[发明专利]激光曝光刀具及基于激光的立体直接曝光成像方法

说明书

技术领域

本发明属于化学蚀刻加工技术领域，尤其是涉及一种激光曝光刀具及基于激光的立体直接曝光成像方法。

背景技术

在现代加工技术领域中，材料表面上图形的化学蚀刻加工是一种被广泛应用的技术手段，如印刷电路板、标牌铭牌的加工制造等。其中，传统化学蚀刻加工的基本流程大致如下：

第一步、制版：用光绘机或照排机制作需要蚀刻图形的照相底片；

第二步、涂敷：在材料表面上涂敷感光抗蚀胶或粘贴感光抗蚀膜；

第三步、晒版：将底片紧密放置在所涂覆感光材料表面的感光抗蚀膜上，对其曝光晒版，再经显影、定影后，形成需加工图形的抗蚀掩模图形；

第四步、蚀刻：用化学溶液对材料表面蚀刻、清洗，并形成所需图形。

实际使用过程中，化学蚀刻技术具有图形精度高、重复性好、工艺简单以及成本低廉等优点，因此得到了广泛的应用。但上述传统的化学蚀刻技术基本上局限于对材料平面的蚀刻加工。而对于三维立体曲面上的图形，传统的化学蚀刻技术往往无能为力，其三维立体曲面上加工图形的实际应用情形逐渐增多，典型的应用如带通雷达罩。由于雷达罩本身是由复合材料制造的三维立体曲面，且需在雷达罩表面加工出频率选择金属图形。

在三维立体曲面上加工图形时，传统的化学蚀刻中在已涂敷感光抗蚀胶的立体曲面上贴敷照相底片，成为现有加工技术中的难点。由于照相底片是平面胶片，无法与立体曲面紧密贴合，必须根据曲面不同区域的曲率大小，将将胶片裁剪成大小不等的若干块进行拼接、粘贴。因而，实际操作过程中，上述传统化学蚀刻方法存在以下主要严重缺陷：1)图形精度差：由于需要将胶片进行手工拼接、粘贴，图形拼接精度极低，不能满足高精度图形的需求；2)重复精度低：大量小胶片的手工拼接、粘贴，产生累计误差，造成产品的重复性、一致性偏差；3)效率低下，成本高且废品率高：由于胶片的拼接、粘贴需手工操作，且一次性使用，生产效率极低，废品率高，成本高；4)复杂曲面无法加工：对于复杂曲面，须将胶片分割成非常小面积的胶片，以至于完全无法实现。因此，三维立体曲面上进行高精度复杂图形的化学蚀刻一直是加工技术的难点，不能很好地满足要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计合理、加工制作方便且使用操作方便、使用效果好的激光曝光刀具。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种激光曝光刀具，其特征在于：包括前端部开口的外部壳体、安装在所述外部壳体内的控制电路板、用于产生激光光束的激光器、对激光器所产生激光光束进行准直的准直镜头、对经准直镜头准直后的激光光束强弱进行控制调整的光阑和安装在所述外部壳体前端部开口上的聚焦镜头，所述准直镜头、光阑和聚焦镜头均布设在激光器所产生激光光束的投射方向上，且激光器、准直镜头、光阑和聚焦镜头由后至前布设在同一直线上，所述激光器、准直镜头和光阑均布设在所述外部壳体内部；所述控制电路板上设置有对激光器进行驱动控制的驱动控制器、与驱动控制器相接的控制信号输入接口和对各用电单元进行供电的电源模块，所述电源模块与驱动控制器相接；所述外部壳体的形状与数控机床上所安装刀具的刀柄形状相同；所述外部壳体安装在数控机床的刀具驱动主轴上；所述驱动控制器通过控制信号输入接口与所述数控机床的控制主机相接。

上述激光曝光刀具，其特征是：所述外部壳体包括刀柄座和安装在刀柄座上且前端部开口的圆柱状机壳，所述控制电路板、激光器、准直镜头和光阑均安装在圆柱状机壳内，所述聚焦镜头安装在圆柱状机壳的前端部开口上，且激光器、准直镜头、光阑和聚焦镜头均与圆柱状机壳呈同轴布设。

上述激光曝光刀具，其特征是：所述圆柱状机壳后部设置有供与控制信号输入接口相接的控制电缆和与电源模块相接的电源电缆穿出的穿线孔，所述控制信号输入接口通过所述控制电缆与控制主机相接，所述电源电缆接至电源插座上。

上述激光曝光刀具，其特征是：还包括对激光器的输出亮度进行实时检测并将所检测信号同步传送至驱动控制器的光电检测单元和对激光器的输出功率进行手动调节的调节电路，所述光电检测单元和调节电路均与驱动控制器相接。

上述激光曝光刀具，其特征是：所述激光器为半导体激光器L1，所述光电检测单元为光电二极管D1，所述调节电路为可变电位器VR1。

上述激光曝光刀具，其特征是：所述驱动控制器为控制芯片Maxim3263。