一種毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及透明材料內(nèi)雕加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前可以采用激光對(duì)透明材料進(jìn)行內(nèi)雕，及利用激光在材料內(nèi)部雕刻形成圖案，同時(shí)不傷及材料表面。
[0003]對(duì)于毛坯透明材料，如藍(lán)寶石、玻璃、水晶等，由于表面粗糙，會(huì)導(dǎo)致大部分光在表面發(fā)生散射，甚至破壞表面，無(wú)法進(jìn)入到材料內(nèi)部。因此必須對(duì)表面進(jìn)行拋光后才可以進(jìn)行內(nèi)雕，但是有時(shí)候需要毛面材料內(nèi)雕，如毛坯藍(lán)寶石等，現(xiàn)有激光技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法及其裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中毛面材料內(nèi)雕，因毛面散射而導(dǎo)致無(wú)法加工的技術(shù)問(wèn)題。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所提出的技術(shù)方案為:
[0006]本發(fā)明的一種毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法，其包括以下步驟:
[0007]第一步，在毛面透明材料的工件表面涂覆涂層，所述涂層為光滑表面，對(duì)激光光束的透過(guò)率大于70%，且與所述工件的折射率不超過(guò)0.5 ;
[0008]第二步，采用激光在所述表面涂覆有涂層的工件進(jìn)行掃描，其中激光光束的焦點(diǎn)位于所述工件的內(nèi)雕面處；
[0009]第三步，清洗所述經(jīng)激光掃描的工件，去掉表面涂層。
[0010]其中，所述的第一步涂覆涂層采用噴涂，旋涂，蒸鍍，濺射方式。
[0011]其中，所述的涂層為水，氯化鈉溶液，ITO膜或GTO膜。
[0012]其中，所述的涂層為與所述工件材質(zhì)相同或?qū)す夤馐高^(guò)率大于70%且與工件折射率相差不超過(guò)0.5的材質(zhì)制成的透明氧化物溶膠凝膠或納米溶液。
[0013]其中，所述透明氧化物溶膠凝膠或納米溶液涂覆在透明材料毛面后，還包括經(jīng)低溫:50?150°C，加熱除去溶劑形成干膜，或在高溫..> 400°C，下形成氧化物薄膜的步驟。
[0014]其中，所述的所述第三步清洗涂層的清洗液為水，酒精或超聲波清洗。
[0015]其中，該方法用于加工藍(lán)寶石、玻璃、水晶。
[0016]—種采用上述的毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法的裝置，其包括:
[0017]控制系統(tǒng)，受控于所述控制系統(tǒng)的激光器、振鏡及聚焦系統(tǒng)、噴涂裝置和加工平臺(tái)，其中，沿激光光束出射方向，依次排布擴(kuò)束裝置，所述振鏡及聚焦系統(tǒng)，依次對(duì)所述激光光束進(jìn)行擴(kuò)束，振動(dòng)及調(diào)焦，最后使所述激光光束作用于放置在所述加工平臺(tái)上的工件。
[0018]其中，所述的振鏡及聚焦系統(tǒng)的振鏡為3D振鏡。
[0019]其中，所述的噴涂裝置包括涂料容器以及連接于所述涂料容器的壓力噴涂裝置，所述壓力噴涂裝置受控于所述控制系統(tǒng)，對(duì)工件表面進(jìn)行噴涂。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，該發(fā)明的毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法及裝置，采用在毛面材料表面涂覆涂層，在不損害材質(zhì)表面的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)雕圖案等工藝。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明一種毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法的流程圖。
[0022]圖2為本發(fā)明一種毛面透明材料的激光內(nèi)雕裝置的模塊框圖。
[0023]圖3為本發(fā)明一種毛面透明材料的激光內(nèi)雕裝置的加工藍(lán)寶石的狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下參考附圖，對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步地詳盡闡述。
[0025]請(qǐng)參閱附圖1，該種毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法，其包括以下步驟:
[0026]第一步SI，在毛面透明材料的工件表面涂覆涂層，所述涂層為光滑表面，以減少對(duì)激光光束的漫反射，且對(duì)激光光束的透過(guò)率大于70%，且與所述工件的折射率相差不超過(guò)0.5;其中，涂層與透明材料的毛面完全接觸，并且，涂層材料與工件的折射率相當(dāng)，盡量減少激光二次折射對(duì)材料加工的影響。更具體的，所述的涂層為與透明材料相同或相似的透明氧化物溶膠凝膠或納米溶液，此處所述的相同是指涂層材料和工件本身材料相同，相似是指，涂層材料對(duì)激光光束的透過(guò)率大于70%，并且折射率與工件的折射率相差不超過(guò)0.5。如水，氯化鈉溶液，ITO膜或GTO膜。其中，涂覆涂層采用噴涂，旋涂，蒸鍍，濺射方式。其中，所述的透明氧化物溶膠凝膠或納米溶液涂覆在透明材料毛面后，還需要經(jīng)過(guò)低溫(50?150°C )加熱除去溶劑形成干膜，或在高溫(> 400°C )下形成氧化物薄膜。
[0027]第二步S2，采用激光在所述表面涂覆有涂層的工件進(jìn)行掃描，其中激光光束的焦點(diǎn)位于所述工件的內(nèi)雕面處，實(shí)現(xiàn)內(nèi)雕。其中，激光內(nèi)雕花紋的工藝，通過(guò)控制系統(tǒng)控制擴(kuò)束裝置，振鏡及聚焦系統(tǒng)，以及加工平臺(tái)，使激光光束按照設(shè)定的圖案進(jìn)行掃描。
[0028]第三步S3，清洗所述經(jīng)激光掃描的工件，去掉表面涂層。該清洗涂層的清洗液為水，酒精或超聲波清洗。
[0029]更具體的，該方法用于加工藍(lán)寶石、玻璃、水晶等透明材質(zhì)的內(nèi)雕。
[0030]請(qǐng)參閱附圖2，在該實(shí)施例中還公開(kāi)了一種采用上述的毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法的裝置，其包括:
[0031]控制系統(tǒng)1，受控于所述控制系統(tǒng)I的激光器2、振鏡及聚焦系統(tǒng)4、噴涂裝置6和加工平臺(tái)5，其中，沿激光光束出射方向，依次排布擴(kuò)束裝置3，所述振鏡及聚焦系統(tǒng)4，依次對(duì)所述激光光束進(jìn)行擴(kuò)束，振動(dòng)及調(diào)焦，最后使所述激光光束作用于放置在所述加工平臺(tái)5上的工件10。進(jìn)一步的，所述控制系統(tǒng)I為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)或PLC控制系統(tǒng)。
[0032]更具體的，所述的振鏡及聚焦系統(tǒng)4的振鏡為3D振鏡。所述的噴涂裝置6包括涂料容器以及連接于所述涂料容器的壓力噴涂裝置，所述壓力噴涂裝置受控于所述控制系統(tǒng)1，對(duì)工件10表面進(jìn)行噴涂。在附圖2中，振鏡及聚焦系統(tǒng)4與擴(kuò)束裝置3之間為了改變?cè)O(shè)備的體積，還設(shè)有一改變光束路線的反射鏡31。
[0033]請(qǐng)參閱附圖2和附圖3，現(xiàn)在結(jié)合該毛面透明材料的激光內(nèi)雕裝置的工作過(guò)程，首先，將待加工的工件固定于加工平臺(tái)5上，然后開(kāi)啟控制系統(tǒng)I工作，首先，控制噴涂裝置6向工件10毛面表面部分噴涂涂層，如圖3中11步驟中，在工件表面的毛面110上涂覆涂層。形成涂層如21狀態(tài)中的涂層210。該涂層210與毛面110完全接觸，形成一層很薄的表面光滑的涂層210。然后，將工件10移動(dòng)至激光掃描頭處，即激光光束最后從振鏡及聚焦系統(tǒng)出射之后直接作用于工件10上，進(jìn)入狀態(tài)31中，進(jìn)行內(nèi)雕加工。最后，清洗涂層狀態(tài)41，在工件內(nèi)形成如410的內(nèi)雕花紋，也可以是其他花紋。
[0034]另一種實(shí)施案例是在涂覆涂層時(shí)候按照所需內(nèi)雕花紋圖案在毛面透明材料表面進(jìn)行涂覆，即保證激光入射的表面部分有涂層涂覆即可，其他與上述實(shí)施案例相同。
[0035]上述內(nèi)容，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用于限制本發(fā)明的實(shí)施方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進(jìn)行相應(yīng)的變通或修改，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，在毛面透明材料的工件表面涂覆涂層，所述涂層表面光滑，對(duì)激光光束的透過(guò)率大于70%，且與所述工件的折射率相差不超過(guò)0.5 ; 第二步，采用激光在所述表面涂覆有涂層的工件進(jìn)行掃描，其中激光光束的焦點(diǎn)位于所述工件的內(nèi)雕面處； 第三步，清洗所述經(jīng)激光掃描的工件，去掉表面涂層。2.如權(quán)利要求1所述的毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法，其特征在于，所述的第一步涂覆涂層采用噴涂，旋涂，蒸鍍，濺射方式。3.如權(quán)利要求1所述的毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法，其特征在于，所述的涂層為水，氯化鈉溶液，ITO膜或GTO膜。4.如權(quán)利要求1所述的毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法，其特征在于，所述的涂層為與所述工件材質(zhì)相同或?qū)す夤馐高^(guò)率大于70%且與工件折射率相差不超過(guò)0.5的材質(zhì)制成的透明氧化物溶膠凝膠或納米溶液。5.如如權(quán)利要求4所述的毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法，其特征在于，所述透明氧化物溶膠凝膠或納米溶液涂覆在透明材料毛面后，還包括經(jīng)低溫:50?150°C，加熱除去溶劑形成干膜，或在高溫:> 400°C，下形成氧化物薄膜的步驟。6.如權(quán)利要求1所述的毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法，其特征在于，所述的第三步清洗涂層的清洗液為水，酒精；或超聲波清洗。7.如權(quán)利要求1所述的毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法，其特征在于，該方法用于加工藍(lán)寶石、玻璃、水晶。8.一種采用如權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法的裝置，其特征在于，包括: 控制系統(tǒng)，受控于所述控制系統(tǒng)的激光器、振鏡及聚焦系統(tǒng)、噴涂裝置和加工平臺(tái)，其中，沿激光光束出射方向，依次排布擴(kuò)束裝置，所述振鏡及聚焦系統(tǒng)，依次對(duì)所述激光光束進(jìn)行擴(kuò)束，振動(dòng)及調(diào)焦，最后使所述激光光束作用于放置在所述加工平臺(tái)上的工件。9.如權(quán)利要求8所述的毛面透明材料的激光內(nèi)雕裝置，其特征在于，所述的振鏡及聚焦系統(tǒng)的振鏡為3D振鏡。10.如權(quán)利要求8所述的毛面透明材料的激光內(nèi)雕裝置，其特征在于，所述的噴涂裝置包括涂料容器以及連接于所述涂料容器的壓力噴涂裝置，所述壓力噴涂裝置受控于所述控制系統(tǒng)，對(duì)工件表面進(jìn)行噴涂。
【專利摘要】一種毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法，其特征在于，包括以下步驟：首先，在毛面透明材料的工件表面涂覆涂層，所述涂層對(duì)激光光束的透過(guò)率大于70％，且對(duì)所述工件的折射率相差不超過(guò)0.5；然后，采用激光在所述表面涂覆有涂層的工件進(jìn)行掃描，其中激光光束的焦點(diǎn)位于所述工件的內(nèi)雕面處；最后，清洗所述經(jīng)激光掃描的工件，去掉表面涂層。該發(fā)明的毛面透明材料的激光內(nèi)雕方法及裝置，采用在毛面材料表面涂覆涂層，在不損害材質(zhì)表面的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)雕圖案等工藝。
【IPC分類】B23K26/402, B23K26/362, B23K26/60, B23K26/064
【公開(kāi)號(hào)】CN105033465
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510556084
【發(fā)明人】張 杰, 秦國(guó)雙, 陸文革
【申請(qǐng)人】深圳英諾激光科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年9月2日