用于切割无机硅胶的激光切割设备的制作方法

1.本实用新型涉及激光加工技术领域，特别涉及一种用于切割无机硅胶的激光切割设备。


背景技术：

2.无机硅胶是一种高活性吸附材料，通常是用硅酸钠和硫酸反应，并经老化、酸泡等一系列后处理过程而制得。硅胶属非晶态物质，其化学分子式为msio2.nh2o。不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。
3.无机硅胶质地柔软，使用传统的机械切割方法，如刀具刀轮或者冲压等方法切割切缝宽，并且都会导致切口变形、毛刺、不工整等问题，切割截面粗糙精度低。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提出一种用于切割无机硅胶的激光切割设备，旨在解决切割无机硅胶时，精度低，切缝大的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出一种用于切割无机硅胶的激光切割设备，该激光切割设备包括工作台、激光器、振镜和场镜；所述激光器用于发射超快激光，所述激光器设于所述工作台上；所述振镜设于所述激光器与所述场镜之间的光路上，所述超快激光经过所述振镜，在所述场镜形成聚焦激光束，所述聚焦激光束在无机硅胶上形成聚焦光斑；其中，所述超快激光的脉宽为15ps至15ns，所述聚焦光斑的直径为18至22um。
6.在一实施例中，所述用于切割无机硅胶的激光切割设备还包括扩束镜罩，所述扩束镜罩设于所述激光器与所述振镜之间的光路上，所述扩束镜罩内设有扩束镜，所述超快激光依次经过所述扩束镜、所述振镜和所述场镜。
7.在一实施例中，所述用于切割无机硅胶的激光切割设备还包括两个反射镜，两所述反射镜设于所述扩束镜与所述振镜的光路之间，所述超快激光依次经过所述扩束镜、两所述反射镜、所述振镜和所述场镜。
8.在一实施例中，所述用于切割无机硅胶的激光切割设备还包括五轴机构，所述五轴机构设于所述无机硅胶的下方，所述五轴机构驱使所述无机硅胶进行移动。
9.在一实施例中，所述扩束镜的倍数为2至10倍。
10.在一实施例中，所述超快激光切割所述无机硅胶的热影响区为3.2至4.4um。
11.在一实施例中，所述激光器的功率为9至12w。
12.在一实施例中，所述超快激光的速度为430至460mm/s。
13.在一实施例中，所述激光器的开光延时为45至65us。
14.在一实施例中，所述用于切割无机硅胶的激光切割设备还包括合束镜，所述合束镜设于所述场镜的光路后，所述超快激光依次经过所述扩束镜、两所述反射镜、所述振镜、所述场镜和所述合束镜，所述超快激光为绿光皮秒或紫外皮秒。
15.本实用新型技术方案通过采用激光器发出脉宽宽度为15ps至15ns的超快激光，超
快激光经过切割头内场镜形成直径为18至22um聚焦光斑于无机硅胶内部，实现高精度、高质量切割，保证无机硅胶切割边缘清晰，表面干净，热影响小，不易产生有害气体和物质。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
17.图1为本实用新型激光切割设备一实施例的结构示意图；
18.图2为本实用新型激光切割设备一实施例的正视图；
19.图3为本实用新型激光切割设备一实施例的侧视图；
20.图4为本实用新型激光切割设备一实施例的部分结构示意图；
21.图5为本实用新型激光切割设备切割无机硅胶的切割截面效果图。
22.附图标号说明：
23.标号名称标号名称100激光器500反射镜200场镜600五轴机构300振镜700工作台400扩束镜罩800合束镜
24.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
26.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
27.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
28.无机硅胶是一种高活性吸附材料，通常是用硅酸钠和硫酸反应，并经老化、酸泡等一系列后处理过程而制得。硅胶属非晶态物质，其化学分子式为msio2.nh2o。不溶于水和任
何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。目前切割无机硅胶的机械方法中，在进行切割时，无机硅胶会存在切割边缘质量差、热影响大、碳化严重、且切割截面很粗糙。本实用新型提出一种激光切割设备，采用激光器100发出脉宽宽度为15ps至15ns的超快激光，超快激光经过场镜200形成直径为18至22um聚焦光斑于无机硅胶内部，使得无机硅胶切割截面平整光滑，热影响小。
29.请参阅图1至图5，在本实用新型实施例中，该激光切割设备包括工作台700、激光器100、振镜300和场镜200；所述激光器100用于发射超快激光，所述激光器100设于所述工作台700上；所述振镜300设于所述激光器100与所述场镜200之间的光路上，所述超快激光经过所述振镜300，在所述场镜200形成聚焦激光束，所述聚焦激光束在无机硅胶上形成聚焦光斑；其中，所述超快激光的脉宽为15ps至15ns，所述聚焦光斑的直径为18至22um。
30.具体来说，激光器100可发出超快激光，超快激光的脉宽可以是15ps、15ns等，在此不做具体限定。该超快激光具有超短、超强的特点。超快激光的脉宽极低，可以将其能量全部、快速、准确地集中在限定的作用区域，实现对无机硅胶的微尺寸加工，具有其它激光加工无法比拟的优势。经过振镜300配合场镜200可聚焦形成十分细微的小聚焦光斑，能量集中，其自身加工无机硅胶便可实现较佳的切割效果。
31.可以理解的是，聚焦光斑的直径越小，切割无机硅胶的切缝越小，同时作用的能量越集中，切割无机硅胶的质量越好。在本实施例中，聚焦光斑的直径可以是18um、20um、22um等，在此不做具体限定。现选取聚焦光斑的直径为20μm进行举例说明，激光器100发出脉宽为15ps至15ns的超快激光经过振镜300射入场镜200整合成高峰值高功率的聚焦激光束，激光束透过无机硅胶内部形成直径为20μm的聚焦光斑，如此小的聚焦光斑光束能量更加集中且切缝更小，可以满足用户对无机硅胶精致标刻的需求。
32.在本实施例中，激光器100发出脉宽为15ps至15ns的超快激光，经过振镜300和场镜200产生一种高峰值高功率的聚焦光束，聚焦光束作用于待加工无机硅胶的内部形成直径为18至22um的聚焦光斑，对无机硅胶进行改质，变成结合松散易于分断的材料整体。发生步骤如下所述：激光器100发出脉宽为15ps至15ns的超快激光，该超快激光会经过振镜300射入场镜200，场镜200把15ps至15ns的超快激光整形为聚焦激光束。聚焦激光束穿透无机硅胶的内部形成直径为18至22um的聚焦光斑，由于15ps至15ns的超快激光本身就具有将其能量全部、快速、准确地集中在限定的作用区域的特点，同时经过场镜200的聚焦作用，使得激光能量更强更集中。该直径为18至22um的聚焦光斑的能量作用于无机硅胶的内部进行加工，无机硅胶由原先的结构紧凑、结合紧密、不易分断的整体经过光热效应，实现对无机硅胶进行切割。本实用新型激光切割设备采用脉宽15ps至15ns的超快激光对无机硅胶进行非接触加工，最大限度的降低传统机械切割方式的拉扯力对无机硅胶的影响，可有效解决传统机械方法切割后的切口变形、毛刺、不工整等问题，且无机硅胶切割后边缘平整，几乎无热影响区。
33.激光器100的脉宽即脉冲能量持续时间的长短。激光器100的脉宽越短，激光器100短时间内释放的能量大，接触材料时间短，在进行加工时，加工效果干净、热影响更小、精度更高，实现快准狠加工。超短的脉宽使得激光的峰值功率非常高，与连续激光或长脉宽激光不同，短脉宽实现了相对意义的冷加工，有效实现加工过程中对无机硅胶切割截面热影响小。脉宽为15ps至15ns的超快激光形成的聚焦光斑加工热影响小，无热熔区，融边小，不会
出现加工面的熔融、裂缝等现象，解决现有技术的无机硅胶边缘和截面热影响严重的问题，保证加工面平整，实现高精度、高质量、高分辨率加工。
34.参阅图5，左侧为本实用新型激光切割设备切割无机硅胶的截面放大图，右侧为本实用新型激光切割设备切割无机硅胶的截面侧视图，可以看出，本实用新型切割呈现出表面平整光滑，热影响小，可以做到无痕切割。相对现有的传统切割无机硅胶的效果具有显著的进步。
35.进一步地，为了增强加工效果，请参阅图1至图4，在本实施例中，所述用于切割无机硅胶的激光切割设备还包括扩束镜罩400，所述扩束镜罩400设于所述激光器与所述振镜300之间的光路上，所述扩束镜罩400内设有扩束镜，所述超快激光依次经过所述扩束镜、所述振镜300和所述场镜。脉宽为15ps至15ns的超快激光进入扩束镜后，输出直径更大，发散角更小的激光束，小的发散角使得脉宽为15ps至15ns的超快激光进过场镜200时，聚焦效果更好，更利于实现高质量、高精度加工。
36.请参阅图1至图4，进一步地，所述用于切割无机硅胶的激光切割设备还包括两个反射镜500，两所述反射镜500500设于所述扩束镜与所述振镜300的光路之间，所述超快激光依次经过所述扩束镜、两所述反射镜500、所述振镜300和所述场镜。两个反射镜500调整脉宽为15ps至15ns的超快激光的光路经过振镜300射入场镜200，在无机硅胶聚焦形成切割效果良好的聚焦光斑，有效突破设备的空间限制，改变光路，进一步提升可实施性。
37.在本实施例中，所述用于切割无机硅胶的激光切割设备还包括五轴机构600，所述五轴机构600设于所述无机硅胶的下方，所述五轴机构600驱使所述无机硅胶进行移动。可以理解的是，当脉宽为15ps至15ns的超快激光在无机硅胶的内部形成聚焦光斑时，聚焦光斑是点状的。为了满足无机硅胶切割，在无机硅胶上形成切割线，可以使得五轴机构600驱使待加工的无机硅胶沿切割途径移动，使得聚焦光斑沿预设位置由点形成一条切割线进行切割。
38.扩束镜的倍数越大，超快激光的发散角越小，经过场镜200形成的聚焦光斑越小，能量更集中，切缝更小，在本实施例中，所述扩束镜的倍数为2至10倍。扩束镜的倍数可以是2、4、6、8、10倍，可以根据需求进行选择。
39.在本实施例中，所述超快激光切割所述无机硅胶的热影响区为3.2至4.4um。即热影响区小，则切割无机硅胶形成的切面外观越平整，无异色，保证切割无机硅胶的外观质量。
40.本实用新型激光切割设备在切割无机硅胶时，其输出功率与加工的熔融能力有直接关系，为了达到更好的切割效果，激光器100的功率越高，激光束切割速度越快，可以切割的材料厚度越大。若功率过大，切口周围热影响大，容易出现熔损。在本实施例中，所述激光器100的功率为9至12w。例如激光器100的功率为10w。
41.在本实施例中，所述超快激光的速度为430至460mm/s。可以理解的是，超快激光速度越快，切割效果越好，所能切割无机硅胶的厚度越大。激光器100发出的超快激光可以是430mm/s、450mm/s等，在此不做具体限定。
42.合理的激光器100开光延时可以保证加工质量。若开始时激光开启的延时时间设置太大则会导致起始段出现缺笔的现象，对加工无机硅胶造成一定影响。在本实施例中，所述激光器100的开光延时为45至65us。
43.在本实施例中，所述用于切割无机硅胶的激光切割设备还包括合束镜，所述合束镜设于所述场镜的光路后，所述超快激光依次经过所述扩束镜、两所述反射镜、所述振镜、所述场镜和所述合束镜，所述超快激光为绿光皮秒或紫外皮秒。超快激光可以是多种类型的激光，绿光皮秒与紫外皮秒对无机硅胶的切割效果更好，可以保证无机硅胶切割截面光滑平整，热影响小。合束镜800的设置可以反射出可见光，方便工作人员通过五轴机构600调整焦点位置，提高加工效率。
44.以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。