激光加工方法及激光加工裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種進(jìn)行激光加工的激光加工方法及激光加工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為對(duì)加工對(duì)象物進(jìn)行加工的方法及裝置，有使用激光的激光加工方法及激光加工裝置。例如，在專利文獻(xiàn)1中記載有對(duì)被加工物照射至少兩種波長的激光束而進(jìn)行孔加工的激光加工方法。具體而言，記載有通過如下步驟進(jìn)行加工的方法，包括:將光斑直徑比孔徑小的第1激光束沿孔的內(nèi)周照射而進(jìn)行加工的步驟;及將光斑直徑比孔徑小、且波長比第1激光束長的第2激光束照射于比孔的周緣更靠近內(nèi)側(cè)的步驟。并且，記載有通過后面的步驟來加工在前面的步驟中未被加工而殘留的部分的方法。并且，在專利文獻(xiàn)1中記載有在使激光束旋轉(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行照射并開孔的方法。并且，在專利文獻(xiàn)2中記載有作為使激光束旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)而使用電磁驅(qū)動(dòng)的方法。
[0003]以往技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開2011-110598號(hào)公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本專利第2828871號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0008]在此，作為加工對(duì)象物，有在金屬層上層疊有特性與金屬層不同的材料的保護(hù)層的結(jié)構(gòu)體。保護(hù)層例如作為從熱、應(yīng)力及異物接觸中的至少一種保護(hù)金屬層的層而層疊于金屬層上。將這種在金屬層上層疊有保護(hù)層的層疊體作為加工對(duì)象物的情況下，難以適當(dāng)?shù)丶庸けＷo(hù)層，并且難以在維持金屬層和保護(hù)層這兩者的品質(zhì)的同時(shí)提高加工速度。
[0009]本發(fā)明用于解決上述課題，其目的在于提供一種能夠?qū)υ诮饘賹由蠈盈B有保護(hù)層的加工對(duì)象物以高品質(zhì)且高精度進(jìn)行加工的激光加工方法及激光加工裝置。
[0010]用于解決技術(shù)課題的手段
[0011]為了解決上述課題并實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明為一種激光加工方法，其使用至少照射對(duì)加工對(duì)象物進(jìn)行加工的短脈沖激光的激光加工頭來加工所述加工對(duì)象物，其中，所述加工對(duì)象物為在金屬層上形成有保護(hù)層的層疊結(jié)構(gòu)，所述激光加工方法包括:短脈沖激光加工工序，對(duì)所述保護(hù)層照射短脈沖激光，并切削所述保護(hù)層;及金屬層加工工序，對(duì)在所述短脈沖激光加工工序中已切削的區(qū)域的所述金屬層進(jìn)行切削。
[0012]并且，優(yōu)選所述短脈沖激光加工工序在與所述金屬層的表面正交的方向上，將所述金屬層切削成0.001mm以上且所述金屬層的厚度的50%以下的深度。
[0013]并且，優(yōu)選所述短脈沖激光加工工序在照射所述短脈沖激光的方向上，將所述金屬層切削成0.001mm以上且所述金屬層的厚度的50%以下的深度。
[0014]為了解決上述課題并實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明為一種激光加工方法，其使用至少照射對(duì)加工對(duì)象物進(jìn)行加工的激光的激光加工頭來加工所述加工對(duì)象物，其中，所述加工對(duì)象物為在金屬層上形成有保護(hù)層的層疊結(jié)構(gòu)，所述激光加工方法包括:金屬層加工工序，將所述保護(hù)層和所述金屬層一并進(jìn)行切削；及短脈沖激光加工工序，對(duì)包括在所述金屬層加工工序中已切削的區(qū)域的端面在內(nèi)的所述保護(hù)層照射短脈沖激光，并切削所述保護(hù)層。
[0015]為了解決上述課題并實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明為一種激光加工方法，其使用至少照射對(duì)加工對(duì)象物進(jìn)行加工的激光的激光加工頭來加工所述加工對(duì)象物，其中，所述加工對(duì)象物為在金屬層上形成有保護(hù)層的層疊結(jié)構(gòu)，所述激光加工方法包括:金屬層加工工序，對(duì)未形成有所述保護(hù)層的所述加工對(duì)象物的所述金屬層進(jìn)行切削；層疊工序，在所述金屬層加工工序中已切削的所述加工對(duì)象物上層疊所述保護(hù)層;及短脈沖激光加工工序，對(duì)與在所述層疊工序中層疊有所述保護(hù)層的所述加工對(duì)象物的在所述金屬層加工工序中已切削的區(qū)域重合的區(qū)域，照射短脈沖激光，并切削所述保護(hù)層。
[0016]并且，優(yōu)選所述短脈沖激光加工工序及所述金屬層加工工序在所述加工對(duì)象物上形成孔的加工，所述短脈沖激光加工工序在所述保護(hù)層上形成孔，該孔的直徑大于所述金屬層加工工序在所述金屬層上形成的孔。
[0017]并且，優(yōu)選所述金屬層加工工序?qū)υ谒龆堂}沖激光加工工序中已切削的區(qū)域照射光纖激光，并切削所述金屬層。
[0018]并且，優(yōu)選所述保護(hù)層由耐熱性材料或耐摩性材料形成。并且，優(yōu)選所述保護(hù)層為熱障涂層。并且，優(yōu)選所述保護(hù)層為氧化鋁(A1203)、氧化鋯(Zr02)、氧化鈦(Ti02)、鎳鉻鋁(NiCrAl)、鈷鉻鋁(CoCrAl)、氧化鋁-二氧化鈦(Al203-Ti02)、氧化鉻(Cr203)、碳化絡(luò)(Cr3C2-NiCr)或碳化鎢(Cr3C2_NiCr、Cr3C2-CoCr、Cr3C2-Co)。
[0019]并且，優(yōu)選所述激光加工頭具有:激光回轉(zhuǎn)部，使所述短脈沖激光相對(duì)于所述加工對(duì)象物回轉(zhuǎn);及聚光光學(xué)系統(tǒng)，使通過所述激光回轉(zhuǎn)部而回轉(zhuǎn)的所述短脈沖激光聚光，所述短脈沖激光加工工序利用所述激光回轉(zhuǎn)部使所述激光照射于所述加工對(duì)象物的位置旋轉(zhuǎn)。
[0020]為了解決上述課題并實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明為一種激光加工裝置，其特征在于，包括:載物臺(tái)單元，包括支承加工對(duì)象物的載物臺(tái)；激光加工單元，包括輸出光纖激光的光纖激光光源、輸出短脈沖激光的短脈沖激光光源、及照射對(duì)所述加工對(duì)象物進(jìn)行加工的激光的激光加工頭;移動(dòng)單元，具有使所述激光加工頭和所述載物臺(tái)在Y軸方向上相對(duì)移動(dòng)的Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、使所述激光加工頭相對(duì)于所述Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)在X軸方向上相對(duì)移動(dòng)的X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、及固定于所述X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)并使所述激光加工頭在Z軸方向上相對(duì)移動(dòng)的Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu);及控制部，控制各部的動(dòng)作，所述激光加工頭具有:切換機(jī)構(gòu)，將使所述光纖激光入射于激光回轉(zhuǎn)部的狀態(tài)和使所述短脈沖激光入射于所述激光回轉(zhuǎn)部的狀態(tài)進(jìn)行切換;激光回轉(zhuǎn)部，使所述激光相對(duì)于所述加工對(duì)象物回轉(zhuǎn);聚光光學(xué)系統(tǒng)，使通過所述激光回轉(zhuǎn)部而回轉(zhuǎn)的激光聚光，利用所述激光回轉(zhuǎn)部使所述激光照射于所述加工對(duì)象物的位置旋轉(zhuǎn)。
[0021 ]在此，優(yōu)選還具備軌道調(diào)整機(jī)構(gòu)，其配置于所述短脈沖激光的路徑上，將所述短脈沖激光的照射位置向比所述激光回轉(zhuǎn)的路徑的中心更靠近外側(cè)偏移，并調(diào)整到所述光纖激光不會(huì)入射的軌道。
[0022]并且，優(yōu)選所述軌道調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述激光回轉(zhuǎn)部的棱鏡。
[0023]并且，優(yōu)選所述軌道調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述聚光光學(xué)系統(tǒng)的透鏡。
[0024]并且，優(yōu)選還具備照射位置調(diào)整機(jī)構(gòu)，其配置于所述短脈沖激光的路徑上，并調(diào)整所述短脈沖激光的照射位置，所述控制部根據(jù)所述光纖激光的照射位置，由所述照射位置調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整所述短脈沖激光的照射位置。
[0025]并且，優(yōu)選所述加工對(duì)象物為在金屬層上形成有保護(hù)層的層疊結(jié)構(gòu)，所述控制部從所述激光加工單元對(duì)所述加工對(duì)象物照射所述短脈沖激光而切削所述保護(hù)層。
[0026]發(fā)明效果
[0027]根據(jù)本發(fā)明，通過短脈沖激光進(jìn)行層疊于金屬層上的保護(hù)層的切削，能夠抑制浮渣的附著或龜裂的產(chǎn)生。由此，能夠減少對(duì)保護(hù)層帶來的影響，并能夠進(jìn)一步提高加工精度。并且，通過用不同于短脈沖激光的加工方式加工金屬層，能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行金屬層的加工。
【附圖說明】
[0028]圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0029]圖2是表示激光加工頭的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0030]圖3是用于說明激光加工頭的動(dòng)作的說明圖。
[0031]圖4是用于說明激光加工頭的動(dòng)作的說明圖。
[0032]圖5是用于說明激光加工頭的動(dòng)作的說明圖。
[0033]圖6是用于說明激光加工頭的動(dòng)作的說明圖。
[0034]圖7是用于說明激光加工頭的動(dòng)作的說明圖。
[0035]圖8是表示加工對(duì)象物的結(jié)構(gòu)的一例的示意圖。
[0036]圖9是用于說明激光加工裝置的動(dòng)作的流程圖。
[0037]圖10A是用于說明激光加工裝置的動(dòng)作的說明圖。
[0038]圖10B是用于說明激光加工裝置的動(dòng)作的說明圖。
[0039]圖11是用于說明激光加工裝置的動(dòng)作的說明圖。
[0040]圖12A是用于說明激光加工裝置的動(dòng)作的說明圖。
[0041]圖12B是用于說明激光加工裝置的動(dòng)作的說明圖。
[0042]圖13是用于說明激光加工裝置的動(dòng)作的流程圖。
[0043]圖14A是用于說明激光加工裝置的動(dòng)作的說明圖。
[0044]圖14B是用于說明激光加工裝置的動(dòng)作的說明圖。
[0045]圖15是用于說明激光加工裝置的動(dòng)作的流程圖。
[0046]圖16是用于說明激光加工裝置的動(dòng)作的說明圖。
[0047]圖17是表示另一實(shí)施方式所涉及的激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0048]圖18是表示另一實(shí)施方式所涉及的激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0049]圖19是表示另一實(shí)施方式所涉及的激光加工裝置的切換機(jī)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0050]圖20是表示另一實(shí)施方式所涉及的激光加工裝置的切換機(jī)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0051]圖21是表示另一實(shí)施方式所涉及的激光加工裝置的切換機(jī)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0052]圖22是表示另一實(shí)施方式所涉及的激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0053]圖23是表示另一實(shí)施方式所涉及的激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0054]圖24是表示圖23中示出的激光加工裝置的光學(xué)系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0055]圖25是從激光的入射方向觀察軌道調(diào)整機(jī)構(gòu)及棱鏡的示意圖。
[0056]圖26是從與激光的入射方向正交的方向觀察軌道調(diào)整機(jī)構(gòu)及棱鏡的示意圖。
[0057]圖27是將激光的照射位置附近放大表示的放大圖。
[0058]圖28是表示另一實(shí)施方式所涉及的激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0059]圖29是表示圖28中示出的激光加工裝置的光學(xué)系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0060]圖30是從激光的入射方向觀察軌道調(diào)整機(jī)構(gòu)及聚光透鏡的示意圖。
[0061]圖31是從與激光的入射方向正交的方向觀察軌道調(diào)整機(jī)構(gòu)及聚光透鏡的示意圖。
[0062]圖32是將激光的照射位置附近放大表示的放大圖。
[0063]圖33是表示另一實(shí)施方式所涉及的激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0064]圖34A是用于說明激光加工裝置的動(dòng)作的說明圖。
[0065]圖34B是用于說明激光加工裝置的動(dòng)作的說明圖。
[0066]圖35A是用于說明激光加工裝置的動(dòng)作的說明圖。
[0067]圖35B是用于說明激光加工裝置的動(dòng)作的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0068]參考附圖，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式(實(shí)施方式)進(jìn)行詳細(xì)的說明。本發(fā)明并不限定于以下實(shí)施方式中記載的內(nèi)容。并且，以下所記載的構(gòu)成要件中包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易構(gòu)想的內(nèi)容、及實(shí)際上相同的內(nèi)容。另外，以下所記載的結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合。并且，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行結(jié)構(gòu)的各種省略、置換或變更。
[0069]圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是表示激光加工頭的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3至圖7是分別用于說明激光加工頭的動(dòng)作的說明圖。
[0070]如圖1所示，激光加工裝置10是對(duì)加工對(duì)象