專利名稱：激光加工裝置及激光加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠以高尺寸精確度進行三維加工的激光加工裝置及激光加工方法。
背景技術(shù)：
近年來，迄今為止用磨刀石切削加工的部件等的形態(tài)形成(形狀形成)中也使用照射激光束(激光)而進行加工的激光加工裝置。例如，專利文獻1中記載有一種具備具有刀刃部的金剛石刀片和立銑刀主體的立銑刀，使用了利用基于紫外線激光的激光加工剪切前刀面剪切部的單晶金剛石。另外，該立銑刀的構(gòu)成刀刃的部分也是通過用磨刀石或自由磨粒研磨而形成的。這種激光加工裝置要求以高尺寸精確度進行加工，例如，專利文獻2中提出有具備沿著激光的照射方向可移動保持加工對象物的加工臺的同時，為了變換激光向加工對象物的照射角度而傾斜加工臺的3自由度載物臺的激光加工裝置。即，該激光加工裝置通過使設(shè)置有加工對象物的載物臺傾斜來改變照射的激光束和加工對象物的角度，以使激光束的邊緣曲面內(nèi)接于加工區(qū)域的邊緣曲面。由此，使激光束的聚光點與加工對象物一致，抑制成圓錐形的激光束的聚光點以外照射到加工對象物而導(dǎo)致的加工精確度的惡化。專利文獻1 日本專利第4339573號公報專利文獻2 日本專利公開2000-334594號公報上述以往技術(shù)中，留有以下課題。用上述以往的激光加工裝置進行激光加工時，即使僅使激光束的聚光點與加工對象物的表面一致，也因照射的激光束與加工面所成的角度而存在加工后的形態(tài)發(fā)生變化， 尺寸精確度變差等情況。即，激光束中，通常射束截面的光強度分布具有高斯分布，如圖14 所示，因為越是激光束L的中心強度越高，因此越靠激光束L的中心越進行深加工的同時， 越靠周邊越進行淺加工，并在加工對象物5的照射激光的加工部分fe的側(cè)面產(chǎn)生一定的傾斜而導(dǎo)致加工形狀走形。因此，即使傾斜加工對象物使圓錐形的激光束的邊緣曲面內(nèi)接于加工區(qū)域的邊緣曲面，也會因為射束截面的光強度分布而使加工部分的側(cè)面傾斜，從而得不到高尺寸精確度。尤其對加工對象物進行三維加工時，上述以往的激光加工裝置中需要對應(yīng)于加工對象物的三維形狀而細微頻繁地變更加工對象物的斜度，基于載物臺斜度控制復(fù)雜，難以實用化。例如，球頭立銑刀等作為加工對象物時，難以通過激光加工三維地形成需要高尺寸精確度或較小表面粗糙度的刀刃等的形狀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于提供一種在三維加工中得到更高尺寸精確度的激光加工裝置及激光加工方法。本發(fā)明為了解決上述課題而采用了以下結(jié)構(gòu)。即，本發(fā)明的激光加工裝置向加工對象物照射激光束而進行形狀形成，其特征在于，具備激光照射機構(gòu)，向所述加工對象物照射所述激光束的同時進行掃描；位置調(diào)整機構(gòu)，可保持所述加工對象物來調(diào)整該加工對象物與所述激光束的相對位置關(guān)系；及控制部，控制這些機構(gòu)，其中所述激光照射機構(gòu)照射射束截面的光強度分布為高斯分布的激光束，所述控制部將所述加工對象物的加工區(qū)域分割為在加工前形狀和設(shè)計上的加工后形狀兩方中所述激光束相對于加工面的角度不到 50°的多個區(qū)域，并控制所述激光照射機構(gòu)和所述位置調(diào)整機構(gòu)，對所述分割的每個區(qū)域掃描并照射所述激光束。并且，本發(fā)明的激光加工方法其向加工對象物照射激光束而進行形狀形成，其特征在于，具有激光照射工序，向所述加工對象物照射所述激光束的同時進行掃描；及位置調(diào)整工序，保持所述加工對象物來調(diào)整該加工對象物與所述激光束的相對位置關(guān)系，其中， 照射射束截面的光強度分布為高斯分布的所述激光束，將所述加工對象物的加工區(qū)域分割成在加工前形狀和設(shè)計上的加工后形狀的兩方中所述激光束相對于加工面的角度不到 50°的多個區(qū)域，并對所述分割的每個區(qū)域掃描并照射所述激光束。在這些激光加工裝置及激光加工方法中，將所述加工對象物的加工區(qū)域分割成在加工前形狀和設(shè)計上的加工后形狀的兩方中激光束相對于加工面的角度不到50°的多個區(qū)域，并對分割的每個區(qū)域掃描并照射激光束，所以能夠在分割區(qū)域內(nèi)的加工面整個區(qū)域中以較小表面粗糙度且高尺寸精確度形成形狀。即，通過將在加工前形狀和設(shè)計上的加工后形狀的兩方中激光束相對于加工面的角度(激光束的傳播方向與照射激光束的面的法線方向所成的角)設(shè)定為不到50°，即設(shè)定為考慮了射束截面的光強度分布的角度，而不易受到高斯分布的光強度分布的影響，加工形狀不走形，而能夠以較小表面粗糙度且高尺寸精確度進行形狀形成。而且，將加工區(qū)域分割為激光束的角度不到50°的多個區(qū)域，并對分割的每個區(qū)域進行掃描并照射激光束，因此在分割區(qū)域內(nèi)不需要如在激光束掃描中使加工對象物斜度變化這樣的復(fù)雜的載物臺控制等，能夠容易對分割區(qū)域內(nèi)的加工面整個區(qū)域以高尺寸精確度形成形狀。并且，本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于，所述激光照射機構(gòu)將所述激光束的射束截面形狀設(shè)為橢圓形，并使所述激光束的掃描方向與上述射束截面形狀的長軸方向或短
軸方向一致。若激光束的掃描方向不與光強度分布的長軸方向或短軸方向一致，而是相對于長軸或短軸傾斜的方向，則掃描末端部分的加工形狀傾斜而產(chǎn)生偏移，但本發(fā)明的激光加工裝置中，因為使激光束的掃描方向與射束截面形狀的長軸方向或短軸方向一致，所以掃描末端部分的加工形狀不傾斜且不易產(chǎn)生偏移，所以能夠更準(zhǔn)確地形成形狀。并且，本發(fā)明的激光加工裝置的特征在于，在進行所述激光束的掃描時，所述控制部將所述加工區(qū)域設(shè)定成在所述激光束的照射方向上堆積多個加工層的區(qū)域，對各加工層照射所述激光束來對每個所述加工層去除規(guī)定部分，從而形成三維形狀的加工面。即，該激光加工裝置中，因為對各加工層照射激光束來對每個加工層去除規(guī)定部分，從而形成三維形狀的加工面，所以加工層的分辨率(厚度)和加工層本身的平滑度可以衡量加工后的表面精確度(Rz或Ra等)，可以高精確度地設(shè)定表面粗糙度。并且，激光加工的該各加工層的面成為形成有網(wǎng)目狀的細微凹凸的表面粗糙度小且高表面精確度的加工面，所述網(wǎng)目狀細微凹凸由相互大致平行并列延伸的多個細微長槽和在鄰接的細微長槽間向該鄰接方向延伸的多個細微短槽構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，得到以下效果。即，根據(jù)本發(fā)明所涉及的激光加工裝置及激光加工方法，因為將加工對象物的加工區(qū)域分割成在加工前形狀和設(shè)計上的加工后形狀的兩方中激光束相對于加工面的角度不到50°的多個區(qū)域，并對分割的每個區(qū)域進行掃描的同時照射激光束，所以不需要如在掃描中使加工對象物斜度變化這樣的復(fù)雜的控制，能夠在分割區(qū)域內(nèi)的加工面整個區(qū)域以較小表面粗糙度且高尺寸精確度形成形狀。因此，本發(fā)明的激光加工裝置及激光加工方法，例如適用于直徑2mm以下的小直徑球頭立銑刀等切削工具的三維形狀加工。


圖1是本發(fā)明所涉及的激光加工裝置及激光加工方法中表示激光加工裝置的簡要整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實施方式中表示激光束的掃描方向與激光束的截面形狀的關(guān)系的說明圖。圖3是本實施方式中表示設(shè)計上的加工面和實際的加工面相對于激光束的照射角度的傾斜角偏移的說明圖。圖4是本實施方式中表示相對于激光束的照射角度的傾斜角偏移的圖表。圖5是本實施方式中表示激光束相對于加工前的加工面與設(shè)計上的加工后的加工面的照射角度的說明圖。圖6是本實施方式中表示每個加工層的加工的說明圖。圖7是本實施方式中表示加工面的細微凹凸的示意圖。圖8是本發(fā)明所涉及的激光加工裝置及激光加工方法的實施例中表示作為加工對象物的加工后的立銑刀的工具前端部的側(cè)視圖及頂視圖。圖9是本實施例中表示作為加工對象物的加工后的立銑刀的整體的側(cè)視圖。圖10是本實施例中表示激光束與加工面的關(guān)系的2分割加工的方法(a)和本實施方式的以4分割加工的方法(b)的說明圖。圖11是本實施例中表示在外周方向上4分割加工加工區(qū)域的工序的說明圖。圖12是本實施例中表示形成形狀的加工面的放大圖像。圖13是本實施例中表示形成形狀的設(shè)計值和實施例的測定值的圖表。圖14是表示照射激光束而被加工的部分的截面形狀的概念圖。符號說明5-加工對象物，10-立銑刀(加工對象物)，22-激光照射機構(gòu)，23-旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(位置調(diào)整機構(gòu))，24-移動機構(gòu)(位置調(diào)整機構(gòu))，25-控制部，^、29a、29b、29c、29d-加工面， 30-加工層，L-激光束。
具體實施例方式以下，參照圖1至圖7說明本發(fā)明所涉及的激光加工裝置及激光加工方法的一實施方式。另外，在以下說明中使用的各附圖中，為了將各部件設(shè)為可識別或容易識別的大小，有根據(jù)需要適當(dāng)變更比例尺的部分。如圖1所示，本實施方式的激光加工裝置21為向加工對象物5照射激光束(激光)L而進行三維加工的裝置，其具備有激光照射機構(gòu)22，其脈沖振蕩激光束L，并以一定的重復(fù)頻率向加工對象物5進行照射的同時進行掃描；電動機等旋轉(zhuǎn)機構(gòu)23，能夠保持加工對象物5并旋轉(zhuǎn)；移動機構(gòu)M，設(shè)置有該旋轉(zhuǎn)機構(gòu)23并可移動；以及控制這些的控制部 25。另外，通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)23和移動機構(gòu)M構(gòu)成位置調(diào)整機構(gòu)，該位置調(diào)整機構(gòu)可保持加工對象物5并調(diào)整該加工對象物5與激光束L的相對位置關(guān)系。上述移動機構(gòu)M由如下構(gòu)成X軸載物臺部Mx，可向平行于水平面的X方向移動；Y軸載物臺部My，設(shè)置于該X軸載物臺部2 上且可向相對于X方向垂直且平行于水平面的Y方向移動；以及Z軸載物臺部Mz，設(shè)置于該Y軸載物臺部24y上且固定有旋轉(zhuǎn)機構(gòu)23并可保持加工對象物5的同時，可以向相對于水平面垂直的方向移動。上述激光照射機構(gòu)22具備有激光光源沈，通過Q開關(guān)的觸發(fā)信號振蕩成為激光束L的激光的同時，還具有聚光成點狀的光學(xué)系統(tǒng)；電掃描儀27，掃描照射的激光束L ；以及CCD攝像機觀，為了確認(rèn)被保持的加工對象物5的加工位置而進行拍攝。通過該激光照射機構(gòu)22射出的激光束L為單一模式，射束截面的光強度分布為高斯分布的同時，如圖2所示，聚光點中射束截面的光強度分布為橢圓形。另外，激光照射機構(gòu)22使激光束L的掃描方向與橢圓形的上述光強度分布的長軸方向或短軸方向一致。這是因為，若激光束L的掃描方向與上述光強度分布的長軸方向或短軸方向不一致，且為對長軸或短軸傾斜的方向，則會導(dǎo)致掃描末端部分的加工形狀傾斜而產(chǎn)生偏移。另外，圖2中，使激光束L的掃描方向與上述光強度分布的短軸方向一致。上述激光光源沈可使用能夠照射190 550nm中的任意波長的激光的光源，例如在本實施方式中使用能夠振蕩且射出波長355nm的激光的光源。上述電掃描儀27配置于移動機構(gòu)M的正上方。并且，上述CXD攝像機觀與電掃描儀27鄰接設(shè)置。上述控制部25將加工對象物5的加工區(qū)域分割為在加工前形狀和設(shè)計上加工后形狀的兩方中激光束L相對于加工面的角度不到50°的多個區(qū)域，并以向分割的每個區(qū)域掃描并照射激光束L的方式控制激光照射機構(gòu)22和位置調(diào)整機構(gòu)(旋轉(zhuǎn)機構(gòu)23及移動機構(gòu) 24)。S卩，如圖3所示，欲形成形狀的加工面^a的傾斜角度θ 2與實際用激光束L進行加工而形成形狀的加工面29b的傾斜角度θ 3由于如上所述射束截面的光強度分布具有高斯分布，所以若激光束L較大傾斜地照射，則導(dǎo)致在傾斜角度上產(chǎn)生偏移。該現(xiàn)象如從圖4 所示的圖表可知，激光束L相對于欲形成形狀的加工面^a的照射角度為50°以上時顯著發(fā)生，且傾斜角度較大偏移。因此，如圖5所示，在本實施方式中，將激光束L相對于加工前形狀的加工面29c 和設(shè)計上的加工后形狀的加工面^d的兩方的角度θ 4及角度θ 5設(shè)定為不到50°來照射激光束L。并且，為了將激光束L的角度Θ4及角度Θ5設(shè)定為不到50°，而分割加工區(qū)域，并對激光束L的角度θ 4及角度θ 5不到50°的每個分割區(qū)域進行激光加工。并且，如圖6所示，上述控制部25控制激光照射機構(gòu)22，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)23及移動機構(gòu) 24使在進行激光束L的掃描時，將加工區(qū)域設(shè)定成在激光束L的照射方向上堆積多個加工層30的區(qū)域，對各加工層30照射激光束L來對每個加工層30去除規(guī)定部分從而形成三維形狀的加工面。即，在本實施方式中在激光束L進行掃描時，通過在掃描程序上層疊設(shè)定多個加工層30，相對于各加工層30垂直照射激光束L，對每個加工層30去除規(guī)定部分，而形成三維形狀的加工面四。因此，在激光束L的掃描控制中，首先將加工對象物5在激光束L的照射方向上分別設(shè)定成多個加工層30。而且，每個加工層30上根據(jù)加工前的形狀和設(shè)計上的加工后形狀設(shè)定加工去除的部分，對每個加工層30掃描激光束L來去除規(guī)定部分，由此形成規(guī)定的加工面四。該加工方法中加工層30的分辨率(厚度)和加工層30本身的平滑度衡量加工后的表面精確度 (Rz或Ra等)。例如，本實施方式中以表面粗糙度至少為Rz (最大表面粗糙度)2 μ m以下，Ra(算術(shù)平均粗糙度)1 μ m以下的方式設(shè)定加工層30的分辨率等。如圖7所示，通過該激光加工裝置21進行激光加工的面是形成有網(wǎng)目狀的細微凹凸的表面粗糙度小的高表面精確度的加工面，該加工面由相互大致平行排列延伸的多個細微長槽Ml和在鄰接的細微長槽Ml間向該鄰接方向延伸的多個細微短槽M2構(gòu)成。另外，加工面四的紋理由通過多個細微長槽Ml和多個細微短槽M2而成的細微凹凸，因此根據(jù)本實施方式的激光加工方法可實現(xiàn)表面粗糙度Rz :2 μ m以下且表面粗糙度 Ra=Iym以下。另外，細微長槽Ml的節(jié)距例如為0. 7 15 μ m，細微短槽M2的節(jié)距例如為 0. 5 10 μ m0這樣本實施方式的激光加工裝置21及激光加工方法中，將加工對象物5的加工區(qū)域分割為在加工前形狀和設(shè)計上的加工后形狀的兩方中激光束L相對于加工面四的角度不到50°的多個區(qū)域，并對分割的每個區(qū)域中掃描并照射激光束L，因此可在分割區(qū)域內(nèi)的加工面四整個區(qū)域以較小表面粗糙度且高尺寸精確度形成形狀。即，通過將加工前形狀和設(shè)計上的加工后形狀的兩方中激光束L相對于加工面四的角度設(shè)定為不足50°，即考慮了射束截面的光強分布的角度，由此不易受作為高斯分布的光強度分布的影響且加工形狀不走形，而能夠以較小表面粗糙度且高尺寸精確度進行形狀形成。并且，將加工區(qū)域分割為激光束L的角度不到50°的多個區(qū)域，并對分割的每個區(qū)域掃描并照射激光束L，因此可在分割區(qū)域內(nèi)不需要在激光束L的掃描中使加工對象物 5斜度變化這樣的復(fù)雜的載物臺控制等，能夠容易對分割區(qū)域內(nèi)的加工面四整個區(qū)域以高尺寸精確度進行形狀形成。并且，因為使激光束L的掃描方向與射束截面形狀的長軸方向或短軸方向一致， 所以掃描末端部分的加工形狀不傾斜，不易產(chǎn)生偏移，因此可進行更準(zhǔn)確的形狀形成。并且，因為對各加工層30照射激光束L，對每加工層30去除規(guī)定部分，而形成三維形狀的加工面，所以加工層30的分辨率(厚度)和加工層30本身的平滑度衡量加工后的表面精確度(Rz或Ra等)，可以高精確度的設(shè)定表面粗糙度。[實施例]接著，參照圖8至圖13對通過本發(fā)明的激光加工裝置及激光加工方法，用激光加工對作為加工對象物的立銑刀實際進行形狀形成的實施列進行說明。如圖8及圖9所示，作為加工對象物的立銑刀10的加工最終形狀為2片刃的球頭立銑刀，該2片刃的球頭立銑刀以軸線0為中心旋轉(zhuǎn)的工具前端部12中，在前端處夾著軸線0相互相反側(cè)形成一對刀刃13，作為刀刃13具有以上述軸線0為中心的旋轉(zhuǎn)軌跡大致呈半球狀的一對球頭刃部13a。該立銑刀10由如下構(gòu)成圓柱狀的刀柄部14由超硬合金等硬質(zhì)材料形成且在前端側(cè)具有小直徑的頭部14a ；及大致圓柱狀的刀片部11通過擴散接合接合于頭部Ha前端。上述刀片部11由接合于頭部1 的超硬合金部15和成為接合于該超硬合金部15 的cBN燒結(jié)體的刃部的工具前端部12構(gòu)成。S卩，上述刀片部11的工具前端部12是由cBN 燒結(jié)體形成。而且，該立銑刀10的刀刃13的外徑為直徑2mm以下，通過激光加工形成工具前端部12整體的形狀，并且通過激光加工在刀刃13的前刀面16側(cè)以帶狀形成倒角19(圖8的 (a)的陰影部分)。上述刀刃13具有設(shè)于前端側(cè)并形成為圓弧狀的一對球頭刃部13a和從球頭刃部 13a連續(xù)沿著軸線0直線狀延伸的一對外周刃部13b。即，工具前端部12為由球頭刃部13a 及外周刃部1 構(gòu)成的刀刃13所形成的前端部分。另外，球頭刃部13a的外徑例如設(shè)定為 R = O. 5mm。上述工具前端部12中，在朝向立銑刀旋轉(zhuǎn)方向的壁面上形成有從前端向基端側(cè)沿著軸線0延伸的平面狀的前刀面16。并且，工具前端部12的外周面形成有后刀面17。 即，通過激光加工形成形狀的前刀面16與后刀面17的交叉棱線上形成球頭刃部13a和外周刃部Ub。設(shè)定上述后刀面17的表面粗糙度為Rz (最大表面粗糙度)為2 μ m以下且表面粗糙度Ra(算術(shù)平均粗糙度)為1 μ m以下。上述倒角19從球頭刃部13a延伸至外周刃部13b而以一定寬度形成。例如，倒角寬度在30 40 μ m的范圍內(nèi)設(shè)定為恒定。并且，設(shè)定倒角19的表面粗糙度至少在Rz :2ym 以下，Ra :1μπι以下。使用上述本實施方式的激光加工裝置21制作立銑刀10時，首先將接合大致圓柱狀的刀片部11的刀柄部14設(shè)置于旋轉(zhuǎn)機構(gòu)23并保持。該狀態(tài)下，照射激光束L來形成工具前端部12整體的形狀(三維激光加工工序)。 此時，在加工前形狀和設(shè)計上的加工后形狀的兩方中激光束L相對于加工面的角度設(shè)定為不到50°來照射激光束L。S卩，如圖10的(a)所示，將工具前端部12在周向上2分割而進行激光加工時，周向的端部中激光束L相對于加工面四的角度θ變?yōu)?0°以上。此時，因為激光束L的射束截面的光強度分布具有高斯分布，所以如圖14所示，越是激光束L的中心強度越高，越靠激光束L的中心越進行深加工的同時，越靠周邊越進行淺加工，在照射激光的加工部分5的側(cè)面產(chǎn)生一定的傾斜而導(dǎo)致加工形狀走形。因此，如圖5所示，本實施例中，激光束L相對于加工前形狀的加工面29c和設(shè)計上的加工后形狀的加工面^d的兩方的角度θ 4及角度θ 5設(shè)定為不到50°來照射激光束L。并且，因為激光束L的角度θ 4及角度θ 5設(shè)定為不到50°，所以如圖10的(b)及圖11所示，工具前端部12在周向上4分割(分割為區(qū)域A D)而進行激光加工。S卩，通過僅在將工具前端部12在周向上4分割的其中1個區(qū)域(分割區(qū)域)掃描激光束L，在該加工區(qū)域內(nèi)激光束L相對于任何加工面(含有加工前形狀的加工面29c和設(shè)計上的加工后形狀的加工面^d的兩方)的角度θ都不到50°。因此，如圖11所示， 使用旋轉(zhuǎn)機構(gòu)23將工具前端部12以軸線0為中心每90° 4分割旋轉(zhuǎn)而進行加工，以使激光束L的照射方向與被照射的加工面所成的角度始終在適當(dāng)?shù)慕嵌确秶?Θ <50° )內(nèi)。 另外，本實施例中沿著刀片部11的軸線0方向掃描激光束L。并且，如圖6所示，本實施例中在激光束L進行掃描時，通過在掃描程序上層疊設(shè)定多個加工層30，相對于各加工層30垂直照射激光束L，對每個加工層30去除規(guī)定部分， 而形成三維形狀的加工面29 (后刀面17或倒角19等)。S卩，在激光束L的掃描控制中，首先將加工對象物的刀片部11在激光束L的照射方向上分為多個加工層30而進行設(shè)定。而且，在每個加工層30上根據(jù)加工前的形狀和設(shè)計上的加工后形狀設(shè)定加工去除的部分，并對每個加工層30掃描激光束L來去除規(guī)定部分，從而形成后刀面17等規(guī)定的加工面四。圖12中表示將這樣實際進行激光加工的面(后刀面17)放大的照片圖像(350倍的放大圖像)。從該圖像上可知，在本實施例中被加工的面形成有由相互大致平行排列延伸的多個細微長槽和在鄰接的細微長槽間向該鄰接方向延伸的多個細微短槽構(gòu)成的網(wǎng)目狀的細微凹凸的同時，表面粗糙度Rz為2 μ m以下，Ra為1 μ m以下。其次，在本發(fā)明的激光加工裝置中，通過F θ透鏡將波長355nm、重復(fù)頻率166kHz、 平均輸出0. 5W的激光束聚光，并使用電掃描儀以300mm/s的掃描速度實際進行作為加工對象物的陶瓷的三維形成，比較目標(biāo)的形狀設(shè)計值和實際加工的形狀測定值。將比較該設(shè)計值和測定值的圖表示于圖13。該圖表中，形狀為三維，但是在相對于紙面垂直的方向上前后連續(xù)有相同形狀，所以描繪出該任意部位的截面并以二維表示。圖表中的粗線表示激光加工后的實際形狀，細線表示目標(biāo)的設(shè)計上的形狀(設(shè)計圖)。另外，加工對象物的陶瓷為平板，通過激光加工在上述每個加工層上將不必要的部分加工成層狀并去除。作為該加工層的加工層的間隔各設(shè)定為lym。并且，該圖表中的箭頭示意地表示各加工層的層狀加工。目標(biāo)的加工后的形狀和加工前的平板的形狀及配置均設(shè)定成激光束相對于各個加工面的照射角度不到50°，并通過本發(fā)明的激光加工方法進行加工。并且，激光束的射束截面在聚光點中設(shè)為長軸20 μ m、短軸15 μ m的橢圓形狀，激光束的掃描方向設(shè)為與長軸方向一致的方向。其結(jié)果，如圖13的圖表所示，能夠以2 μ m之差并由高尺寸精確度使目標(biāo)形狀設(shè)計值和實際加工的形狀測定值一致。另外，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限于上述實施方式及上述實施例，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)可以施加各種變更。
權(quán)利要求
1.一種激光加工裝置，向加工對象物照射激光束而進行形狀形成，其特征在于，具備 激光照射機構(gòu)，向所述加工對象物照射所述激光束的同時進行掃描；位置調(diào)整機構(gòu)，可保持所述加工對象物來調(diào)整該加工對象物與所述激光束的相對位置關(guān)系；及控制部，控制這些機構(gòu)，其中，所述激光照射機構(gòu)照射射束截面的光強度分布為高斯分布的激光束， 所述控制部將所述加工對象物的加工區(qū)域分割為在加工前形狀和設(shè)計上的加工后形狀兩方中所述激光束相對于加工面的角度不到50°的多個區(qū)域，控制所述激光照射機構(gòu)和所述位置調(diào)整機構(gòu)，對所述分割的每個區(qū)域掃描并照射所述激光束。
2.如權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于，所述激光照射機構(gòu)將所述激光束的射束截面形狀設(shè)為橢圓形，并使所述激光束的掃描方向與所述射束截面形狀的長軸方向或短軸方向一致。
3.如權(quán)利要求1或2所述的激光加工裝置，其特征在于，在進行所述激光束的掃描時，所述控制部將所述加工區(qū)域設(shè)定成在所述激光束的照射方向上堆積多個加工層的區(qū)域，對各加工層照射所述激光束來對每個所述加工層去除規(guī)定部分從而形成三維形狀的加工面。
4.一種激光加工方法，向加工對象物照射激光束而進行形狀形成，其特征在于，具有 激光照射工序，向所述加工對象物照射所述激光束的同時進行掃描；及位置調(diào)整工序，保持所述加工對象物來調(diào)整該加工對象物與所述激光束的相對位置關(guān)系，照射射束截面的光強度分布為高斯分布的所述激光束，將所述加工對象物的加工區(qū)域分割為在加工前形狀和設(shè)計上的加工后形狀的兩方中所述激光束相對于加工面的角度不到50°的多個區(qū)域，并對所述分割的每個區(qū)域掃描并照射所述激光束。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在三維加工中，可得到更高尺寸精確度的激光加工裝置及激光加工方法，一種加工裝置，向加工對象物(5)照射激光束(L)而進行形狀形成，其具備激光照射機構(gòu)(22)，向加工對象物照射激光束的同時進行掃描；位置調(diào)整機構(gòu)，可保持加工對象物來調(diào)整該加工對象物與激光束的相對位置關(guān)系；及控制部(25)，控制這些機構(gòu)，其中，激光照射機構(gòu)照射射束截面的光強度分布為高斯分布的激光束，控制部將加工對象物的加工區(qū)域分割為在加工前形狀和設(shè)計上的加工后形狀兩方中激光束相對于加工面的角度不到50°的多個區(qū)域，并控制激光照射機構(gòu)和位置調(diào)整機構(gòu)，對分割后的每個區(qū)域掃描并照射激光束。
文檔編號B23K26/02GK102310266SQ20111015681
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者日向野哲, 木村良彥, 松本元基, 高橋正訓(xùn) 申請人:三菱綜合材料株式會社