一种适用于对金属薄片带膜切割的激光切割装置[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 110125559 A(43)申请公布日 2019.08.16

(21)申请号 201910512034.1(22)申请日 2019.06.13

(71)申请人 苏州镭扬激光科技有限公司

地址 215000 江苏省苏州市园区双马街二

号星华产业园10栋二楼西(72)发明人 戴家文　孙春海　

(74)专利代理机构 南京常青藤知识产权代理有

限公司 32286

代理人 史慧敏(51)Int.Cl.

B23K 26/38(2014.01)B23K 26/064(2014.01)B23K 26/70(2014.01)B23K 37/04(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

CN 110125559 A(54)发明名称

一种适用于对金属薄片带膜切割的激光切割装置(57)摘要

本发明提供一种适用于对金属薄片带膜切割的激光切割装置，包括激光器、扩束镜、振镜和场镜，所述扩束镜为2倍率的扩束镜，所述振镜和

所述场镜的焦距所述场镜的通光孔径均为20mm，

为F420mm；所述激光器通过光纤连接所述扩束镜，所述扩束镜的输出光路连接所述振镜，所述振镜的输出光路连接所述场镜，所述激光器发射的激光束依次经所述扩束镜、所述振镜和所述场镜聚焦至待切割的金属薄片上。使用本发明可以满足客户要求的300mm×300mm切割范围的同时，还保证激光光斑的小尺寸，解决切割效率和热变形的问题。

CN 110125559 A

权　利　要　求　书

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1.一种适用于对金属薄片带膜切割的激光切割装置，其特征在于，包括激光器、扩束镜、振镜和场镜，所述扩束镜为2倍率的扩束镜，所述振镜和所述场镜的通光孔径均为20mm，所述场镜的焦距为F420mm；所述激光器通过光纤连接所述扩束镜，所述扩束镜的输出光路连接所述振镜，所述振镜的输出光路连接所述场镜，所述激光器发射的激光束依次经所述扩束镜、所述振镜和所述场镜聚焦至待切割的金属薄片上。

2.根据权利要求1所述的适用于对金属薄片带膜切割的激光切割装置，其特征在于，还包括工件载具，所述工件载具内固定安装有磁铁，所述金属薄片为含铁质材质，所述磁铁将所述金属薄片吸附于所述工件载具上。

3.根据权利要求2所述的适用于对金属薄片带膜切割的激光切割装置，其特征在于，所述磁铁为直径范围5～15mm的圆柱形的磁铁，若干个所述磁铁嵌设于所述工件载具内，若干个所述磁铁在所述工件载具上排布出300mm×300mm的阵列范围。

4.根据权利要求3所述的适用于对金属薄片带膜切割的激光切割装置，其特征在于，所述磁铁的表面与所述工件载具的表面平齐。

5.根据权利要求4所述的适用于对金属薄片带膜切割的激光切割装置，其特征在于，所述磁铁表面覆盖一层磁性铝合金板，所述金属薄片可以贴合在所述磁性铝合金板上。

6.根据权利要求5所述的适用于对金属薄片带膜切割的激光切割装置，其特征在于，所述磁性铝合金板的厚度范围为0.5～1.5mm。

7.根据权利要求6所述的适用于对金属薄片带膜切割的激光切割装置，其特征在于，所述磁性铝合金板的四周通过螺钉固定于所述工件载具上。

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说　明　书

一种适用于对金属薄片带膜切割的激光切割装置

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技术领域

[0001]本发明属于激光切割技术领域，具体涉及一种适用于对金属薄片带膜切割的激光切割装置。

背景技术[0002]加热片的加工过程中采用到金属薄片切割工艺，其结构为在两层塑料膜之间夹着一层金属薄片，需要将金属薄片切割出需要的形状，以便做发热用。[0003]传统工艺采用蚀刻的方式，先将一层塑料膜附在金属薄片上，用药水将金属薄片蚀刻出需要的形状尺寸，并且药水不伤害到塑料膜，然后再附上另外一层塑料膜，将金属薄片夹在中间。然而由于环保的要求，蚀刻的方式正在逐渐被淘汰，急需采用新工艺来代替。[0004]若直接用切割头切割，切割头在切割金属薄片的同时，热量会伤到下面的塑料膜；而由于金属薄片的切割范围通常达到300mm×300mm，若采用普通的振镜式切割，则无法达到客户要求的切割范围，并且金属薄片无法被均匀地切透。[0005]另外，由于产品厚度过薄，部分金属薄片的厚度只有0.04mm，在激光切割的时候，热变形会让产品翘起，从而偏离焦距，造成局部无法切断，因此需要对产品载具部分进行设计改造。

发明内容

[0006]本发明的目的是提供一种适用于对金属薄片带膜切割的激光切割装置，在达到客户要求的300mm×300mm切割范围的同时，还保证激光光斑的小尺寸，解决切割效率和热变形的问题。

[0007]本发明提供了如下的技术方案：

[0008]一种适用于对金属薄片带膜切割的激光切割装置，包括激光器、扩束镜、振镜和场镜，所述扩束镜为两倍率的扩束镜，所述振镜和所述场镜的通光孔径均为20mm，所述场镜的焦距为F420mm；所述激光器通过光纤连接所述扩束镜，所述扩束镜的输出光路连接所述振镜，所述振镜的输出光路连接所述场镜，所述激光器发射的激光束依次经所述扩束镜、所述振镜和所述场镜聚焦至待切割的金属薄片上。[0009]优选的，还包括工件载具，所述工件载具上安装有磁铁，所述金属薄片为含铁质材质，所述磁铁将所述金属薄片吸附于所述工件载具上。[0010]优选的，所述磁铁为直径范围5～15mm的圆柱形的磁铁，若干个所述磁铁嵌设于所述工件载具内，若干个所述磁铁在所述工件载具上排布出300mm×300mm的阵列范围。[0011]优选的，所述磁铁的表面与所述工件载具的表面平齐。[0012]优选的，所述磁铁表面覆盖一层磁性铝合金板，所述金属薄片可以贴合在所述磁性铝合金板上。[0013]优选的，所述磁性铝合金板的厚度范围为0.5～1.5mm。[0014]优选的，所述磁性铝合金板的四周通过螺钉固定于所述工件载具上。

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说　明　书

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本发明的有益效果是：本发明采用焦距为F420mm的场镜，以达到客户300mm×

300mm的切割范围要求，采用两倍率的扩束镜对光束进行扩束，可以改变光斑大小，优化切割的效率和热效应，减少了重复切割次数，提高了切割效率，改善了因热变形而翘起的现象，提高了切割精度，并且不会损伤金属薄片下面的塑料膜；采用通光孔径20mm的振镜和场镜，方便扩束后的光束顺利通过，避免了边角区域缺光现象，保证了切割范围的有效性和完整性。

附图说明

[0016]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：[0017]图1是本发明的内部结构示意图；[0018]图中标记为：1.金属薄片；2.塑料膜；3.激光器；4.扩束镜；5.振镜；6.场镜；7.工件载具；8.磁铁；9.磁性铝合金板。具体实施方式

[0019]本实施例提供一种适用于对金属薄片带膜切割的激光切割装置，该金属薄片1为含铁质薄片，其底部覆有一层塑料膜2，该金属薄片用于生产加热片。如图1所示，本装置包括激光器3、扩束镜4、振镜5和场镜6，扩束镜4为二倍率的扩束镜，振镜5和场镜6的通光孔径均为20mm，场镜6的焦距为F420mm；激光器3通过光纤连接扩束镜4，扩束镜4的输出光路连接振镜5，振镜5的输出光路连接场镜6，激光器3发射的激光束依次经扩束镜4、振镜5和场镜6聚焦至待切割的金属薄片1上。[0020]在本装置中，为了达到客户300mm×300mm的切割范围要求，需选用焦距F420mm的场镜。但是该场镜6存在激光光斑过大的问题，激光束光斑过大，会造成切割效率低下，多次重复切割后，会伤到背面的塑料膜2，并且产生很大的热变形。因此，本装置中用两倍率的扩束镜4来改善光斑过大的问题，因为1.5倍的扩束效果不明显，对光斑的改善不大，2.5倍和3倍的扩束镜光束直径过大，没有相应的配件可以配合。激光光束经两倍率的扩束镜4扩大后，再经场镜6聚焦的光斑可以更小，提高了切割效率，从而减少重复切割次数，热变形也减小了许多，保证了切割精度，并且不会损伤背面的塑料膜。[0021]但是扩大后的激光光束，直径超过了16mm，普通的10mm振镜头无法完全接住光束，会有缺光现象。因此，本装置选用了通光孔径20mm的振镜5，同时振镜5的速度可以达到客户要求的1000mm/s以上。[0022]同时，扩大后的光束，常规场镜的通光孔无法满足16mm的光束，特别是在300mm×300mm范围的边角区域，会有明显的缺光现象，这是由普通场镜的上通光孔尺寸过小造成的。因此，本装置采用非常规的20mm通光孔径的场镜6，解决了边角区域缺光现象，保证了切割的有效性。

[0023]通过以上配置，达到了客户要求的300mm×300mm切割范围的同时，还保证了激光光斑的小尺寸，解决了切割效率和热变形的问题。[0024]本装置还包括工件载具7，工件载具7位于场镜6的正下方，工件载具7内安装有磁铁8，磁铁8将金属薄片1稳定地吸附于工件载具7上，使金属薄片1在切割过程中不会移动，

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保证了切割的精确度。具体地，磁铁8为直径范围5～15mm的圆柱形的磁铁，优选直径为10mm，若干个磁铁8嵌设式地固定于工件载具7内，磁铁8的上表面与工件载具7的表面平齐，从而保证金属薄片1的平整性；若干个磁铁8在工件载具7上排布出300mm×300mm的阵列范围，磁铁8采用分散式的排列方式，使金属薄片在切割过程中可以始终稳定地被磁铁8吸附住。

[0025]为了进一步改善金属薄片的热变形问题，在磁铁8的表面覆盖一层磁性铝合金板9，磁性铝合金板9的面积大于金属薄片1的面积，磁性铝合金板9的厚度范围为0.5～1.5mm，优选厚度1mm，较薄的板厚有利于保证磁铁对金属薄片的磁吸力，磁性铝合金板9的中部吸附于磁铁8上，其表面平整，四周通过螺钉固定于工件载具7上。磁性铝合金板9具有良好的导热性能，切割时将金属薄片1覆盖且贴合在磁性铝合金板9表面，改善了金属薄片1的散热效果，减少了金属薄片1的热变形量，进一步提高了切割精度。[0026]本装置的工作过程为：将底部带塑料膜2的金属薄片1放置于工件载具7的磁性铝合金板9上，磁铁8将金属薄片1吸附于工件载具7上，启动激光器3，激光器3发出的激光束经过扩束镜4扩束和准直后，由振镜5内的振镜片反射后传输到场镜6，激光束经过场镜6在金属薄片1上聚焦后切割金属薄片1。

[0027]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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说　明　书　附　图

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图1

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