TWM588034U - 雙雷射加工機 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種雙雷射加工機，包括有一加工機，其具有一機身，該機身底部設置有一底座，該底座上裝置有一工作平台，該工作平台用來固定有一工件，該機身上裝置有一複合式刀座，使該複合式刀座可相對於該機身移動以調整與該工作平台的相對位置，該複合式刀座上裝置有一UV雷射刀頭與一CO²雷射刀頭，經由前述完成的結構，其加工時首先固定該工件，然後以該UV雷射刀頭發射低功率UV奈米雷射在該工件要進行切割的輪廓線上進行密集貫穿打孔，由於各該孔之間的孔距極小，使各該孔間佈滿裂紋，接著再以CO²雷射刀頭發射CO²雷射以離焦方式掠過各該孔，使各該孔之間的該裂紋受熱輕微膨脹後沿著該輪廓線斷開，完成切割。

Description

雙雷射加工機

本創作屬於機械加工領域，尤其是關於一種將兩種雷射加工刀頭裝置在單一加工機上，簡化生產流程，增加效能並提高加工精密度的雙雷射加工機。

習知的雷射切割技術概述如下：(一)將工件固定於機台一，該機台一使用飛秒(10^-15sec)或是皮秒(10^-12sec)雷射機在該工件表面刻畫出輪廓線；(二)將該工件移至機台二，該機台二再利用CO²雷射掠過刻畫過的輪廓線以生出膨脹應力，而使工件沿著該輪廓線脹裂，然後完成切割。

該習知技術因為殘留較多熱應力，在對該工件所產生的斷面後續可能還需要進行熱應力的移除；同時，因為切割後的斷面不易達成預期的平整性，必須使用研磨的方式來使其達到平整度的要求。

因此，總結前述習知技術的缺點，包括有：1. 飛秒及皮秒雷射極為昂貴；2. 飛秒及皮秒雷射體積龐大，要將之整合於機台內極為不易；3. 飛秒及皮秒雷射維修成本高； 4. 飛秒及皮秒雷射無法透過光纖傳遞，需要透過許多鏡組完成能量傳遞，造成能量的損失；5. 鏡組會因機台的運動而產生汙損；6. 工件完成後尚需要消除熱應力或研磨；7. 無法在客端進行維修，機台後送造成客戶長期停工。

有鑒於前述的缺失，顯見習用技術仍存有改善空間而亟待加以解決。

為此，創作人著手進行改良，經由長期的研發與實作後，終能完成本件雙雷射加工機。

本創作的主要目的在於提供一種雙雷射加工機，主要針對如玻璃等脆性材料的切割及精修工法，利用產生可預期的裂縫方向來簡化加工流程，無需移至其他機台來後續加工，可以大幅提高精度並縮短加工工時。

本創作的另一目的在於提供一種雙雷射加工機，其切割後的斷面可視需求再經由同一機台上的超音波研磨刀頭去除脆裂邊緣，並製作出精確的形狀及斜邊導角等特殊形狀。

可達成前述目的的雙雷射加工機，包括有一加工機、一工作平台、一複合式刀座、一UV雷射刀頭與一CO²雷射刀頭，該加工機具有一機身，該機身底部設置有一底座，該工作平台裝置在該底座上，用來固定有一工件，該複合式刀座裝置在該機身上，使該複合式刀座可相對於該 機身移動以調整與該工作平台的相對位置，該UV雷射刀頭裝置在該複合式刀座上，該UV雷射刀頭使用低功率UV奈米雷射在該工件表面進行密集貫穿打孔，使各該孔間佈滿裂紋，該CO²雷射刀頭同樣裝置在該複合式刀座上，該CO²雷射刀頭使用CO²雷射以離焦方式掠過該孔，使各該孔之間的該裂紋受熱輕微膨脹後斷開以完成切割。

藉由前述完成的雙雷射加工機，其加工方法包括：a. 固定該工件；b. 以該UV雷射刀頭發射低功率UV奈米雷射在該工件要進行切割的輪廓線上進行密集貫穿打孔，由於各該孔之間的孔距極小，使各該孔間佈滿裂紋；c. 以CO²雷射刀頭發射CO²雷射以離焦方式掠過各該孔，使各該孔之間的該裂紋受熱輕微膨脹後沿著該輪廓線斷開，完成切割；以及d. 取下完成切割後的該工件。

更進一步，該底座上設置有軌道，該工作平台底部抵靠在該軌道上進行移動，以調整該工件與該複合式刀座的相對位置。

更進一步，該工作平台上設置有一旋轉工作台，以將該工件固定於該旋轉工作台並調整轉動方向。

更進一步，該工作平台上設置有一夾治具，該夾治具用來固定並調整該工件位置。

更進一步，該複合式刀座上設置有一超音波研磨刀頭，當步驟c完成後，使用超高頻震盪磨削該工件加工後產生的殘料，以獲得更為精確的尺寸或細緻的表面。

經由前述的說明，本創作相較於習知技術的優點在於：1. 本創作的雷射組合所耗費用僅為習知工法雷射的七分之一；2. 該雷射組合的體積小，容易整合於量產機台內；3. 該雷射組合的維修成本低廉；4. 本創作可在客端即進行維修；5. 經本創作加工過的成品無需消除應力，且已達到精準形狀；6. UV雷射可透過光纖傳遞，無能量損耗的情形；7. 無鏡組汙損的疑慮。

4-1、4-2、4-3、4-31、4-4‧‧‧步驟

100‧‧‧加工機

110‧‧‧機身

120‧‧‧底座

121、122‧‧‧軌道

200‧‧‧工作平台

210‧‧‧旋轉工作台

220‧‧‧夾治具

300‧‧‧複合式刀座

310‧‧‧超音波研磨刀頭

400‧‧‧UV雷射刀頭

500‧‧‧CO²雷射刀頭

600‧‧‧工件

610‧‧‧孔

圖1是本創作的立體結構示意圖；圖2是本創作進行密集貫穿打孔的工作狀態示意圖；圖3是本創作進行工件斷開工作狀態示意圖；圖4是本創作的操作步驟流程圖；圖5是本創作進行超高頻震盪磨削的工作狀態示意圖；以及圖6是本創作增加超高頻震盪磨削的操作步驟流程圖。

為了使本創作的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本創作進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅用以解釋本創作，並不用於限定本創作。

請參閱圖1至圖3所示為本創作所提供的一種雙雷射加工機， 其包括有一加工機100、一工作平台200、一複合式刀座300、一UV雷射刀頭400與一CO²雷射刀頭500。

該加工機100具有一機身110，該機身110底部設置有一底座120，該底座120用來承載該加工機100及其上的組成；該工作平台200裝置在該底座120上，用來固定有一工件600；該複合式刀座300裝置在該機身110上，使該複合式刀座300可相對於該機身110移動以調整與該工作平台200的相對位置；該UV雷射刀頭400裝置在該複合式刀座300上，該UV雷射刀頭400使用低功率UV奈米雷射在該工件600表面進行密集貫穿打孔610，使各該孔610間佈滿裂紋(圖未顯示)，該UV奈米雷射可透過光纖傳遞，無能量損耗的情形；該CO²雷射刀頭500同樣裝置在該複合式刀座300上，該CO²雷射刀頭500使用CO²雷射以離焦方式掠過該孔610，使各該孔610之間的該裂紋受熱輕微膨脹後斷開以完成切割。

請參閱圖2至圖4所示，藉由前述所完成的本件雙雷射加工機100，其加工方法包括：4-1. 以手動或自動放置該工件600於該工作平台200上並予固定；4-2. 以該UV雷射刀頭400發射低功率UV奈米雷射在該工件600要進行切割的輪廓線上進行密集貫穿打孔610，由於各該孔610之間的孔610距極小，使各該孔610間佈滿裂紋，以方便後續加工的斷裂，此為刻意造成之物理現象；4-3. 以CO²雷射刀頭500發射CO²雷射以離焦方式沿著該輪廓線掠過 各該孔610，使各該孔610之間的該裂紋受熱輕微膨脹後沿著該輪廓線斷開；以及4-4. 取下完成切割後的該工件600。

前述加工流程的最大特徵，在於利用UV奈米雷射所產生密集的該孔610，以使各該孔610間佈滿該裂紋，使該孔610與該裂紋可以精確的產生在該輪廓線上，經斷開後可以形成精確且細緻的斷面，除非極為精密的要求，否則無需再研磨加工。

請再參考圖1所示，為考量該工件600的位置，在該底座120上設置有軌道121、122，該工作平台200底部抵靠在該軌道121、122上進行移動，以調整該工件600與該複合式刀座300的相對位置。

若是進行五軸加工時，該工作平台200上另設置有一旋轉工作台210，以將該工件600固定於該旋轉工作台210並調整轉動方向。

該工作平台200或該旋轉工作台210上設置有一夾治具220，該夾治具220用來固定並調整該工件600位置，該夾治具220的固定方式很多，本實施例的該夾治具220是真空吸盤，利用真空吸附方式固定，但不予限制。

另請參閱圖1、圖6，該複合式刀座300上設置有一超音波研磨刀頭310，當步驟4-3完成後，若有極為精密的要求則進入步驟4-31，以使用超高頻震盪磨削該工件600加工後產生的殘料，以獲得更為精確的尺寸或細緻的表面。

以上該僅為本創作之較佳實施例，並非用來限定本創作之實施範圍；如果不脫離本創作之精神和範圍，對本創作進行修改或者等同替 換，均應涵蓋在本創作申請專利範圍的保護範圍當中。

Claims (5)

1. 一種雙雷射加工機，包括有：一加工機，具有一機身，該機身底部設置有一底座；一工作平台，裝置在該底座上，用來固定有一工件；一複合式刀座，裝置在該機身上，使該複合式刀座可相對於該機身移動以調整與該工作平台的相對位置；一UV雷射刀頭，裝置在該複合式刀座上，使用低功率UV奈米雷射在該工件表面進行密集貫穿打孔，使各該孔間佈滿裂紋；以及一CO²雷射刀頭，裝置在該複合式刀座上，使用CO²雷射以離焦方式掠過該孔，使各該孔之間的該裂紋受熱輕微膨脹後斷開以完成切割。
2. 如請求項1所述的雙雷射加工機，其中，該底座上設置有軌道，該工作平台底部抵靠在該軌道上進行移動，以調整該工件與該複合式刀座的相對位置。
3. 如請求項1所述的雙雷射加工機，其中，該工作平台上設置有一旋轉工作台，以將該工件固定於該旋轉工作台並調整轉動方向。
4. 如請求項1所述的雙雷射加工機，其中，該工作平台上設置有一夾治具，該夾治具用來固定並調整該工件位置。
5. 如請求項1所述的雙雷射加工機，其中，該複合式刀座上設置有一超音波研磨刀頭，以使用超高頻震盪磨削該工件加工後產生的殘料。