隔磁屏蔽材料，运用于短距高频的无线电技术，可降低向外散发的磁力线，减少对周围金属物体的影响，防止产生涡流和信号干扰，同时可提高耦合系数和磁电转换效率，因此需要根据待安装产品的要求切割成不同的形状，采用切割软件编辑所要求的切割图档形状，使图档尺寸对应于铁氧体样品，使铁氧体样品延切割图档形状路径运动进行激光切割。

具体的，如图2所示，为了使柔性铁氧体在切割后得到需要的形状以及在切割过程中具有良好的定位效果和切割效果，在步骤S200之前，还包括步骤：

S100：根据切割后成品的形状和切割跑道加工仿形真空吸附治具，将待切割的铁氧体放置在仿形真空吸附治具上。

在该步骤中，仿形真空吸附治具可根据需要得到的产品形状进行定制，便于后期批量加工的需求，仿形真空吸附治具需要预留切割道，以便激光在切割过程中避开治具，不对治具本身产生干涉。

在本实施例中，初始的柔性铁氧体外表包覆着一层PET薄膜，主要用于包装保护材料，将撕掉PET膜的柔性铁氧体放置在精密运动平台的仿形真空吸附治具上，仿形真空吸附治具对待切割的铁氧体进行吸附定位，仿形真空吸附治具对表面平整度要求高，在0.03mm以内，治具支撑部分的表面光洁度需要到Ra200um以下，防止造成产品的划伤，预留的切割道宽度小于等于2mm，防止切割过程中吹气容易导致柔性铁氧体发生形变。

更具体的，在步骤S200中，开启激光设备，调整切割头加工位置和测试激光焦点位置，产品的加工位置通过视觉定位系统确定，视觉定位系统的定位精度需小于等于10um；调整后的切割头与产品之间的距离为0.3～0.7mm，切割头喷嘴端口与产品间距离较大会导致气体喷吹压力较小而影响切割效率；激光焦点通过调整切割头中聚焦镜片位置实现，切割头焦点位置可调节范围为±2mm，切割头中准直模块与聚焦模块的选择对切割效果影响较大，优选地选择准直模块的准直镜焦距为150mm，聚焦模块的聚焦镜焦距为50mm，有利于获得更小的切割缝宽和更低的内壁粗糙度。

另外，对激光加工参数及图档进行设置后，通过高精度直线运动平台执行加工路径，该运动平台设置在工作台上，可利用直线电机或步进电机作为动力源，保证移动的精确性，带动高精度直线运动平台需要具备插补运动功能，能实现弧形运动轨迹的运行，其重复运动精度小于等于±5um。

进一步的，在步骤S300中，具体包括利用第一激光器的高功率对铁氧体进行切割，并在切割过程中对铁氧体喷吹高压气体；按照设定的参数和运动轨迹，第一激光器利用高峰值的功率将待切割的铁氧体切割形成需要的成品形状，并在切割过程中同时通入高压保护气体。

具体来说，第一激光器采用单模的准连续光纤激光器，其波长为1065～1075nm，优选的波长为1070nm，峰值功率最大能达到1500W，脉冲宽度为0.01～50ms；单模准连续光纤激光器具有良好的光斑质量和高峰值功率，对柔性铁氧体进行快速烧蚀切割加工。

切割过程喷吹的高压气体采用高压氩气，其压力范围在6～10bar；柔性铁氧体主要成分为氧化物，使用高压氩气辅助加工一方面有利于排渣而提升切割效率，另一方面可形成保护氛围，防止空气中氮气和氧气在切割过程中反应生成其它物质。

切割头采用的喷嘴为复合喷嘴，直径为1mm；复合喷嘴相对单层喷嘴吹气更加均匀，喷嘴直径过大，喷吹气体压力减少不利于提升切割效率，且溅渣容易进入喷嘴粘附在保护镜片上导致保护镜片失效。

单模准连续光纤激光对柔性铁氧体隔磁屏蔽材料烧蚀切割的加工参数如下表(1)所示，其中，第一激光器的切割速度为50～200mm/s，频率为1000～5000Hz，脉宽为0.05～0.2ms，峰值功率为550～1000W，喷吹的氩气气压为6～10bar，穿孔时间为200～500ms。

表(1)

更进一步的，在步骤S400中，具体包括移动平台对切割后的铁氧体进行视觉定位并生成实时边缘轮廓，在精修边缘轮廓时使铁氧体一直位于第二激光器的激光的正焦处；对切割后的成品进行视觉定位准确生成边缘轮廓，提高定位精度，并调整第二激光器的焦点，始终确保位于边缘轮廓，根据轮廓路径进行第二次激光精修，得到更精细的边缘效果。

具体来说，第二激光器采用紫外激光器，波长为350～360nm，功率为20W，脉宽小于等于20ns，优选的波长为355nm，脉宽20ns，紫外激光器的激光为“冷光”，最小光斑约为10um，可镭射加工更精细的边缘效果。

视觉定位系统具有对切割后产品的轮廓进行实时生成的功能，实时反馈生成切割后的边缘轮廓，并生成数据，准确且快速；紫外激光器的“冷光”精修过程中必须找准激光焦点的位置，使快速烧蚀切割后的柔性铁氧体位于激光的正焦处。

紫外激光器的“冷光”精修加工的参数如下表(2)所示，其中，打标速度为500～1000mm/s，激光空跳速度为2000mm/s，频率为40～80KHz。

表(2)

如图3所示，作为本发明的另一实施例，公开了一种激光切割设备100，利用上述的铁氧体的激光切割方法对铁氧体进行切割，所述激光切割设备100包括激光调节器110，用于调整切割头的高度和焦点位置，并对激光加工参数及图档进行设置；第一激光器120，用于对铁氧体切割加工；第二激光器130，用于对切割加工后的铁氧体的边缘轮廓进行精修；切割头140，用于聚焦第一激光器120或第二激光器130的激光。

其中，第一激光器300为单模准连续光纤激光器，第二激光器400为紫外激光器，通过单模准连续光纤激光器快速烧蚀切割和紫外激光器冷加工精修即可完成柔性铁氧体隔磁屏蔽材料的成型加工，单模准连续光纤激光器切割效率高，可快速烧蚀切割成型，配合紫外激光器“冷光”加工精修，紫外激光器最小光斑约为10um，可镭射加工更精细的边缘效果。

需要说明的是，本方案中涉及到的各步骤的限定，在不影响具体方案实施的前提下，并不认定为对步骤先后顺序做出限定，写在前面的步骤可以是在先执行的，也可以是在后执行的，甚至也可以是同时执行的，只要能实施本方案，都应当视为属于本发明的保护范围。

以上内容是结合具体的可选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铁氧体的激光切割方法，其特征在于，包括以下步骤：

调整切割头的高度和焦点位置，对激光加工参数及图档进行设置；

利用第一激光器对铁氧体切割加工；

利用第二激光器对切割加工后的铁氧体的边缘轮廓进行精修。

2.如权利要求1所述的铁氧体的激光切割方法，其特征在于，在调整切割头的高度和焦点位置，对激光加工参数及图档进行设置的步骤之前，还包括步骤：

根据切割后成品的形状和切割跑道加工仿形真空吸附治具，将待切割的铁氧体放置在仿形真空吸附治具上。

3.如权利要求1所述的铁氧体的激光切割方法，其特征在于，利用第一激光器对铁氧体切割加工具体包括：

利用第一激光器的高功率对铁氧体进行切割，并在切割过程中对铁氧体喷吹高压气体。

4.如权利要求1所述的铁氧体的激光切割方法，其特征在于，利用第二激光器对切割加工后的边缘轮廓进行精修的步骤具体包括：

移动平台对切割后的铁氧体进行视觉定位并生成实时边缘轮廓，在精修边缘轮廓时使铁氧体一直位于第二激光器的激光的正焦处。

5.如权利要求1-4任意一项所述的铁氧体的激光切割方法，其特征在于，所述第一激光器为单模准连续光纤激光器，波长为1065～1075nm，峰值功率为1500W，脉冲宽度为0.01～50ms。

6.如权利要求1-4任意一项的铁氧体的激光切割方法，其特征在于，所述第二激光器为紫外激光器，波长为350～360nm，功率为20W，脉宽小于等于20ns。

7.如权利要求2所述的铁氧体的激光切割方法，其特征在于，所述仿形真空吸附治具预留的切割道宽度小于等于2mm。

8.如权利要求3所述的铁氧体的激光切割方法，其特征在于，所述高压气体为氩气，压力范围在6～10bar。

9.如权利要求1-4任意一项所述的铁氧体的激光切割方法，其特征在于，所述切割头的喷嘴为复合喷嘴。

10.一种激光切割设备，其特征在于，利用如权利要求1-9任意一项的激光切割方法对铁氧体进行切割，所述激光切割设备包括：

激光调节器，用于调整切割头的高度和焦点位置，对激光加工参数及图档进行设置；

第一激光器，用于对铁氧体切割加工；

第二激光器，用于对切割加工后的铁氧体的边缘轮廓进行精修；

切割头，用于聚焦第一激光器或第二激光器的激光。

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