一種激光挖孔方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光切割領(lǐng)域，具體的涉及一種激光挖孔方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中激光加工，切割工藝方式一般采用激光垂直于加工材料進(jìn)行切割，挖孔開口再進(jìn)行后續(xù)的加工，由于有些材料作為電解質(zhì)電離能比較高，一般在單個近紅外光子的作用下難以電離，尤其某些透明材料進(jìn)隊部分波長的光有一定吸收特性，當(dāng)激光作用在加工原件上的光離子透過加工件，少數(shù)光子作用在加工區(qū)域造成融化，由于高溫引起材料表面的等離子體濺出，而透明材料的導(dǎo)熱性很差，熔化冷卻比較慢，直接導(dǎo)致切割面不平整，影響激光加工效果。另外，由于切塊在燈絲效果下，可能依然無法正常脫落，這給后續(xù)的加工工藝帶來了一定的困難難。為此，有必要開發(fā)一種更為有效的激光加工方法，不但能解決激光切割面的平整性問題，還可以是切塊自動脫落，便于后續(xù)工藝加工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種激光挖孔方法，采用激光束聚光后斜射到待加工材料，然后采用加熱或冷卻的手段使得切塊自行脫落，減少了材料的二次加工，保證了材料的一次成型，得到完整平滑的挖孔，加工工藝質(zhì)量較高。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0005]依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種激光挖孔方法，包括:
[0006]采用激光器產(chǎn)生激光束，經(jīng)過聚焦鏡聚焦后得到聚焦激光束；
[0007]所述聚焦激光束方向選擇性斜射到待加工材料上，對待加工材料的加工區(qū)域按照預(yù)先設(shè)定的形狀進(jìn)行切割，形成切割軌跡；
[0008]采用噴吐裝置在加工區(qū)域沿著聚焦激光束切割后的切割軌跡進(jìn)行噴吐液態(tài)氮處理；
[0009]液態(tài)氮汽化使得加工區(qū)域溫度降低，切割軌跡內(nèi)外兩側(cè)材料的應(yīng)力發(fā)生變化，夕卜加噴吐外力，噴吐完成后切割軌跡內(nèi)的切塊自行脫落，形成挖孔；
[0010]采用精細(xì)研磨對所述挖孔孔壁上的微細(xì)崩口進(jìn)行研磨，去除應(yīng)力集中點，得到光滑完整的挖孔。
[0011]本發(fā)明的一種激光挖孔方法，通過對激光束聚焦后對加工區(qū)域切割形成切割軌跡，然后沿著切割軌跡噴吐液態(tài)氮使得切塊自行脫落，形成挖孔，然后對挖孔進(jìn)行精細(xì)研磨得到光滑完整的挖孔，克服了加工材料等離子體對激光束的散射、反射、吸收等負(fù)面影響，解決了切割面不平整等切割效果缺陷，減少了材料的二次加工，提高了加工工藝質(zhì)量。
[0012]依據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了另一種激光挖孔方法，包括:
[0013]采用主激光器產(chǎn)生激光束，經(jīng)過主聚焦鏡聚焦后得到主聚焦激光束；
[0014]所述主聚焦激光束方向選擇性斜射到待加工材料上，對待加工材料的加工區(qū)域按照預(yù)先設(shè)定的形狀進(jìn)行切割，形成切割軌跡；
[0015]采用輔助激光器產(chǎn)生輔助激光束，經(jīng)過輔助聚焦鏡聚焦后得到輔助聚焦激光束；
[0016]所述輔助聚焦激光束方向選擇性斜射到加工區(qū)域并沿著主聚焦激光束切割后形成的切割軌跡運動；
[0017]切割軌跡處受到輔助聚焦激光束照射，使切割軌跡處正處于降溫的材料繼續(xù)升溫，切割軌跡內(nèi)外兩側(cè)材料受熱膨脹拉伸或擠壓，切割軌跡內(nèi)的切塊自行脫落，形成挖孔；
[0018]采用精細(xì)研磨對所述挖孔孔壁上的微細(xì)崩口進(jìn)行研磨，去除應(yīng)力集中點，得到光滑完整的挖孔。
[0019]本發(fā)明的一種激光挖孔方法:通過主聚焦鏡對主激光束聚焦后對加工區(qū)域切割形成切割軌跡，然后通過輔助聚焦激光束對切割軌跡處升溫，使得切割軌跡內(nèi)外兩側(cè)材料受熱膨脹拉伸或擠壓，切割軌跡內(nèi)的切塊自行脫落，形成挖孔，然后對挖孔進(jìn)行精細(xì)研磨得到光滑完整的挖孔?？朔思庸げ牧系入x子體對激光束的散射、反射、吸收等負(fù)面影響，解決了切割面不平整等切割效果缺陷，減少了材料的二次加工，提高了加工工藝質(zhì)量。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實施例1的一種激光挖孔方法示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實施例2的一種激光挖孔方法示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明的一種激光挖孔方法待加工材料切割俯視圖。
[0023]附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下:
[0024]1、激光器，2、聚焦鏡，3、聚焦激光束，4、待加工材料，5、切割軌跡，6、切塊，7、挖孔，8、噴吐裝置；
[0025]11、主激光器，12、輔助激光器，21、主聚焦鏡，22、輔助聚焦鏡，31、主聚焦激光束，32、輔助聚焦激光束。
【具體實施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0027]實施例一:如圖1、3所示，一種激光挖孔方法，包括:
[0028]采用激光器I產(chǎn)生激光束，經(jīng)過聚焦鏡2聚焦后得到聚焦激光束3 ;
[0029]所述聚焦激光束3方向選擇性斜射到待加工材料4上，對待加工材料4的加工區(qū)域按照預(yù)先設(shè)定的形狀進(jìn)行切割，形成切割軌跡5 ;
[0030]采用噴吐裝置8在加工區(qū)域沿著聚焦激光束3切割后的切割軌跡5進(jìn)行噴吐液態(tài)氮處理；
[0031]液態(tài)氮汽化使得加工區(qū)域溫度降低，切割軌跡5內(nèi)外兩側(cè)材料的應(yīng)力發(fā)生變化，外加噴吐外力，噴吐完成后切割軌跡5內(nèi)的切塊6自行脫落，形成挖孔7 ;
[0032]采用精細(xì)研磨對所述挖孔7孔壁上的微細(xì)崩口進(jìn)行研磨，去除應(yīng)力集中點，得到光滑完整的挖孔7。
[0033]本實施例中，所述激光器I為飛秒激光器或皮秒激光器。飛秒激光器或皮秒激光器發(fā)光持續(xù)時間短、頻譜范圍極寬、脈沖峰值功率較高，在介質(zhì)中傳播時將引起十分豐富的非線性效應(yīng)，如自聚焦、自散焦、燈絲效應(yīng)等，可以進(jìn)行精確、無應(yīng)力的微細(xì)加工，達(dá)到較好的加工效果。另外，通過激光方向選擇性斜射到待加工材料表面，能有效減少激光脈沖產(chǎn)生的等離子體對后續(xù)激光脈沖的散射、反射和吸收，較好的把激光能量耦合到材料表面，極大減少聚焦激光的散射或者反射，同時保障聚焦激光束較好的聚焦特性，這樣能夠得到很好的加工效果和激光能量利用效率。
[0034]本實施例中，通過所述聚焦激光束3與待加工材料4做相對運動對加工區(qū)域進(jìn)行切割。可以通過多種方式實現(xiàn)對加工區(qū)域4的切割，靈活選擇。
[0035]具體地，所述聚焦激光束3落在待加工材料4表面的光斑截面為橢圓形，所述聚焦激光束3和/或待加工材料4沿著橢圓形光斑的長軸方向做相對運動對加工區(qū)域進(jìn)行切害J。通過這種方式可以加大聚焦激光束3光斑重疊度，使得切割處溫度更高，激光切逢邊緣更加光滑，并且提高了激光的能量利用率。比如，可以通過控制聚焦激光束3沿著橢圓形光斑的長軸方向運動對加工區(qū)域進(jìn)行切割，得到所需挖孔形狀的切割軌跡；也可以通過控制待加工材料4沿著橢圓形光斑的長軸方向運動對加工區(qū)域進(jìn)行切割得到所需挖孔形狀的切割軌跡；也可以控制聚焦激光束3和待加工材料4 一起沿著橢圓形光斑的長軸方向做相對運動對加工區(qū)域進(jìn)行切割。只需聚焦激光束3和待加工材料4相對運動，優(yōu)選地，聚焦激光束3和/或待加工材料4均勻速運動，這樣得到的切割軌跡5比較均勻、美觀，方便后續(xù)加工工藝。
[0036]本實施例中，所述聚焦激光束3的方向與豎直方向之間成大于30度小于60度角度。當(dāng)然，所述角度并不限于此，在實際加工過程中可以根據(jù)不同的需要調(diào)整。本實施例中采用這種切割角度可以得到比較理想的切割效果，切割軌跡5處基本上沒有等離子體濺出，切割面較平整，可以減少后續(xù)的研磨工藝要求。
[0037]實施例二