專利名稱:激光加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種激光加工裝置，特別涉及一種玻璃加工的激光加工裝置。
背景技術(shù)：
隨著隨著人們生產(chǎn)、生活中對玻璃制品的需求不斷增大，目前玻璃制品正向功能 型、實用型、裝飾型等深加工發(fā)展，玻璃加工的專用設(shè)備需求量很大。由于玻璃具有硬度大、 質(zhì)脆等特性，加工時易碎或產(chǎn)生裂紋，所以現(xiàn)階段國內(nèi)玻璃加工的自動化程度很低，多工位 玻璃加工自動生產(chǎn)線更少。
目前，玻璃制品大批量生產(chǎn)時，采用PLC自動化群控技術(shù)可實現(xiàn)玻璃打孔、磨邊、 上下料的合理控制；而小批量生產(chǎn)或者制品具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)時，通常采用金剛石工具鉆削法 或金剛砂研鉆法。但是，由于玻璃的一些固有特性決定了這些單面鉆削方式的機械加工，在 孔被鉆透時，常會發(fā)生孔邊玻璃崩裂的情況。
分析玻璃的特性是脆硬性材料，由于其硬度很高，而且脆，所以用傳統(tǒng)的加工方法 非常困難。因此就需要有新的生產(chǎn)工藝解決此難題，作為新興加工方式的激光加工首當(dāng)其 沖。激光加工是把激光照射在材料上，吸收激光的部分便產(chǎn)生熱，利用熱進行加工，所以加 工的難易程度由材料的熱常量來決定。這種加工方法與材料的硬度等機械性能無關(guān)，因而 對于一切吸收激光的材料都可進行加工。陶瓷、玻璃等脆硬性材料是比金屬材料更容易吸 收激光的材料，因此從這方面來說用激光加工顯得比較容易。但同樣是因為陶瓷、玻璃等材 料的脆、硬的特點，通過激光直接進行的切削加工，經(jīng)常會形成裂痕并向外延展。經(jīng)分析，這 是由于激光在加工玻璃時，高的能量密度作用于玻璃上，由于玻璃上還具有部分熔融狀態(tài) 的玻璃，而玻璃的冷卻由表面開始，內(nèi)部還聚集著大量的能力，此時由于內(nèi)部的熔渣沒有及 時排除而產(chǎn)生膨脹力的緣故導(dǎo)致玻璃受損，所以激光加工亦有缺陷。
隨著生活質(zhì)量的提高，各類高檔玻璃制品陸續(xù)走進百姓家庭，同時對玻璃制品上 孔的鉆削加工技術(shù)提出了更高要求，玻璃制品孔的鉆削加工技術(shù)作為玻璃深加工技術(shù)之一 日益成為玻璃生產(chǎn)廠家提高產(chǎn)品質(zhì)量、占有激烈競爭市場的重要手段。
現(xiàn)有的機械加工和激光加工都會導(dǎo)致玻璃在加工過程中受到損壞而限制了玻璃
制品良率的提高，因此就需要有更新設(shè)備去提高玻璃產(chǎn)品生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。
公開號為CN2496633的中國實用新型申請專利公開說明書中公開了一種采用機
械的方式進行的玻璃打孔，但是實踐中這類裝置很容易的造成在機械打孔時的出現(xiàn)崩裂現(xiàn)象。
公開號為CN2558499的中國實用新型申請專利公開說明書中提出了一種X_Y數(shù)控
滑架式玻璃鉆孔設(shè)備包括數(shù)控侍服驅(qū)動部分、玻璃鉆孔定位機構(gòu)、上下鉆主軸電機、提升吸
盤、輔助支承和壓緊裝置。該設(shè)備也是直接在玻璃原材料上進行加工。
公開號為CN2612482的中國實用新型專利申請，公開了一種立式玻璃鉆孔機。它
是利用皮帶傳動鉆頭轉(zhuǎn)動動力，鉆孔機被提升部分垂心與滾珠升降絲杠軸線重合，升降導(dǎo)
軌為直線導(dǎo)軌，采用PLC自動控制，來實現(xiàn)玻璃的加工，它僅僅用于鉆大塊玻璃孔的立式玻璃鉆孔機，屬于純機械加工， 一樣會存在加工快結(jié)束時出現(xiàn)的崩裂現(xiàn)象，并且對于小塊玻璃 的加工該機器無法完成。
公開號為CN2383651的中國實用新型申請專利公開說明書，公開了一種上下對刀 加工的方式來加工，上下電機架分別與上、下導(dǎo)動件連接，上下導(dǎo)動件分別設(shè)在機架上下導(dǎo) 件軌道上，加工也是在玻璃表面不做任何處理的情況下進行，容易產(chǎn)生對刀時間長，操控自 動化程度不高等缺點。
公開號CN2146483中國實用新型申請專利公開說明書，公開了一種玻璃鉆孔機， 是在底座上裝有左、右豎座，右豎座上裝有帶壓盤和鉆具的導(dǎo)軸，左豎座上裝有靠板和鉆具 及引導(dǎo)性鉆孔控制裝置，底座上放置有可上下移動的帶滾輪的動座，此種加工方式速度慢， 并且左右加工的過程中會出現(xiàn)打孔對接不均或存在間隙的問題，影響生產(chǎn)良率。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于目前的玻璃加工設(shè)備具有加工良率低的缺 點。
本實用新型實施例公開了一種激光加工裝置，包括機架以及設(shè)置在機架上的激光
器、機械加工裝置和產(chǎn)品定位裝置，所述機械加工裝置包括刀具，所述激光器可對被加工對
象進行定點位置加熱，所述機械加工裝置可對被加工對象進行定點位置機械加工。
通過采用激光器與機械加工裝置的結(jié)合，利用激光對加工對象進行定點加熱然后
對定點加熱處實施機械加工，從而實現(xiàn)較好的加工生產(chǎn)，提高加工良率。


圖1為本實用新型實施例激光加工整體示意圖
圖2為本實用新型實施例激光器示意圖
圖3為本實用新型實施例激光光路示意圖
圖4為本實用新型實施例激光加工頭及機械手示意圖
圖5為本實用新型實施例激光切割刀具庫示意圖
具體實施方式
為使本實用新型的目的和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖1至圖5和實施例對本實 用新型作進一步的詳細(xì)說明。
如圖1所示，本實用新型實施例提供了一種激光加工裝置，包括機架1，以及設(shè)置 在機架1上的激光器2 、機械加工裝置3 、產(chǎn)品定位裝置4，所述機械加工裝置包括刀具，所述 激光器2輸出激光束，可對被加工對象進行定點位置加熱，所述機械加工裝置可對被加工 對象進行定點位置機械加工，如通過刀具對被加工對象定點位置進行切削。 進一步的，所述機械加工裝置3包括刀具夾31和刀具庫32，刀具夾31為刀具的夾 持裝置，與刀具庫32組合實現(xiàn)自動換刀，此種功能在加工中可根據(jù)實際情況實施不同刀具 的切換，給加工帶來極大方便。更具體的所述機械加工裝置還包括導(dǎo)軌33，所述導(dǎo)軌33可 帶動刀具夾在豎直方向移動。
所述激光器包括依次設(shè)置的全反射鏡23、激光發(fā)生裝置24、輸出鏡25、擴束鏡26。
4具體的還包括全反射鏡片支架231用于固定調(diào)試全反鏡23，還包括輸出鏡片支架251用于 固定調(diào)試輸出鏡25。
所述激光器還包括激光指示器，所述激光指示器設(shè)置在全反射鏡背向激光發(fā)生裝 置的一側(cè)，用于指示激光的加工位置。
所述激光器還包括激光耦合器27、光纖28、激光加工頭29，其中激光耦合器27將 從擴束鏡26出來的激光耦合入光纖28內(nèi)，激光加工頭29設(shè)置于光纖的終端并控制激光的 出射位置。
具體的所述的激光波長為1. 064um，通過反射鏡23、輸出鏡25振蕩后由輸出鏡25 輸出，經(jīng)可調(diào)擴束鏡26擴束以便于改變光斑直徑；所述的全反射鏡23對1. 064um的激光全 反，對其他波長的光全透；所述的輸出鏡25對1. 064um的激光部分反射，部分輸出；所述的 光纖耦合器27可將1. 064um激光耦合入光纖內(nèi)。
具體的，所述的擴束鏡26是由鏡片組組成的擴束系統(tǒng)，可自由伸縮，由伺服電機 261控制鏡片組之間的距離從而調(diào)節(jié)激光的發(fā)散角和光斑直徑。
所述激光加工頭29內(nèi)包含聚焦透鏡組291，激光由該加工頭輸出對玻璃進行加熱 處理。
所述激光加工頭29設(shè)置在機械手6上，所述的機械手6可帶動激光加工頭29隨 意移動。
所述激光發(fā)生裝置24包括沿著激光傳播方向并排設(shè)置的泵浦燈241、晶體棒242， 所述晶體棒242的兩端分別朝向全反射鏡23和輸出鏡25。
激光器2還包括激光器冷卻裝置，所述激光器冷卻裝置包括沿激光發(fā)生裝置設(shè)置 的進水管31和出水管32。激光冷卻裝置通過內(nèi)部的制冷裝置和水泵驅(qū)動將冷卻水通過進 水口 31泵至激光器內(nèi)，循環(huán)冷卻晶體棒242、泵浦燈241、全反射鏡23、輸出鏡25、擴束鏡 26，避免高溫對鏡片的損壞。
具體的冷卻用水由激光設(shè)備的進水管31進入，在激光器內(nèi)分成四路，一路用于冷 卻全反鏡23，一路用于激光發(fā)生裝置23的晶體棒242、泵浦燈241， 一路用于冷卻輸出鏡 25，一路用于冷卻擴束鏡26，最后冷卻水由出水管32返回冷卻裝置。
所述產(chǎn)品定位裝置還包括二維運動系統(tǒng)41。具體的所述產(chǎn)品定位裝置通過定位夾 或者吸盤等定位裝置將待加工產(chǎn)品固定在二維運動系統(tǒng)41上，二維運動系統(tǒng)可以使產(chǎn)品 在平面上做X、 Y方向上的運動。
所述機架上還設(shè)置有裝卸裝置5，包括滑軌51以及吸盤52。所述的吸盤52用于 將玻璃等待加工產(chǎn)品100吸附牢固，可順滑軌51移動裝實現(xiàn)加工材料的裝卸和移動。
所述機架還包括安全防護門7，可有效防止加工過程中產(chǎn)生的碎屑飛濺和反射出 的激光超出安全范圍外，保護設(shè)備以及人員的安全。
所述激光加工裝置還設(shè)置有抽屜8用于除塵。
本實用新型的機械動作以及激光控制等可通過工業(yè)控制主機9，計算機或者單片 機實現(xiàn)自動化。工業(yè)控制主機9通過輸入的程序、輸入各種加工參數(shù)及跟蹤加工過程，實現(xiàn) 自動化控制。
本實用新型的工作模式為，依照所加工孔的大小來設(shè)定程序，工業(yè)控制主機9通 過控制裝置控制伺服電機261來改變擴束鏡26鏡片之間的相對位置，改變激光的發(fā)散角和擴大倍數(shù)，從而達到改變玻璃材料面上光斑大小的目的。同時根據(jù)程序，可控制刀具庫實現(xiàn)
自動換刀功能來選擇合適的刀具，在合適的激光光斑照在待加工產(chǎn)品上，如玻璃或者陶瓷
等，達到熔融狀態(tài)，激光停止照射，刀具進行加工，完成打孔。通過參數(shù)的設(shè)置和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)
對打孔機工作模式和輸出參數(shù)的控制，以完成對玻璃或者陶瓷等打孔的操作。
下面總體介紹本實用新型的工作狀態(tài)以加工玻璃為例，首先接通整機電源，啟動
工業(yè)控制主機9和激光器2，通過程序使用吸盤52將玻璃板置于產(chǎn)品固定裝置4上，調(diào)試刀
具加工零點，同時調(diào)試機械手6，使激光指示器21所發(fā)出的紅光也恰好指向刀具加工零點，
關(guān)閉防護門7，輸入編寫好的加工程序，如刀具的選擇、更換、轉(zhuǎn)速、進給速度、進刀量等和激
光光斑的搭配。根據(jù)程序控制激光從輸出鏡25輸出，經(jīng)過擴束鏡26通過光纖28傳輸至
激光加工頭29最后照射在待加工的產(chǎn)品上進行玻璃瞬間加熱加工，同時，根據(jù)加工孔徑的
大小，通過控制刀具夾31和刀具32庫之間的換刀，來選擇合適的刀具進行加工，將激光照
射變?yōu)槿廴诓糠值牟Ａ邢鞯?，即完成玻璃鉆孔的加工，由于整個加工過程是在瞬間完成，
并且刀具加工的為熔融的玻璃，不會出現(xiàn)崩邊，并且由于加工時間短，熱量還沒有來得及擴
散，刀具已將積聚高能量的玻璃切削掉，不會出現(xiàn)因為冷卻而造成的崩裂現(xiàn)象，大大提高材
料的加工效率和良率。
綜上所述，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，是為了幫助理解本專利的精 神和要點，但并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所 作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種激光加工裝置，其特征在于包括機架以及設(shè)置在機架上的激光器、機械加工裝置和產(chǎn)品定位裝置，所述機械加工裝置包括刀具，所述激光器可對被加工對象進行定點位置加熱，所述機械加工裝置可對被加工對象進行定點位置機械加工。
2. 如權(quán)利要求
1所述的激光加工裝置，其特征在于所述產(chǎn)品定位裝置還包括二維運動 系統(tǒng)。
3. 如權(quán)利要求
1所述的激光加工裝置，其特征在于還包括裝卸裝置，所述裝卸裝置包 括滑軌以及吸盤，所述吸盤在滑軌上移動。
4. 如權(quán)利要求
1所述的激光加工裝置，其特征在于所述激光器包括依次設(shè)置的全反射 鏡、激光發(fā)生裝置、輸出鏡、擴束鏡。
5. 如權(quán)利要求
4所述的激光加工裝置，其特征在于所述激光器還包括激光指示器，所 述激光指示器設(shè)置在全反射鏡背向激光發(fā)生裝置的一側(cè)。
6. 如權(quán)利要求
4所述的激光加工裝置，其特征在于所述激光發(fā)生裝置包括沿著激光傳 播方向并排設(shè)置的泵浦燈、晶體棒，所述晶體棒的兩端分別朝向全反射鏡和輸出鏡。
7. 如權(quán)利要求
4所述的激光加工裝置，其特征在于所述激光器還包括激光器冷卻裝置。
8. 如權(quán)利要求
4所述的激光加工裝置，其特征在于所述激光器還包括激光耦合器、光 纖、激光加工頭，其中激光耦合器將從擴束鏡出來的激光耦合入光纖內(nèi)，激光加工頭設(shè)置于 光纖的終端。
9. 如權(quán)利要求
8所述的激光加工裝置，其特征在于所述激光加工頭內(nèi)設(shè)置有聚焦透鏡組。
10. 如權(quán)利要求
8所述的激光加工裝置，其特征在于還包括機械手，所述激光加工頭設(shè) 置在機械手上。
專利摘要
本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于目前的玻璃加工設(shè)備具有加工良率低的缺點。為了解決以上問題本實用新型實施例公開了一種激光加工裝置，包括機架以及設(shè)置在機架上的激光器、機械加工裝置和產(chǎn)品定位裝置，所述機械加工裝置包括刀具，所述激光器可對被加工對象進行定點位置加熱，所述機械加工裝置可對被加工對象進行定點位置機械加工。通過采用激光器與機械加工裝置的結(jié)合，利用激光對加工對象進行定點加熱，然后對定點加熱處實施機械加工，從而實現(xiàn)較好的加工生產(chǎn)，提高加工良率。
文檔編號B23K26/38GKCN201483155SQ200920134324
公開日2010年5月26日 申請日期2009年7月29日
發(fā)明者李永輝, 陳大軍 申請人:比亞迪股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan