CN210755918U - 一种陶瓷激光打孔装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及激光加工设备技术领域，具体涉及一种陶瓷激光打孔装置，包括激光切割部、控制装置和工作台，还包括X轴运动机构、Y轴运动机构和工作台和回旋振动机构，所述回旋振动机构设有容置部，切割陶瓷材料时，将待加工的陶瓷材料放置于所述容置部，通过所述控制装置控制所述X轴运动机构和所述Y轴运动机构移动，定位待加工陶瓷材料打孔的孔位中心坐标位置，接着，所述控制装置控制所述回旋振动机构回旋振动画圆，所述控制装置控制所述激光切割部发出激光束完成待加工陶瓷材料的打孔，本实用新型通过设置回旋振动机构，对于孔径大于0.07mm的通孔的打孔，可以通过画圆切割的方式来提升打孔的质量，且打孔效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光加工设备，特别是涉及一种陶瓷激光打孔装置。
背景技术
氧化铝和氮化铝等陶瓷材料具有高导热、高绝缘和耐高温等优点，在电子及半导体领域具有广泛的应用。但是陶瓷材料具有很高的硬度和脆性，其成型加工非常困难，特别是微孔的加工尤其困难。由于激光具有高功率密度及良好的方向性，目前陶瓷板材普遍采用激光器对陶瓷板材进行打孔加工，激光陶瓷打孔一般采用脉冲激光器或准连续激光器，激光束通过光学系统聚焦在与激光轴垂直放置的工件上，发出高能量密度(105-109W/cm2)的激光束使材料熔化、气化，一股与光束同轴气流由激光切割头喷出，将熔化了的材料由切口的底部吹出而逐步形成通孔。
由于电子器件和半导体元器件具有尺寸小，密度高等特点，故要求激光打孔加工的精度和速度有较高要求，根据元器件应用的不同要求，微孔直径范围为0.05～0.15mm。用于陶瓷精密加工的激光器，一般激光焦斑直径≤0.05mm，根据陶瓷板材厚度尺寸不同，一般可通过控制离焦量来实现不同孔径的通孔打孔，对于直径小于0.15mm的通孔，可通过控制离焦量实现打孔，但是当孔径大于0.07mm时，孔越大打的孔质量越差，打孔的锥度及圆度将受到较大影响。
鉴于上述技术问题，有必要提供一款新的陶瓷激光打孔装置，以更好的解决上述技术问题。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种陶瓷激光打孔装置，其结构简单，设计合同，打孔质量好，打孔效率高。
本实用新型采用的技术方案是：一种激光打孔装置，包括激光切割部、控制装置和工作台，所述激光切割部与所述控制装置连接，还包括X轴运动机构、Y轴运动机构和工作台和回旋振动机构，所述Y轴运动机构安装于所述工作台，所述X轴运动机构和所述Y轴运动机构连接，所述回旋振动机构位于所述激光切割部下方，所述回旋振动机构、所述X轴运动机构和所述Y轴运动机构分别与所述控制装置连接，所述回旋振动机构设有容置部，切割陶瓷材料时，将待加工的陶瓷材料放置于所述容置部，通过所述控制装置控制所述X轴运动机构和所述Y轴运动机构移动，定位待加工陶瓷材料打孔的孔位中心坐标位置，接着，所述控制装置控制所述回旋振动机构回旋振动画圆，所述控制装置控制所述激光切割部发出激光束完成待加工陶瓷材料的打孔。
对上述技术方案的进一步改进为，待打孔孔径的大小等于所述回旋振动机构画圆直径与所述激光切割部发出激光束直径之和。
对上述技术方案的进一步改进为，所述回旋振动机构回旋画圆的直径为0.05mm～0.15mm，所述激光切割部的激光束的直径为30um～50um。
对上述技术方案的进一步改进为，所述回旋振动机构的回旋振动频率为20Hz～2000Hz。
对上述技术方案的进一步改进为，还包括第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，所述第一驱动机构与所述X轴运动机构连接，所述第二驱动机构与所述Y轴运动机构连接，所述第三驱动机构与所述回旋振动机构连接。
对上述技术方案的进一步改进为，所述第三驱动机构包括有偏心轮、高速马达和支撑座，所述支撑座与所述X轴运动机构连接，所述马达安装于所述支撑座，所述偏心轮分别与所述马达和所述回旋振动机构连接。
对上述技术方案的进一步改进为，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构分别设为直线驱动电机。
对上述技术方案的进一步改进为，所述回旋振动机构设置为方形中空结构。
对上述技术方案的进一步改进为，所述回旋振动机构中间向内凹陷形成方框形的所述容置部，所述容置部的内侧大小为120-120mm的方形。
对上述技术方案的进一步改进为，所述激光切割部设有激光切割头，所述激光切割头位于所述回旋振动机构上方
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型包括激光切割部、控制装置和工作台，还包括X轴运动机构、Y轴运动机构和工作台和回旋振动机构，所述回旋振动机构设有容置部，切割陶瓷材料时，将待加工的陶瓷材料放置于所述容置部，通过所述控制装置控制所述X轴运动机构和所述Y轴运动机构移动，定位待加工陶瓷材料打孔的孔位中心坐标位置，接着，所述控制装置控制所述回旋振动机构回旋振动画圆，所述控制装置控制所述激光切割部发出激光束完成待加工陶瓷材料的打孔，本实用新型通过设置回旋振动机构，对于孔径大于0.07mm的通孔的打孔，可以通过画圆切割的方式来提升打孔的质量，打孔效率高，且本实用新型的陶瓷激光打孔装置，无需大幅增加激光离焦量，即可实现0.05～0.15mm直径通孔的高质量加工，由于回旋振动与X-Y轴方向的移动，在控制上实现分离，X-Y轴方向的移动不受影响，因此不会影响整体的加工效率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型另一视角结构示意图；
图3为本实用新型的回旋振动机构的结构示意图。
附图标记说明：1.激光切割部、11.激光切割头、2.回旋振动机构、21.容置部、3.X轴运动机构、4.Y轴运动机构、5.第三驱动机构、51.支撑座、52.高速马达、53.偏心轮、6.待加工陶瓷材料。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明。
如图1～图3所示，本实用新型所述的激光打孔装置，包括激光切割部1和控制装置，所述激光切割部1与所述控制装置连接，还包括X轴运动机构3、Y轴运动机构4和回旋振动机构2，所述Y轴运动机构4安装于所述工作台，所述X轴运动机构3和所述Y轴运动机构4连接，所述回旋振动机构2位于所述激光切割部1下方，所述回旋振动机构2设有容置部21，切割陶瓷材料时，将待加工的陶瓷材料放置于所述容置部21，通过所述控制装置控制所述X轴运动机构3和所述Y轴运动机构4移动，定位待加工陶瓷材料6打孔的孔位中心坐标位置，接着，所述控制装置控制所述回旋振动机构2回旋振动画圆，所述控制装置控制所述激光切割部1发出激光束完成待加工陶瓷材料6的打孔，本实用新型通过设置回旋振动机构2，当打孔孔径大于0.07mm时，回旋振动开始启动，通过画圆，实现扩孔，本实用新型的陶瓷激光打孔装置，无需大幅增加激光离焦量，即可实现0.05～0.15mm直径通孔的高质量加工，打孔效率高。
在一些具体实施例中，待打孔孔径的大小等于所述回旋振动机构2画圆直径与所述激光切割部1发出激光束直径之和，所述回旋振动机构2回旋画圆的直径设为0.05mm～0.15mm，所述激光切割部1的激光束的直径为30um～50um，所述回旋振动机构2的回旋振动频率为20Hz～2000Hz，所述回旋振动机构2设置为方形中空结构，所述回旋振动机构2中间向内凹陷形成方框形的所述容置部21，所述容置部21的内侧大小为120-120mm的方形，所述容置部21的外侧设为170*170mm大小的方形，所述激光切割部1设有激光切割头11，所述激光切割头11位于所述回旋振动机构2上方，具体地，在本实施例中，回旋振动机构2与还包括X轴运动机构3、Y轴运动机构4分开控制，独立移动，在本实施例中，将所述回旋振动机构2的画圆直径为0.1mm，振动频率为100Hz，可实现打孔孔径0.15mm，打孔效率为10孔/s的高速打孔加工，在加工过程中，将与容置部21大小相匹配的待加工陶瓷材料6放入容置部21，设置好需打孔孔径为0.1mm，当X-Y轴方向运动，使需要打孔位置的中心位于的所述激光切割头11正下方时，回旋振动机构2启动，以振动频率100Hz，回旋振动画出直径0.1mm的圆，经激光打孔，完成陶瓷材料的高速打孔加工，本实施例中，当打孔孔径大于0.07mm时，所述回旋振动机构2开始启动，在不影响到X-Y轴方向移动的情况下，通过画圆实现扩孔，本实用新型的陶瓷激光打孔装置，无需大幅增加激光离焦量，即可实现0.05～0.15mm直径通孔的高质量加工，由于回旋振动机构2与X-Y轴方向的移动，在控制上实现分离，X-Y轴方向的移动不受影响，因此不会影响整体的加工效率结构简单，设计合理，打孔效率高，本实施例中打孔过程中，无需大幅增加激光离焦量，如果要打0.15mm的孔(激光束的直径最小可调到30um，直径越小，能量也越强)，可将激光束直径调至50um，回旋振动机构2的画圆直径调整为0.1mm，打的孔直径就是0.1+0.05＝0.15mm，这种打孔方式称为旋切式打孔，所打出的孔圆度和锥镀比直接冲孔更好，与冲孔技术相比，在相同的打孔速度条件下，打孔质量更好，与激光整旋切技术相比，本实用新型的设备成本更低，打孔效果更好。
另一些具体实施例中，还包括第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构5，所述第一驱动机构与所述X轴运动机构3连接，所述第二驱动机构与所述Y轴运动机构4连接，所述第三驱动机构5与所述回旋振动机构2，还包括控制装置，所述控制装置分别与所述激光切割部1、所述第一驱动机构、所述第二驱动机构和所述第三驱动机构5连接，本实施例通过设置第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构5，实现对回旋振动机构2、X轴运动机构3及Y轴运动机构4的分别驱动，并通过控制装置控制，在需要对陶瓷材料加工出孔径大于激光焦斑点的孔径，即打孔直径大于本实施例设定值时，例如0.10mm时，本实施例首先通过控制X轴运动机构3和Y轴运动机构4，是待加工的陶瓷材料的打孔点的中心位于激光打孔装置的正下方，然后通过控制装置启动第三驱动机构5，第三驱动机构5带动回旋振动装置回旋振动画圆，通过控制画圆直径来完成打孔加工，由于本实施例中的回旋振动机构2是独立运动，不会影响X-Y轴方向的移动速度，进而不会影响整体的打孔效率，同时，本实施例通过回旋机构回旋振动画圆打孔，无需在需要加工出孔径大于激光焦斑点的孔径，进行大幅增加激光离焦量，因而本实施例不会导致激光打孔的锥度及圆度变差，且本实施例的打孔效率高。
在一些具体示例中，所述第三驱动机构5包括有偏心轮53、高速马达52和支撑座51，所述支撑座51与所述X轴运动机构3连接，所述马达安装于所述支撑座51，所述偏心轮53分别与所述马达和所述回旋振动机构2连接，本实施例通过高速电机带动偏心轮53驱动回旋振动模块，结构简单，运行稳定，便于控制。
另一具体示例中，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构分别设为直线驱动电机，本实施例通过直线驱动电机，结构简单，运行稳定，便于控制。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种激光打孔装置，包括激光切割部、控制装置和工作台，所述激光切割部与所述控制装置连接，其特征在于，还包括X轴运动机构、Y轴运动机构和工作台和回旋振动机构，所述Y轴运动机构安装于所述工作台，所述X轴运动机构和所述Y轴运动机构连接，所述回旋振动机构位于所述激光切割部下方，所述回旋振动机构、所述X轴运动机构和所述Y轴运动机构分别与所述控制装置连接，所述回旋振动机构设有容置部，切割陶瓷材料时，将待加工的陶瓷材料放置于所述容置部，通过所述控制装置控制所述X轴运动机构和所述Y轴运动机构移动，定位待加工陶瓷材料打孔的孔位中心坐标位置，接着，所述控制装置控制所述回旋振动机构回旋振动画圆，所述控制装置控制所述激光切割部发出激光束完成待加工陶瓷材料的打孔。
2.根据权利要求1所述的一种激光打孔装置，其特征在于，待打孔孔径的大小等于所述回旋振动机构画圆直径与所述激光切割部发出激光束直径之和。
3.根据权利要求1所述的一种激光打孔装置，其特征在于，所述回旋振动机构回旋画圆的直径为0.05mm～0.15mm，所述激光切割部的激光束的直径为30um～50um。
4.根据权利要求1所述的一种激光打孔装置，其特征在于，所述回旋振动机构的回旋振动频率为20Hz～2000Hz。
5.根据权利要求1所述的一种激光打孔装置，其特征在于，还包括第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，所述第一驱动机构与所述X轴运动机构连接，所述第二驱动机构与所述Y轴运动机构连接，所述第三驱动机构与所述回旋振动机构连接。
6.根据权利要求5所述的一种激光打孔装置，其特征在于，所述第三驱动机构包括有偏心轮、高速马达和支撑座，所述支撑座与所述X轴运动机构连接，所述马达安装于所述支撑座，所述偏心轮分别与所述马达和所述回旋振动机构连接。
7.根据权利要求5所述的一种激光打孔装置，其特征在于，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构分别设为直线驱动电机。
8.根据权利要求1所述的一种激光打孔装置，其特征在于，所述回旋振动机构设置为方形中空结构。
9.根据权利要求8所述的一种激光打孔装置，其特征在于，所述回旋振动机构中间向内凹陷形成方框形的所述容置部，所述容置部的内侧大小为120-120mm的方形。
10.根据权利要求1所述的一种激光打孔装置，其特征在于，所述激光切割部设有激光切割头，所述激光切割头位于所述回旋振动机构上方。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921784361.4U CN210755918U (zh) | 2019-10-22 | 2019-10-22 | 一种陶瓷激光打孔装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201921784361.4U CN210755918U (zh) | 2019-10-22 | 2019-10-22 | 一种陶瓷激光打孔装置 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN210755918U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110605488A (zh) * | 2019-10-22 | 2019-12-24 | 北京大学东莞光电研究院 | 一种陶瓷激光打孔装置 |
-
2019
- 2019-10-22 CN CN201921784361.4U patent/CN210755918U/zh active Active
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