[發明專利]一種快速精確激光切割三維弧面玻璃的裝置與方法

有效

• 申請號: 201810369320.2
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108395089B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 郭幫勛;盧巍;江成平
• 申請（專利權）人: 浙江圣石激光科技股份有限公司
• 主分類號: C03B33/04
• 分類號: C03B33/04;C03B33/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種快速精確激光切割三維弧面玻璃的裝置及方法，包括支架，擱放平臺，移動定位機構、高速激光系統及控制系統，高速激光系統包括接觸頭及聚焦鏡，聚焦鏡接收激光并將激光的聚焦點聚焦在三維弧形玻璃整個厚度內外，聚焦鏡與接觸頭始終保持位置相對固定，接觸頭具有一向下延伸的且始終與三維弧面玻璃表面接觸的頂點，在頂點處設有供激光射出的通孔，接觸頭始終與三維弧面玻璃表面保持90度垂直；擱放平臺移動時，接觸頭在重力作用下跟隨三維弧形玻璃表面輪廓上下移動，并使頂點始終與三維弧形玻璃表面保持接觸。本發明的優點在于對3D不規則弧面的跟隨，始終確保激光焦點在玻璃整個厚度內外，代替人工掰邊，節能環保。

技術領域

本發明涉及光學技術領域，特別涉及激光聚能加工裝置，具體的是涉及一種快速精確激光切割三維弧面玻璃的裝置與方法。

背景技術

現有技術中汽車后視鏡的加工是通過機械加工的方式來完成的，大致過程如下：將一方形的曲面玻璃作為原片，將玻璃刀裝在自動切割機上，按照預設的尺寸參數進行劃線切割，切出后視鏡的形狀，將多余的部分掰下來，將后視鏡通過磨邊機進行倒角磨邊，再進行清洗，變成成品。

上述加工工藝存在的問題有：效率較低，需要經過多道工序，且需要進行清洗不夠環保，而且在進行機械切割時，實際切割效果尺寸與輸入的預設切割參數存在較大偏差，但是鏡片外形尺寸又要求較高，所以無法滿足要求，造成了很多次品；如用通止規方式來檢驗鏡片尺寸是否合規，又會導致產品質量不穩定，因為止規是不銹鋼材料，比玻璃硬度高，因此會產生磕碰導致不良產品生成，造成了浪費；如果要求較高的成品率的話，則對工人技術、經驗要求都很苛刻，現有條件很難滿足。

作為改進，利用激光在玻璃的任意位置進行高精度的切割；其原理是利用激光聚焦在玻璃表面，利用激光焦點帶來的高溫實現在玻璃經過的區域產生微爆，實現切割之目的；但由于玻璃是弧面不平整的，因此需要不斷調整激光焦點的位置，現有技術中是先將要加工的玻璃形狀、大小在軟件里建模，獲取尺寸參數，激光振鏡在Z軸方向按照弧形玻璃高低移動，使焦點始終聚焦在玻璃表面，這種方式理論上是可行的，但是所有待加工的玻璃形狀、尺寸并不都是統一精確的，會有偏差，這樣就導致激光焦點難以始終聚焦在玻璃表面，也就給切割加工帶來了問題。

發明內容

本發明克服了上述現有技術中所存在的效率低下、浪費材料、污染環境、加工尺寸有偏差等技術問題，提供了一種速度快、精準度高、效率高、不會污染環境、成品率高的用激光切割三維弧面玻璃的裝置與方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種快速精確激光切割三維弧面玻璃的裝置，包括支架，用于放置三維弧面玻璃的擱放平臺，移動定位機構、高速激光系統及控制系統，其中，所述的擱放平臺設置在移動定位機構上并在移動定位機構作用下沿X軸或Y軸方向移動，高速激光系統設置在支架上且高速激光系統位于擱放平臺上方；所述的高速激光系統包括接觸頭及聚焦鏡，聚焦鏡接收激光并將激光的聚焦點聚焦在三維弧形玻璃整個厚度內外，所述的聚焦鏡與接觸頭始終保持位置相對固定，所述的接觸頭具有一向下延伸的且始終與三維弧面玻璃表面接觸的頂點，在頂點處設有供激光射出的通孔，接觸頭始終與三維弧面玻璃表面保持90度垂直；擱放平臺移動時，接觸頭在自身重力作用下跟隨三維弧形玻璃表面輪廓上下移動，并使頂點始終與三維弧形玻璃表面保持接觸。

本發明是預先設計好聚焦鏡的焦距，接觸頭的存在使得聚焦鏡的聚焦點始終從接觸頭的頂點處射出，并使極小的2微米的激光焦點始終聚焦并貫穿在三維弧形玻璃整個厚度內外，激光的焦點最終形成的是8-12個激光脈沖串或者更多的焦點連成的焦點線段，激光脈沖串或者焦點線段始終穿透接觸頭頂點下方的三維弧面玻璃，玻璃隨著擱放平臺運動時，接觸頭在重力的作用下始終與三維弧面玻璃接觸，也就是接觸頭的頂點又始終與三維弧形玻璃表面保持接觸，確保聚焦點始終貫穿在三維弧形玻璃整個厚度內外，實現精確定位，擱放平臺只需要按照預設軌跡做二維運動，即可按照預設的形狀將后視鏡切割出來。