[實用新型]一種激光切割頭裝置

有效

• 申請號: 201821502564.5
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN208787772U
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 高昆
• 申請（專利權）人: 深圳市青虹激光科技有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/04;B23K26/14;B23K26/064;B23K26/70
• 代理公司: 深圳市韋恩肯知識產權代理有限公司 44375
• 代理人: 黃昌平

本實用新型公開了一種激光切割頭裝置，包括殼體，殼體上設有激光入口和激光出口，激光入口與激光出口之間通過光路連通，所述光路上由所述激光入口至所述激光出口方向依次設有波片、長焦深激光透鏡、平凸透鏡和聚焦物鏡，其中，所述聚焦物鏡與所述平凸透鏡的間距小于所述平凸透鏡的焦距。本實用新型在切割深度上能量分布更均勻，切割斷面無錐度，切割縫寬較小，可達<5μm，切割效率高，對平面度要求低，切割傳統玻璃、3C手機玻璃或藍寶石等脆性材料時能得到邊緣光滑、無掛渣、無毛刺和切割面幾乎無坡度的效果，加工質量更好，成本較低，可滿足未來產品越來越精細的切割需求。

技術領域

本實用新型涉及激光加工技術領域，具體涉及一種激光切割頭裝置，特別適用于傳統玻璃、藍寶石、LCD玻璃等材質的激光切割。

背景技術

傳統玻璃等材質的切割方式有機械刀輪切割、CNC精雕機加工、激光振鏡掃描式切割、激光隱切和激光DOE多焦點切割。

機械刀輪切割，通過玻璃刀輪沿玻璃上的切割標記在一定壓力下劃動，在玻璃上形成一條深度和寬度一致的切口，該設備的精度和速度直接影響到產品質量和生產效率。玻璃刀輪運動的軌跡稱為切割線。切割后的玻璃要進行裂斷，裂斷是用裂片機完成，裂片的原理是在有切割刀痕的玻璃背面施加一定壓力使玻璃發生微小形變，玻璃沿切割線裂開。刀輪從切割普通平板玻璃和浮法玻璃的合金刀輪(俗稱鎢鋼刀輪)發展升級到切割TFT-LCD面板、基板玻璃、觸摸屏的普通鉆石刀輪、高滲透微齒鉆石刀輪。不足之處在于其設備整機價格昂貴，切割刀具為鉆石刀輪或高滲透微齒鉆石刀輪，刀具為耗材需要經常更換，價格較高；同時刀輪切割方式易造成切削粉末飛濺、切割邊緣不規則、產生微裂紋，折斷時容易造成玻璃破碎。

精雕機加工，主要是通過計算機內配置的專用雕刻軟件進行設計和排版，并由計算機把設計與排版的信息自動傳送至雕刻機控制器中，再由控制器把這些信息轉化成能驅動步進電機或伺服電機的帶有功率的信號(脈沖串)，控制雕刻機主機生成X，Y，Z三軸的雕刻走刀路基徑。同時，精雕機上的高速旋轉雕刻頭，通過按加工材質配置的刀具，對固定于主機工作臺上的加工材料進行切削、磨削，即可雕刻出在計算機中設計的軌跡。不足之處在于其設備的刀具為耗材，需要頻繁更換，造成生產效率較低，同時該方式加工時需要加水冷卻，造成環境污染。

激光振鏡掃描式切割的基本原理是，由激光發生器生成高能量的連續激光光束，聚焦后的激光作用于承印材料，使表面材料瞬間熔融，甚至氣化，通過控制激光在材料表面的路徑，從而形成需要的圖文標記。激光振鏡掃描式切割采用掃描法切割，即將激光束入射到兩反射鏡上，利用計算機控制掃描電機帶動反射鏡分別沿X、Y軸轉動，激光束聚焦后落到被標記的工件上，從而形成了激光切割的軌跡。不足之處在于其切割道縫寬較寬約50微米-100微米，同時切割截面有一定錐度。

激光隱切，隱形切割是將激光聚光于工件內部，在工件內部形成改質層，通過外力將工件分割成小單元。激光隱切技術最具代表性的為雙光點切割技術，即在激光聚焦的方向上，形成上下兩個激光焦點，通過將激光聚焦在玻璃或藍寶石內部，形成兩道激光切割后的微裂紋，再通過裂片機將切割后的產品進行裂片分割成小單元。不足之處在于其僅適用于0.3mm以下的較薄的產品，切割較厚材料效率低，同時該技術對切割平面度要求非常高，需要實時對焦，否則極易造成切割不良。

激光DOE多焦點切割方式，激光多焦點是使一束入射激光在傳播方向的不同距離上，能夠同時得到多個不同的焦點。焦點的數量為2到15個不等，焦點的間距一般為幾十到幾百微米，各個焦點的能量基本一致，焦點間距基本相等。采用激光多焦點透鏡能夠在切割材料上形成一個更長的“焦深”，范圍可以從10μm到1mm，甚至更大。相當于對材料有一個較深的切割深度，同時在切割深度上能量分布大體均勻，這樣就容易得到較好的切割效果。其不足之處在于由于激光存在偏振態，對偏振態比較敏感，切割X和Y方向需要旋轉切割頭進行偏振態調整，影響切割效率。