[發明專利]一種高精度激光雕刻方法

在審

• 申請號: 202011643176.0
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112756797A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 李明;安永剛;田新鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: B23K26/362
• 分類號: B23K26/362;B23K26/70
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本發明涉及一種激光雕刻方法，尤其為一種高精度激光雕刻方法。解決傳統激光雕刻過程存在的加工深度不均勻及激光器出光、關光響應時間對零件尺寸的影響問題。本發明在路徑規劃時預先考慮到載物平臺的加減速時間以及激光器、IO模塊的響應時間，在原有的路徑上增加了減速軌跡以及出、關光響應軌跡，因此根據更新后的路徑加工出的產品深度均勻性好，不存在由于脈沖重疊率太高而導致起點和終點加工深度較深、加工質量差的問題，同時考慮到激光器和IO模塊的響應時間提高了尺寸加工精度。該方法特別適用于不規則圖形雕刻工藝。

技術領域

本發明涉及一種激光雕刻方法，尤其為一種高精度激光雕刻方法。

背景技術

隨著光電技術的飛速發展，激光加工技術應用范圍越來越廣泛，對加工精度的要求也越來越高。

激光雕刻工作原理是利用高能量的激光束照射在材料表面，一小部分的激光反射，大部分的光線通過材料表面，在材料內轉化為熱能，對材料加熱，由于材料的熱效應，材料被充足功率密度的激光束照射，達到材料表面熔化和汽化的溫度，使材料汽化或熔化，形成所需目標圖案。

傳統激光雕刻過程中，首先根據目標圖案生成雕刻路徑，然后控制載物平臺根據雕刻路徑運動，確保激光在雕刻區域內部進行填充。如圖1所示，在T1至T4時刻完成某一路徑的雕刻。在T1至T2時刻，載物平臺加速運動至激光雕刻速度；T2至T3時刻，平臺以激光雕刻速度勻速運動；T3至T4時刻，平臺從激光雕刻速度開始減速直至停止。在T1至T2時刻，因平臺運動速度較慢，還未達到激光雕刻速度，所以激光重疊率高，導致在此段時刻內，加工深度較深；在T2至T3時刻，平臺以激光雕刻速度勻速運動，因此，在此段時刻內的加工深度保持一致；在T3至T4時刻，平臺減速運動，激光重疊率高，去除的材料多，導致在此段時刻內，加工深度也較深。因此，在整個T1至T4加工時刻內，起點和終點的加工深度要大于目標加工深度，導致深度精度較低。

如圖2，當需要在產品表面加工一個不規則槽，利用傳統激光雕刻方法，對于通用的CAM軟件在生成加工路徑時，直接根據不規則槽圖案外圍輪廓填充生成加工路徑。載物平臺按照加工路徑進行運行，圖2中虛線線條為載物平臺運行軌跡?？梢砸云渲幸粭l虛線線條為例，進行說明：當加工虛線線條的起始位置時，此時載物平臺處于加速運動，還未到達激光雕刻速度，因此在起始位置處，激光重疊率高去除的材料多，導致加工深度較深。同理在靠近終點位置處，載物平臺處于減速運動，激光重疊率高而去除的材料多，導致加工深度也較深，使得最終加工圖案的深度不均勻。激光開光和關光同樣對加工精度有影響，激光器出光、關光響應時間會影響加工零件的尺寸，遲開光，會導致零件尺寸變小，早開光，導致零件尺寸變大。

發明內容

為了解決傳統激光雕刻過程存在的加工深度不均勻及激光器出光、關光響應時間對零件尺寸的影響問題，本發明提供一種新的激光雕刻方法，根據加工參數調節理論加工路徑，獲得實際加工路徑，使得整個加工路徑上的加工深度相等，獲得較高的加工精度，同時消除激光器出光、關光響應時間對零件尺寸的影響。

本發明的技術方案是提供一種高精度激光雕刻方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

步驟1、導入雕刻圖案Dxf文件；

步驟2、設置加工參數，其中加工參數包括：激光雕刻速度、激光器功率、重頻、激光器開光和關光響應時間、填充距離、載物平臺加速度和載物平臺減速度；

步驟3、根據Dxf文件生成理論加工路徑，結合理論加工路徑以及加工參數，計算實際加工路徑，根據實際加工路徑，進而生成加工G代碼；

a、確定激光器出光位置N₁；

N₁A₁＝Vt₂