[發明專利]一種將激光打孔應用于藍寶石片打孔的方法

有效

• 申請號: 201310032701.9
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103111762A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 張向峰
• 申請（專利權）人: 無錫鼎晶光電科技有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種將激光打孔應用于藍寶石片打孔的方法。

背景技術

激光打孔是最早達到實用化的激光加工技術，也是激光加工的主要應用領域之一。隨著近代工業和科學技術的迅速發展，使用硬度大、熔點高的材料越來越多，而傳統的加工方法已不能滿足某些工藝要求。現有藍寶石片打孔主要采用精雕機，所謂精雕機即是指使用小刀具、大功率和高速主軸電機的數控銑床，現有的精雕機有以下缺陷：

1.精雕機的高效加工材料為不銹鋼材料、紫銅這些低硬度材料，藍寶石硬度僅次于鉆石；精雕對于刀具消耗快，換刀具繁瑣，多磨頭刀具壽命短。

2.精雕機適合做軟金屬的快速、重型切削，而藍寶石晶體莫氏硬度高達9，現有方法并不適于對其進行打孔加工。

3.使用精雕機進行打孔對裝夾工件的要求高，對刀精度依賴大，不易實現生產線上的聯機和自動化。

4.使用精雕機進行藍寶石片打孔，孔型、孔徑受到制約，且不易在傾斜表面進行打孔。

因此，精雕機只適合做軟金屬的快速、重型切削，而對于切削高硬度晶體并不十分適用，因此本發明主要欲解決在大硬度藍寶石片上進行打孔的技術問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種將激光打孔應用于藍寶石片打孔的方法，以克服刀具對大硬度晶體進行打孔加工的難度大的問題。

一種將激光打孔應用于藍寶石片打孔的方法，包括以下步驟：

S1：將藍寶石片固定在激光設備的工作臺上，使激光設備的激光發射頭對準藍寶石片的預打孔位置；

S2：根據藍寶石片的厚度設置激光設備的參數，此步驟又可分為5步：

a：根據藍寶石片的厚度和公式<1>設置激光設備的參數；

E＝1.6sqrH???<1>

式中：E-能量，單位：焦耳，H-藍寶石片厚度，單位：毫米

b：根據確定的激光設備參數中的能量和公式<2>，確定激光設備參數的激光發射頻率；

F＝P/E??????<2>

式中E-能量，單位：焦耳

P-激光設備的平均功率，為常量，與機床有關，單位：瓦

F-激光發射頻率，即每秒鐘發射激光的次數，單位：Hz

c：根據確定的激光設備參數中的激光發射頻率和公式<3>，確定設備參數中的進給率；

f＝60aF????<3>

式中f-進給率，單位：mm/min

a-激光進給步長，為常量，取a≈0.1mm

F-激光發射頻率，單位：Hz

d：設定激光設備參數中的波寬為0.3-0.5ms；

e：調整激光設備參數中的Hgt％，使激光設備的平均功率的值為255W。

S3：啟動激光設備，由激光設備向藍寶石片的預打孔位置發射激光束完成打孔過程。

借由上述方案，本發明的將激光打孔應用于藍寶石片打孔的方法至少具有以下優點：

1.藍寶石(Al₂O₃)是莫氏硬度為9的寶石晶體，傳統打孔方法并不適用于硬度如此之高的材料，而用激光打孔則不難實現。激光束在空間和時間上高度集中，利用透鏡聚焦，可以將光斑直徑縮小到微米級從而獲得105-1015W/cm²的激光功率密度。如此高的功率密度幾乎可以在任何材料實行激光打孔；

2.激光打孔速度快，效率高，經濟效益好。由于激光打孔是利用功率密度為107-109W/cm²的高能激光束對材料進行瞬時作用，作用時間只有幾秒，因此激光打孔速度非?？欤?/p>

3.激光打孔可獲得大的深徑比，即可獲得普通打孔方法很難完成或不可能完成的孔形、孔徑；

4.擺脫傳統打孔方法對打磨刀具的依賴，激光打孔無工具損耗；

5.激光打孔工件裝夾要求簡單，易實現生產線上的聯機和自動化。

本發明創新性的提出了將激光打孔技術應用于對藍寶石片的打孔加工，克服了現有技術對加工大硬度晶體難度大、代價高的難題，具有實質性的進步。

附圖說明

圖1是本發明的藍寶石片激光打孔的示意圖。

圖中：1、工作臺；2、裝持藍寶石片的臺面；3、激光束；4、激光發射頭。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。