用于切割脆性材料的激光切割头制造技术

一种用于切割脆性材料的激光切割头包括切割头壳体、激光组件、调控机构以及切割嘴。切割嘴与切割头壳体连接。激光组件包括用于产生热激光的热激光器和用于产生非热激光的非热激光器。激光组件通过调控机构设置于切割头壳体的空腔内。切割嘴设置有激光孔。调控机构调节控制热激光器和非热激光器，使得激光组件产生的热激光和非热激光经由激光孔出射并依先热激光后非热激光或先所述非热激光后热激光的顺序照射在待切割脆性材料的切割路径上。激光切割头设置有热激光器和冷激光器，且可在一次切割步骤中同时利用热激光和冷激光对脆性材料进行处理。热激光和非热激光在时间和空间上组合，减小切割过程中对材料的破坏，提高切割的效率和工件的精密度。

【技术实现步骤摘要】
用于切割脆性材料的激光切割头
本专利技术涉及激光加工
，具体而言，涉及一种用于切割脆性材料的激光切割头。
技术介绍
脆性材料如玻璃、蓝宝石以及陶瓷的加工难度高，尤其是，制作高精度的2D或3D工件。如何在生产效率、精度以及质量之间的平衡是一大挑战。在传统机械加工中，高精度和高生产效率是一对矛盾，为了提高生产效率和加工质量，制造商正在越来越多地依靠激光系统。然而，用激光系统处理脆性材料同样存在一定的困难。目前，已经有一些基于激光系统进行高精度和高效率的脆性材料的报道，但是，还没有一种低成本、精度高、可控性好的脆性材料加工方法。在加工制造过程中，脆性材料容易产生微裂缝和碎片。如果未适当控制裂缝或者碎片，切割时生成的裂缝会引起脆性材料不受控制的折断。为了克服这些问题，传统的激光处理常常放慢速度，导致生产效率低下。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于切割脆性材料的激光切割头，通过灵活组合热激光器和非热激光器的工作方式实现高效率切割脆性材料，同时获得质量较高的零件。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种用于切割脆性材料的激光切割头，包括切割头壳体、激光组件、调控机构以及切割嘴。切割嘴与切割头壳体连接。激光组件包括用于产生热激光的热激光器和用于产生非激光的非热激光器。切割头壳体内设置有空腔，激光组件通过调节结构设置于空腔内。切割嘴设置有激光孔。调控机构调节热激光器和非热激光器，使得激光组件产生的热激光和非热激光经由激光孔出射并依先热激光后非热激光或先非热激光后热激光的顺序照射在待切割脆性材料的切割路径上。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种用于切割脆性材料的激光切割头，包括用于产生热激光的热激光器和用于产生非激光的非热激光器。该激光切割头可以在同一切割步骤中，通过将热激光和非热激光在空间和时间上组合进而对脆性材料进行切割，从而可以在切割过程中减少脆性材料被破坏的情况，并且可大大提高生产效率、提高制备的零件的质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例1提供的用于切割脆性材料的激光切割头的结构示意图；图2示出了本专利技术实施例1提供的用于切割脆性材料的激光切割头的第一种工作方式中热激光和非热激光的相对位置示意图；图3示出了本专利技术实施例1提供的用于切割脆性材料的激光切割头的第二种工作方式中热激光和非热激光的相对位置示意图；图4为本专利技术实施例2提供的用于切割脆性材料的激光切割头的结构示意图。附图标记说明：切割头壳体101；非热激光器102；热激光器103；柱形端104；锥形端105；切割嘴106；空腔107；调控机构110；激光组件111；激光孔112；焦距调节装置201；辅助气组件204；脆性材料基板205；切割运动方向206；热激光207；非热激光208；切割路径209。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。需要注意的是，以下实施例中，非热激光的参数如下：脉冲宽度：≤30ps；能量/脉冲：≥1μJ；重复频率：>10KHz；波长：红外(IR)、绿色(green)或紫外(UV)，绿色(green)即在可见光区、且波长为500～560nm；脉冲模式：单脉冲或突发模式。热激光的参数为如下：脉冲宽度：>1ns或连续波(纳秒ns或皮秒ps)，脉冲宽度是指激光的功率维持在一定值所持续的时间，连续波即指激光以连续的方式输出，其在特定功率的持续时间达到纳秒(10-9秒)或皮秒(10-12秒)；激光功率：≥5W；波长：红外(IR)。以下实施例中，脆性材料包括陶瓷、晶体材料(如蓝宝石)以及玻璃(如硅酸盐玻璃)等。实施例1参阅图1，本实施例提供了一种用于切割脆性材料的激光切割头100，包括切割头壳体101、切割嘴106、激光组件111、以及调控机构110。切割头壳体101为柱形结构，切割头壳体101内设置有空腔107。切割嘴106具有柱形端104和锥形端105，柱形端104连接于切割头壳体101与锥形端105之间。切割嘴106的锥形端105具有用于激光出射的激光孔112。激光孔112可以设置为圆形孔或者矩形孔等形状，以适宜激光出射为宜。激光组件111通过调控机构110设置于空腔107内。激光组件111包括用于产生热激光的热激光器103和用于产生非热激光的非热激光器102，且激光组件111产生的热激光和非热激光是经由激光孔112出射。激光器为市售设备，例如，二氧化碳激光器、半导体激光器等等，本实施例中不对其作详述。本实施例中，激光孔112的形状和尺寸是以允许热激光器103和非热激光器102发射出的激光光束同时通过为宜。调控机构110用于调节非热激光器102和热激光器103的相对位置，以便根据具体的加工方式，调节切割操作。例如沿工件加工的路径(激光切割头100的移动方向)，将激光组件111调整到非热激光器102在前，热激光器103在后，或者将激光组件111调整到热激光器103在前，非热激光器102在后。本实施例中，调控机构110例如是带动非热激光器102和热激光器103相对旋转以改变非热激光器102和热激光器103相对位置的转动调控机构。在其他实施例中，调控机构110例如也可以是带动非热激光器102和热激光器103相对滑动以改变非热激光器102和热激光器103相对位置的滑动调控机构。因此，对于调控机构110的具体结构并不进行限定。用于切割脆性材料的激光切割头100的工作方式如下：第一工作方式：请参阅图2，通过调控机构110调节非热激光器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于切割脆性材料的激光切割头，其特征在于，包括切割头壳体、激光组件、调控机构以及切割嘴；所述切割嘴与所述切割头壳体连接；所述激光组件包括用于产生热激光的热激光器和用于产生非热激光的非热激光器，所述切割头壳体内设置有空腔，所述激光组件通过所述调控机构设置于所述空腔内；所述切割嘴设置有激光孔，通过所述调控机构调节控制所述热激光器和所述非热激光器，使得所述激光组件产生的所述热激光和所述非热激光经由所述激光孔出射并依先所述热激光后所述非热激光或先所述非热激光后所述热激光的顺序照射在待切割脆性材料的切割路径上。

【技术特征摘要】
1.一种用于切割脆性材料的激光切割头，其特征在于，包括切割头壳体、激光组件、调控机构以及切割嘴；所述切割嘴与所述切割头壳体连接；所述激光组件包括用于产生热激光的热激光器和用于产生非热激光的非热激光器，所述切割头壳体内设置有空腔，所述激光组件通过所述调控机构设置于所述空腔内；所述切割嘴设置有激光孔，通过所述调控机构调节控制所述热激光器和所述非热激光器，使得所述激光组件产生的所述热激光和所述非热激光经由所述激光孔出射并依先所述热激光后所述非热激光或先所述非热激光后所述热激光的顺序照射在待切割脆性材料的切割路径上。2.根据权利要求1所述的用于切割脆性材料的激光切割头，其特征在于，所述用于切割脆性材料的激光切割头还包括：焦距调节装置，所述焦距调节装置设置于所述空腔内，所述激光组件产生的所述热激光和所述非热激光通过所述焦距调节装置调节后经由所述激光孔出射。3.根据权利要求2所述的用于切割脆性材料的激光切割头，其特征在于，所述激光孔的个数为两个，所述热激光和所述非热激光通过所述焦距调节装置调节后分别经由两个所述激光孔出射。4.根据权利要求1至3之一所述的用于切割脆性材料的激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪觉慧，施瑞，
申请(专利权)人：南京魔迪多维数码科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32