一种玻璃管的激光切割方法

技术领域

本发明涉及一种激光加工方法，具体涉及一种激光切割方法，尤其适用于玻璃管的加工。

背景技术

玻璃材料具有耐高温、耐腐蚀、不渗漏、不变质等良好的物化性能，以玻璃为材料制造的玻璃管在实验室和工业生产中都有广泛的应用。例如可以用来进行化学实验、物理实验和生物实验等，其适用于各种酸碱性溶液的实验。玻璃管可以用来制作管道系统，用于输送液体、气体和固体物质。此外，玻璃管还是玻璃纤维、玻璃光纤的原材料，也可用于进行材料封装等。对玻璃管进行切割加工，是玻璃管应用过程中的重要工序。

现有技术中，玻璃管的切割方法包括手工机械切割，火焰切割，水切割和激光切割。其中，激光切割能够有效提升切割良率，有利于保证切割精度。例如，中国发明专利CN112723733A公开了一种用于玻璃管切割的激光切割装置，包括激光器、贝塞尔光束切割头、同轴视觉系统和工装机构，其中，玻璃管安装在工装机构上，进行位置调节和自转，以使贝塞尔光束切割头对玻璃管进行旋转切割。这种方式需要对待切割玻璃管进行旋转，由于加入了机械移动和转动部件，其切割精度和效率受到一定影响，并且由于材料本身对理想圆柱状的偏离，可能导致切割无法顺利完成。

因此，机械运动导致的控制偏差，是玻璃管切割精度难以提升的一个重要因素。寻求一种在切割时不需要对玻璃管进行机械运动控制的切割方法，对于提高玻璃管的切割精度有着重要意义。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种玻璃管的激光切割方法，以提高玻璃管的激光切割加工精度和效率。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种玻璃管的激光切割方法，分别提供三个激光束，控制激光束的传输方向和聚焦点，使三个激光束的聚焦点分别扫描待切割玻璃管的环形管壁的三分之一并对玻璃管壁进行切割，通过三个激光束的扫描范围的组合，实现对整个玻璃管环形管壁的激光横向切割。

优选的技术方案，采用振镜控制激光束的偏折方向，实现激光束聚焦点对玻璃管壁的三分之一的扫描。

更优选地，所述振镜为三维振镜，通过三维振镜控制，使激光束的聚焦点在平移过程中保持在玻璃管管壁上。

进一步的技术方案，采用光束监控相机拍摄光束聚焦点，确认光束作用于玻璃管壁的位置，并将位置信息反馈给振镜系统，以精确调整光束作用点的位置。一般情况下，如果玻璃管的形状圆整、公差小，只需要根据设定好的聚焦点扫描路径控制振镜即可，但如果玻璃管的形状存在一定的公差，则可以通过设置光束监控相机实现反馈控制，对扫描路径进行微调，以优化激光加工质量。

上述技术方案中，所述激光束采用光纤激光器、固体激光器或二氧化碳气体激光器生成，由场镜进行激光束聚焦。激光束可以是脉冲激光或连续激光。

本发明的方法可以通过一种玻璃管的激光切割装置实现，所述激光切割装置包括激光器、激光束传输和控制光路、玻璃管夹持机构，设有三个激光器，分别对应设置有三组激光束传输和控制光路，三个激光器围绕玻璃管的横截面周向分布设置，所述激光束传输和控制光路包括激光束聚焦机构和激光束方向偏转机构，所述激光束聚焦机构使激光束聚焦在玻璃管的切割位置，所述激光束方向偏转机构使激光束具有扫描玻璃管的横截面的三分之一的偏折自由度，三个激光器对应的激光束的扫描范围覆盖玻璃管横截面的整个圆周。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明通过分别提供三个激光束，利用激光束的偏转实现对玻璃管壁切割位置的改变，三个激光束的聚焦点分别扫描待切割玻璃管的环形管壁的三分之一，从而覆盖整个环形管壁，不需要移动或转动玻璃管即可实现对玻璃管的激光横向切割。

2、由于在切割过程中不存在对玻璃管的机械移动或转动，能够很好地控制切割精度，提升切割效率。

附图说明

图1是本发明实施例的光路结构示意图。

其中：1、激光器；2、振镜；3、场镜；4、玻璃管。

实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见图1所示，一种玻璃管的激光切割装置，包括玻璃管夹持机构（图中未画出），用于夹持固定待切割玻璃管4。围绕待切割玻璃管4，分别设置有设有三个激光器1和对应的三组激光束传输和控制光路。

每组激光束传输和控制光路中，至少设有一个振镜2和一个场镜3，场镜3用于聚焦激光束，振镜2为三维振镜，用于控制激光束的传输方向，使激光束可以在小范围内偏转，改变激光束的聚焦点。通过设定振镜的位置和扫描范围，使得激光束的聚焦点能够在玻璃管壁上移动，并且，由于采用三维振镜，在平面移动过程中，激光束的聚焦点始终保持在玻璃管壁上。

由此，本实施例中的三个激光器分别提供三个激光束，控制激光束的传输方向和聚焦点，使三个激光束的聚焦点分别扫描待切割玻璃管的环形管壁的三分之一并对玻璃管壁进行切割，通过三个激光束的扫描范围的组合，实现对整个玻璃管环形管壁的激光横向切割。

本实施例中的激光器采用三台绿光纳秒脉冲光纤激光器，成等边三角形排列，其出射光束的夹角为60度。分别采用三套振镜和场镜控制每一台激光器的出射光束。每一台激光器只负责玻璃管圆周三分之一管壁的切割。三台激光器共同作用，可以实现玻璃管高精度和高效率的切割。

为保证光束扫描聚焦切割效果，本实施例中，设有光束监控相机，光束监控相机拍摄光束聚焦点，光束监控相机的输出连接传输至振镜的控制系统，对振镜进行反馈控制，以精确调整光束作用点的位置。光束监控相机可以配置绿光滤光片，以降低过强的绿激光被显示的强度和对探测的干扰。