[发明专利]一种透明脆性材料的横向切割方法及系统

说明书

本发明涉及一种透明脆性材料的横向切割方法及系统，其包括如下步骤：将切割轨迹划分为N个长度相同的轨迹单元，且每一轨迹单元在X向上的投影长度为ΔX、在Z向上的投影长度为ΔZ；产生并输出激光光束，且所述激光光束被整形为横向分布激光，以完成前一轨迹单元对应的透明脆性材料部分的切割；停止出光，带动透明脆性材料分别沿X向、Z向对应移动ΔX距离和ΔZ距离；再次产生并输出激光光束，且所述激光光束再次被整形为横向分布激光，以完成下一轨迹单元对应的透明脆性材料部分的切割。本发明操作过程简单，可在保证切割质量的前提下大幅提高透明脆性材料的切割效率。

技术领域

本发明涉及材料加工领域，尤其涉及一种透明脆性材料的横向切割方法及系统。

背景技术

目前对于透明脆性材料，如玻璃的切割加工，有以下几种切割方法：

1、机械方法：用刀具等工具进行机械切割，其切割效果极差，无法适用与高要求的精度切割；

2、激光切割：若采用一般激光切割头100进行切割，则激光切割头100需要垂直于玻璃200，即如图1所示，激光光束L1在玻璃200内部纵向形成焦深，以形成垂直的切割面，但由于激光切割头100受光学元件限制，垂直切割深度无法达到10mm以上，若需要切割面为斜面，则需要将玻璃倾斜，且激光不能有效在材料内部集中，斜向切割效果差，因此，该种激光切割方式应用范围有限；

若采用振镜扫描切割，则需要通过激光扫描的方法沿玻璃的三维轮廓、在各个方向上逐步进行扫描式切割，其操作复杂，切割效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种透明脆性材料的横向切割方法及系统，其每次出光时可以在Y向（也即横向）上形成一条横向分布激光，因此只需要在Y向上一次出光即可完成透明脆性材料的切割，其操作过程简单，可在保证切割质量以及切割深度的前提下节省加工时间，大幅提高透明脆性材料的切割效率。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

提供了一种透明脆性材料的横向切割方法，其包括如下步骤：

将预期在透明脆性材料上形成的切割轨迹划分为N个长度相同的斜向轨迹单元，且每一轨迹单元在X向上的投影长度为ΔX、在Z向上的投影长度为ΔZ；

产生并输出激光光束，且所述激光光束依次经过扩束、光束整形后形成沿Y向分布的、且聚焦于所述透明脆性材料内部的横向分布激光，以完成前一轨迹单元对应的透明脆性材料部分的切割；

停止出光，带动透明脆性材料分别沿X向、Z向对应移动ΔX距离和ΔZ距离；

再次产生并输出激光光束，且所述激光光束再次依次经过扩束、光束整形后形成沿Y向分布的、且聚焦于所述透明脆性材料内部的横向分布激光，以完成下一轨迹单元对应的透明脆性材料部分的切割。

优选的，所述透明脆性材料包括玻璃或蓝宝石。

优选的，每一斜向轨迹单元的长度为10-50μm。

优选的，所述横向分布激光为条形光束或由若干激光光斑形成的点线光束。

还提供一种用于实现上述横向切割方法的透明脆性材料切割装置，其包括：

激光器，其用于产生并输出激光光束；

扩束镜，其用于调整激光光斑尺寸及发散角；

光束整形系统，其用于将经扩束镜扩束后的激光光束整形成沿Y向分布的、且聚焦于所述透明脆性材料内部的横向分布激光；

移动平台，其用于带动所述透明脆性材料在X、Z向上移动；

以及控制系统，其连接所述激光器以及移动平台，其用于当横向分布激光完成前一轨迹单元对应的透明脆性材料部分的切割后，控制激光器停止出光；再控制移动平台分别沿X向、Z向对应移动ΔX距离和ΔZ距离；然后控制激光器继续出光，通过横向分布激光完成下一轨迹单元对应的透明脆性材料部分的切割。

优选的，所述激光器的出光频率为100Khz~6.25Mhz。