CN112846530A - 曲面厚玻璃切割及裂片方法以及系统 - Google Patents

曲面厚玻璃切割及裂片方法以及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种曲面厚玻璃切割及裂片方法，包括如下步骤：S1，采用定位机构将待切割的曲面厚玻璃的位置固定；S2，调制好加工激光的参数并确保用于加工的激光能够垂直射至待切割的曲面厚玻璃上，同时调制好切割过程中的运动参数；S3，采用运动平台按照调制好的运动参数驱使定位机构运动，同时启动激光器按照调制好的加工激光的参数发射激光，以在待切割的曲面厚玻璃上切割出切割痕迹；S4，将切割出了切割痕迹的曲面厚玻璃放入到加热装置中加热；S5，将加热后的曲面厚玻璃放入冷却装置中冷却，曲面厚玻璃会自动沿着切割痕迹裂开。还提供一种曲面厚玻璃切割及裂片系统。本发明解决了传统切割导致的切割边缘凸角，降低了人工手动掰料的不稳定性。

Description

曲面厚玻璃切割及裂片方法以及系统
技术领域
本发明涉及激光切割技术领域，具体为一种曲面厚玻璃切割及裂片方法以及系统。
背景技术
玻璃是非晶无机非金属材料，具有高透光率、高硬度和质量轻等优良特性，被广泛应用于国民经济的诸多行业之中，如电子产品、显示器、汽车、生物医疗器具等，小到微米级别的光学过滤器，大到汽车及建筑行业大型的玻璃板等。
传统加工玻璃方法主要是先利用金刚石刀尖或硬质合金砂轮在玻璃表面产生一条裂纹，随后采用机械方法将玻璃沿裂纹线分割开。玻璃是典型的脆性材料，机械力所产生的分割线一般都非垂直，致使工艺形成的微裂纹一般不垂直于玻璃表面，降低了器件的可靠性和良品率。常见的超薄金刚石砂轮切割技术成本适中，适用范围广泛，加工过程中存在冷却液与碎屑污染，砂轮刀片磨损降低良率。而常规的短脉冲熔融气化整体切割法造成的热影响区域较大，存在较大的微裂纹、残余应力、再铸层缺陷等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种曲面厚玻璃切割及裂片方法以及系统，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种曲面厚玻璃切割及裂片方法，包括如下步骤：
S1，采用定位机构将待切割的曲面厚玻璃的位置固定；
S2，调制好加工激光的参数并确保用于加工的激光能够垂直射至待切割的所述曲面厚玻璃上，同时调制好切割过程中的运动参数；
S3，采用运动平台按照调制好的运动参数驱使所述定位机构运动，同时启动激光器按照调制好的加工激光的参数发射激光，以在待切割的曲面厚玻璃上切割出切割痕迹；
S4，将切割出了切割痕迹的曲面厚玻璃放入到加热装置中加热；
S5，将加热后的曲面厚玻璃放入冷却装置中冷却，曲面厚玻璃会自动沿着切割痕迹裂开。
进一步，在所述S1步骤中，所述定位机构为真空吸附工装夹具，采用真空吸附的形式将曲面厚玻璃固定。
进一步，在所述S2步骤中，调制的具体方式为：根据产品实物尺寸采用solidworks或UG做出产品的3D图形，在采用UG软件对图形处理时，勾勒出切割路线并处理成NC文件，最后采用自制切割软件对NC文件进行代码处理；在软件编辑界面编辑多段线加工模板，设置激光器参数，使激光器的单脉冲能量密度需处于100-600uJ/cm2，激光频率满足100kHZ-200MHz，burat在2～10之间，编辑模板在切割过程中的运动参数，加工过程中的运动参数，包含所述运动平台的运动起始点以及运动速度，加工速度为100mm/s，pso点间距设施为5um，跳转速度为0.2G。
进一步，在所述S3步骤中，切割时，采用喷气设备喷出气流，吹走粉尘残渣。
进一步，在所述S4步骤中，先将加热装置预热至150℃，然后再将加工样品放置到加热装置中。
进一步，放置的时间为1～3分钟。
进一步，在所述S5步骤中，采用的冷却装置为喷淋装置，通过喷淋处理降温。
进一步，在准备待切割的曲面厚玻璃前，先用酒精擦拭样品表面或者将样品放入超声波清洗机中清洗。
进一步，采用光学组件使激光器发射的激光垂直射至待切割的曲面厚玻璃上。
本发明实施例提供另一种技术方案：一种曲面厚玻璃切割及裂片系统，包括激光器，还包括用于将待切割的曲面厚玻璃固定的定位机构、用于使激光器发射的垂直射至待切割的曲面厚玻璃的光学组件、用于带着所述定位机构移动的运动平台、用于加热切割出了切割痕迹的曲面厚玻璃的加热装置以及用于冷却加热后的曲面厚玻璃的冷却装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、解决了传统切割导致的切割边缘凸角，降低了人工手动掰料的不稳定性。
2、解决了加工过程中产生的粉尘污染等问题。
3、装置满足切割0.4-3.5mm厚玻璃及裂片一体化。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种曲面厚玻璃切割及裂片系统的示意图；
附图标记中：1-激光器；2-折返镜；3-扩束镜；4-切割头；5-切割头位置调节器；6-喷气设备；7-工件；8-定位机构；9-运动平台。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供一种曲面厚玻璃切割及裂片方法，包括如下步骤：S1，采用定位机构将待切割的曲面厚玻璃的位置固定；S2，调制好加工激光的参数并确保用于加工的激光能够垂直射至待切割的所述曲面厚玻璃上，同时调制好切割过程中的运动参数；S3，采用运动平台按照调制好的运动参数驱使所述定位机构运动，同时启动激光器按照调制好的加工激光的参数发射激光，以在待切割的曲面厚玻璃上切割出切割痕迹；S4，将切割出了切割痕迹的曲面厚玻璃放入到加热装置中加热；S5，将加热后的曲面厚玻璃放入冷却装置中冷却，曲面厚玻璃会自动沿着切割痕迹裂开。在本实施例中，通过激光切割曲面厚玻璃，相较于现有传统的切割方式来说，解决了传统切割导致的切割边缘凸角，而且不用再人工手动掰料，降低了人工手动掰料的不稳定性。具体地，先将待切割的曲面厚玻璃的位置固定好，可以采用定位机构来定位，然后再调制好加工激光的参数和运动参数，当然这两个步骤也可以对调，或者同时进行。待调制好后即可准备开始加工，根据这两个参数分别来控制激光器和运动平台，以准确无误地在待切割的曲面厚玻璃上进行切割。待切割完毕后，将曲面厚玻璃送至加热装置中加热，然后再放入冷却装置中冷却，曲面厚玻璃就可以自动沿着切割痕迹裂开。整个过程不用再手动操作，可以设置一条生产线，生产线包括多个工位，采用传送的形式来传送，第一个工位即切割工位，第二个工位即加热工位，第三个工位是冷却工位，由传送带按照这三个工位的方向依次传送加工后的曲面厚玻璃。采用切割头来进行切割，通过切割头位置调节器来对切割头的位置进行微调。优选的，该方法满足切割0.4-3.5mm厚玻璃及裂片一体化。
以下为具体实施例：
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，在所述S1步骤中，所述定位机构为真空吸附工装夹具，采用真空吸附的形式将曲面厚玻璃固定。在本实施例中，采用真空吸附的形式来固定曲面厚玻璃，真空吸附的形式不会再弄脏曲面厚玻璃，而且固定牢靠。优选的，采用千分表检查并调节该定位机构的整体水平度，保证加工样品的一致性。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，在所述S2步骤中，调制的具体方式为：根据产品实物尺寸采用solidworks或UG做出产品的3D图形，在采用UG软件对图形处理时，勾勒出切割路线并处理成NC文件，最后采用自制切割软件对NC文件进行代码处理；在软件编辑界面编辑多段线加工模板，设置激光器参数，使激光器的单脉冲能量密度需处于100-600uJ/cm2，激光频率满足100kHZ-200MHz，burat在2～10之间，编辑模板在切割过程中的运动参数，加工过程中的运动参数，包含所述运动平台的运动起始点以及运动速度，加工速度为100mm/s，pso点间距设施为5um，跳转速度为0.2G。在本实施例中，如此调制出来后的参数将贴合实际，可以起到最佳的切割效果。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，在所述S3步骤中，切割时，采用喷气设备喷出气流，吹走粉尘残渣。在本实施例中，在切割时，采用喷气设备喷出气流，解决了加工过程中产生的粉尘污染等问题。优选的，该喷气设备可以通过调节气阀控制出口处气流的大小，使其能吹走粉尘残渣的同时而不移动定位机构上固定的加工样品。
作为本发明实施例的优化方案，在所述S4步骤中，先将加热装置预热至150℃，然后再将加工样品放置到加热装置中。在本实施例中，先将加热装置预热至150℃可以提高加热的效率。使得只用放置1～3分钟即可。
作为本发明实施例的优化方案，在所述S5步骤中，采用的冷却装置为喷淋装置，通过喷淋处理降温。在本实施例中，通过水冷的方式来降温，其温度控制在常温(25℃)，可以起到很好的裂片效果。
作为本发明实施例的优化方案，在准备待切割的曲面厚玻璃前，先用酒精擦拭样品表面或者将样品放入超声波清洗机中清洗。在本实施例中，加工前先清洁，可以确保样品表面无脏污影响激光光束的穿透。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，采用光学组件使激光器发射的激光垂直射至待切割的曲面厚玻璃上。在本实施例中，所述光学组件包括折返镜和扩束镜，折返镜为反射镜，设有多个，用于反射激光并改变激光的传输方向。
请参阅图1，本发明实施例提供一种曲面厚玻璃切割及裂片系统，包括激光器、用于将待切割的曲面厚玻璃固定的定位机构、用于使激光器发射的垂直射至待切割的曲面厚玻璃的光学组件、用于带着所述定位机构移动的运动平台、用于加热切割出了切割痕迹的曲面厚玻璃的加热装置以及用于冷却加热后的曲面厚玻璃的冷却装置。在本实施例中，通过激光切割曲面厚玻璃，相较于现有传统的切割方式来说，解决了传统切割导致的切割边缘凸角，而且不用再人工手动掰料，降低了人工手动掰料的不稳定性。具体地，先将待切割的曲面厚玻璃的位置固定好，可以采用定位机构来定位，然后再调制好加工激光的参数和运动参数，当然这两个步骤也可以对调，或者同时进行。待调制好后即可准备开始加工，根据这两个参数分别来控制激光器和运动平台，以准确无误地在待切割的曲面厚玻璃上进行切割。待切割完毕后，将曲面厚玻璃送至加热装置中加热，然后再放入冷却装置中冷却，曲面厚玻璃就可以自动沿着切割痕迹裂开。整个过程不用再手动操作，可以设置一条生产线，生产线包括多个工位，采用传送的形式来传送，第一个工位即切割工位，第二个工位即加热工位，第三个工位是冷却工位，由传送带按照这三个工位的方向依次传送加工后的曲面厚玻璃。采用切割头来进行切割，通过切割头位置调节器来对切割头的位置进行微调。优选的，该方法满足切割0.4-3.5mm厚玻璃及裂片一体化。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种曲面厚玻璃切割及裂片方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，采用定位机构将待切割的曲面厚玻璃的位置固定；
S2，调制好加工激光的参数并确保用于加工的激光能够垂直射至待切割的所述曲面厚玻璃上，同时调制好切割过程中的运动参数；
S3，采用运动平台按照调制好的运动参数驱使所述定位机构运动，同时启动激光器按照调制好的加工激光的参数发射激光，以在待切割的曲面厚玻璃上切割出切割痕迹；
S4，将切割出了切割痕迹的曲面厚玻璃放入到加热装置中加热；
S5，将加热后的曲面厚玻璃放入冷却装置中冷却，曲面厚玻璃会自动沿着切割痕迹裂开。
2.如权利要求1所述的曲面厚玻璃切割及裂片方法，其特征在于：在所述S1步骤中，所述定位机构为真空吸附工装夹具，采用真空吸附的形式将曲面厚玻璃固定。
3.如权利要求1所述的曲面厚玻璃切割及裂片方法，其特征在于，在所述S2步骤中，调制的具体方式为：根据产品实物尺寸采用solidworks或UG做出产品的3D图形，在采用UG软件对图形处理时，勾勒出切割路线并处理成NC文件，最后采用自制切割软件对NC文件进行代码处理；在软件编辑界面编辑多段线加工模板，设置激光器参数，使激光器的单脉冲能量密度需处于100-600uJ/cm2，激光频率满足100kHZ-200MHz，burat在2～10之间，编辑模板在切割过程中的运动参数，加工过程中的运动参数，包含所述运动平台的运动起始点以及运动速度，加工速度为100mm/s，pso点间距设施为5um，跳转速度为0.2G。
4.如权利要求1所述的曲面厚玻璃切割及裂片方法，其特征在于：在所述S3步骤中，切割时，采用喷气设备喷出气流，吹走粉尘残渣。
5.如权利要求1所述的曲面厚玻璃切割及裂片方法，其特征在于：在所述S4步骤中，先将加热装置预热至150℃，然后再将加工样品放置到加热装置中。
6.如权利要求5所述的曲面厚玻璃切割及裂片方法，其特征在于：放置的时间为1～3分钟。
7.如权利要求1所述的曲面厚玻璃切割及裂片方法，其特征在于：在所述S5步骤中，采用的冷却装置为喷淋装置，通过喷淋处理降温。
8.如权利要求1所述的曲面厚玻璃切割及裂片方法，其特征在于：在准备待切割的曲面厚玻璃前，先用酒精擦拭样品表面或者将样品放入超声波清洗机中清洗。
9.如权利要求1所述的曲面厚玻璃切割及裂片方法，其特征在于：采用光学组件使激光器发射的激光垂直射至待切割的曲面厚玻璃上。
10.一种曲面厚玻璃切割及裂片系统，包括激光器，其特征在于：还包括用于将待切割的曲面厚玻璃固定的定位机构、用于使激光器发射的垂直射至待切割的曲面厚玻璃的光学组件、用于带着所述定位机构移动的运动平台、用于加热切割出了切割痕迹的曲面厚玻璃的加热装置以及用于冷却加热后的曲面厚玻璃的冷却装置。
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