專利名稱：一種提高加速度計擺片激光切割質量的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種提高加速度計擺片激光切割質量的方法，具體涉及一種提高加速度計擺片激光切割質量的方法，屬于激光切割技術領域。
背景技術：
擺片是加速度計的重要組成部分，其形狀復雜，并且對尺寸精度和表面質量要求高，其加工質量對加速度計性能有直接影響。擺片通常采用石英玻璃加工而成，除研磨、拋光、切割、清洗等玻璃行業(yè)的工藝方法之外，傳統(tǒng)機械加工方法的適用性較差，因此在擺片生產中常用到激光等局部熱加工的技術以實現(xiàn)擺片精密的結構形式。利用激光的能量集中性對擺片進行局部加熱，激光照射點的材料在吸收激光能量后溫度急劇升高，以至于熔化和氣化，并形成孔洞，以實現(xiàn)局部材料去除的目的。隨著激光與工件的相對移動，便形成擺片 所要求的結構。在現(xiàn)有技術中，激光照射后氣化的材料被一定壓力的輔助氣流帶走，但由于氣化后的石英玻璃溫度較高(大于1700°C ),隨著與輔助氣體的接觸，氣化后的材料會迅速的重新凝結，并且容易凝結在切縫附近形成牢固的掛渣。此夕卜，由于擺片具有一定的厚度，但激光聚焦在一個平面，而且在擺片表面存在散射和反射現(xiàn)象，因此在厚度方向存在能量不均勻，使得切縫在厚度方向有一定錐度，造成擺片的尺寸精度降低。秦淑斌等在先發(fā)明的“一種降低擺片激光切割損傷的方法”提供一種在激光加工過程中安裝可靠性、切割圖形與擺片設計結構的位置符合性高并且消除局部殘余應力造成的損傷的擺片激光切割方法。該方法直接加工擺片，容易產生掛渣；該方法要求在激光切割前加熱待加工擺片，以降低所采用激光束的能量，同時減小切縫處的溫度梯度，雖然可以達到減少殘余應力的目的，但是不能解決切縫有錐度的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術不足，提供一種減少工件掛渣和切縫錐度、提高擺片切割質量的方法。本發(fā)明的技術解決方案，提高擺片激光切割質量的方法，通過以下步驟實現(xiàn):第一步，制作切割輔助裝置，切割輔助裝置包括本體、支撐環(huán)、基準標記線、定位孔、緊固螺絲和墊片，支撐環(huán)為環(huán)形臺階結構，形成上、下兩個表面，其中臺階上表面與本體上表面等高，臺階下表面為圓環(huán)，在支撐環(huán)外側的本體上加工定位孔和基準標記線，在支撐環(huán)外側的本體上安裝緊固螺絲和墊片；第二步，將待加工的擺片安裝在切割輔助裝置中，將犧牲片和擺片坯料放置在支撐環(huán)上，使擺片坯料夾在上下犧牲片之間，利用支撐環(huán)周向定位擺片坯料和犧牲片，利用支撐環(huán)的臺階下表面支撐待加工的擺片和犧牲片，利用緊固螺絲和墊片使擺片和犧牲片緊密貼合；
第三步，將安裝了待加工擺片的切割輔助裝置安裝在激光機工作臺上事先安裝的振動裝置上，該振動裝置可在擺片厚度方向以一定頻率和幅度上下振動。通過定位孔將切割輔助裝置定位在振動裝置上，并利用切割輔助裝置的基準標記線使切割輔助裝置與激光機對準，調整激光機激光頭高度使激光焦點位于擺片坯料的上表面；第四步，開啟工作臺振動裝置，使切割輔助裝置連同擺片沿擺片厚度的方向進行振動，使激光焦點在擺片厚度內以一定的頻率移動；第五步，激光切割，激光切割待加工的擺片，切割程序按照所需的擺片結構進行；第六步，激光切割完成后，關閉振動裝置，將切割輔助裝置從激光機工作臺上取下，然后將加工好的擺片和犧牲片從切割輔助裝置中取出。第二步中犧牲片與擺片坯料的材質和外圓尺寸相同，厚度根據(jù)擺片而定，兩片犧牲片與擺片坯料總厚度以不超過1.5mm為宜；所述的犧牲片和擺片坯料都應具有表面粗糙度 Ra < IOnm0第一步中支撐環(huán)的臺階高度小于擺片坯料和犧牲片的總厚度Imm 2_。第四步中振動裝置以5 50Hz的頻率，0.5 Imm的振幅進行振動。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果:(I)本發(fā)明通過輔助裝置實現(xiàn)精確定位，并且在激光切割擺片時加入犧牲片，使未被輔助氣體帶走的殘渣粘附在犧牲片上，能消除擺片切縫附近的掛渣缺陷，同時改善玻璃表面對激光的散射等造成的切 口處的錐度。(2)本發(fā)明通過在激光切割的同時加入振動，使激光焦點在擺片厚度內上下移動，改善了因激光能量在焦點的集中造成的擺片厚度方向的能量不均勻，起到了減少切縫錐度、提高擺片結構加工精度和雙面圖形尺寸一致性的目的，使加工合格率提高10%以上。(3)本發(fā)明中，振動裝置以5 50Hz的頻率范圍振動時，使激光能量在擺片坯料厚度方向上作用一定的時間，使石英玻璃材料既可以有效的氣化，又不至于產生過度燒蝕，從而影響加工精度。振動裝置以0.5 1_的振幅進行振動，是根據(jù)擺片坯料的厚度設定的，可以實現(xiàn)激光焦點在擺片坯料的內部移動，從而使激光能量集中點在坯料的厚度方向均勻作用，改善在厚度方向吸收能量不均勻造成的切縫錐度。


圖1為本發(fā)明切割輔助裝置結構示意圖；圖2為圖1A-A方向的剖視圖；圖3為切割輔助裝置與振動裝置的連接示意圖；圖4為本發(fā)明加工流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實例對本發(fā)明進行詳細描述。本發(fā)明如圖4所示，通過以下步驟實現(xiàn):1、制作切割輔助裝置切割輔助裝置如圖1 2所示，其上包括精密連接基準、支撐部位和工件固定結構，以分別行使切割定位、工件支撐和工件固定的功能。 精密連接基準包括定位孔3和基準標記線6。定位孔3的數(shù)量是兩個或其他便于輔助裝置定位的數(shù)目，其形狀為圓孔形或腰形孔形，或者是二者的組合，定位孔3為通孔，便于定位銷穿過；基準標記線6是一條直線或者兩條相互垂直的直線。支撐部位包括支撐環(huán)2，其為環(huán)形臺階結構，形成上、下兩個表面，其中臺階上表面12與本體I上表面等高，臺階下表面13為圓環(huán)，圓環(huán)寬度為0.4_，支撐環(huán)的臺階高度(即上下表面的高度差)小于擺片坯料和犧牲片的總厚度0.1_，如圖2所示。緊固螺絲和墊圈位于支撐環(huán)2外側的本體I上，墊圈的位置可以壓住上犧牲片的邊緣而不至于影響激光切割的區(qū)域，緊固螺絲和墊圈的數(shù)量是2個或者其他可以壓緊擺片和犧牲片的數(shù)目，墊圈的形狀為圓形或者其他可以起到壓緊作用的形狀。2、將待加工的擺片安裝在切割輔助裝置中將擺片坯料和犧牲片放置在支撐環(huán)2上，使擺片坯料位于上下犧牲片之間，支撐環(huán)2周向定位待加工的擺片，通過緊固螺絲和墊片使擺片坯料和上下犧牲片緊密貼合。3、將切割輔助裝置安裝在事先固定在激光工作臺上的振動裝置上，該振動裝置可在擺片厚度方向以一定頻率和幅度上下振動。利用定位銷11穿過切割輔助裝置的定位孔3，并通過緊固螺絲8，螺母9，墊圈10，將切割輔助裝置固定在振動裝置上，如圖3所示，從而實現(xiàn)切割輔助裝置在激光機工作臺上的定位。并利用切割輔助裝置的基準標記線6使切割輔助裝置與激光機對準，調整激光機激光頭高度使激光焦點位于擺片坯料的上表面。4、開啟工作臺上的 振動裝置，使切割輔助裝置連同擺片沿擺片厚度的方向進行振動，使激光焦點在擺片厚度范圍內以50Hz頻率和0.7mm振幅進行移動。5、激光切割激光切割待加工的擺片，切割程序按照所需的擺片結構進行。6、激光切割完成后，關閉振動裝置，將切割輔助裝置從激光機工作臺上取下，然后將加工好的擺片和犧牲片從切割輔助裝置中取出。本發(fā)明未詳細說明部分為本領域技術人員公知技術。
權利要求
1.一種提高加速度計擺片激光切割質量的方法，其特征在于通過以下步驟實現(xiàn): 第一步，制作切割輔助裝置， 切割輔助裝置包括本體(I)、支撐環(huán)(2)、定位孔(3)、緊固螺絲(4)、墊片(5)和基準標記線(6)，支撐環(huán)(2)為環(huán)形臺階結構，形成上、下兩個表面，其中臺階上表面(12)與本體(I)上表面等高，臺階下表面(13)為圓環(huán)，在支撐環(huán)(2)外側的本體上加工定位孔(3)和基準標記線￠)，在支撐環(huán)(2)外側的本體上安裝緊固螺絲(4)和墊片(5)； 第二步，將待加工的擺片安裝在切割輔助裝置中， 將犧牲片和擺片坯料放置在支撐環(huán)(2)上，使擺片坯料夾在上下犧牲片之間，利用支撐環(huán)(2)周向定位擺片坯料和犧牲片，利用支撐環(huán)(2)的臺階下表面支撐擺片坯料和犧牲片，利用緊固螺絲(4)和墊片(5)使擺片坯料和犧牲片緊密貼合； 第三步，將安裝了待加工擺片的切割輔助裝置(I)安裝在激光機工作臺上事先安裝的振動裝置(7)上，通過定位孔(3)將切割輔助裝置(I)定位在振動裝置(7)上，并利用切割輔助裝置(I)的基準標記線(6)使切割輔助裝置(I)與激光機對準，調整激光機激光頭高度使激光焦點位于擺片坯料的上表面； 第四步，開啟工作臺上的振動裝置(7)，使切割輔助裝置(I)連同待加工擺片沿擺片厚度的方向進行振動，使激光焦點在擺片厚度內以一定的頻率移動； 第五步，激光切割， 激光切割待加工的擺片，切割程序按照所需的擺片結構進行； 第六步，激光切割完成后，關閉 振動裝置(7)，將切割輔助裝置(I)從激光機工作臺上取下，然后將加工好的擺片和犧牲片從切割輔助裝置(I)中取出。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種提高加速度計擺片激光切割質量的方法，其特征在于:所述的第二步中犧牲片與擺片坯料的材質和外圓尺寸相同，厚度根據(jù)擺片而定，兩片犧牲片與擺片坯料總厚度不超過1.5mm ;所述的犧牲片和擺片坯料具有表面粗糙度Ra ( 10nm。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種提高加速度計擺片激光切割質量的方法，其特征在于:所述第一步中支撐環(huán)(2)的臺階高度小于擺片坯料和犧牲片的總厚度Imm 2mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種提高加速度計擺片激光切割質量的方法，其特征在于:所述第四步中振動裝置(7)以5 50Hz的頻率，0.5 Imm的振幅進行振動。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高加速度計擺片激光切割質量的方法。通過制作切割輔助裝置、安裝、固定、振動、激光切割等步驟減少掛渣，改善切口處的錐度問題，從而提高擺片激光切割質量的方法。本發(fā)明通過輔助裝置實現(xiàn)精確定位，并且可以在激光切割擺片時加入犧牲片，使未被輔助氣體帶走的殘渣粘附在犧牲片上，能消除擺片切縫附近的掛渣缺陷，同時改善玻璃表面對激光的散射等造成的切口處的錐度；本發(fā)明通過在激光切割的同時加入振動，使激光焦點在擺片厚度內上下移動，改善了因激光能量在焦點的集中造成的擺片厚度方向的能量不均勻，達到了減少切縫錐度、提高擺片結構加工精度和雙面圖形尺寸一致性的目的，使加工合格率提高10％以上。
文檔編號C03B33/08GK103086597SQ20121041416
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權日2012年10月26日
發(fā)明者秦淑斌, 袁楓, 張?zhí)m, 向偉榮, 郭琳瑞, 徐國棟, 周峰, 楊金耋 申請人:航天科工慣性技術有限公司