CN107538131A - 一种玻璃孔加工方法 - Google Patents

Abstract

一种玻璃孔加工方法，包括以下步骤：（1）通过激光对玻璃待加工部位进行通孔切割：使用激光光束聚焦在待加工部位，蚀刻去除材料；（2）通过机械倒角对待加工通孔的上下面进行倒角：机械倒角机每个磨头都由独立的XY轴电动平台进行位置调整和独立的升降轴进行磨头高度调整及磨削进给量控制；产品输送到位停止后，CCD模组对第一个孔进行视觉捕捉，完成后，CCD模组移动到第二个孔对应位置，对第二个孔进行视觉捕捉；调整磨头位置，进行部分孔上部及另一部分孔的下部的倒角，升降轴移动，待一面倒角尺寸达到要求时，进给停止，磨头复位，调整位置，对通孔的另一待加工面进行倒角，待该面倒角尺寸达到要求时，然后复位。

Description

一种玻璃孔加工方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃孔加工方法，应用于光伏太阳能玻璃加工，针对大幅面光伏太阳能玻璃加工通孔并对孔两面进行倒角，属于激光、机械加工技术领域。

背景技术

玻璃的应用越来越广，在可再生能源光伏太阳能产业中，随着双玻模组的太阳能基板应用推广，对大幅面光伏玻璃的需求大增。所述应用中要求玻璃幅面内加工若干通孔且对通孔上下表面进行倒角。

现行方案是机械钻孔并倒角，采用上下双钻头加工方式，钻头前端钻通孔后部带倒角刀刃，钻孔及倒角一次完成。钻头部分为悬臂结构，加工时需将玻璃放入上下两头之间。采用上压料机构将玻璃压紧，玻璃压紧后再进行上下部钻孔，钻孔过程中需喷水，将钻孔过程中产生的粉屑带走。机械钻孔为接触式加工，钻头的磨损不可避免，导致了成品率下降，甚至钻头钝化造成玻璃破片，而且影响生产产能。机械钻孔只能加工圆状孔，其他异形孔如腰形孔加工很麻烦，三角形孔则是基本不可能。现有的机械钻机孔无法覆盖全幅面玻璃，只能加工边缘一定范围区域，特别是超过2米长的大尺寸玻璃中部打孔，机械悬臂超过1米，无法满足需求，同时，激光倒角效率低，经济效益不好。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种玻璃孔加工方法，该方法采用先以激光打通孔，再通过机械倒角通孔的上下面。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种玻璃孔加工方法，包括以下步骤：

（1）通过激光对玻璃待加工部位进行通孔切割：选定玻璃的待加工部位，使用激光光束聚焦在待加工部位，蚀刻去除材料，得到所需直径大小的通孔；

（2）通过机械倒角对待加工通孔的上下面进行倒角：机械倒角机每个磨头都由独立的XY轴电动平台进行位置调整和独立的升降轴进行磨头高度调整及磨削进给量控制，产品定位采用CCD影像视觉定位通孔，捕捉待加工通孔的中心位置；产品输送到位停止后，CCD模组对第一个孔进行视觉捕捉，完成后，CCD模组移动到第二个孔对应位置，对第二个孔进行视觉捕捉；根据CCD反馈结果调整磨头位置，进行部分孔上部及另一部分孔的下部的倒角，升降轴移动，待一面倒角尺寸达到要求时，进给停止，磨头复位，调整位置，对通孔的另一待加工面进行倒角，待该面倒角尺寸达到要求时，升降轴停止进给，然后复位。

进一步地，步骤（1）中，激光打孔机产品输送到位停止后，先CCD定位，***根据CCD定位反馈结果调整激光切割头位置，使切割头射出的激光光束作用到玻璃10的待加工部位，依据需要加工的通孔形状，通过切割头内部镜片高速摆动移动激光束，从而蚀刻掉待加工部位材料，等待加工部位通孔形状完全切透以后，停止激光加工。

进一步地，步骤（1）中，所述待加工部位通孔形状可以为圆孔，腰形孔或任意曲线形状。

进一步地，步骤（1）中，通过激光对玻璃待加工部位进行通孔切割过程中，激光可以采用同心圆蚀刻、螺旋蚀刻等多种蚀刻方式来蚀刻掉所述待加工部位。

进一步地，步骤（1）中，激光蚀刻待加工部位从玻璃的上表面开始逐渐往下或从下表面开始逐渐往上进行，或先从上表面蚀刻部分厚度，再从下表面逐渐往上进行。

进一步地，步骤（1）中，激光打孔是采用波长532nm纳秒绿光激光器，将激光光源产生的高脉冲能量的光束通过外光路扩束调整，以高速振镜扫描的方式透过聚焦镜聚焦于玻璃上进行通孔切割加工。

进一步地，步骤（1）中，激光打孔机设置抽尘机构，将激光加工过程中产生的粉尘吸走。

进一步地，步骤（2）中，采用磨头对待加工通孔上下表面进行倒角，所述磨头包括上部磨头和下部磨头，磨头由电机驱动高速旋转，升降轴运动带动磨头快速接近待加工玻璃，待磨头即将接触，升降轴改慢速运动即对磨头轴向施加缓慢的进给，直到磨头对通孔表面磨削去除材料达到所需尺寸后，磨头快速退出，完成倒角加工。

进一步地，步骤（2）中，在磨头即将接触待加工玻璃10时，对磨头与玻璃10结合部位喷水，直到磨头退出后结束喷水。

进一步地，步骤（2）中，所述磨头采用圆锥磨头，磨头目数采用180目。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.激光打孔为非接触式加工，无刀具磨损，加工品质稳定。

2.激光打孔结构简单，龙门结构，激光切割头可以加工整幅面玻璃产品任意位置的孔。

3.适用不同直径大小的孔径，不需换刀，换线调整方便。

4.激光打孔胜任各种形状的孔加工。

5.机械倒角，效率高，加工量小，磨头磨损缓慢，更换频率低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明中玻璃通孔加工方法的流程图；

图2为本发明中机械倒角方法的流程图；

图3为本发明一实施方式中激光加工示意图；

图4为本发明一实施方式中一面机械倒角加工示意图；

图5为本发明一实施方式中另一面机械倒角加工示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，本实施例的一种玻璃孔加工方法，按加工工序先后顺序布置在玻璃生产线的不同工站，Ⅰ工站设置一台激光打孔机，由包含但并不限于1套激光头加工对应数量的通孔。Ⅱ工站设置一台机械倒角机，由包含但不限于2个磨头分上下面完成对应通孔的倒角加工。

所述激光打孔机产品输送到位停止后，先CCD定位，***根据CCD定位反馈结果调整激光切割头位置，进行激光加工，直至完成通孔切割。

所述激光打孔是采用波长532nm纳秒绿光激光器，***将激光光源产生的高脉冲能量的光束通过外光路扩束调整，以高速振镜扫描的方式透过聚焦镜聚焦于玻璃上进行通孔切割加工。

所述激光打孔机的若干激光切割头在打孔工序中可以完成1次或多次的激光打孔动作，需要快速生产效率时采用多头1次打孔，而当有切割头需维护时，其他切割头可以补位进行打孔，该切割头将进行不止1次打孔动作。

所述激光打孔机的产品定位采用CCD影像视觉定位产品轮廓。CCD定位可以得到非常快的响应速度，同时CCD直接定位产品轮廓可以避免因产品尺寸精度误差而造成的定位不准问题。

作为本发明的进一步改进，所述激光打孔机设置抽尘机构，将激光加工过程中产生的粉尘吸走。

所述机械倒角机每个磨头都由独立的XY轴电动平台进行位置调整和独立的升降轴进行磨头高度调整及磨削进给量控制，产品定位采用CCD影像视觉定位通孔，捕捉待加工通孔的中心位置。产品输送到位停止后，CCD模组对第一个孔进行视觉捕捉，完成后，CCD模组移动到第二个孔对应位置，对第二个孔进行视觉捕捉。***根据CCD反馈结果调整磨头位置，进行部分孔上部及另一部分孔的下部的倒角，升降轴移动，待一面倒角尺寸达到要求时，进给停止，磨头复位，调整位置，对通孔的另一待加工面进行倒角，待该面倒角尺寸达到要求时，升降轴停止进给，然后复位。

作为本发明的进一步改进，所述磨头的旋转驱动电机转速为3000rpm, 磨头细度选用180目，磨头采用90°锥度。磨头越细转速越高，倒角得到的表面粗超度越细。

作为本发明的进一步改进，在磨头倒角过程中，需要对倒角部位进行喷水，水避免了干摩擦造成倒角部位崩边，水流还可带走磨削产生的粉末，提高倒角面光洁度。

如图1所示，本发明一实施方式中，玻璃通孔加工方法包括以下步骤：

S1、通过激光对玻璃待加工部位进行通孔切割。具体的，结合参照图3所示。

按照用户需求，选定玻璃10的待加工部位，使用激光光束聚焦在待加工部位，蚀刻去除材料，得到所需直径大小的通孔。具体的，通过CCD视觉定位等方式，确定玻璃10的待加工部位，移动激光切割头位置，使切割头射出的激光光束作用到玻璃10的待加工部位，依据需要加工的通孔形状，通过切割头内部镜片高速摆动移动激光束，从而蚀刻掉待加工部位材料，等待加工部位通孔形状完全切透以后，停止激光加工。

相应的，所述待加工部位通孔形状可以为圆孔，腰形孔或任意曲线形状。

所述通过激光对玻璃待加工部位进行通孔切割过程中，激光可以采用同心圆蚀刻、螺旋蚀刻等多种蚀刻方式来蚀刻掉所述待加工部位。

相应的，激光蚀刻待加工部位可以从玻璃10的上表面开始逐渐往下或从下表面开始逐渐往上进行，也可以先从上表面蚀刻部分厚度，再从下表面逐渐往上进行。在本发明一优选实施方式中，选择从下表面开始逐渐往上进行蚀刻待加工部位，该方式便于蚀刻生产的粉尘微粒及时掉落，有利提高切割效率。

相应的，所述激光束为短脉冲激光束或超短脉冲激光束。在本发明一优选实施方式中，选择绿光纳秒激光器，可以获得满足用户需要的较好的加工质量和加工速度，并且成本相对超短脉冲激光器要低廉多，总体经济效益较好。

所述通过激光对玻璃待加工部位进行通孔切割过程中，在玻璃10上下表面切割部位附近设置抽尘口，将蚀刻过程中产生的粉尘颗粒及时吸走，避免激光能量被粉尘颗粒吸收及光束被粉尘颗粒反射而影响切割效率。

S2、通过机械倒角对待加工通孔的上下面进行倒角。

具体的，结合参照图4、图5所示。采用一种加工效率高且易获得良好表面质量的倒角方法，使用机械方式-倒角磨头对待加工玻璃10通孔上下表面进行倒角。

在本发明一优选实施方式中，采用磨头对待加工通孔上下表面进行倒角，所述磨头包括上部磨头11和下部磨头12。

相应的，磨头由电机驱动高速旋转，升降轴运动带动磨头快速接近待加工玻璃10，待磨头即将接触，升降轴改慢速运动即对磨头轴向施加缓慢的进给，直到磨头对通孔表面磨削去除材料达到所需尺寸后，磨头快速退出，完成倒角加工。

实施中，在磨头即将接触待加工玻璃10时，对磨头与玻璃10结合部位喷水，直到磨头退出后结束喷水。

优选的，所述磨头采用圆锥磨头，依据需要的倒角尺寸，采用90°或120°或其他锥度的磨头，本发明一优选实施方式中所述磨头采用锥度90°。

优选的，为了获得良好表面粗糙度的倒角外观，本发明一优选实施方式中磨头目数采用180目。

优选的，为了稳定生产，降低磨头更换频率，本发明一优选实施方式中磨头采用烧结成型的，使用寿命相对电镀磨头的长。

优选的，本发明一优选实施方式中所述磨头旋转转速达到3000rpm，理论上越高的转速可以得到越小的表面粗糙度，但越高的转速耗费的成本越大。本论述采用的转速可以获得用户需要的表面粗超度，而成本低廉，经济效益较好。

具体的，结合参照图2所示，使用机械倒角方式对待加工通孔的上下面进行倒角包括以下步骤：

P1：使用磨头对待加工通孔的一面进行倒角，得到需要的倒角尺寸及倒角部位表面形态。

P2: 使用磨头对待加工通孔的另一面进行倒角，得到需要的倒角尺寸及倒角部位表面形态。

对同一个待加工的通孔，上下面分步骤倒角，避免了上下部磨头相撞的风险，同时上下倒角分开喷水利于得到需要的倒角表面质量。

与现有技术相比，本发明玻璃孔加工方法，先通过激光加工通孔，加工成品良品率高、使用维护简单、适用性强既能打各种尺寸形状的孔，又能打大幅面任意位置。再利用磨头对通孔上下表面倒角，加工速度快，加工品质好，可以得到需要的表面粗糙度及肉眼不可见的加工边缘崩边。

应该理解，尽管参考其示例性的实施方案，已经对本发明进行具体地显示和描述，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不背离由权利要求书所定义的本发明的精神和范围的条件下，可以在其中进行各种形式和细节的变化，可以进行各种实施方案的任意组合。

Claims (10)

1.一种玻璃孔加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）通过激光对玻璃待加工部位进行通孔切割：选定玻璃的待加工部位，使用激光光束聚焦在待加工部位，蚀刻去除材料，得到所需直径大小的通孔；

（2）通过机械倒角对待加工通孔的上下面进行倒角：机械倒角机每个磨头都由独立的XY轴电动平台进行位置调整和独立的升降轴进行磨头高度调整及磨削进给量控制，产品定位采用CCD影像视觉定位通孔，捕捉待加工通孔的中心位置；产品输送到位停止后，CCD模组对第一个孔进行视觉捕捉，完成后，CCD模组移动到第二个孔对应位置，对第二个孔进行视觉捕捉；根据CCD反馈结果调整磨头位置，进行部分孔上部及另一部分孔的下部的倒角，升降轴移动，待一面倒角尺寸达到要求时，进给停止，磨头复位，调整位置，对通孔的另一待加工面进行倒角，待该面倒角尺寸达到要求时，升降轴停止进给，然后复位。

2.根据权利要求1所述的一种玻璃孔加工方法，其特征在于：步骤（1）中，激光打孔机产品输送到位停止后，先CCD定位，***根据CCD定位反馈结果调整激光切割头位置，使切割头射出的激光光束作用到玻璃10的待加工部位，依据需要加工的通孔形状，通过切割头内部镜片高速摆动移动激光束，从而蚀刻掉待加工部位材料，等待加工部位通孔形状完全切透以后，停止激光加工。

3.根据权利要求2所述的一种玻璃孔加工方法，其特征在于：待加工部位通孔形状可以为圆孔，腰形孔或任意曲线形状。

4.根据权利要求1所述的一种玻璃孔加工方法，其特征在于：步骤（1）中，通过激光对玻璃待加工部位进行通孔切割过程中，激光可以采用同心圆蚀刻、螺旋蚀刻等多种蚀刻方式来蚀刻掉所述待加工部位。

5.根据权利要求1所述的一种玻璃孔加工方法的评价方法，其特征在于：步骤（1）中，激光蚀刻待加工部位从玻璃的上表面开始逐渐往下或从下表面开始逐渐往上进行，或先从上表面蚀刻部分厚度，再从下表面逐渐往上进行。

6.根据权利要求1所述的一种玻璃孔加工方法的评价方法，其特征在于：步骤（1）中，激光打孔是采用波长532nm纳秒绿光激光器，将激光光源产生的高脉冲能量的光束通过外光路扩束调整，以高速振镜扫描的方式透过聚焦镜聚焦于玻璃上进行通孔切割加工。

7.根据权利要求1所述的一种玻璃孔加工方法的评价方法，其特征在于：步骤（1）中，激光打孔机设置抽尘机构，将激光加工过程中产生的粉尘吸走。

8.根据权利要求1所述的一种玻璃孔加工方法的评价方法，其特征在于：步骤（2）中，采用磨头对待加工通孔上下表面进行倒角，所述磨头包括上部磨头和下部磨头，磨头由电机驱动高速旋转，升降轴运动带动磨头快速接近待加工玻璃，待磨头即将接触，升降轴改慢速运动即对磨头轴向施加缓慢的进给，直到磨头对通孔表面磨削去除材料达到所需尺寸后，磨头快速退出，完成倒角加工。

9.根据权利要求1所述的一种玻璃孔加工方法的评价方法，其特征在于：步骤（2）中，在磨头即将接触待加工玻璃时，对磨头与玻璃结合部位喷水，直到磨头退出后结束喷水。

10.根据权利要求1所述的一种玻璃孔加工方法的评价方法，其特征在于：步骤（2）中，所述磨头采用圆锥磨头，磨头目数采用180目。