用于硬脆性材料鉆孔的激光加工系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及激光技術領域，具體涉及一種用于硬脆性材料鉆孔的激光加工系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]玻璃作為一種常用的窗口材料已廣泛應用于日常的消費電子之中，很多應用中都需要對玻璃進行特殊的加工，最常見的就是制作微孔，對于直徑為200_500μπι的微孔，常用的機械加工必須采用進口的高精度鉆頭，存在磨損嚴重的問題且加工過程中需采用水進行冷卻，而常規(guī)的激光加工必須完全去除微孔中心的材料，同時振鏡掃描小圓難以獲得較高的掃描速度，掃描路徑中圓的直徑越小，可獲得的最高掃描速度越低，導致加工效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種用于硬脆性材料鉆孔的激光加工系統(tǒng)及方法，能夠提高加工速度和加工質量。
[0004]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
作為本發(fā)明的一個方面，提供的一種用于硬脆性材料鉆孔的激光加工系統(tǒng)，包括:工控機、激光器、光閘、擴束裝置、高速旋轉裝置、振鏡、場鏡和平臺，所述激光器、光閘、擴束裝置、高速旋轉裝置、振鏡和場鏡皆與所述工控機連接，所述平臺用于放置待加工件，所述高速旋轉裝置包括楔形透鏡和聚焦鏡。
[0005]可選地，所述振鏡為3D振鏡。
[0006]可選地，所述激光器為納秒激光器、皮秒激光器或飛秒激光器。
[0007]可選地，所述楔形透鏡包括第一楔形透鏡和第二楔形透鏡，所述第一楔形透鏡的薄端與所述第二楔形透鏡厚端相對設置并相距預設的距離，所述第一楔形透鏡的厚端與所述第二楔形透鏡薄端相對設置并相距所述預設的距離。
[0008]可選地，所述硬脆性材料為玻璃，所述待加工件為玻璃件。
[0009]作為本發(fā)明的另一個方面，提供的一種用于硬脆性材料鉆孔的激光加工方法，包括
將待加工件放置在平臺上；
啟動激光器發(fā)射激光，所述激光經(jīng)過光閘、擴束裝置、振鏡系統(tǒng)及場鏡到達待加工件表面；
通過工控機控制振鏡進行橫線填充加工，在所述待加工件上形成微孔；
通過工控機控制高速旋轉裝置對所述微孔邊緣進行加工。
[0010]可選地，所述通過工控機控制振鏡進行橫線填充加工，在所述待加工件上形成微孔包括:
根據(jù)激光的光斑尺寸和單個激光脈沖的去除量確定掃描線之間的距離和加工的層數(shù)； 根據(jù)激光脈沖的頻率和所述光斑尺寸確定振鏡的掃描速度； 通過振鏡對待加工區(qū)域進行橫線填充掃描，形成微孔。
[0011 ] 可選地，所述通過工控機控制高速旋轉裝置對所述微孔邊緣進行加工具體為:
激光進入高速旋轉裝置后形成旋轉光軸；
旋轉光軸經(jīng)過第一楔形透鏡和第二楔形透鏡后發(fā)生平移；
平移后的激光經(jīng)聚焦鏡聚焦在微孔的邊緣上，并隨著旋轉光軸的旋轉而沿著微孔的邊緣高速運動，對微孔邊緣進行加工。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:一種用于硬脆性材料鉆孔的激光加工系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括:工控機、激光器、光閘、擴束裝置、高速旋轉裝置、振鏡、場鏡和平臺，所述激光器、光閘、擴束裝置、高速旋轉裝置、振鏡和場鏡皆與所述工控機連接，所述平臺用于放置待加工件，所述高速旋轉裝置包括楔形透鏡和聚焦鏡，本發(fā)明通過振鏡對待加工件進行橫線填充加工出微孔，然后再通過高速旋轉裝置對微孔邊緣進行加工，提高了加工速度和加工質量。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種用于硬脆性材料鉆孔的激光加工系統(tǒng)的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明實施例一提供的待加工件加工流程中形成的結構示意圖；
圖3是本發(fā)明實施例一提供的高速旋轉裝置結構示意圖；
圖4是本發(fā)明實施例二提供的一種用于硬脆性材料鉆孔的激光加工方法的流程圖；
圖5是圖4中步驟S30的具體方法流程圖；
圖6是圖4中步驟S40的具體方法流程圖。
[0014]其中，附圖標記如下:
工控機I
激光器2 光閘3 擴束裝置4 高速旋轉裝置5 振鏡6 場鏡7 待加工件8 平臺9
第一楔形透鏡10 第二楔形透鏡11 聚焦鏡12 微孔13。
【具體實施方式】
[0015]下面結合圖1-圖6并通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0016]實施例一
圖1是本實施例提供的一種用于硬脆性材料鉆孔的激光加工系統(tǒng)的結構示意圖。
[0017]一種用于硬脆性材料鉆孔的激光加工系統(tǒng)，包括:工控機1、激光器2、光閘3、擴束裝置4、高速旋轉裝置5、振鏡6、場鏡7和平臺9，所述激光器2、光閘3、擴束裝置4、高速旋轉裝置5、振鏡6和場鏡7皆與所述工控機I連接，所述平臺9用于放置待加工件8，所述高速旋轉裝置5包括楔形透鏡和聚焦鏡12。
[0018]在本實施例中，通過振鏡6對待加工件8進行橫線填充加工出微孔13，然后再通過高速旋轉裝置5對微孔13邊緣進行加工，提高了加工速度和加工質量。
[0019]在本實施例中，所述硬脆性材料為玻璃，所述待加工件8為玻璃件。
[0020]作為另一種實施例，所述硬脆性材料為陶瓷、硅片。
[0021 ]如圖2所示，在本實施例中，待加工件8放置到平臺9上指定位置后，第一步，首先通過3D振鏡6快速地進行橫線填充，同時隨加工深度的不斷變大，焦點逐漸降低，采用該方式一方面是振鏡6掃描直線速度快，配合高功率的激光器2可獲得較高的材料去除效率，另外一方面采用3D振鏡6可避免傳統(tǒng)平臺9上下平移過程中的機械停頓，進一步提高加工效率；第二步，由于振鏡6掃描直線時，直線兩端處振鏡6的瞬時速度為零，導致微孔13邊緣質量較差，在后續(xù)加工中采用激光配合高速旋轉裝置5對微孔13的邊緣進行加工，可大大改善微孔13邊緣的加工質量，形成如圖2中最后一圖中所