CN114178711B - 一种光学玻璃碎裂成质量均匀小块的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学玻璃碎裂成质量均匀小块的方法，包括如下步骤：步骤100：按照切割要求利用切割设备对光学玻璃进行一次切割，得到带切割线的整块光学玻璃；步骤200：将步骤100处理后的整块光学玻璃放在容器内，向容器内倒入切割辅助液，光学玻璃需完全浸没在切割辅助液内，直至切割线内完全浸入切割辅助液；步骤300：将浸泡后的光学玻璃放置在能够瞬间升温的环境下进行二次切割，获得若干块质量均匀的光学玻璃碎块。本发明方法既可以提高光学玻璃的切割效率，同时还能保证切割后的光学玻璃粗胚符合合格要求，光学玻璃粗胚的外形没有损伤，质量均匀。
Description
技术领域
本发明涉及光学玻璃加工领域，具体涉及一种光学玻璃碎裂成质量均匀小块的方法。
背景技术
光学玻璃是能改变光的传播方向，并能改变紫外、可见或红外光的相对光谱分布的玻璃。狭义的光学玻璃是指无色光学玻璃；广义的光学玻璃还包括有色光学玻璃、激光玻璃、石英光学玻璃、抗辐射玻璃、紫外红外光学玻璃、纤维光学玻璃、声光玻璃、磁光玻璃和光变色玻璃。光学玻璃可用于制造光学仪器中的透镜、棱镜、反射镜及窗口等。
光学产品的精密度要求非常高，在生产中不能够有任何的瑕疵，不然会影响光学仪器的质量。光学玻璃构成的部件是光学仪器中的关键性元件。这些元件在生产时需要对玻璃进行切割，打磨，倒角等工序，在任一工序中对玻璃造成损坏都有可能导致其报废。另外，现有技术中，对玻璃的分割普遍采用人工切割，生产效率十分低下，且在切割时很难保证切割成的玻璃粗胚的大小一致，外形没有损坏，质量很难得到保证。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种光学玻璃碎裂成质量均匀小块的方法，包括如下步骤：
步骤100：按照切割要求利用激光切割设备对光学玻璃进行一次切割，得到带切割线的整块光学玻璃；
步骤200：将步骤100处理后的整块光学玻璃放在容器内，向容器内倒入切割辅助液，光学玻璃需完全浸没在切割辅助液内，直至辅助液完全浸入到光学玻璃的切割线；
步骤300：将浸泡后的光学玻璃放置在能够瞬间升温的环境下进行二次激光切割，获得若干块质量均匀的光学玻璃碎块。
本方法既可以提高光学玻璃的切割效率，同时还能保证切割后的光学玻璃粗胚符合合格要求，光学玻璃粗胚的外形没有损伤，质量均匀。
本发明解决技术问题，采用的技术方案如下：
一种光学玻璃碎裂成质量均匀小块的方法，包括如下步骤：
步骤100：按照切割要求利用激光切割设备对光学玻璃进行一次切割，得到带切割线的整块光学玻璃；
步骤200：将步骤100处理后的整块光学玻璃放在容器内，向容器内倒入切割辅助液，光学玻璃需完全浸没在切割辅助液内，直至辅助液完全浸入到光学玻璃的切割线；
步骤300：将浸泡后的光学玻璃放置在能够瞬间升温的环境下进行二次激光切割，获得若干块质量均匀的光学玻璃碎块。
进一步的，一次切割的深度为光学玻璃厚度的1/2至2/3。
进一步的，呈网状路径对光学玻璃进行切割。优选地，在光学玻璃进行切割过程中，呈网状，先沿横向网线，从左往右，从下往上依次对光学玻璃进行切割，然后沿纵向网线，从下往上，从左往右依次对光学玻璃进行切割。
进一步地，在利用激光切割设备对光学玻璃进行切割时，先让激光切割设备的激光焦点聚焦于光学玻璃底层，从下往上依次对光学玻璃进行切割。
进一步地，在利用激光切割设备对光学玻璃进行一次切割时，激光切割设备多次沿网状路径对光学玻璃进行切割，直至一次切割的深度到光学玻璃厚度的1/2至2/3。在激光切割设备具体沿网状路径对光学玻璃进行切割的过程中，首先，激光切割设备的激光焦点聚焦于光学玻璃中层，先沿横向网线，从左往右，从下往上依次对光学玻璃进行切割，然后沿纵向网线，从下往上，从左往右依次对光学玻璃进行切割，完成对光学玻璃底层的切割，然后提升激光切割设备的激光焦点，让激光焦点向上移动一段距离，然后再控制激光切割设备沿横向网线，从左往右，从下往上依次对光学玻璃进行切割，再沿纵向网线，从下往上，从左往右依次对光学玻璃进行切割；如此反复多次沿网状路径对光学玻璃进行切割，每次完成一个网状路径的切割后提升一段激光焦点高度，实现光学玻璃渐进式均匀切割。
进一步的，步骤200中，在标准大气压环境下，光学玻璃浸泡在切割辅助液中的时间为12min-30min。优选地，所述切割辅助液为水。在完成对光学玻璃的一次切割后，利用切割辅助液浸泡光学玻璃，使得切割辅助液浸入到一次切割后留在光学玻璃的切割线内，然后在二次激光切割过程中，利用切割环境瞬间升温，使切割线内的切割辅助液瞬间加热汽化，切割辅助液的表面张力减小，体积剧增从而作用到光学玻璃上，切割线的底部为受力集中点，切割辅助液瞬间蒸发时，切割线的底部受力最大，从而使得光学玻璃更容易沿切割线被切割分开，有效辅助二次激光切割对光学玻璃完成彻底切割工作。
进一步的，步骤200中，容器为封闭状态，容器内为负压状态时，光学玻璃浸泡在切割辅助液中的时间为2min-5min。
进一步的，在步骤300中，瞬间升温的温度变化为80℃-150℃。
进一步地，在进行二次激光切割时，激光切割设备在环境升温完成后，再进行切割工作。
进一步地，在进行二次激光切割时，激光切割设备与一次切割过程同理，呈网状路径对光学玻璃进行切割。具体地，将一次切割后的光学玻璃翻转，让有切割线的一面朝下，激光切割设备的激光焦点聚焦于光学玻璃中层邻近光学玻璃内的切割线，然后先沿横向网线，从左往右，从下往上依次对光学玻璃进行切割，再沿纵向网线，从下往上，从左往右依次对光学玻璃进行切割，完成对光学玻璃中层的切割，然后提升激光切割设备的激光焦点，让激光焦点向上移动一段距离，然后再控制激光切割设备沿横向网线，从左往右，从下往上依次对光学玻璃进行切割，再沿纵向网线，从下往上，从左往右依次对光学玻璃进行切割；如此反复多次沿网状路径对光学玻璃进行切割，每次完成一个网状路径的切割后提升一段激光焦点高度，直至激光焦点移动至光学玻璃顶面，完成对光学玻璃渐进式均匀切割。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明所提供的一种光学玻璃碎裂成质量均匀小块的方法，通过将具有切割痕迹的15～25mm厚的整块光学玻璃放置在切割辅助液中浸泡，使切割线中的空气排出，切割辅助液进入到切割线内，再将浸泡过的光学玻璃放置在能够瞬间升温的环境下瞬间加热，使切割线内的切割辅助液瞬间加热汽化，切割辅助液的表面张力减小，体积剧增从而作用到光学玻璃上，切割线的底部为受力集中点，切割辅助液瞬间蒸发时，切割线的底部受力最大，从而将光学玻璃沿切割线分开碎裂。
此外，将光学玻璃放置在切割辅助液中浸泡时，处于负压环境中，切割辅助液能够很快的浸满切割线，大大缩短了光学玻璃浸泡的时间，提高了光学玻璃的切割效率。
具体实施方式
下面进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
一种光学玻璃碎裂成质量均匀小块的方法，包括如下步骤：
步骤100：按照切割要求利用激光切割设备对光学玻璃进行一次切割，得到带切割线的整块光学玻璃；
在本步骤中，切割设备为玻璃刀或激光切割设备。优先选用激光切割设备对光学玻璃进行切割，激光切割设备与玻璃刀切割相比较，切割效率更快，切割的角度更加准确。首先根据切割要求设定每条切割线之间间隔的距离或者切割线的形状以及切割线的深度。然后，采用激光在光学玻璃表面进行扫描，其功率为250W，速度为3000mm/s，光束直径3mm。在具体地切割过程中，激光切割设备的激光焦点聚焦于光学玻璃中层，焦点高度为光学玻璃厚度为1/3至1/2，即需要一次切割完成1/2至2/3厚度的切割；切割时，激光焦点先沿横向网线，从左往右，从下往上依次对光学玻璃进行切割，然后沿纵向网线，从下往上，从左往右依次对光学玻璃进行切割，完成对光学玻璃底层的切割，然后提升激光切割设备的激光焦点，让激光焦点向上移动一段距离，然后再控制激光切割设备沿横向网线，从左往右，从下往上依次对光学玻璃进行切割，再沿纵向网线，从下往上，从左往右依次对光学玻璃进行切割；如此反复多次沿网状路径对光学玻璃进行切割，每次完成一个网状路径的切割后提升一段激光焦点高度，实现光学玻璃渐进式均匀切割。
扫描结束后，调节激光切割机的输出功率为50W，速度为3000mm/s，光束直径2mm，在光学玻璃上进行切割，切割线的深度为光学玻璃厚度的1/2至2/3；切割的精度应控制在±0.01mm内。
步骤200：将步骤100处理后的整块光学玻璃放在容器内，向容器内倒入切割辅助液，光学玻璃需完全浸没在切割辅助液内，直至辅助液完全浸入到光学玻璃的切割线；
在常温标准大气压环境下，需要将带有切割线的光学玻璃完全浸没在切割辅助液中12min-30min的时间，以保证切割线内没有残留的空气，使切割辅助液完全浸满切割线。
优选的，为了提高切割效率，减少光学玻璃浸泡的时间，在浸泡光学玻璃时，可以将光学玻璃放入容器内，倒入切割辅助液，使光学玻璃需完全浸没在切割辅助液内，然后对容器完全封闭后进行抽真空或加压，即使容器内处于负压或者高压状态，在负压或者高压状态下，切割辅助液在极短的时间内渗入并浸满切割线。在负压或者高压状态下，光学玻璃浸泡在切割辅助液中2min-5min即可达到标准大气压时浸没在切割辅助液中12min-30min的效果，缩短了浸泡的时间，大大提高了工作效率。
步骤300：将浸泡后的光学玻璃放置在能够瞬间升温的环境下进行二次激光切割，获得若干块质量均匀的光学玻璃碎块。
将浸泡后的光学玻璃从切割辅助液中拿出和放置过程中需要使光学玻璃保持水平状态，避免切割线内的切割辅助液因倾斜流出切割线，使切割线内进入空气。将浸泡后的光学玻璃放置在能够瞬间升温的高温环境下，瞬间升温的温度变化为80℃-150℃。在进行二次激光切割时，激光切割设备与一次切割过程同理，让光学玻璃有切割线的一面向下，激光呈网状路径对光学玻璃进行切割，具体地，激光切割设备的激光焦点聚焦于光学玻璃中层邻近光学玻璃内的切割线，然后先沿横向网线，从左往右，从下往上依次对光学玻璃进行切割，再沿纵向网线，从下往上，从左往右依次对光学玻璃进行切割，完成对光学玻璃中层的切割，然后提升激光切割设备的激光焦点，让激光焦点向上移动一段距离，然后再控制激光切割设备沿横向网线，从左往右，从下往上依次对光学玻璃进行切割，再沿纵向网线，从下往上，从左往右依次对光学玻璃进行切割；如此反复多次沿网状路径对光学玻璃进行切割，每次完成一个网状路径的切割后提升一段激光焦点高度，直至激光焦点移动至光学玻璃顶面，渐进式完成对剩下1/3至1/2厚度的光学玻璃的均匀切割。
在本实施方式中，将光学玻璃放置在传输带上，通过传输缓慢运送到激光加热器下进行加热。光学玻璃在经过激光加热器时，切割线内的切割辅助液受热甚至汽化，切割辅助液的表面张力减小，其体积剧增，而切割线的直径仅为2mm，在切割辅助液体积剧增的情况下，所产生的作用力直接作用在光学玻璃上，在此过程中，切割线的底部为重要受力点，所受到的作用力最大，光学玻璃极易受到张力而垂直碎裂。
需要说明的是，本实施方式中，切割辅助液的成分为纯净水，其在常见液体中的表面张力是较小的，在室温为20℃时的表面张力60mN/m。光学玻璃在浸泡在纯净水中时，会使纯净水中参杂杂质，且在工厂使用时也极易混入杂质，所以，在实际使用中，可以使用普通的水浸泡玻璃，能够节约成本。也可以使用表面张力较小且不活泼的惰性溶剂作为浸泡切割辅助液。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (4)
1.一种光学玻璃碎裂成质量均匀小块的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100：按照切割要求利用激光切割设备对光学玻璃进行一次切割，得到带切割线的整块光学玻璃；
步骤200：将步骤100处理后的整块光学玻璃放在容器内，向容器内倒入切割辅助液，光学玻璃需完全浸没在切割辅助液内，直至辅助液完全浸入到光学玻璃的切割线；
步骤300：将浸泡后的光学玻璃放置在能够瞬间升温的环境下进行二次激光切割，获得若干块质量均匀的光学玻璃碎块；
其中，步骤100中，一次切割线的深度为光学玻璃厚度的1/2至2/3；激光切割设备的激光焦点聚焦于光学玻璃中层，焦点高度为光学玻璃厚度的1/3至1/2，切割时，激光焦点先沿横向网线，从左往右，从下往上依次对光学玻璃进行切割，然后沿纵向网线，从下往上，从左往右依次对光学玻璃进行切割，完成对光学玻璃底层的切割，然后提升激光切割设备的激光焦点，让激光焦点向上移动一段距离，然后再控制激光切割设备沿横向网线，从左往右，从下往上依次对光学玻璃进行切割，再沿纵向网线，从下往上，从左往右依次对光学玻璃进行切割；如此反复多次沿网状路径对光学玻璃进行切割，每次完成一个网状路径的切割后提升一段激光焦点高度，实现光学玻璃渐进式均匀切割；
步骤300中，让光学玻璃有切割线的一面向下，激光呈网状路径对光学玻璃进行切割，具体地，激光切割设备的激光焦点聚焦于光学玻璃中层邻近光学玻璃内的切割线，然后先沿横向网线，从左往右，从下往上依次对光学玻璃进行切割，再沿纵向网线，从下往上，从左往右依次对光学玻璃进行切割，完成对光学玻璃中层的切割，然后提升激光切割设备的激光焦点，让激光焦点向上移动一段距离，然后再控制激光切割设备沿横向网线，从左往右，从下往上依次对光学玻璃进行切割，再沿纵向网线，从下往上，从左往右依次对光学玻璃进行切割；如此反复多次沿网状路径对光学玻璃进行切割，每次完成一个网状路径的切割后提升一段激光焦点高度，直至激光焦点移动至光学玻璃顶面，渐进式完成对剩下1/3至1/2厚度的光学玻璃的均匀切割。
2.根据权利要求1所述的一种光学玻璃碎裂成质量均匀小块的方法，其特征在于：步骤200中，在标准大气压环境下，光学玻璃浸泡在切割辅助液中的时间为12min-30min。
3.根据权利要求1所述的一种光学玻璃碎裂成质量均匀小块的方法，其特征在于：步骤200中，容器为封闭状态，容器内为负压状态时，光学玻璃浸泡在切割辅助液中的时间为2min-5min。
4.根据权利要求1所述的一种光学玻璃碎裂成质量均匀小块的方法，其特征在于：在步骤300中，瞬间升温的温度变化至80℃-150℃。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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