激光加工方法技术

本发明专利技术提供一种激光加工方法，对厚度1mm以上的陶瓷工件能够避免陶瓷工件开裂等地迅速且廉价地执行激光加工。设定为在对工件(3)照射激光(LB)时，激光(LB)的照射时间、功率、吸收率的积成为熔融工件(3)的熔融对象部分的体积所需的能量以上。将随着激光(LB)的照射而产生的工件(3)的熔融材料(10)从工件(3)的激光接收部(3a)除去。

【技术实现步骤摘要】
激光加工方法
本专利技术涉及对由氧化铝(三氧化二铝)等的陶瓷构成的工件(陶瓷工件)照射激光进行加工的激光加工方法。
技术介绍
目前，在对陶瓷工件照射激光进行加工时，通过脉冲宽度为数μ秒以下的激光照射，对工件进行钻孔加工(例如，参照专利文献1、2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平06-155061号公报专利文献2：日本特开2015-047638号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，在此存在如下不良情况。第一，与铝等的金属相比，陶瓷的导热系数差。例如，在氧化铝的情况下，如图4所示，导热系数为23W/m·K。因此，在陶瓷工件的厚度为1mm以上的情况下，钻孔花费时间，由于导热系数差，因此加工点周边局部成为高温。另外，在对陶瓷工件连续地进行钻孔加工的情况下，热被蓄积。因此，在陶瓷工件上局部地产生较大的温度差，由此，容易在陶瓷工件上产生开裂或破损、变形。第二，陶瓷的激光的波长依赖性较大。通常，在要实施微细加工的情况下，选择能够缩小聚光直径的激光的种类，但在反射率较高的(吸收率较低)的情况下，需要使用输出较大的振荡器。因此，包含激光振荡器的装置(激光加工机)扩大化，激光加工所需要的成本增大。本专利技术的目的在于，提供一种激光加工方法，即使在对厚度1mm以上的陶瓷工件进行激光加工的情况及对陶瓷工件连续地进行激光加工的情况下，也能够没有该陶瓷工件的开裂或破损、变形并迅速且廉价地执行激光加工。用于解决课题的方案(1)本专利技术提供一种激光加工方法，向陶瓷工件(例如，后述的工件3)照射激光(例如，后述的激光LB)而进行加工，其特征在于，在对上述工件照射上述激光时，设定成上述激光的照射时间、功率、吸收率的积成为使上述工件的熔融对象部分的体积熔融所需的能量以上，并且将伴随着该激光的照射而产生的上述工件的熔融材料(例如，后述的熔融材料10)从上述工件的激光接收部(例如，后述的激光接收部3a)除去。(2)在(1)的激光加工方法中，也可以是，上述工件的上述熔融对象部分呈近似于圆柱的形状，该圆柱具有与上述激光的光斑尺寸对应的直径0.01mm～1mm的圆形的底面以及与上述工件的熔融深度对应的100μm以上的高度。(3)在(1)或(2)的激光加工方法中，也可以是，在将上述工件的上述熔融材料从上述工件的上述激光接收部除去时，在上述工件的上述激光接收部产生负压，从而吸引并除去上述熔融材料。(4)在(1)至(3)中任一项的激光加工方法中，也可以是，在向上述工件照射上述激光时，预先在上述工件的上述激光接收部涂敷抗反射膜，从而增加上述激光相对于上述工件的吸收率。(5)在(4)的激光加工方法中，也可以是，上述抗反射膜的厚度为0.1mm以下。(6)在(1)至(5)中任一项的激光加工方法中，也可以是，在向上述工件照射上述激光时，根据上述工件的厚度，使上述激光的焦点位置向上述工件的背面侧移动。(7)在(6)的激光加工方法中，也可以是，在使上述激光的焦点位置移动时，交替进行该焦点位置的移动动作以及停止动作，在该焦点位置的移动中停止上述激光的照射动作，并且在该焦点位置的停止中执行上述激光的照射动作。(8)在(1)至(7)中任一项的激光加工方法中，也可以是，在向上述工件照射上述激光时，测定上述工件的上述激光接收部的周围温度，在该激光接收部的周围温度超过预定值的情况下，中断上述激光相对于该激光接收部的照射动作。(9)在(1)至(8)中任一项的激光加工方法中，也可以是，在向上述工件照射上述激光时，测定上述工件的上述激光接收部的周围温度，在该激光接收部的周围温度超过预定值的情况下，冷却该激光接收部。(10)在(1)至(9)中任一项的激光加工方法中，也可以是，上述激光为二氧化碳激光器、光纤激光器、直接二极管激光器或YAG激光器。专利技术效果根据本专利技术，即使在对厚度1mm以上的陶瓷工件进行激光加工的情况及对陶瓷工件连续地进行激光加工的情况下，也能够没有该陶瓷工件的开裂或破损、变形并迅速且廉价地执行激光加工。附图说明图1是表示本专利技术的第一实施方式的激光加工机的概略结构图。图2是表示本专利技术的第一实施方式的激光加工机的吸嘴的垂直剖视图。图3是对于氧化铝以外的材料表示激光的波长与反射率的关系的半对数图表。图4是表示氧化铝的物性的表。图中：3—工件；3a—激光接收部；10—熔融材料；LB—激光。具体实施方式以下，说明本专利技术的实施方式的一例。图1是表示本专利技术的第一实施方式的激光加工机的概略结构图。图2是表示本专利技术的第一实施方式的激光加工机的吸嘴的垂直剖视图。如图1所示，该第一实施方式的激光加工机1具备：将氧化铝的平板状工件3支撑为水平的可动工作台4；射出圆形截面的激光LB的激光振荡器5；将从激光振荡器5射出的激光LB向工件3诱导的波导路6；将激光LB利用聚光镜7进行聚光并向工件3照射的加工头8；装配于加工头8的前端的吸嘴2；控制可动工作台4、激光振荡器5、聚光镜7以及加工头8的动作的控制装置9。此外，可动工作台4在X轴方向以及Y轴方向上移动自如。另外，加工头8在Z轴方向上移动自如。聚光镜7在加工头8内沿着Z轴方向移动自如。另外，波导路6中包含将从激光振荡器5射出的激光LB反射并向聚光镜7诱导的反射镜6a。另外，激光LB的种类没有特别限定，例如能够使用二氧化碳激光器、光纤激光器、直接二极管激光器、YAG激光器等。如图2所示，吸嘴2具备：将激光LB向工件3照射的大致圆筒状的吸嘴主体21、形成于吸嘴主体21的供气口22、与供气口22对置地形成于吸嘴主体21的排气口23。在供气口22连接有圆筒状的供气管32。在排气口23连接有圆筒状的排气管33。而且，吸嘴2构成为，以横切向吸嘴主体21诱导的激光LB的光轴CL的形式，沿着从供气口22到排气口23的直线性的气体流路25向吸嘴主体21的内部供给气体G，由此，在吸嘴主体21的前端的开口部21a的附近产生负压。在此，如图2所示，供气口22的口径D2为向吸嘴主体21诱导的激光LB的被气体G横切的部位的直径D1以上(D2≥D1)。另外，排气口23的口径D3比供气口22的口径D2大(D3＞D2)。例如，能够设为D3＝5mm，D2＝1mm。另外，供气口22具有用于提高气体G的直线前进性的预定的长度L2(例如，1mm)的直线部。另外，吸嘴2构成为，在沿着气体流路25供给气体G时，通过适宜调整例如气体G的压力或流量，对随着工件3的钻孔加工而产生的熔融材料10作用其重量以上的吸引力，该熔融材料10从吸嘴主体21的开口部21a被吸引且从排气口23向吸嘴主体21的外部排出。另外，在吸嘴2的附近，热成像仪31设置为能测定工件3的激光接收部3a的周围温度。激光加工机1具有以上那样的结构，因此，使用该激光加工机1进行氧化铝的工件3的钻孔加工时，则根据下面的顺序。首先，如图1所示，在可动工作台4上载置工件3的状态下，基于来自控制装置9的指令，使可动工作台4在X轴方向、Y轴方向上适宜移动，将工件3定位于X轴方向以及Y轴方向的预定的位置。接着，基于来自控制装置9的指令，使加工头8在Z轴方向上适宜移动，将吸嘴2定位于Z轴方向的预定的位置。于是，如图2所示，吸嘴2处于如下状态，吸嘴主体21的开口部21a从工件3的表面向上方离开预定的距离L1(例如，L1＝0.5mm～5m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光加工方法，是向陶瓷工件照射激光而进行加工的激光加工方法，其特征在于，在向上述工件照射上述激光时，设定成上述激光的照射时间、功率、吸收率的积成为使上述工件的熔融对象部分的体积熔融所需的能量以上，并且将伴随着该激光的照射而产生的上述工件的熔融材料从上述工件的激光接收部除去。

【技术特征摘要】
2017.01.19 JP 2017-0079271.一种激光加工方法，是向陶瓷工件照射激光而进行加工的激光加工方法，其特征在于，在向上述工件照射上述激光时，设定成上述激光的照射时间、功率、吸收率的积成为使上述工件的熔融对象部分的体积熔融所需的能量以上，并且将伴随着该激光的照射而产生的上述工件的熔融材料从上述工件的激光接收部除去。2.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，上述工件的上述熔融对象部分呈近似于圆柱的形状，该圆柱具有与上述激光的光斑尺寸对应的直径0.01mm～1mm的圆形的底面以及与上述工件的熔融深度对应的100μm以上的高度。3.根据权利要求1或2所述的激光加工方法，其特征在于，在将上述工件的上述熔融材料从上述工件的上述激光接收部除去时，在上述工件的上述激光接收部产生负压，从而吸引并除去上述熔融材料。4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光加工方法，其特征在于，在向上述工件照射上述激光时，预先在上述工件的上述激光接收部涂敷抗反射膜，从而增加上述激光相对于上述工件的吸收率。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：和泉贵士，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP