[发明专利]一种激光切割蓝宝石/陶瓷镜片的方法

说明书

技术领域

本发明属于光学镜片切割技术领域，具体涉及一种激光切割蓝宝石/陶瓷镜片的方法。

背景技术

蓝宝石/陶瓷镜片因其高硬度和光学特性已广泛应用在电子产品的触摸屏镜片上。随着电子产品的多元化设计，对应的触摸屏镜片不再是一片完整的镜片，需要在镜片上切割出各类圆形的或方形的孔，用于加装按键、摄像头或者是用作耳机的声音出口。

传统的在蓝宝石/陶瓷镜片上切割圆孔、方孔的方式是采用CNC机床，通过砂轮棒进行磨削切割，这种加工方式的弊端是加工周期长，砂轮棒损耗严重，需要频繁更换，不适合量化生产，并且在磨削过程中要不停地添加磨削液用于降温和辅助磨削，产生的气味和噪音对工人的身体健康存在很大隐患，磨削液处理同时也对环境造成影响，因此这种传统磨削切割的方法已经不能适应需求量越来越大的电子数码产品的飞速发展。

激光切割技术是采用激光束聚焦在元件上，对其表面材料熔断实现切割，激光切割在金属材料的技术已日渐成熟，具备加工时间短、成本低的优点，但是在蓝宝石/陶瓷镜片这类非金属的高精度元件上如何实现激光的精准切割仍是目前研究的难题，因为蓝宝石/陶瓷镜片的表面粗糙度要求较高，激光的在切割过程中产生的折射或反射都会对镜片的表面造成不可挽回的损伤，并且在采用激光切割的过程中造成切割的边缘崩边，以及激光切割路径的起点和终点位置容易产生过多切除，影响孔的最终成型尺寸，因此，采用普通的激光切割技术切割蓝宝石/陶瓷镜片这类非金属的高精度元件，加工的质量往往得不到保障。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对传统蓝宝石/陶瓷镜片切割存在的加工周期长、成本高、不环保的缺陷，提供一种采用激光切割蓝宝石/陶瓷镜片的方法，并且有效解决了激光切割技术在蓝宝石/陶瓷镜片上存在的上述难题。

本发明采用如下技术方案实现：一种激光切割蓝宝石/陶瓷镜片的方法，将厚度在0.1mm到5mm之间的蓝宝石/陶瓷切片通过夹具固定在光纤激光机上，在蓝宝石/陶瓷切片切割走刀的位置下方设置镂空空间；设置激光头的切割走刀路径，在入刀位和收刀位之间预留间距；激光头走刀切割时，激光头的焦点对准蓝宝石/陶瓷切片产品的上表面、下表面或产品内部，切割过程采用高压气体包裹激光束一同射出。

进一步的，所述激光头的焦点对准蓝宝石/陶瓷切片产品的内部。

进一步的，所述激光头射出的为频率为750Hz、能量为52.5w、脉宽为300us的脉冲激光，激光头的走刀速度为5mm/s。

进一步的，所述激光头的切割走刀路径的入刀位和收刀位之间预留0.02-0.03mm的间距。

进一步的，所述蓝宝石/陶瓷切片切割走刀的位置下方设置的镂空空间深度大于10mm。

进一步的，所述蓝宝石/陶瓷切片切割下来的废料底部设有支撑夹具。

进一步的，所述激光头的喷气嘴设置在蓝宝石/陶瓷切片上表面上方0.15mm-0.3mm的位置。

进一步的，所述高压气体的压力为0.65-0.7MPa。

进一步的，所述高压气体为压缩空气。

进一步的，所述高压气体为浓度在99.99％以上的氮气或氩气。

本发明采用一种平均激光能量大小达到20W以上光纤激光机，在切割时，切割走刀的位置夹具底部设置镂空空间，一来能够避免激光切割穿透蓝宝石/陶瓷切片后进一步破坏底部的夹具，同时，深度10mm以上的空间能够有效避免激光通过夹具反射激光到切片背面，造成切片表面的破坏。

在设置好激光切割走刀路径时，因为在入刀位和收刀位，激光束会在这一位置停留，激光会对周边切片向周边扩散熔断，造成入刀位和收刀位的位置处熔断的区域大于其余走刀位置，使得最终切割的尺寸存在一定的误差，如切割圆孔会出现一定的扩孔，造成圆度下降。本发明在入刀位和收刀位之间留有一定的间距，激光束不会在这一处位置重复停留，有效保证了切割精度。在蓝宝石/陶瓷切片切割后的废料底部需要用夹具支撑，防止切割大半部分后的废料自然脱落，影响最终的切割效果。

激光切割的焦点可以位于产品上表面、下表面或产品内部，不同的焦点位置切割效果不同，如对焦上表面，在切割后，下表面孔边缘易存在崩边，对焦下表面反之，这种适用于只需要保证单边精度的切割；如需要保证切割后的两边均不产生崩边，可将激光对焦在产品的内部，即蓝宝石/陶瓷切片的上、下表面之间。

在切割过程中通过高压气体目的是保护激光束，同时也可以摧断熔融物，吹走切割过程中粉尘，提高切割质量，采用高浓度的氮气或氩气等惰性气体可以保障生产的稳定性。