[發(fā)明專利]一種提高加速度計(jì)擺片激光切割質(zhì)量的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210414162.0
• 申請(qǐng)日: 2012-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN103086597A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦淑斌;袁楓;張?zhí)m;向偉榮;郭琳瑞;徐國棟;周峰;楊金耋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天科工慣性技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C03B33/08
• 分類號(hào): C03B33/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高加速度計(jì)擺片激光切割質(zhì)量的方法，具體涉及一種提高加速度計(jì)擺片激光切割質(zhì)量的方法，屬于激光切割技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

擺片是加速度計(jì)的重要組成部分，其形狀復(fù)雜，并且對(duì)尺寸精度和表面質(zhì)量要求高，其加工質(zhì)量對(duì)加速度計(jì)性能有直接影響。擺片通常采用石英玻璃加工而成，除研磨、拋光、切割、清洗等玻璃行業(yè)的工藝方法之外，傳統(tǒng)機(jī)械加工方法的適用性較差，因此在擺片生產(chǎn)中常用到激光等局部熱加工的技術(shù)以實(shí)現(xiàn)擺片精密的結(jié)構(gòu)形式。

利用激光的能量集中性對(duì)擺片進(jìn)行局部加熱，激光照射點(diǎn)的材料在吸收激光能量后溫度急劇升高，以至于熔化和氣化，并形成孔洞，以實(shí)現(xiàn)局部材料去除的目的。隨著激光與工件的相對(duì)移動(dòng)，便形成擺片所要求的結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)有技術(shù)中，激光照射后氣化的材料被一定壓力的輔助氣流帶走，但由于氣化后的石英玻璃溫度較高(大于1700℃)，隨著與輔助氣體的接觸，氣化后的材料會(huì)迅速的重新凝結(jié)，并且容易凝結(jié)在切縫附近形成牢固的掛渣。此外，由于擺片具有一定的厚度，但激光聚焦在一個(gè)平面，而且在擺片表面存在散射和反射現(xiàn)象，因此在厚度方向存在能量不均勻，使得切縫在厚度方向有一定錐度，造成擺片的尺寸精度降低。

秦淑斌等在先發(fā)明的“一種降低擺片激光切割損傷的方法”提供一種在激光加工過程中安裝可靠性、切割圖形與擺片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的位置符合性高并且消除局部殘余應(yīng)力造成的損傷的擺片激光切割方法。該方法直接加工擺片，容易產(chǎn)生掛渣；該方法要求在激光切割前加熱待加工擺片，以降低所采用激光束的能量，同時(shí)減小切縫處的溫度梯度，雖然可以達(dá)到減少殘余應(yīng)力的目的，但是不能解決切縫有錐度的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種減少工件掛渣和切縫錐度、提高擺片切割質(zhì)量的方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案，提高擺片激光切割質(zhì)量的方法，通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：

第一步，制作切割輔助裝置，

切割輔助裝置包括本體、支撐環(huán)、基準(zhǔn)標(biāo)記線、定位孔、緊固螺絲和墊片，支撐環(huán)為環(huán)形臺(tái)階結(jié)構(gòu)，形成上、下兩個(gè)表面，其中臺(tái)階上表面與本體上表面等高，臺(tái)階下表面為圓環(huán)，在支撐環(huán)外側(cè)的本體上加工定位孔和基準(zhǔn)標(biāo)記線，在支撐環(huán)外側(cè)的本體上安裝緊固螺絲和墊片；

第二步，將待加工的擺片安裝在切割輔助裝置中，

將犧牲片和擺片坯料放置在支撐環(huán)上，使擺片坯料夾在上下犧牲片之間，利用支撐環(huán)周向定位擺片坯料和犧牲片，利用支撐環(huán)的臺(tái)階下表面支撐待加工的擺片和犧牲片，利用緊固螺絲和墊片使擺片和犧牲片緊密貼合；

第三步，將安裝了待加工擺片的切割輔助裝置安裝在激光機(jī)工作臺(tái)上事先安裝的振動(dòng)裝置上，該振動(dòng)裝置可在擺片厚度方向以一定頻率和幅度上下振動(dòng)。通過定位孔將切割輔助裝置定位在振動(dòng)裝置上，并利用切割輔助裝置的基準(zhǔn)標(biāo)記線使切割輔助裝置與激光機(jī)對(duì)準(zhǔn)，調(diào)整激光機(jī)激光頭高度使激光焦點(diǎn)位于擺片坯料的上表面；

第四步，開啟工作臺(tái)振動(dòng)裝置，使切割輔助裝置連同擺片沿?cái)[片厚度的方向進(jìn)行振動(dòng)，使激光焦點(diǎn)在擺片厚度內(nèi)以一定的頻率移動(dòng)；

第五步，激光切割，

激光切割待加工的擺片，切割程序按照所需的擺片結(jié)構(gòu)進(jìn)行；

第六步，激光切割完成后，關(guān)閉振動(dòng)裝置，將切割輔助裝置從激光機(jī)工作臺(tái)上取下，然后將加工好的擺片和犧牲片從切割輔助裝置中取出。

第二步中犧牲片與擺片坯料的材質(zhì)和外圓尺寸相同，厚度根據(jù)擺片而定，兩片犧牲片與擺片坯料總厚度以不超過1.5mm為宜；所述的犧牲片和擺片坯料都應(yīng)具有表面粗糙度Ra≤10nm。

第一步中支撐環(huán)的臺(tái)階高度小于擺片坯料和犧牲片的總厚度1mm～2mm。

第四步中振動(dòng)裝置以5～50Hz的頻率，0.5～1mm的振幅進(jìn)行振動(dòng)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果：

(1)本發(fā)明通過輔助裝置實(shí)現(xiàn)精確定位，并且在激光切割擺片時(shí)加入犧牲片，使未被輔助氣體帶走的殘?jiān)掣皆跔奚希芟龜[片切縫附近的掛渣缺陷，同時(shí)改善玻璃表面對(duì)激光的散射等造成的切口處的錐度。

(2)本發(fā)明通過在激光切割的同時(shí)加入振動(dòng)，使激光焦點(diǎn)在擺片厚度內(nèi)上下移動(dòng)，改善了因激光能量在焦點(diǎn)的集中造成的擺片厚度方向的能量不均勻，起到了減少切縫錐度、提高擺片結(jié)構(gòu)加工精度和雙面圖形尺寸一致性的目的，使加工合格率提高10％以上。