CN112620965A - 一种双雷射加工机及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双雷射加工机及其加工方法，双雷射加工机包括有一加工机，其具有一机身，机身底部设置有一底座，底座上设有一工作平台，工作平台用来固定有一工件，机身上设有一复合式刀座，使复合式刀座可相对于机身移动以调整与工作平台的相对位置，复合式刀座上设有一UV雷射刀头与一CO2雷射刀头，经由上述结构，加工时首先固定工件，然后以UV雷射刀头发射低功率UV奈米雷射在工件要进行切割的轮廓线上进行密集贯穿打孔，由于各孔之间的孔距极小，使各孔间布满裂纹，再以CO2雷射刀头发射CO2雷射以离焦方式掠过各孔，使各孔之间的裂纹受热轻微膨胀后沿轮廓线断开，完成切割。本方案简化了加工流程，可大幅提高精度并缩短加工工时。

Description

一种双雷射加工机及其加工方法
技术领域
本发明属于机械加工领域，尤其是关于一种将两种雷射加工刀头设置在单一加工机上，简化流程，增加效能并提高加工精密度的一种双雷射加工机及其加工方法。
背景技术
习知的雷射切割技术概述如下：
(一)将工件固定于机台一，所述机台一使用飞秒(10-15sec)或是皮秒(10-12sec)雷射机在所述工件表面刻画出轮廓线；
(二)将所述工件移至机台二，所述机台二再利用CO2雷射掠过刻画过的轮廓线以生出膨胀应力，而使工件沿着所述轮廓线胀裂，然后完成切割。
习知技术因为残留较多热应力，在对所述工件所产生的断面后续可能还需要进行热应力的移除；同时，因为切割后的断面不易达成预期的平整性，必须使用研磨的方式来使其达到平整度的要求。
因此，总结前述习知技术的缺点，包括有：
1.飞秒及皮秒雷射极为昂贵；
2.飞秒及皮秒雷射体积庞大，要将其整合于机台内极为不易；
3.飞秒及皮秒雷射维修成本高；
4.飞秒及皮秒雷射无法透过光纤传递，需要透过许多镜组完成能量传递，造成能量的损失；
5.镜组会因机台的运动而产生污损；
6.工件完成后尚需要消除热应力或研磨；
7.无法在客端进行维修，机台后送造成客户长期停工。
有鉴于前述的缺失，显见习用技术仍存有改善空间而亟待加以解决。
为此，发明人着手进行改良，经由长期的研发与实作后，终能完成本件双雷射加工机及其加工方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种双雷射加工机及其加工方法，主要针对如玻璃等脆性材料的切割及精修工法，利用产生可预期的裂缝方向来简化加工流程，无需移至其他机台来后续加工，可以大幅提高精度并缩短加工工时。
本发明的另一目的在于提供一种双雷射加工机及其加工方法，其切割后的断面可视需求再经由同一机台上的超音波研磨刀头去除脆裂边缘，并制作出精确的形状及斜边导角等特殊形状。
可达成前述目的的双雷射加工机，包括有一加工机、一工作平台、一复合式刀座、一UV雷射刀头与一CO2雷射刀头，所述加工机具有一机身，所述机身底部设置有一底座，所述工作平台设置在所述底座上，用来固定有一工件，所述复合式刀座设置在所述机身上，使所述复合式刀座可相对于所述机身移动以调整与所述工作平台的相对位置，所述UV雷射刀头设置在所述复合式刀座上，所述UV雷射刀头使用低功率UV奈米雷射在所述工件表面进行密集贯穿打孔，使各孔间布满裂纹，所述CO2雷射刀头同样设置在所述复合式刀座上，所述CO2雷射刀头使用CO2雷射以离焦方式掠过所述孔，使各孔之间的所述裂纹受热轻微膨胀后断开以完成切割。
通过前述完成的双雷射加工机，其加工方法包括：
a.固定工件；
b.以UV雷射刀头发射低功率UV奈米雷射在所述工件要进行切割的轮廓线上进行密集贯穿打孔，由于各孔之间的孔距极小，使各孔间布满裂纹；
c.以CO2雷射刀头发射CO2雷射以离焦方式掠过各孔，使各孔之间的所述裂纹受热轻微膨胀后沿着所述轮廓线断开，完成切割；以及
d.取下完成切割后的所述工件。
更进一步，所述底座上设置有第一轨道和第二轨道，所述工作平台底部抵靠在所述第一轨道上，并通过所述第一轨道和第二轨道进行移动，以调整所述工件与所述复合式刀座的相对位置。
更进一步，所述工作平台上设置有一旋转工作台，以将所述工件固定于所述旋转工作台并调整转动方向。
更进一步，所述工作平台上设置有一夹治具，所述夹治具用来固定并调整所述工件位置。
更进一步，所述复合式刀座上设置有一超音波研磨刀头，当步骤c完成后，使用超高频震荡磨削所述工件加工后产生的残料，以获得更为精确的尺寸或细致的表面。
经由前述的说明，本发明相较于习知技术的优点在于：
1.本发明的雷射组合所耗费用仅为习知工法雷射的七分之一；
2.所述雷射组合的体积小，容易整合于量产机台内；
3.所述雷射组合的维修成本低廉；
4.本发明可在客端即进行维修；
5.经本发明加工过的成品无需消除应力，且已达到精准形状；
6.UV雷射可透过光纤传递，无能量损耗的情形；
7.无镜组污损的疑虑。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明进行密集贯穿打孔的工作状态示意图；
图3是本发明进行工件断开工作状态示意图；
图4是本发明的操作步骤流程图；
图5是本发明进行超高频震荡磨削的工作状态示意图；以及
图6是本发明增加超高频震荡磨削的操作步骤流程图。
附图标记说明：
100-加工机；110-机身；120-底座；121-第一轨道；122-第二轨道；200-工作平台；210-旋转工作台；220-夹治具；300-复合式刀座；310-超音波研磨刀头；400-UV雷射刀头；500-CO2雷射刀头；600-工件；610-孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1至图3所示为本发明所提供的一种双雷射加工机及其加工方法，所述双雷射加工机，包括有一加工机100、一工作平台200、一复合式刀座300、一UV雷射刀头400与一CO2雷射刀头500。
所述加工机100具有一机身110，所述机身110底部设置有一底座120，所述底座120用来承载所述加工机100及其上的组成；
所述工作平台200设置在所述底座120上，用来固定有一工件600；
所述复合式刀座300设置在所述机身110上，使所述复合式刀座300可相对于所述机身110移动以调整与所述工作平台200的相对位置；
所述UV雷射刀头400设置在所述复合式刀座300上，所述UV雷射刀头400使用低功率UV奈米雷射在所述工件600表面进行密集贯穿打孔610，使各孔610间布满裂纹(图未显示)，所述UV奈米雷射可透过光纤传递，无能量损耗的情形；
所述CO2雷射刀头500同样设置在所述复合式刀座300上，所述CO2雷射刀头500使用CO2雷射以离焦方式掠过所述孔610，使各孔610之间的所述裂纹受热轻微膨胀后断开以完成切割。
请参阅图2至图4所示，通过前述所完成的本件双雷射加工机100，其加工方法包括：
4-1.以手动或自动放置所述工件600于所述工作平台200上并予固定；
4-2.以所述UV雷射刀头400发射低功率UV奈米雷射在所述工件600要进行切割的轮廓线上进行密集贯穿打孔610，由于各孔610之间的孔距极小，使各孔610间布满裂纹，以方便后续加工的断裂，此为刻意造成的物理现象；
4-3.以CO2雷射刀头500发射CO2雷射以离焦方式沿着所述轮廓线掠过各孔610，使各孔610之间的所述裂纹受热轻微膨胀后沿着所述轮廓线断开；以及
4-4.取下完成切割后的所述工件600。
前述加工流程的最大特征，在于利用UV奈米雷射所产生密集的所述孔610，以使各孔610间布满所述裂纹，使所述孔610与所述裂纹可以精确的产生在所述轮廓线上，经断开后可以形成精确且细致的断面，除非极为精密的要求，否则无需再研磨加工。
请再参考图1所示，为考虑所述工件600的位置，在所述底座120上设置有第一轨道121和第二轨道122，所述工作平台200底部抵靠在所述第一轨道121上，并通过所述第一轨道121和第二轨道122进行移动，以调整所述工件600与所述复合式刀座300的相对位置。
若是进行五轴加工时，所述工作平台200上另设置有一旋转工作台210，以将所述工件600固定于所述旋转工作台210并调整转动方向。
所述工作平台200或所述旋转工作台210上设置有一夹治具220，所述夹治具220用来固定并调整所述工件600位置，所述夹治具220的固定方式很多，本实施例的所述夹治具220是真空吸盘，利用真空吸附方式固定，但不予限制。
另请参阅图1、图6，所述复合式刀座300上设置有一超音波研磨刀头310，当步骤4-3完成后，若有极为精密的要求则进入步骤4-31，以使用超高频震荡磨削所述工件600加工后产生的残料，以获得更为精确的尺寸或细致的表面。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明申请专利范围的保护范围当中。

Claims (7)

1.一种双雷射加工机，其特征在于，包括有：
一加工机，具有一机身，所述机身底部设置有一底座；
一工作平台，设置在所述底座上，用来固定有一工件；
一复合式刀座，设置在所述机身上，使所述复合式刀座可相对于所述机身移动以调整与所述工作平台的相对位置；
一UV雷射刀头，设置在所述复合式刀座上，使用低功率UV奈米雷射在所述工件表面进行密集贯穿打孔，使各孔间布满裂纹；以及
一CO2雷射刀头，设置在所述复合式刀座上，使用CO2雷射以离焦方式掠过所述孔，使各孔之间的所述裂纹受热轻微膨胀后断开以完成切割。
2.根据权利要求1所述的双雷射加工机，其特征在于，所述底座上设置有第一轨道和第二轨道，所述工作平台底部抵靠在所述第一轨道上，并通过所述第一轨道和第二轨道进行移动，以调整所述工件与所述复合式刀座的相对位置。
3.根据权利要求1所述的双雷射加工机，其特征在于，所述工作平台上设置有一旋转工作台，以将所述工件固定于所述旋转工作台并调整转动方向。
4.根据权利要求1所述的双雷射加工机，其特征在于，所述工作平台上设置有一夹治具，所述夹治具用来固定并调整所述工件位置。
5.根据权利要求1所述的双雷射加工机，其特征在于，所述复合式刀座上设置有一超音波研磨刀头，以使用超高频震荡磨削所述工件加工后产生的残料。
6.一种双雷射加工机的加工方法，应用于权利要求1所述的双雷射加工机，其特征在于，包括有：
a.固定工件；
b.以UV雷射刀头发射低功率UV奈米雷射在所述工件要进行切割的轮廓线上进行密集贯穿打孔，由于各孔之间的孔距极小，使各孔间布满裂纹；
c.以CO2雷射刀头发射CO2雷射以离焦方式掠过各孔，使各孔之间的所述裂纹受热轻微膨胀后沿着所述轮廓线断开，完成切割；以及
d.取下完成切割后的所述工件。
7.根据权利要求6所述的双雷射加工机的加工方法，其特征在于，步骤c完成后，对于所述工件的切割面上进行研磨，以获得更为精确的尺寸或细致的表面。
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