激光加工装置及激光加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种激光加工装置，其通过向被加工物（Ｗ）照射激光，从而对被加工物（Ｗ）进行穿孔加工和穿孔加工后的切断加工，该激光加工装置具有：激光照射部（６０），其至少在穿孔加工开始时，将焦点位置设定在被加工物（Ｗ）内的表面附近，向被加工物（Ｗ）照射激光；以及激光振荡器（１），其在激光照射部（６０）按照穿孔加工开始时设定的焦点位置向被加工物（Ｗ）照射激光的情况下，以产生等离子体的频率将激光进行脉冲射出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种对被加工物在穿孔加工后进行切断加工的激光加工装置及激光 加工方法。
技术介绍
激光加工装置是通过对低碳钢等被加工物照射激光而从被加工物中切出期望的 加工物(制品)或不需要部分的装置。激光加工装置在加工开始时进行穿孔加工，并且以 使得切出的加工物中不包含加工开始时的穿系孔的方式，进行加工物的切断处理。因此，为 了从被加工物中切掉较小的不需要部分，需要开设较小的穿系孔。在现有的穿孔技术中，为 了使穿系孔径较小，必须使激光的输出变小，因此，穿孔加工需要很长时间。其原因是，如果 增大激光的输出而缩短穿孔时间，则穿系孔径扩大。这样，在现有的穿孔技术中，无法兼顾 穿系孔径的小径化和穿孔时间的高速化。例如，专利文献1所述的激光加工装置为了使穿孔加工稳定且高速地进行，而在 进行穿孔加工时，一边使聚光透镜的焦点位置沿工件的加工深度方向下降，一边进行穿孔加工。专利文献1 日本特开平2-160190号公报
技术实现思路
但是，在上述现有技术中，穿孔加工的高速化不充分。另外，由于必须使聚光透镜 的焦点位置移动至与穿孔加工的进行相对应的位置上，所以存在焦点位置的控制变得复杂 的问题。本专利技术就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到一种激光加工装置及激光 加工方法，其可以容易地在短时间内进行穿孔加工。为了解决上述课题，达到目的，本专利技术提供一种激光加工装置，其通过向被加工物 照射激光，从而对所述被加工物进行穿孔加工和所述穿孔加工后的切断加工，其特征在于， 具有激光照射部，其至少在所述穿孔加工开始时，将焦点位置设定在所述被加工物内的表 面附近，向所述被加工物照射激光；以及激光振荡器，其在所述激光照射部按照所述穿孔加 工开始时所设定的焦点位置向所述被加工物照射激光的情况下，以产生等离子体的频率将 所述激光进行脉冲射出。专利技术的效果根据本专利技术，由于在穿孔加工开始时，将焦点位置设定在被加工物内的表面附近， 以产生等离子体的频率将激光进行脉冲射出，所以具有可以容易地在短时间内进行穿孔加 工的效果。附图说明图1是用于说明实施方式1所涉及的穿孔加工的概念的说明图。图2是表示实施方式1所涉及的激光加工装置的概略结构的图。图3-1是表示现有技术中在穿孔加工时使用的激光频率的图。图3-2是表示本实施方式的激光加工装置在穿孔加工时使用的脉冲激光的频率 的图。图4-1是表示现有技术中在穿孔加工时使用的激光的焦点位置的图。图4-2是表示本实施方式的激光加工装置在穿孔加工开始时所照射的激光的焦 点位置的图。图5-1是表示在偏向镜为凸面的情况下，偏向镜的曲率变化和焦点位置的变化之 间的关系的图。图5-2是表示在偏向镜为凹面的情况下，偏向镜的曲率变化和焦点位置的变化之 间的关系的图。图6-1是表示在穿孔加工开始时使用的激光的光束直径的图。图6-2是表示在穿孔加工从开始经过规定时间后，所使用的激光的光束直径的 图。图7-1是表示在偏向镜为凸面的情况下，偏向镜的曲率变化和光束直径的变化之 间的关系的图。图7-2是表示在偏向镜为凹面的情况下，偏向镜的曲率变化和光束直径的变化之 间的关系的图。图8-1是表示在穿孔加工开始时使用的光束直径较粗的激光的图。图8-2是表示在穿孔加工从开始经过规定时间后，所使用的光束直径较细的激光 的图。图9是表示穿孔加工时的光束直径的变化的图。图10是表示加工头的结构的图。图11是用于说明反射光的检测方法的图。标号的说明1激光振荡器6偏向镜7加工透镜9被加工物20反射光检测传感器30加工头50控制装置60激光照射部100激光加工装置L 激光P穿系孔R反射光W被加工物具体实施例方式下面，基于附图，详细说明本专利技术的实施方式所涉及的激光加工装置及激光加工 方法。此外，本专利技术并不限定于本实施方式。在下面的说明中，穿孔加工(穿孔)是在被加 工物上开设穿系孔的处理，切断加工是从被加工物上切出加工物或不需要部分的处理。实施方式1首先，对本实施方式所涉及的穿孔加工的概念进行说明。图1是用于说明实施方 式1所涉及的穿孔加工的概念的说明图。激光加工装置100具有激光振荡器1，其以脉冲 激光的形式振荡形成激光L ；以及加工透镜7，其将激光L聚光为较小的光斑直径，向被加工 物W(低碳钢等)照射。通过调整加工透镜7的高度方向(激光L的照射方向)，而调整向 被加工物W照射的激光L的焦点位置。本实施方式的加工透镜7至少在穿孔加工开始时，将焦点位置设定在被加工物W 内的表面附近(表面下侧)。另外，在以该焦点位置进行激光照射的情况下，激光振荡器1 振荡形成可以在被加工物W的加工位置处产生等离子体的高频激光L。这里的高频是与例 如现有技术中在穿孔加工时使用的频率(不产生等离子体的频率)相比更高的频率，是与 切断加工时使用的频率相比较低的频率。由此，激光加工装置100 —边产生等离子体一边 进行被加工物W的穿孔加工，从而在被加工物W上形成穿系孔P。图2是表示本专利技术的实施方式1所涉及的激光加工装置的概略结构的图。激光加 工装置100具有激光振荡器1、PR (Partial Reflection)反射镜2、激光照射部60和控制 装置50。激光振荡器1是振荡形成C02激光等的激光(束状光)L的装置，在穿孔加工或切 断加工等激光加工时，一边使振荡频率或激光输出产生各种变化，一边射出激光。本实施方 式的激光振荡器1与穿孔加工或切断加工等加工种类对应地，变更所输出的激光L的频率。 激光照射部60包含偏向镜3、光束最优化单元4、偏向镜5、6、以及加工头30而构成。PR反射镜(部分反射镜)2对激光振荡器1射出的激光进行部分反射，并向偏向 镜3引导。偏向镜(光束角度变化用反射镜)3改变从ra反射镜2输送来的激光的光束角 度，并向光束最优化单元4引导。光束最优化单元(光束直径变更装置)4对从偏向镜3输送来的激光的光束直径 (直径)进行调整，并向偏向镜5输送。偏向镜5、6是光束角度变化用的反射镜。偏向镜 5使得从光束最优化单元4输送来的激光的光束角度偏转至水平方向，然后向偏向镜6输 送。偏向镜6使得从偏向镜5输送来的激光的光束角度偏转至垂直下方，然后向加工头30 输送。在偏向镜5和偏向镜6之间，安装有未图示的使偏振变化的反射镜。加工头30具有加工透镜7。加工透镜7将来自偏向镜6的激光聚光为较小的光斑 直径，并向被加工物W照射。本实施方式的加工透镜7与穿孔加工或切断加工等加工种类 对应地，调整焦点位置。加工透镜7例如在穿孔加工时，将焦点位置设置于被加工物W表面 的下侧，在切断加工时将焦点位置设置在被加工物W表面的上侧。被加工物W载置于未图 示的加工台上，在该加工台上进行激光加工。控制装置50与激光振荡器1及激光照射部60连接，对激光振荡器1及激光照射 部60进行控制。激光加工装置100例如通过使用氧气作为辅助气体的氧气切断，对低碳钢 等被加工物W进行激光加工。此时，激光加工装置100将针对低碳钢的焦点位置设定在材料表面的附近，且位于材料表面的下侧，并且，通过将激光的频率设定为高于规定值，由此 产生等离子体。由此，激光加工装置100在产生等离子体的状态下进行低碳钢的穿孔加工。图3-1及图3-2是用于说明在穿孔加工时，激光振荡器输出的脉冲激光的频率的 图。图3-1所示的曲线图是表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工装置，其通过向被加工物照射激光，从而对所述被加工物进行穿孔加工和所述穿孔加工后的切断加工，　　其特征在于，具有：　　激光照射部，其至少在所述穿孔加工开始时，将焦点位置设定在所述被加工物内的表面附近，向所述被加工物照射激光；以及激光振荡器，其在所述激光照射部按照所述穿孔加工开始时所设定的焦点位置向所述被加工物照射激光的情况下，以产生等离子体的频率将所述激光进行脉冲射出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-6-4 2008-1471741.一种激光加工装置，其通过向被加工物照射激光，从而对所述被加工物进行穿孔加 工和所述穿孔加工后的切断加工，其特征在于，具有激光照射部，其至少在所述穿孔加工开始时，将焦点位置设定在所述被加工物内的表 面附近，向所述被加工物照射激光；以及激光振荡器，其在所述激光照射部按照所述穿孔加工开始时所设定的焦点位置向所述 被加工物照射激光的情况下，以产生等离子体的频率将所述激光进行脉冲射出。2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述激光照射部在所述穿孔加工开始时，将具有第1光束直径的激光向所述被加工物 照射，然后，将具有第2光束直径的激光向所述被加工物照射，由此，进行所述穿孔加工，其 中，该第2光束直径小于所述第1光...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫崎隆典，井上孝，村井博幸，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP