[发明专利]一种光学玻璃无损割大到小的方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光切割加工工艺，尤其采用聚焦的CO₂激光加工方法技术领域。

背景技术

光学玻璃是能改变光的传播方向，并能改变紫外、可见或红外光的相对光谱分布的玻璃。狭义的光学玻璃是指无色光学玻璃；广义的光学玻璃还包括有色光学玻璃、激光玻璃、石英光学玻璃、抗辐射玻璃、紫外红外光学玻璃、纤维光学玻璃、声光玻璃、磁光玻璃和光变色玻璃。光学玻璃可用于制造光学仪器中的透镜、棱镜、反射镜及窗口等。

由光学玻璃构成的部件是光学仪器中的关键性元件。然而对于光学玻璃的切割主要依赖的是国外进口切割板，加工成本高、效率低下，不利于我国光学玻璃切割行业发展。另外普通砂轮切割，难以切出极薄的制品来，切割损耗大，砂轮磨损严重，特别在用干法切割时，就显得普通砂轮切割的种种弊处。

对于切割板以及普通切割机进行研究，发现首先这种机器一般工作人员操作起来比较困难，加上有时候突然发生的情况排气过滤气堵塞、电压不正、齿轮坏了、掉了都能切坏材料，久而久之，数量多了对企业来说肯定是一种经济上面的损失，应该极其重视。

用普通切割机把70多万磅的钢铁切成碎末，要经过3-4万次的实验，其有的资源浪费也是非常惊人达到15万-20万美元。

由于数控切割机的硬件结构和制造水平还不高，尤其是缺乏数控切割软件技术，使国产切割机在使用过程中普遍存在一些问题，导致切割生产效率低，钢材和耗材浪费严重，用普通切割机把70多万磅的钢铁切成碎末，要经过3-4万次的实验，其有的资源浪费也是非常惊人达到15万-20万美元。

购买切割机时，为减少成本投入，不购买套料软件，只使用CAD软件进行画图，或者是调用数控系统中的零件库，在数控系统上对DXF图形进行手工编程套料，局部切割，使切割机长时间处于等待编程的闲置状态，降低了切割生产效率。而且采用局部切割时还会产生大量剩余钢材，导致钢材严重浪费。

数控切割机切割工件时需要切割工人凭借经验和眼睛，通过手工方式控制穿孔过程、切割速度和拐角加减速，不能做到自动穿孔和自动切割，大大降低了切割生产效率。

进行单件切割和热切割时，如果不使用共边、借边、桥接等高效切割方式，每个零件都需要预热穿孔并逐个切割，那么就容易发生热切割变形的问题，而且采用火焰切割机切割时，火焰预热穿孔不仅耗时耗材，还导致切割效率下降，加剧割嘴的损耗。

除了上述问题，利用切割机切割物料时，还存在零件拐角过烧、切割面过分倾斜、切割圆形零件时圆变形或不闭合、零件引割点过烧留疤痕等问题，如果切割大尺寸零件时还会发生严重误差，出现切割变形不闭合等严重切割质量问题。

针对目前技术缺陷发明设计采用CO₂激光切割加工方法，解决了光学玻璃有效切割问题，减少了生产过程中的材料损耗，提升工作效率，实现高效的规模化生产，促成产业链的形成和壮大，对我国的经济发展和产业结构调整具有重要意义。

发明内容

本发明针对于切割机在切割玻璃是损耗过大的问题，提出了采用聚焦的CO₂激光加工方法技术进行切割的方法，解决光学玻璃无损割大到小的问题，提升切割后光学玻璃质量，节约生产成本，提高生产效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

(1)取一块长30cm～90cm、宽10cm～15cm、厚3.0～10.0mm的光学玻璃晶体置于超声波仪器中，清洗1.0～1.5小时；

(2)采用一束聚焦的CO₂激光，在玻璃表面划线，而后用非焦距的CO₂激光沿着该划线进行扫描，在热应力的作用下使玻璃沿着该划线分离；

(3)随后调节激光切割机在玻璃表面划线，而后用非焦距的CO₂激光沿着该划线进行扫描，在热应力的作用下使玻璃沿着该划线分离；

(4)使用研磨液使大小光学玻璃表面更加润滑，取一个可以装水10L的容器，倒入研磨液占容器容积的12％，则每次研磨加70-105克研磨液即可，然后观察大小光学玻璃表面，水在工件表面光整中有缓冲、清洗的作用，取玻璃棒不停顺时针搅拌使其表面使其玻璃之间相互撞击，从而达到清洁润滑的效果。

所述超声波仪器超声振动剧幅为0.04～0.12mm，频率为18～24KHz。

所述的单束聚焦CO₂激光机其功率为150W，速度为380～420mm/s，划线后再调节功率为80W，速度为300～380mm/s。