CN113199149A - 激光去除镀层的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光去除镀层的加工工艺，在使用激光去除镀层时：在镀层的镀面上采用多次不同范围的激光加工，且后一次激光加工的范围落入前一次激光加工的轮廓内；在镀层的厚度上采用多次不同能量的激光加工，且后一次激光加工的深度小于前一次激光加工的深度。通过采用多次不同范围的加工，使得镀层的边缘更加的顺滑，具有更高的边缘尺寸精度，在去除镀膜的厚度方向上采用不同的激光能量，避免了采用激光一次性去除镀层时因加工精度不高而产生的去除镀层不彻底或加工过度伤及镀层所镀覆的工件的问题发生。

Description

激光去除镀层的加工工艺

技术领域

本发明涉及表面镀层去除技术领域，具体涉及一种激光去除镀层的加工工艺。

背景技术

现如今智能穿戴，特别是智能手表的使用越来越广泛，蓝宝石与玻璃配件是智能手表中不可或缺的一部分。其中蓝宝石以其晶体硬度高、透光率高、耐磨性好、高温稳定性等优异性能备受手表生产商青睐。而大品牌手表厂商对蓝宝石手表后盖的加工工艺设计方面，对蓝宝石镀层方面则提出高精度的尺寸要求。

随着油墨移印技术的发展，用特定的移印设备和保护油制备的油墨层具有高粘附力，特定的透光度及多种油墨颜色等优良性能，被越来越多的加工工艺设计所认可。但蓝宝石手表后盖经油墨移印工序后，油墨边缘会有锯齿形成且油墨尺寸无法满足设计要求。

发明内容

本发明旨在提供一种激光去除镀层的加工工艺，以解决现有技术中存在的在去除油墨层时，油墨的边缘存在锯齿或毛刺等结构且油墨去除尺寸精度不达标的问题。

本发明提供如下技术方案，一种激光去除镀层的加工工艺，使用激光去除镀层时：

在镀层的镀面上采用多次不同范围的激光加工，且后一次激光加工的范围落入前一次激光加工的轮廓内；

在镀层的厚度上采用多次不同能量的激光加工，且后一次激光加工的激光能量小于前一次激光加工的激光能量。

可选的，所述激光去除镀层的加工工艺包括多次图形尺寸内缩的加工，后一次加工的图形落入于前一次加工的图形中。

可选的，所述激光去除镀膜层的加工工艺包括依次加工第一图形、第二图形和第三图形，所述第二图形落入于所述第一图形中，所述第三图形落入于所述第二图形中。

可选的，相邻图形的内缩尺寸不超过激光的光斑直径。

可选的，在镀层的镀面上用激光加工外部边框，并在所述外部边框内加工出内接于所述外部边框的内边框的内部图形。

可选的，加工所述外部边框时采用由外向内的内缩加工路径，所述外部边框的宽度为0.03mm～0.05mm。

可选的，加工所述外部边框的激光的填充间距为0.003mm～0.005mm。

可选的，加工所述内部图形时采用由内向外的外扩加工路径。

可选的，加工所述内部图形的激光的填充间距为0.005mm～0.01mm。

可选的，所述激光去除镀层的加工工艺包括步骤：

固定待去除镀层的工件到加工平台，且在加工平台上具有将所述工件的加工范围覆盖的透明结构；

将激光聚焦并定位至待去除镀层；

控制激光按照预设路径以及能量去除镀层；

采用吹气和抽尘的方式消除加工粉尘。

实施本发明提供的激光去除镀层的加工工艺，将至少具有如下有益效果：

通过采用多次不同范围的加工，有效地避免了加工所产生的粉尘在去除镀层的边缘发生堆积，使得镀层的边缘更加的顺滑，具有更高的边缘尺寸精度，在去除镀膜的厚度方向上采用不同的激光能量，先采用大能量激光去除表层的大部分镀层，再使用较小能量的激光以精度更高的方式去除镀层，在提升加工速度的同时，又保证了加工精度，避免了采用激光一次性去除镀层时因加工精度不高而产生的去除镀层不彻底或加工过度伤及镀层所镀覆的工件的问题发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1示出了本发明实施例1提供的一种激光去除镀层的加工方法的流程图；

图2示出了本发明实施例1提供的一种激光去除镀层的加工方法中去除油墨的结构示意图；

图3示出了本发明实施例2提供的一种激光去除镀层的加工方法的流程图；

图4示出了本发明实施例2提供的一种激光去除镀层的加工方法中去除油墨的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以容许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明的实施例提供一种激光去除镀层的加工工艺，用于去除附着与工件表面的镀层，如溢镀层，镀层所附着的工件可以为玻璃、金属等。本实施例以加工蓝宝石上的溢镀层为例进行说明，具体的蓝宝石可以为蓝宝石手表后盖，蓝宝石上的溢镀层为溢印油墨。

本实施例的激光去除镀层的加工工艺，在使用激光去除镀层时：

在镀层的镀面上采用多次不同范围的激光加工，且后一次激光加工的范围落入前一次激光加工的轮廓内；在镀层的厚度上采用多次不同能量的激光加工，且后一次激光加工的深度小于前一次激光加工的深度。

由此，在镀层的加工范围上，通过采用多次不同范围的加工，有效地避免了加工所产生的粉尘在去除镀层的边缘发生堆积，使得镀层的边缘更加的顺滑，具有更高的边缘尺寸精度。

由此，在镀层的厚度方向上，通过采用不同能量的激光进行加工，先采用大能量激光去除表层的大部分镀层，再使用较小能量的激光以精度更高的方式去除镀层，在提升加工速度的同时，又保证了加工精度，避免了采用激光一次性去除镀层时因加工精度不高而产生的去除镀层不彻底或加工过度伤及镀层所镀覆的工件的问题发生。

实施例1

如图1所示，本实施例的激光去除镀层的加工工艺包括步骤：

S110、固定待去除镀层的蓝宝石到加工平台。

加工平台上具有将工件的加工范围覆盖的透明结构，该透明结构可以由加工平台上的镂空结构形成，也可以由加工平台上的透明板形成，或者加工平台呈透明状。由此能够避免用于放置蓝宝石的加工平台对激光形成反光作用，影响激光的加工效果。

蓝宝石在加工平台上的固定可以采用夹具将蓝宝石夹持在加工平台上。本实施例中，加工平台上设有多个负压口，负压口接有负压，将蓝宝石吸附在加工平台上。采用负压吸附蓝宝石的方式，避免了对蓝宝石造成夹持损伤，同时装夹方便，位置灵活。

需要说明的是，蓝宝石在加工平台上的固定结构应不对其油墨的去除形成遮挡和阻碍。

S120、将激光聚焦并定位至待去除油墨。

开启激光设备，调整激光的焦距，使得激光的焦点聚焦于待去除油墨的表面。可以通过视觉对位设备(CCD相机)对蓝宝石的轮廓进行抓取定位，确定蓝宝石的中心点，并将加工图档(油墨的去除图形)的中心点与蓝宝石的中心点对位，同时旋转图档的角度使得图档与蓝宝石的轮廓相对应，由此完成了加工图档与蓝宝石的对位。本实施例中，蓝宝石大致呈矩形，加工图档为圆形，通过将加工图档的圆心与矩形的对角线焦点拟合，从而实现加工图档与蓝宝石的对位，若加工图档为矩形则需要再进行旋转加工图档的角度实现角度对位。当然加工图档还可以为其他的形态，如椭圆、三角形、其他多边形甚至异形。

示例性地，CCD相机的精度为2000万像素，视野范围大于蓝宝石的尺寸，本实施例CCD相机的视野范围大于40*40mm，在其他的实施例中，CCD相机的视野范围为其他的尺寸。

示例性地，采用紫外纳秒激光器发射激光，激光的波长为355nm，脉冲宽度小于6ns，在其他的实施例中还可以采用其他类型的激光器发射激光，激光的波长和脉冲宽度可以依据实际加工需求进行设定。

示例性地，紫外纳秒激光器的外光路上设置有扩束镜、整形孔、聚焦镜和反射镜，通过扩束镜、整形孔和聚焦镜对激光的光斑形状进行整形，通过反射镜对光斑在蓝宝石上的位置进行调节。通过振镜高速扫描去除蓝宝石表面的油墨层。

S130、控制激光按照预设路径以及能量去除油墨。

在激光去除油墨时，采用吹气和抽尘的方式消除加工粉尘，通过吹气装置向蓝宝石的加工面吹气，使得加工产生的粉尘与蓝宝石脱离，防止粉尘在蓝宝石上堆积，影响加工效果，同时采用抽尘装置将扬尘抽出，保证加工洁净度，进一步保证蓝宝石的加工效果。

本实施例中，吹气装置和抽尘装置可以为两个独立的装置，各自皆有一个真空泵，吹气装置接在真空泵的出气口上，抽尘装置接在另一个真空泵的进气口上，且抽尘装置上设有过滤器。吹气装置的气压为0.5Pa～0.7Pa，抽尘装置的抽风流量大于400m³/h。在其他的实施例中，吹气装置和抽尘装置也可以为接在同一个真空泵上的进气口和出气口，出气口吹气达到扬尘的效果，进气口吸气达到抽尘的效果，并在真空泵的连通管路上设置灰尘处理机构，如过滤器，从而达到吹出洁净的气体的效果。

激光的加工参数在激光加工之前预先设定。示例性地，激光的加工速度为300mm/s～600mm/s，频率为80kHz～120kHz，释放时间为7.5us～11.5us，空跳速度为1000mm/s～2000mm/s，填充间距为0.005mm～0.01mm，开、关光的延时根据实际打标图形的闭合情况调试。可以理解的是，激光加工的工艺参数可以依据实际加工需求进行相应的调整和是定，实际加工情况包括如加工材料、加工精度要求等。

请一并参阅图2，本实施例中，在实施步骤S130时，在使用激光去除镀层时包括多次图形尺寸内缩的加工，后一次加工的图形落入于前一次加工的图形中，且后一次加工的激光能量低于前一次加工的激光能量。由此，能够使得油墨去除的边缘更加平滑，在油墨厚度方向上的加工精度更高。

进一步地，相邻图形的内缩尺寸不超过激光的光斑直径。由此，能够使得后加工的图形的边缘油墨能够蔓延至前一次加工的油墨边缘，最终达到去除的油墨边缘整齐的效果。

步骤S130包括：

S131、设定激光的第一加工参数，以第一图形去除蓝宝石上的油墨；

S132、设定激光的第二加工参数，以第二图形去除蓝宝石上的油墨；

S133、设定激光的第三加工参数，以第三图形去除蓝宝石上的油墨。

第二图形落在第一图形内相对第一图形内缩，第三图形落在第二图形内相对第二图形内缩。第一加工参数中的激光能量高于第二加工参数中的激光能量，第二加工参数中的激光能量高于第三加工参数中的激光能量。

由于激光加工油墨会导致油墨发生热扩散，故第一图形的轮廓尺寸需小于实际设计尺寸。通过采用三次高、中、低的激光能量进行内缩加工，从而在保证油墨边缘平滑、无锯齿，又保证油墨去除彻底，蓝宝石表面无损伤。采用内缩图形的加工方式有效地避免了外部轮廓上产生的的油墨粉尘残留，或者油墨边缘产生热扩散形成锯齿。

相邻图形的轮廓间距不超过光斑的直径，本实施例中，激光的光斑直径为20um，第一图形、第二图形和第三图形为同心圆，第一图形和第二图形的间距为8um，第二图形和第三图形的间距为8um。第二图形和第一图形之间形成台阶，由于第二图形的边缘热扩散，使得第二图形的轮廓与第一图形的轮廓拟合，第三图形与第二图形之间形成台阶，由于第三图形的边缘热扩散，使得第三图形的轮廓与第一图形的轮廓拟合，由此通过激光去除的油墨在发生热扩散后具有平滑的边缘。

具体实施时，激光在第一加工参数下以低速度、低频率、疏填充、高功率去除表层的大部分油墨，在第二加工参数下以低速度、中频率，密填充、中功率去除剩余油墨，在第三加工参数下以高速度，高频率，密填充，低功率完全清扫表面油墨残留。可以理解的是，上述高、中、低并无具体的标准，而是相互作为参照比较而言的高低，上述疏、密也并无具体标准，而是相互比较的疏密。

可以理解的是，在其他的实施例中，还可以采用二次、四次甚至更多次的图形内缩加工。

上述，第一加工参数、第二加工参数和第三加工参数的设定可以在每次激光加工前人工设定，也可以采用预先将第一加工参数、第二加工参数和第三加工参数写入至激光控制器中，在执行到相应的步骤时直接调用，以达到全自动加工的效果。

S140、检测蓝宝石表面的油墨。

在激光加工完成后，采用显微镜检测油墨的轮廓尺寸，通过与设计轮廓尺寸进行比对，从而判断去除油墨的尺寸是否合格，采用显微镜或变焦摄像头检测油墨残留或蓝宝石表面划伤情况，来检测在油墨厚度上的加工时候合格，保证成品的良率，防止次品流出，影响蓝宝石所应用的产品的性能。

示例性地，显微镜的放大倍数为40倍，尺寸测量误差在±0.005mm。

在其他的实施例中，还可以采用变焦镜头对蓝宝石表面的油墨进行检测。

实施例2

请一并参阅图3和图4，本实施例与实施例1的区别在于步骤S130不同，本实施例中，在实施步骤S110、S120后实施步骤S230，而后再实施步骤S140。

在实施步骤S230时，包括：

S231、设定激光的第一加工参数，以外部边框去除蓝宝石上的油墨；

S232、设定激光的第二加工参数，以内接于外部边框的内边框的内部图形去除蓝宝石上的油墨；

S233、设定激光的第三加工参数，以外部边框去除蓝宝石上的油墨；

S234、设定激光的第四加工参数，以内接于外部边框的内边框的内部图形去除蓝宝石上的油墨。

第一加工参数中的激光能量高于第三加工参数中的激光能量，第二加工参数中的激光能量高于第四加工参数中的激光能量。在油墨面上采用先加工外部边框，再加工内部图形的方式实现不同范围的加工，保证油墨边缘的顺滑性。在油墨的厚度方向上，外部边框和内部边框均采多次加工，先用大能量激光去除大部分油墨，再用小能量激光去除剩余部分的油墨，提升加工效率，保证加工精度。

本实施例中，油墨的去除图形为圆形，因此外部边框为圆环，内部图形为内接于圆环内圈的圆形。可以理解的是，外部边框可以为一个边框，也可以为连续内缩内接的多个边框。

加工外部边框时采用由外向内的内缩加工路径。由此，使得加工所产生的粉尘向内堆积，抑制油墨在外部轮廓的热扩散，提升轮廓的尺寸精度。加工内部图形时采用由内向外的外扩加工路径。由此，采用由内向外的填充方式，更加符合加工规律，便于激光聚焦和对位，相比于先加工内部图形的轮廓而后产生热扩散堆积，最后加工与外部边框相接的内部图形轮廓能够对内部图形的轮廓形成更好的控制。

示例性地，外部边框的宽度为0.03mm～0.05mm。外部边框的宽度较窄，激光加工热量堆积较少，能够有效地抑制油墨边缘热扩散的程度，提升油墨去除尺寸精度。

示例性地，加工外部边框的激光的填充间距为0.003mm～0.005mm。

示例性地，加工内部图形的激光的填充间距为0.005mm～0.01mm。

上述，第一加工参数中的激光能量可以等于第二加工参数中的激光能量，第三加工参数中的激光能量可以等于第四加工参数中的激光能量。由此，能够在加工同一深度的外部边框和内部边框时采用相同的激光能量，由此能够在加工完外部边框后，直接切换加工方向进行内部图形加工。

上述，步骤S232、S233还可以互换，即实施S230时，依次包括步骤S231、S233、S232、S234。这种加工方式为，先加工完外部边框再加工内部图形。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光去除镀层的加工工艺，其特征在于，使用激光去除镀层时：

在镀层的镀面上采用多次不同范围的激光加工，且后一次激光加工的范围落入前一次激光加工的轮廓内；

在镀层的厚度上采用多次不同能量的激光加工，且后一次激光加工的激光能量小于前一次激光加工的激光能量。

2.根据权利要求1所述的激光去除镀层的加工工艺，其特征在于，所述激光去除镀层的加工工艺包括多次图形尺寸内缩的加工，后一次加工的图形落入于前一次加工的图形中。

3.根据权利要求2所述的激光去除镀层的加工工艺，其特征在于，所述激光去除镀膜层的加工工艺包括依次加工第一图形、第二图形和第三图形，所述第二图形落入于所述第一图形中，所述第三图形落入于所述第二图形中。

4.根据权利要求2所述的激光去除镀层的加工工艺，其特征在于，相邻图形的内缩尺寸不超过激光的光斑直径。

5.根据权利要求1所述的激光去除镀层的加工工艺，其特征在于，在镀层的镀面上用激光加工外部边框，并在所述外部边框内加工出内接于所述外部边框的内边框的内部图形。

6.根据权利要求5所述的激光去除镀层的加工工艺，其特征在于，加工所述外部边框时采用由外向内的内缩加工路径，所述外部边框的宽度为0.03mm～0.05mm。

7.根据权利要求6所述的激光去除镀层的加工工艺，其特征在于，加工所述外部边框的激光的填充间距为0.003mm～0.005mm。

8.根据权利要求5所述的激光去除镀层的加工工艺，其特征在于，加工所述内部图形时采用由内向外的外扩加工路径。

9.根据权利要求8所述的激光去除镀层的加工工艺，其特征在于，加工所述内部图形的激光的填充间距为0.005mm～0.01mm。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的激光去除镀层的加工工艺，其特征在于，所述激光去除镀层的加工工艺包括步骤：

固定待去除镀层的工件到加工平台，且在加工平台上具有将所述工件的加工范围覆盖的透明结构；

将激光聚焦并定位至待去除镀层；

控制激光按照预设路径以及能量去除镀层；

采用吹气和抽尘的方式消除加工粉尘。

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