專利名稱：激光加工裝置、激光加工裝置的制造方法、激光加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光加工裝置、激光加工裝置的制造方法、以及激光加工方法，特別地，涉及利用在從噴嘴噴射的噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光來(lái)加工被加工物的激光加工裝 置、激光加工裝置的制造方法、以及激光加工方法。
背景技術(shù)：
先前以來(lái)，作為通過(guò)噴射水等液體來(lái)加工被加工物的加工裝置，已知有例如專利 文獻(xiàn)1中記載的加工裝置。在專利文獻(xiàn)1中記載的具有液體噴射噴嘴裝置的加工裝置中， 噴射的高壓水從被加工物濺起，在加工部的周圍擴(kuò)散，為了防止由于在空氣中飛散而弄濕 被加工物，在噴嘴前端部設(shè)置筒體，并且在該筒體的前端安裝柔軟材料，使柔軟材料密接于 被加工物而進(jìn)行加工，從而防止水向加工部周圍擴(kuò)散。并且，作為其他實(shí)例，已知有例如專利文獻(xiàn)2中記載的通過(guò)噴射混入了磨料 (abrasive)的超高壓水來(lái)切斷被加工物的噴水切斷裝置。在專利文獻(xiàn)2中記載的噴水切斷 裝置中，為了防止含有磨料的高壓水在被加工物上濺起而在被加工物的外表面飛散，在高 壓水的噴出噴嘴的周圍設(shè)置灑水口，形成幕狀的水環(huán)狀流，防止來(lái)自噴出噴嘴的水飛散。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)昭63-77699號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)平5-42500號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
(發(fā)明要解決的問(wèn)題)于是，近年來(lái)，開(kāi)發(fā)出一種激光加工裝置，其中從噴嘴噴射液體形成噴流液柱，利 用在該噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光來(lái)加工被加工物。該形式的激光加工裝置，與現(xiàn)有的僅利 用激光來(lái)進(jìn)行加工的裝置、以及如上述的僅使用高壓水來(lái)進(jìn)行加工的裝置不同，通過(guò)在噴 流液柱內(nèi)引導(dǎo)激光并全反射，在噴流液柱內(nèi)傳送激光。因此，為了良好地保持激光的傳送效 率，需要使噴流液柱穩(wěn)定。在這樣的激光加工裝置中，當(dāng)噴流液柱碰到被加工物并且液體濺起時(shí)，存在液體 附著在噴射噴流液柱的噴嘴上的情況。在該情況下，附著的液體擾亂從噴嘴噴射的噴流液 柱的流動(dòng)，結(jié)果，使激光的傳送效率降低，并且使激光加工效率降低。因此，在這種類型的激 光加工裝置中，獲得穩(wěn)定的噴流液柱是非常重要的。本發(fā)明的目的在于提供一種激光加工裝置、該激光加工裝置的制造方法、以及激 光加工方法，其中，該激光加工裝置利用在從噴嘴噴射的噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光來(lái)加工 被加工物，能夠防止液體附著于噴嘴以及保護(hù)噴流液柱，并且能夠提高激光的傳送效率。(解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案)為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的激光加工裝置包括產(chǎn)生激光的激光振蕩器、以及將 噴流液體噴射于被加工物的噴嘴，通過(guò)在從所述噴嘴噴射的噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光來(lái)加 工所述被加工物，所述激光加工裝置的特征在于包括蓋，配置在所述噴嘴與所述被加工物之間，保護(hù)所述噴嘴以及所述噴流液柱不受噴射的所述噴流液體的濺起的影響。在所述蓋 上形成從所述噴嘴噴射的噴流液柱能夠通過(guò)的孔。在這樣構(gòu)成的本發(fā)明中，噴流液柱通過(guò)形成于蓋的孔，向被加工物噴射。激光在 噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)，照射于被加工物，從而對(duì)被加工物進(jìn)行加工。在激光加工中，即使在噴 流液柱碰到被加工物從而噴流液體濺起的情況下，蓋防止液體附著于噴嘴以及擾亂噴流液 柱。因此，不會(huì)使在噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光的傳送效率降低，能夠維持良好的加工效率。在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述孔通過(guò)在從所述噴嘴噴射的所述噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo) 的激光形成。由于在蓋上形成通過(guò)在噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光而加工的孔，因此孔的直徑與噴 流液柱的直徑大致相同，在激光加工中，形成在噴流液柱與孔之間的間隙被抑制在最小限 度。因此，通過(guò)蓋，能夠更可靠地防止碰到被加工物而濺起的液體附著于噴嘴以及碰到噴流 液柱，能夠防止擾亂噴流液柱。并且，由于形成于蓋的孔通過(guò)在噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光而 形成，如果在蓋安裝于激光加工裝置的狀態(tài)下形成孔，就不 用將孔相對(duì)于噴流液柱進(jìn)行對(duì) 位，能夠?qū)⑸w的孔配置在正確的位置。在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，從所述噴嘴的上面到所述蓋的上面的距離為4_40mm，在所 述蓋的上面設(shè)置空間部，所述空間部的沿著所述噴流液柱的方向的尺寸在2mm以上，并且 所述空間部的大致垂直于所述噴流液柱的方向的尺寸在5mm以上。在這樣構(gòu)成的本發(fā)明中，由于從所述噴嘴的上面到所述蓋的上面的距離為 4-40mm，并且在所述蓋的上面設(shè)置空間部，其中所述空間部的沿著所述噴流液柱的方向的 尺寸在2mm以上，并且所述空間部的大致垂直于所述噴流液柱的方向的尺寸在5mm以上，因 此能夠維持良好的加工性能，同時(shí)能夠可靠地防止濺起的液體附著于噴嘴以及擾亂噴流液 柱。當(dāng)從噴嘴的上面到蓋的上面的距離過(guò)大時(shí)，即沿著空間部的噴流液柱的方向的尺寸增 大時(shí)，由于從噴嘴到被加工物的距離也變大，因此噴嘴不能接近被加工物的加工面，難以獲 得良好的加工性能。另一方面，當(dāng)從噴嘴的上面到蓋的上面的距離過(guò)小時(shí)，即沿著空間部的 噴流液柱的方向的尺寸減大時(shí)，液體由于表面張力等附著在蓋與噴嘴之間，難以可靠地防 止液體附著于噴嘴以及擾亂噴流液柱。在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，形成于所述蓋的所述孔的直徑在所述噴流液柱的直徑以 上，并且在所述噴流液柱的直徑的20倍以下。在這樣構(gòu)成的本發(fā)明中，由于孔的直徑在噴流液柱的直徑以上，并且在噴流液柱 的直徑的20倍以下，因此在確保噴流液柱能夠通過(guò)蓋的尺寸的同時(shí)，將孔的直徑抑制在最 小限度，能夠有效地保護(hù)噴嘴以及噴流液柱不受噴流液體的濺起的影響。這里，當(dāng)孔的直 徑比噴流液柱的直徑小時(shí)，噴流液柱不能通過(guò)孔，當(dāng)孔的直徑大于噴流液柱的直徑的20倍 時(shí)，形成在噴流液柱與孔之間的間隙變大，濺起的噴流液體從該間隙進(jìn)入蓋的上方并附著 于噴嘴，存在碰到噴嘴與蓋之間的噴流液柱的可能性。在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述蓋形成薄板狀。在這樣構(gòu)成的本發(fā)明中，由于蓋形成薄板狀，因此利用在噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激 光，能夠容易并高精度地形成蓋的孔。在本發(fā)明中，優(yōu)選的是還包括空氣噴射裝置，配置在所述蓋與所述被加工物之間， 向所述被加工物噴射空氣。
在這樣構(gòu)成的本發(fā)明中，在被加工物的激光加工中，當(dāng)利用空氣噴射裝置向被加工物噴射空氣時(shí)，空氣噴射將被加工物的加工部周邊的液體排除。因此，通過(guò)空氣噴射裝 置，能夠更有效地防止液體向噴嘴濺起，并且能夠更可靠地防止液體附著于噴嘴以及擾亂 噴流液柱。并且，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的激光加工裝置的制造方法包括產(chǎn)生激光的激 光振蕩器、以及將噴流液體噴射于被加工物的噴嘴，通過(guò)在從所述噴嘴噴射的噴流液柱內(nèi) 被引導(dǎo)的激光來(lái)加工所述被加工物，所述激光加工裝置的制造方法的特征在于包括在所 述噴嘴與所述被加工物之間安裝蓋的步驟，其中，所述蓋保護(hù)所述噴嘴以及所述噴流液柱 不受噴射的所述噴流液體的濺起的影響；以及通過(guò)照射在所述噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光， 在所述蓋上形成所述噴流液柱能夠通過(guò)的孔的步驟。在這樣構(gòu)成的本發(fā)明中，由于利用在噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光在蓋上形成孔，因 此孔的直徑與噴流液柱的直徑大致相同。因此，能夠制造在激光加工中將噴流液柱與孔之 間的間隙抑制在最小限度，通過(guò)蓋，能夠可靠地防止碰到被加工物而濺起的液體附著于噴 嘴以及碰到噴嘴與蓋之間的噴流液柱，并且能夠防止擾亂噴流液柱的激光加工裝置。因此， 制造的激光加工裝置沒(méi)有使激光的傳送效率降低，能夠維持更加良好的加工效率。并且，由 于通過(guò)在噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光形成蓋的孔，因此不用將孔相對(duì)于噴流液柱進(jìn)行對(duì)位， 能夠在蓋的正確的位置形成與噴流液柱匹配的孔。并且，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的激光加工方法利用激光加工裝置來(lái)進(jìn)行，所述 激光加工裝置包括產(chǎn)生激光的激光振蕩器、以及將噴流液體噴射于被加工物的噴嘴，通過(guò) 在從所述噴嘴噴射的噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光來(lái)加工所述被加工物，所述激光加工方法的 特征在于包括在所述噴嘴與所述被加工物之間安裝蓋的步驟，其中，所述蓋保護(hù)所述噴嘴 以及所述噴流液柱不受噴射的所述噴流液體的濺起的影響；通過(guò)照射在所述噴流液柱內(nèi)被 引導(dǎo)的激光，在所述蓋上形成所述噴流液柱能夠通過(guò)的孔的步驟；以及利用在通過(guò)所述孔 的所述噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光對(duì)所述被加工物進(jìn)行加工的步驟。在這樣構(gòu)成的本發(fā)明中，由于在噴嘴與被加工物之間安裝蓋，并且通過(guò)在噴流液 柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光在蓋上形成孔，因此噴流液柱通過(guò)形成的孔噴射于被加工物。之后，通過(guò) 在噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光進(jìn)行被加工物的加工。由于利用在噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光在蓋上形成孔，因此孔的直徑與噴流液柱的 直徑大致相同。因此，在激光加工中，能夠?qū)娏饕褐c孔之間的間隙抑制在最小限度，通 過(guò)蓋，能夠可靠地防止碰到被加工物而濺起的液體附著于噴嘴以及碰到噴嘴與蓋之間的噴 流液柱，能夠防止擾亂噴流液柱。因此，沒(méi)有使激光的傳送效率降低，能夠維持良好的加工 效率來(lái)進(jìn)行激光加工。并且，由于通過(guò)在噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光形成蓋的孔，因此不用將 孔相對(duì)于噴流液柱進(jìn)行對(duì)位，能夠在蓋的正確的位置形成與噴流液柱匹配的孔。


圖1是示出本發(fā)明第1實(shí)施方式的激光加工裝置的整體的概略構(gòu)成圖。圖2是本發(fā)明第1實(shí)施方式的激光加工裝置的一部分的放大視圖。圖3是本發(fā)明第2實(shí)施方式的激光加工裝置的一部分的放大視圖。符號(hào)說(shuō)明
1、50激光加工裝置2激光加工頭10 噴嘴14激光振蕩器28、54 支架30、56 蓋36、70 貫通孔
52空氣噴射裝置F噴流液柱W被加工物
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。并且，在第2實(shí)施方式以后的 實(shí)施方式中，對(duì)與第1實(shí)施方式相同的構(gòu)成賦予與第1實(shí)施方式相同的標(biāo)號(hào)，并簡(jiǎn)略或省略 其說(shuō)明。第1實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明第1實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1是示出本發(fā)明第1實(shí)施方式的激光加工裝 置1的整體的概略構(gòu)成圖。本發(fā)明第1實(shí)施方式的激光加工裝置1包括激光加工頭2 ；通 過(guò)該激光加工頭2將激光照射在被加工物W上的光學(xué)裝置4 ；以及用于將作為噴流液體的 高壓水噴射在被加工物W上的液體噴射裝置6。激光加工頭2具有形成大致圓筒形狀的外殼8，在外殼8的內(nèi)部下方設(shè)置噴射噴流 液柱F的噴嘴10。在外殼8內(nèi)的上方收容光學(xué)裝置4的一部分，在外殼8內(nèi)的下方設(shè)置液 體噴射裝置6的一部分。光學(xué)裝置4包括激光光學(xué)系統(tǒng)12，使激光聚光在規(guī)定的位置；以及激光振蕩器 14，使激光射入激光光學(xué)系統(tǒng)12。激光光學(xué)系統(tǒng)12構(gòu)成為，將從激光振蕩器14射出的激光利用光纖等引導(dǎo)至激光 加工頭2，同時(shí)將該激光聚光在激光加工頭2內(nèi)的噴嘴10的上端的開(kāi)口附近位置。并且， 在圖1中，激光光學(xué)系統(tǒng)12模式化示出了一部分，僅示出使激光最終聚光的1個(gè)聚光透鏡 16。激光振蕩器14被構(gòu)成為生成規(guī)定強(qiáng)度的激光。在本實(shí)施方式中，雖然作為激光使 用綠色激光，但是，只要是難以被水吸收的吸收率較低的激光，其種類可以任意選擇。綠色激光為2倍波(SHG)YAG激光，波長(zhǎng)為532nm。綠色激光與YAG激光(波長(zhǎng) 1064nm)和CO2激光(波長(zhǎng)10.6 μ m)不同，由于具有容易通過(guò)水的特征，因此在使用廉價(jià)并 且容易獲得的水作為噴流液體的情況下，能夠提高激光的傳輸效率。并且，由于難以被水吸 收，因此能夠抑制發(fā)生熱透鏡的情況，并且能夠精確地將激光引導(dǎo)至激光加工頭2內(nèi)的噴 嘴10的開(kāi)口附近位置。因此，能夠在防止噴嘴10損壞的同時(shí)確保穩(wěn)定的加工品質(zhì)。液體噴射裝置6包括液體供應(yīng)源18 ；液體處理裝置20，進(jìn)行將離子從來(lái)自液體 供應(yīng)源18的液體去除等的處理；高壓泵22，將從液體供應(yīng)源18供應(yīng)的液體壓送至激光加 工頭2 ；高壓過(guò)濾器24，設(shè)置在高壓泵22與激光加工頭2之間，用于將雜質(zhì)從液體去除；以及液體流路26，形成在激光加工頭2內(nèi)，將從高壓泵22送來(lái)的高壓液體引導(dǎo)至噴嘴10。在 本實(shí)施方式中，采用水作為液體。圖2是本發(fā)明第1實(shí)施方式的激光加工裝置1的噴嘴10附近的放大視圖。如圖2 所示，在激光加工頭2的下部安裝圓筒的支架28，該支架28的下端從激光加工頭2的下端 向下方突出。在支架28的內(nèi)部設(shè)置有蓋30，用于保護(hù)噴嘴10以及噴流液柱F而不受碰到 被加工物W的水的濺起的影響。蓋30固定在蓋安裝部32的上面，蓋安裝部32在蓋30的 被加工物W側(cè)固定在支架28的內(nèi)部。蓋安裝部32形成圓柱形，并且在中央形成切頭圓錐 梯形的孔34。并且，上述蓋安裝部32并不限于配置在蓋30的下面，例如也可以配置在蓋30的 上方，在蓋安裝部的下面對(duì)蓋30進(jìn)行支撐固定。蓋30形成與支架28的內(nèi)徑大致相同直徑的圓形的薄板狀，載置在蓋安裝部32的 噴嘴10側(cè)的面上，固定于蓋安裝部32。因此，蓋30配置在噴嘴10與被加工物W之間。在 蓋30的大致中央位置形成貫通孔36，用于使從噴嘴10噴射的噴流液柱F通過(guò)。蓋30可裝 卸地設(shè)置于支架28以及蓋安裝部32。
這里，蓋30由通過(guò)照射激光能夠進(jìn)行加工的材料構(gòu)成，在本實(shí)施方式中為金屬 制。并且，蓋30的厚最好在5 μ m以上1000 μ m以下，優(yōu)選是在10 μ m以上500 μ m以下，更 有選的是在20 μ m以上300 μ m以下。如果蓋30的厚度小于5 μ m,當(dāng)從被加工物W濺起的 液體碰到時(shí)，存在蓋30彎曲的可能性。并且，如果蓋30的厚度大于1000 μ m，貫通孔36不 容易形成，并且當(dāng)噴流液柱F碰到蓋30時(shí)，影響噴流液柱F的流動(dòng)，擾亂噴流液柱F的可能 性變大。由于噴嘴10與蓋30以相互隔開(kāi)規(guī)定距離的方式配置，因此，在噴嘴10的下面、蓋 30的上面、支架28的內(nèi)面所包圍的區(qū)域形成空間部31。空間部31具有從激光加工頭2的 下面到蓋30的上面的沿著噴流液柱F方向的尺寸L2、以及在支架28的相對(duì)內(nèi)面之間的與 噴流液柱F大致垂直方向的尺寸(直徑)D，并且整體形成圓柱狀。這里，優(yōu)選的是，尺寸L2 在2mm以上，尺寸D在5mm以上。并且，該空間部31的形狀不限于圓柱形，例如也可以是矩 形，只要是在激光加工頭2的下面與蓋30的上面之間形成空間的形狀就可以。并且，從噴嘴10的上面到蓋30的上面的距離Ll優(yōu)選為4_40mm，在本實(shí)施例中為 約20mm。當(dāng)距離Ll過(guò)小時(shí)，空間部31的尺寸L2也變小，由于表面張力，水積存在噴嘴10 的下面與蓋30的上面之間，存在水積存在噴嘴10與蓋30之間的空間部31的可能性。并 且，當(dāng)距離Ll過(guò)大時(shí)，沿著空間部31的支架28的噴流液柱F的方向的尺寸L2變大，噴嘴 10不能接近被加工物W。因此，難以獲得良好的激光加工性能。蓋30的貫通孔36通過(guò)激光加工裝置1，由被從噴嘴10噴射的噴流液柱F引導(dǎo)的 激光形成。因此，貫通孔36的直徑與噴流液柱F的直徑大致相同。這里，貫通孔36的成形加工例如也可以在激光加工裝置1的制造階段進(jìn)行。艮口， 在激光加工裝置1的制造階段中，在激光加工裝置1的激光加工頭2、光學(xué)裝置4、液體噴射 裝置6等的制造和組裝之后，將支架28安裝于激光加工頭2，并將蓋30固定于支架28。并 且，當(dāng)從噴嘴10噴射噴流液柱F并照射激光時(shí)，噴流液柱F以及激光碰到蓋30，對(duì)蓋30進(jìn) 行加工，形成貫通孔36。這樣，完成激光加工裝置1的制造?；蛘?，蓋30的貫通孔36也可以在設(shè)置激光加工裝置1之后，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)被加工物W進(jìn)行激光加工時(shí)，作為激光加工的一個(gè)工序而形成。即，激光加工裝置1在沒(méi)有安裝支架28 以及蓋30的狀態(tài)下、或者雖然安裝了支架28以及蓋30但是沒(méi)有在蓋30上形成貫通孔36 的狀態(tài)下，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)置。并且，在現(xiàn)場(chǎng)，在沒(méi)有安裝蓋30以及支架28的情況下，通過(guò)將 其安裝、噴射噴流液柱F、在噴流液柱F內(nèi)引導(dǎo)激光、照射于蓋30，從而在蓋30上形成貫通 孔36。 并且，貫通孔36的直徑優(yōu)選在噴流液柱F的直徑以上、噴流液柱F的直徑的20倍 以下，更有選的是在10倍以下。在這樣構(gòu)成的激光加工裝置1中，在對(duì)被加工物W進(jìn)行激光加工的情況下，將被加 工物W載置于噴嘴10的下方的載置臺(tái)(未示出)。接著，當(dāng)從激光振蕩器14射出激光時(shí)， 激光射入激光光學(xué)系統(tǒng)12，被引導(dǎo)到激光加工頭2內(nèi)。激光通過(guò)激光光學(xué)系統(tǒng)12的聚光 透鏡16等，聚光在噴嘴10的上端開(kāi)口的位置附近。另一方面，液體噴射裝置6利用高壓泵 22壓送來(lái)自液體供應(yīng)源18的水，通過(guò)液體流路26從噴嘴10向被加工物W噴出噴流液柱 F。并且，此時(shí)，噴出的噴流液柱F的直徑比噴嘴10的孔徑略大。噴流液柱F通過(guò)蓋30的 貫通孔36以及蓋安裝部32的孔34，到達(dá)被加工物W。通過(guò)激光光學(xué)系統(tǒng)12而聚光在噴嘴 10的上端開(kāi)口附近的激光在噴流液柱F內(nèi)全反射，同時(shí)被噴流液柱F引導(dǎo)，到達(dá)被加工物 W，對(duì)被加工物W進(jìn)行激光加工。當(dāng)噴流液柱F的水碰到被加工物W時(shí)，雖然存在濺到激光加工頭2附近的情況，但 是設(shè)置在噴嘴10與被加工物W之間的蓋30保護(hù)噴嘴10以及噴嘴附近的、即噴嘴10與蓋 30之間的噴流液柱F，防止水附著于噴嘴10以及擾亂噴流液柱F。根據(jù)這樣構(gòu)成的本實(shí)施方式，能夠獲得如下的良好效果。由于在噴嘴10與被加工物W之間設(shè)置蓋30，因此，即使在噴流液柱F碰到被加工 物W并且水濺起的情況下，也能夠防止水附著于噴嘴10以及擾亂噴流液柱F。因此，能夠形 成穩(wěn)定的層流狀態(tài)的噴流液柱F，并且能夠防止激光的傳送效率降低。特別地，在水從被加 工物W濺起較嚴(yán)重的深孔加工中，由于形成了穩(wěn)定的噴流液柱F，因此設(shè)置蓋30是有用的。 并且，由于利用蓋30保護(hù)噴嘴10附近的噴流液柱F，因此能夠保護(hù)形成穩(wěn)定的噴流液柱F 所需要的從噴嘴10噴射之后的區(qū)域，能夠可靠地形成穩(wěn)定的噴流液柱F。并且，由于能夠形 成穩(wěn)定的噴流液柱F，因此，克服了濺起的干擾，能夠一邊維持良好的激光加工性能，一邊增 大噴嘴10距被加工物W的設(shè)定距離，從而噴嘴10的距離設(shè)定的自由度變高。由于蓋30的貫通孔36是通過(guò)在激光加工裝置1的噴流液柱F內(nèi)被引導(dǎo)的激光來(lái) 加工的，因此能夠形成與噴流液柱F的直徑大致相同的貫通孔36。因此，噴流液柱F與貫通 孔36之間幾乎沒(méi)有間隙，能夠?qū)⒃撻g隙抑制在最小限度。因此，能夠可靠地防止從被加工 物W的加工部濺起的水通過(guò)貫通孔36、附著于噴嘴10、碰到噴流液柱F。由于在將蓋30經(jīng)由支架28安裝于激光加工頭2的狀態(tài)下，通過(guò)在激光加工裝置 1的噴流液柱F內(nèi)被引導(dǎo)的激光形成蓋30的貫通孔36，因此能夠以與形成噴流液柱F的位 置完全一致的方式形成貫通孔36。因此，與例如將預(yù)先形成有貫通孔的蓋安裝于激光加工 頭的情況不同，不需要蓋30的定位，能夠以高精度使貫通孔36的位置與噴流液柱F—致。 因此，能夠容易地進(jìn)行激光加工裝置1的制造、組裝。由于適當(dāng)?shù)卦O(shè)定蓋30的厚度，因此能夠容易地通過(guò)在噴流液柱F內(nèi)被引導(dǎo)的激光 在蓋30上形成貫通孔36。并且，通過(guò)設(shè)定蓋30的厚度，即使在噴流液柱F碰到蓋30的情況下，也能夠?qū)?duì)噴流液柱F的穩(wěn)定性的影響抑制在最小限度，并且能夠防止蓋30的彎曲， 同時(shí)能夠防止濺起所產(chǎn)生的彎曲。由于適當(dāng)?shù)卦O(shè)定從噴嘴10的上面到蓋30的上面的距離Li，并且適當(dāng)?shù)卦O(shè)定空間 部31的尺寸L2、D，因此，不會(huì)產(chǎn)生水由于表面張力而積存在蓋30與噴嘴10之間的情況。 并且，由于支架28以及蓋30沒(méi)有從激光加工頭2的下端突出很多，因此，能夠?qū)娮?0適 度地接近被加工物W，而不會(huì)損害激光加工性能。由于蓋30可裝卸地設(shè)置于支架28，因此，為了噴嘴10的交換和維修，能夠卸下蓋 30。并且，在卸下蓋30之后，安裝新的沒(méi)有形成貫通孔的蓋30，通過(guò)利用激光照射形成貫通 孔36，能夠再次可靠并準(zhǔn)確地使噴流液柱F與貫通孔36的位置一致。因此，能夠容易地進(jìn) 行維修。第2實(shí)施方式接著，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。第2實(shí)施方式的激光加工裝置50在設(shè) 置用于向被加工物W噴射空氣的空氣噴射裝置52這點(diǎn)與第1實(shí)施方式的激光加工裝置1 不同，其他構(gòu)成與第1實(shí)施方式的激光加工裝置1相同。 圖3是本發(fā)明第2實(shí)施方式的激光加工裝置50的噴嘴10附近的放大視圖。如圖 3所示，激光加工裝置50與第1實(shí)施方式的激光加工裝置1相同，具有安裝于激光加工頭2 的支架54，在該支架54上設(shè)置用于安裝蓋56的蓋安裝部58。并且，在蓋56的上方，在與 噴嘴10之間形成空間部57?？諝鈬娚溲b置52包括空氣供應(yīng)源60 ；空氣控制器62，控制從空氣供應(yīng)源60供應(yīng) 的壓縮空氣的壓力；空氣通路64，形成在蓋安裝部58內(nèi)，用于使壓縮空氣通過(guò)；以及空氣噴 嘴66，將空氣通路64內(nèi)的壓縮空氣形成空氣噴射并向被加工物W的加工部附近噴射?？諝?通路64在形成于蓋安裝部58的中央的切頭圓錐梯形的孔68的外側(cè)形成環(huán)狀?？諝鈬娮?66將空氣通路64與孔68連通，向孔68開(kāi)口。在這樣構(gòu)成的激光加工裝置50中，與第1實(shí)施方式相同，利用液體噴射裝置6，將 噴流液柱F從噴嘴10通過(guò)蓋56的貫通孔70向被加工物W噴出，將利用激光光學(xué)系統(tǒng)12 聚光在噴嘴10的上端開(kāi)口附近的激光在噴流液柱F內(nèi)引導(dǎo)，對(duì)被加工物W進(jìn)行激光加工。 蓋56防止碰到被加工物W而濺起的水附著于噴嘴10以及碰到噴流液柱F。從空氣供應(yīng)源60供應(yīng)的壓縮空氣通過(guò)空氣通路64從空氣噴嘴66噴射。從空氣 噴嘴66噴射的空氣像被加工物W的加工部附近(加工部周圍)噴射，將碰到被加工物W而 濺起的水推向被加工物W側(cè)，抑制水的濺起。并且，通過(guò)空氣噴射將積存在被加工物W的加 工部的水向加工部周圍推出并排出。根據(jù)這樣構(gòu)成的本實(shí)施方式，除了獲得第1實(shí)施方式的激光加工裝置1所獲得的 效果之外，獲得如下的效果。由于在激光加工裝置50中設(shè)置空氣噴射裝置52，因此能夠抑制水從被加工物W濺 起。因此，能夠進(jìn)一步可靠地防止水附著于噴嘴10以及擾亂噴流液柱F。并且，由于空氣噴射裝置52向被加工物W的加工部附近噴射空氣，因此能夠去除 積存在加工部的水。特別地，在水容易積存在被加工物W的加工部的深孔加工中，由于利用 空氣噴射將加工部的水積極地排除，因此是有用的。本發(fā)明并不限于以上的實(shí)施方式，例如，蓋也可以相對(duì)于支架不能裝卸。例如，蓋可以固定于支架，支架可以相對(duì)于激光加工頭可裝卸地設(shè)置?；蛘?，蓋以及支架也可以相對(duì) 于激光加工頭不能裝卸自如地設(shè)置。并且，蓋并不限于經(jīng)由支架而安裝的構(gòu)造，例如也可以 直接安裝于激光加工頭。形成在蓋上的孔并不限于利用在噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光進(jìn)行加工，也可以預(yù)先 通過(guò)適當(dāng)?shù)募庸し椒ㄔ谏w上形成孔，并將該蓋設(shè)置在噴嘴與被加工物之間。在該情況下，能 夠防止在被加工物的加工中，濺起的噴流液體附著于噴嘴。在該情況下，孔的直徑優(yōu)選在噴流液柱的直徑以上，噴流液柱的直徑的20倍以 下，更優(yōu)選在10倍以下。蓋的形狀、尺寸、材料等可以根據(jù)激光加工裝置的規(guī)格和加工條件等進(jìn)行任意設(shè) 定，并不限于上述實(shí)施方式中記載的方式。即，例如，蓋的形狀并不限于圓形，可以采用矩形 等任意形狀。蓋相對(duì)于噴嘴的位置，例如從噴嘴的上面到蓋的上面的距離并不限于上述實(shí) 施方式中記載的范圍，只要能夠確保良好的加工性能并且能夠防止噴流液體附著于噴嘴， 能夠進(jìn)行任意設(shè)定。并且，只要能夠防止噴流液體附著于噴嘴，蓋的孔的直徑可以大于噴流 液柱的直徑的20倍，可以根據(jù)加工條件等進(jìn)行任意設(shè)定。安裝有蓋的支架在上述實(shí)施方式中形成圓筒狀，但是并不僅限于此，也可以根據(jù) 激光加工頭的形狀形成例如角柱狀。
形成在噴嘴與蓋之間的空間部的形狀并不限于圓柱狀，可以采用任意形狀，例如 在安裝有蓋的支架形成角柱狀的情況下，空間部也形成角柱狀。并且，雖然空間部的尺寸， 即沿著噴流液柱的方向的尺寸以及大致垂直于噴流液柱的方向的尺寸，優(yōu)選為上述實(shí)施方 式中記載的范圍，但是并不僅限于此，可以根據(jù)激光加工頭和噴嘴的形狀、配置等進(jìn)行任意 設(shè)定。并且，在空間部形成圓柱狀以外的形狀的情況下，可以設(shè)定大致垂直于噴流液柱的方 向的尺寸，使得從噴流液柱到空間部的外緣的最小距離適當(dāng)。在僅設(shè)置蓋就能夠充分防止液體附著于噴嘴的情況下，可以不設(shè)置空氣噴射裝 置。即，不用必須設(shè)置空氣噴射裝置。實(shí)施例為了確認(rèn)本發(fā)明的效果，進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)。實(shí)施例1使用第1實(shí)施方式的激光加工裝置1進(jìn)行金屬板的穿孔加工。作為被加工物W，使 用SUS的板狀部件，厚度t使用0. 3mm、0. 5mm、0. 6mm、以及1. 0mm。噴嘴10的孔徑為100 μ m, 從高壓泵22壓送的水的壓力為lOMPa，激光頻率為13kHz，激光輸出為40W。保持激光加工裝置1的設(shè)置臺(tái)靜止，將在噴流液柱F內(nèi)被引導(dǎo)的激光照射于被加 工物W，觀察在金屬板上是否形成貫通孔。對(duì)于各種厚度的被加工物W，每次試驗(yàn)進(jìn)行10個(gè)。比較例1在將支架28以及蓋30從第1實(shí)施方式的激光加工裝置1卸下的狀態(tài)下，進(jìn)行與 實(shí)施例1相同的穿孔加工。對(duì)10個(gè)厚度t為0.3mm的被加工物W進(jìn)行試驗(yàn)。其他實(shí)驗(yàn)條 件與實(shí)施例1相同。實(shí)施例1與比較例1的結(jié)果對(duì)比在實(shí)施例1中，對(duì)于厚度t為0. 3mm、0. 5mm、以及0. 6mm的被加工物W，通過(guò)照射激 光1秒鐘，10個(gè)試驗(yàn)片中的10個(gè)形成了貫通孔。并且，對(duì)于厚度t為1. Omm的被加工物W，通過(guò)照射激光5秒鐘，10個(gè)試驗(yàn)片中的8個(gè)形成了貫通孔。另一方面，在比較例1中，在厚度t為0. 3mm的被加工物W中，對(duì)于照射激光1秒 鐘以及照射激光5秒鐘的兩種情況，10個(gè)試驗(yàn)片中沒(méi)有1個(gè)形成貫通孔。根據(jù)以上所述，可以確認(rèn)與比較例1中的激光加工相比，實(shí)施例1中的激光加工裝 置1所進(jìn)行的激光加工的激光傳送效率較好，激光加工性能良好。實(shí)施例2 使用第1實(shí)施方式的激光加工裝置1進(jìn)行金屬材料的直線挖槽加工。作為被加工 物W，使用SUS。噴嘴10的孔徑為60 μ m,從高壓泵22壓送的水的壓力為18MPa，激光頻率 為10kHz，激光輸出為15W，使激光加工裝置1的設(shè)置臺(tái)以2mm/秒的速度進(jìn)行直線移動(dòng)，同 時(shí)進(jìn)行規(guī)定次數(shù)的往復(fù)移動(dòng)，來(lái)進(jìn)行在被加工物W上形成直線狀的槽的加工。比較例2在將支架28以及蓋30從第1實(shí)施方式的激光加工裝置1卸下的狀態(tài)下，進(jìn)行與 實(shí)施例2相同的直線挖槽加工。其他實(shí)驗(yàn)條件與實(shí)施例2相同。 實(shí)施例2與比較例2的對(duì)比在實(shí)施例2中，通過(guò)使激光往復(fù)移動(dòng)5次，形成了約1. 8mm深度的槽。并且，通過(guò) 使激光往復(fù)移動(dòng)10次，形成了約2. 3mm深度的槽。另一方面，在比較例2中，通過(guò)使激光往復(fù)移動(dòng)5次，形成了約1.6mm深度的槽。并 且，通過(guò)使激光往復(fù)移動(dòng)10次，形成了約1. 7mm深度的槽。如上所述，在實(shí)施例2中，當(dāng)增加激光照射的往復(fù)移動(dòng)次數(shù)時(shí)，與此相伴，了解到 所形成的槽的深度增加。與此相對(duì)，在比較例2中，即使增加激光照射的往復(fù)移動(dòng)次數(shù)，槽 的深度幾乎不會(huì)增加。即，在比較例2的激光加工裝置中，即使增加激光照射的往復(fù)移動(dòng)次 數(shù)，也不能形成一定以上的深度的槽。根據(jù)以上所述，可以確認(rèn)與比較例2中的激光加工相比，實(shí)施例2中的激光加工裝 置1所進(jìn)行的激光加工的激光傳送效率較好，激光加工性能良好。
權(quán)利要求
一種激光加工裝置，包括產(chǎn)生激光的激光振蕩器、以及將噴流液體噴射于被加工物的噴嘴，通過(guò)在從所述噴嘴噴射的噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光來(lái)加工所述被加工物，所述激光加工裝置的特征在于包括蓋，配置在所述噴嘴與所述被加工物之間，保護(hù)所述噴嘴以及所述噴流液柱不受噴射的所述噴流液體的濺起的影響，在所述蓋上形成從所述噴嘴噴射的噴流液柱能夠通過(guò)的孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于，所述孔通過(guò)在從所述噴嘴噴射的所述噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光加工裝置，其特征在于，從所述噴嘴的上面到所述蓋的上面的距離為4-40mm，在所述蓋的上面設(shè)置空間部，所 述空間部的沿著所述噴流液柱的方向的尺寸在2mm以上，并且所述空間部的大致垂直于所 述噴流液柱的方向的尺寸在5mm以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的激光加工裝置，其特征在于，所述孔的直徑在所述噴流液柱的直徑以上，并且在所述噴流液柱的直徑的20倍以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的激光加工裝置，其特征在于，所述蓋形成薄板狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的激光加工裝置，其特征在于還包括空氣噴射裝置，配置在所述蓋與所述被加工物之間，向所述被加工物噴射空氣。
7.一種激光加工裝置的制造方法，包括產(chǎn)生激光的激光振蕩器、以及將噴流液體噴射 于被加工物的噴嘴，通過(guò)在從所述噴嘴噴射的噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光來(lái)加工所述被加工 物，所述激光加工裝置的制造方法的特征在于包括在所述噴嘴與所述被加工物之間安裝蓋的步驟，其中，所述蓋保護(hù)所述噴嘴以及所述 噴流液柱不受噴射的所述噴流液體的濺起的影響；以及通過(guò)照射在所述噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光，在所述蓋上形成所述噴流液柱能夠通過(guò)的 孔的步驟。
8.一種激光加工方法，利用激光加工裝置來(lái)進(jìn)行，所述激光加工裝置包括產(chǎn)生激光的 激光振蕩器、以及將噴流液體噴射于被加工物的噴嘴，通過(guò)在從所述噴嘴噴射的噴流液柱 內(nèi)被引導(dǎo)的激光來(lái)加工所述被加工物，所述激光加工方法的特征在于包括在所述噴嘴與所述被加工物之間安裝蓋的步驟，其中，所述蓋保護(hù)所述噴嘴以及所述 噴流液柱不受噴射的所述噴流液體的濺起的影響；通過(guò)照射在所述噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光，在所述蓋上形成所述噴流液柱能夠通過(guò)的 孔的步驟；以及利用在通過(guò)所述孔的所述噴流液柱內(nèi)被引導(dǎo)的激光對(duì)所述被加工物進(jìn)行加工的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠防止液體附著于噴嘴并且能夠使激光的傳送效率提高的激光加工裝置、該激光加工裝置的制造方法、以及激光加工方法。激光加工裝置(1)包括產(chǎn)生激光的激光振蕩器(14)、以及將噴流液體噴射于被加工物W的噴嘴(10)，通過(guò)在從噴嘴(10)噴射的噴流液柱F內(nèi)被引導(dǎo)的激光來(lái)加工被加工物W，該激光加工裝置(1)包括蓋(30)，該蓋(30)配置在噴嘴(10)與被加工物W之間，保護(hù)噴嘴(10)以及噴流液柱F不受噴射的噴流液體的濺起的影響，蓋(30)具有貫通孔(36)。
文檔編號(hào)B23K26/14GK101844274SQ201010145158
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者寺信行, 小掠隆廣, 村椿良司, 永田幸明 申請(qǐng)人:速技能機(jī)械有限公司