CN112171089A - 一种提高光伏玻璃阶梯孔打孔稳定性的方法 - Google Patents

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黄再福
王技科
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Abstract

本发明公开了一种提高光伏玻璃阶梯孔打孔稳定性的方法，包括如下步骤：调节3D振镜焦点起点位置，将激光聚焦到待加工材料的下表面，定义该点坐标位置为(0,0,0)，待加工材料孔轴坐标为(0,0,z)；激光起点移动到(r1,0,0)处，以(0,0,0)为圆心，r1为外半径的螺旋线方式运动；走完一层螺旋线后，3D振镜控制的焦点Z轴抬高后继续加工；当Z轴到达第二层时，激光起点移动到(r1 1,0,h)处，以(0,0,h)为圆心，r1 1为内半径的螺旋线方式运动，行进方向改成了由内向外的螺旋线，直到走完本层螺旋线；3D振镜控制的焦点Z轴抬高后继续加工，当Z轴到达第三层时，激光起点移动到(r1,0,2h)处，以(0,0,2h)为圆心，本发明能够获得孔壁光滑、加工精度高、稳定性好的产品。

Description

一种提高光伏玻璃阶梯孔打孔稳定性的方法
技术领域
本发明涉及玻璃阶梯孔加工技术领域，具体是一种提高光伏玻璃阶梯孔打孔稳定性的方法。
背景技术
玻璃阶梯孔打孔适用于不同材质、规格、厚度等玻璃产品加工，属于玻璃激光加工领域，可以广泛应用于建筑玻璃、工艺品玻璃、光伏玻璃等行业，传统方法加工阶梯孔是采用金刚石磨头高速转动接触玻璃材料进行加工，属于接触式加工，存在如下缺点：①玻璃有爆边及划伤问题；②小于钻头尺寸的孔位无法加工；③无法加工形状复杂的阶梯孔，加工能力有限；④阶梯孔的阶梯部分精度不高、不平滑。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高光伏玻璃阶梯孔打孔稳定性的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种提高光伏玻璃阶梯孔打孔稳定性的方法，包括如下步骤：
调节3D振镜焦点起点位置，将激光聚焦到待加工材料的下表面，定义该点坐标位置为(0,0,0)，待加工材料孔轴坐标为(0,0,z)；
激光起点移动到(r1,0,0)处，以(0,0,0)为圆心，r1为外半径的螺旋线方式运动；
走完一层螺旋线后，3D振镜控制的焦点Z轴抬高后继续加工；
当Z轴到达第二层时，激光起点移动到(r1 1,0,h)处，以(0,0,h)为圆心，r1 1为内半径的螺旋线方式运动，行进方向改成了由内向外的螺旋线，直到走完本层螺旋线；
3D振镜控制的焦点Z轴抬高后继续加工，当Z轴到达第三层时，激光起点移动到(r1,0,2h)处，以(0,0,2h)为圆心，r1为外半径的螺旋线方式运动，行进方向改成了由外向内的螺旋线，直到走完本层螺旋线；
如此循环：奇数层由外向内、偶数层由内往外的螺旋线行进方向，直至Z轴上升高度L1，第一层阶梯孔完成；
激光起点移动到(r2,0,0)处，以(0,0,L1)为圆心，r2为外半径的螺旋线方式运动，行进方向由外向内；
走完一层螺旋线后，3D振镜控制的焦点Z轴抬高后继续加工；
当Z轴到达第二层时，激光起点移动到(r1 1,0,L+h)处，以(0,0,L+h)为圆心，r1 1为内半径的螺旋线方式运动，行进方向改成了由内向外的螺旋线，直到走完本层螺旋线；
3D振镜控制的焦点Z轴抬高后继续加工，当Z轴到达第三层时，激光起点移动到(r1,0,L+2h)处，以(0,0,L+2h)为圆心，r1为外半径的螺旋线方式运动，行进方向改成了由外向内的螺旋线，直到走完本层螺旋线；
如此循环：奇数层由外向内、偶数层由内往外的螺旋线行进方向，直至Z轴上升高度L1+L2，第二层阶梯孔完成；
如此循环，完成所有阶梯孔加工。
作为本发明进一步的方案：所述每一层螺旋线是一条独立的螺旋线。
作为本发明进一步的方案：3D振镜控制的焦点Z轴抬高距离为0.03-0.05mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用设置焦点在玻璃下表面以下开始，上表面以上结束的方式，提高稳定性。同时，每一层螺旋线的宽度由内、外半径决定，与环间距共同决定了螺旋线的环数，这种方案，可以进行连续曲面与阶梯形孔位加工，提高打孔稳定性。现有一般都是通过螺旋线的宽度由环间距和环数决定。
奇数层由外向内、偶数层由内往外的螺旋线行进方向，优化激光加工路径，提高加工效率，减小崩边量。
作为该控制方法更优选的方案，进一步缩短激光加工路径，提高该控制方法的加工效率，可以减小激光加工的切割缝宽，切割缝宽由螺旋线的宽度决定，根据加工图形曲率的不同，螺旋线的宽度Δr最佳取值为0.2-0.4mm，激光加工产生的玻璃粉可以自由飘落，不会堆积在切割道内，即r(z)-r1 1＝Δr，Δr(0.2-0.4mm)。
本发明的加工对象主要是光伏玻璃激光加工，激光聚焦能量可以直接气化掉焦点附近的材料；本发明使用维护成本更低的、长期稳定运行的激光加工技术，解决传统工艺存在的加工问题，能够获得孔壁光滑、加工精度高、稳定性好的产品，一次性合格率大于99％，满足了工业生产的需求。同时解决了传统工艺中，金刚石钻头磨损的问题，降低了维护和易损器件成本，该方法具有易操作、适用范围广、技术成熟，有利于提升玻璃加工领域产业转型，加快工业自动化进程。
附图说明
图1为阶梯孔激光打孔路径示意图；
图2为每层阶梯孔激光加工路路径示意图；
图3为任意图形加工路径示意图。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明实施例中，一种提高光伏玻璃阶梯孔打孔稳定性的方法，一种提高光伏玻璃阶梯孔打孔稳定性的方法，包括如下步骤：
调节3D振镜焦点起点位置，将激光聚焦到待加工材料的下表面，定义该点坐标位置为(0,0,0)，待加工材料孔轴坐标为(0,0,z)；
激光起点移动到(r1,0,0)处，以(0,0,0)为圆心，r1为外半径的螺旋线方式运动；
走完一层螺旋线后，3D振镜控制的焦点Z轴抬高后继续加工；
当Z轴到达第二层时，激光起点移动到(r1 1,0,h)处，以(0,0,h)为圆心，r1 1为内半径的螺旋线方式运动，行进方向改成了由内向外的螺旋线，直到走完本层螺旋线；
3D振镜控制的焦点Z轴抬高后继续加工，当Z轴到达第三层时，激光起点移动到(r1,0,2h)处，以(0,0,2h)为圆心，r1为外半径的螺旋线方式运动，行进方向改成了由外向内的螺旋线，直到走完本层螺旋线；
如此循环：奇数层由外向内、偶数层由内往外的螺旋线行进方向，直至Z轴上升高度L1，第一层阶梯孔完成；
激光起点移动到(r2,0,0)处，以(0,0,L1)为圆心，r2为外半径的螺旋线方式运动，行进方向由外向内；
走完一层螺旋线后，3D振镜控制的焦点Z轴抬高后继续加工；
当Z轴到达第二层时，激光起点移动到(r1 1,0,L+h)处，以(0,0,L+h)为圆心，r1 1为内半径的螺旋线方式运动，行进方向改成了由内向外的螺旋线，直到走完本层螺旋线；
3D振镜控制的焦点Z轴抬高后继续加工，当Z轴到达第三层时，激光起点移动到(r1,0,L+2h)处，以(0,0,L+2h)为圆心，r1为外半径的螺旋线方式运动，行进方向改成了由外向内的螺旋线，直到走完本层螺旋线；
如此循环：奇数层由外向内、偶数层由内往外的螺旋线行进方向，直至Z轴上升高度L1+L2，第二层阶梯孔完成；
如此循环，完成所有阶梯孔加工。
每一层螺旋线是一条独立的螺旋线。
3D振镜控制的焦点Z轴抬高距离为0.03-0.05mm。
作为该控制方法的补充(如图3)：阶梯形孔可以为半径r的任意图形r(z)，此时，r(z)外半径连续变化。同样，激光起点移动到[r(0),0,0]处，以(0,0,0)为圆心，r1为外半径，r1 1为内半径的螺旋线方式运动，每一层螺旋线是一条独立的螺旋线，螺旋线的线间距0.03-0.05mm，走完一层螺旋线后，3D振镜控制的焦点Z轴抬高一层h(0.03-0.05mm)继续加工。当Z轴到达第二层时，激光起点移动到(r1 1,0,h)处，以(0,0,h)为圆心，r(h)为外半径，r1 1为内半径的螺旋线方式运动，行进方向改成了由内向外的螺旋线，直到走完本层螺旋线。3D振镜控制的焦点Z轴抬高一层继续加工，当Z轴到达第三层时，激光起点移动到[r(2h),0,2h]处，以(0,0,2h)为圆心，r(2h)为外半径，r1 1为内半径的螺旋线方式运动，行进方向改成了由外向内的螺旋线，直到走完本层螺旋线。如此循环，完成全部图形加工。
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种提高光伏玻璃阶梯孔打孔稳定性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
调节3D振镜焦点起点位置，将激光聚焦到待加工材料的下表面，定义该点坐标位置为(0,0,0)，待加工材料孔轴坐标为(0,0,z)；
激光起点移动到(r1,0,0)处，以(0,0,0)为圆心，r1为外半径的螺旋线方式运动；
走完一层螺旋线后，3D振镜控制的焦点Z轴抬高后继续加工；
当Z轴到达第二层时，激光起点移动到(r1 1,0,h)处，以(0,0,h)为圆心，r1 1为内半径的螺旋线方式运动，行进方向改成了由内向外的螺旋线，直到走完本层螺旋线；
3D振镜控制的焦点Z轴抬高后继续加工，当Z轴到达第三层时，激光起点移动到(r1,0,2h)处，以(0,0,2h)为圆心，r1为外半径的螺旋线方式运动，行进方向改成了由外向内的螺旋线，直到走完本层螺旋线；
如此循环：奇数层由外向内、偶数层由内往外的螺旋线行进方向，直至Z轴上升高度L1，第一层阶梯孔完成；
激光起点移动到(r2,0,0)处，以(0,0,L1)为圆心，r2为外半径的螺旋线方式运动，行进方向由外向内；
走完一层螺旋线后，3D振镜控制的焦点Z轴抬高后继续加工；
当Z轴到达第二层时，激光起点移动到(r1 1,0,L+h)处，以(0,0,L+h)为圆心，r1 1为内半径的螺旋线方式运动，行进方向改成了由内向外的螺旋线，直到走完本层螺旋线；
3D振镜控制的焦点Z轴抬高后继续加工，当Z轴到达第三层时，激光起点移动到(r1,0,L+2h)处，以(0,0,L+2h)为圆心，r1为外半径的螺旋线方式运动，行进方向改成了由外向内的螺旋线，直到走完本层螺旋线；
如此循环：奇数层由外向内、偶数层由内往外的螺旋线行进方向，直至Z轴上升高度L1+L2，第二层阶梯孔完成；
如此循环，完成所有阶梯孔加工。
2.根据权利要求1所述的一种提高光伏玻璃阶梯孔打孔稳定性的方法，其特征在于，每一层螺旋线是一条独立的螺旋线。
3.根据权利要求1所述的一种提高光伏玻璃阶梯孔打孔稳定性的方法，其特征在于，3D振镜控制的焦点Z轴抬高距离为0.03-0.05mm。
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