CN101149613A - 开孔加工方法以及激光加工机 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种即使在加工台的表面存在10～30μm程度的凸凹时，也可以缩短测定工件表面高度的时间、使加工效率提高的开孔加工方法以及激光加工机。预先格状地测定放置工件(20)的X－Y加工台(6)表面的高度。在加工之前，对放置在X－Y加工台(6)上的工件(20)上表面的任意点Pst(xs，yt)的高度Hst进行测定，使用包围点Pst的4个点的高度通过运算求点Pst的表面高度hst，将测定的高度Hst与通过运算得到的高度hst的差作为工件(20)的板厚T。然后，把在其他加工位置Pef(xe，yf)的工件(20)上表面的高度Hef设为根据矩阵状测定到的加工台表面高度进行运算的在该位置的高度hef和板厚T的和，来决定激光的成像位置。

Description

开孔加工方法以及激光加工机
技术领域
本发明涉及一种开孔加工方法以及激光加工机，该激光加工机利用聚光透镜对激光进行聚光，为了使激光的成像位置相距工件表面预定的距离，而在高度方向上对所述聚光透镜进行定位，来加工工件。
背景技术
在放置工件的加工台表面平坦且工件的厚度(板厚)大体均匀时，可以测定任意位置的工件上表面高度，并将得到的高度设为工件上表面的高度方向的位置。在对工件加工孔时，通常以工件的表面为基准来指定孔的深度，所以如果决定了工件上表面的位置(高度)，则可以加工深度方向的精度优良的孔。
此外，在工件的板厚由于场所而产生波动时，对每个要加工的部位都测定工件上表面的位置，或者在多个部位测定工件上表面的高度，将其平均值作为工件上表面的位置来进行加工。
此外，在使用钻头加工孔时，检测要加工部位的工件表面高度Zn，将该高度Zn与从该开孔位置之前顺次逆行的N个开孔位置的表面高度的平均值Zm进行比较，在(Zn-Zm)的绝对值不满预定值δ时执行开孔，在值δ以上时判断为在该表面与基板压板之间夹杂切屑等，使机械停止，在排除了原因之后重新开始进行开孔加工(专利文献1)。
近年来，使用激光来作为加工小直径孔的方法。在使用激光加工孔时，通过孔径将激光的外形整形为希望的形状，并通过透镜进行聚光，使孔径的像在例如工件表面上成像。此时，成像位置的高度方向的偏差允许值为30μm以内。
【专利文献1】特开平9-277140号公报
发明内容
在使用激光时，加工时间为毫秒级，所以专利文献1中的每次测定工件表面高度的情况并不实用。此外，在多个部位限定了工件上表面距离加工台表面的高度时，由于测定时间与加工时间相比过长，而导致整体加工时间变长，也是不实用的。
因为使用激光对孔进行加工的工件的板厚一般是均匀的，所以如果测定工件上表面任意一个部位的高度则认为加工品质是均匀的。但是，即使在工件的板厚均匀的情况下，加工品质也会产生波动。
由于在目前被认为是平坦的加工台表面存在10～30μm程度的凸凹时，该凸凹的高低差接近于成像位置的高度方向的偏差允许值，所以本发明者发现加工品质产生波动。
本发明的目的是提供一种开孔加工方法以及激光加工机，其即使在加工台的表面存在10～30μm程度的凸凹时，也可以缩短测定工件表面高度的时间，使加工效率提高。
为了解决上述课题，本发明第一方式的特征为：作为开孔加工方法，预先格状地测定放置工件的加工台表面的高度，在加工之前对放置在所述加工台上的工件上表面的任意1点的高度进行测定，使用包围所述任意1点的4个点的所述加工台表面的高度，通过运算求出所述任意1点的加工台表面高度，将测定的高度与通过运算求出的加工台表面高度的差作为所述工件的板厚T，将其他加工位置的所述工件上表面的高度，设为使用包围该加工位置的4个点的所述加工台表面的高度进行运算的该加工位置的加工台表面高度与所述板厚T的和，来进行开孔加工。
此外，本发明第二方式的特征为：一种激光加工机，在通过聚光透镜对激光进行聚光，为了使所述激光的成像位置相距工件表面预定的距离，而在高度方向上对所述聚光透镜进行定位，来加工所述工件，其中设置有：存储装置，其存储对放置工件的加工台表面高度进行矩阵状地测定后的结果；检测装置，其检测高度方向的位置；以及运算装置，其通过运算求出任意1点的加工台表面高度，在加工之前，对放置在所述加工台上的工件上表面的所述任意1点的高度进行测定，使用包围所述任意1点的4个点的所述加工台表面的高度通过运算来求出所述任意1点的加工台表面高度，将测定的高度与通过运算求出的加工台表面高度的差作为所述工件的板厚T，将其他加工位置的所述工件上表面的高度设为使用包围该加工位置的4个点的所述加工台表面的高度通过运算求出的该加工位置的加工台表面高度与所述板厚T的和，来在高度方向上对所述聚光透镜进行定位。
即使在加工台的表面存在10～30μm程度的凸凹时，也可仅通过测定任意一个部位的工件上表面的高度，来高精度地推定其他工件上表面的高度，因此可以不降低加工品质地提高加高效率。
附图说明
图1是本发明实施方式的激光加工机的结构图。
图2是X-Y加工台的平面图。
图3是表示本发明的动作的流程图。
符号说明
6：X-Y加工台，20：工件
Pst：测定点
Hst：测定点Pst的工件20上表面的高度(测定值)
hst：测定点Pst的X-Y加工台6的表面高度
Hef：加工位置Pef的工件20上表面的高度(计算值)
Pef：加工位置
hef：加工位置Pef的X-Y加工台6的表面高度
T：工件的板厚
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1表示本发明实施方式的激光加工机的结构。在该图中，在由点划线表示的激光加工机1的未图示的基座上配置有X-Y加工台6，该X-Y加工台6放置作为工件20的印刷线路板，并通过X轴驱动装置11X以及Y轴驱动装置11Y在X轴方向以及Y轴方向上自由移动。此外，在X-Y加工台6的表面上设置有与负压源连接用于吸引工件20的多个小直径的孔(未图示)。
在固定到基座上的未图示的支柱(column)上配置有输出激光的激光振荡器2、用于测定X-Y加工台6的上表面或工件20的上表面的位置(高度)的传感器3、以及通过Z轴驱动装置11Z沿着针对X-Y加工台6垂直的Z轴方向在支柱上自由移动的照射头10。在照射头10上配置有：一对验电镜9，其将激光振荡器2输出的脉冲状的激光5定位在以两点划线表示的扫描区域7内的希望位置上；fθ透镜8，其对激光5进行聚光，并且针对工件来垂直定位激光5的光轴；以及驱动装置12，其使验电镜9摆动。
NC装置13根据记述有印刷线路板上加工部位的坐标等所需数据的加工程序15以及来自键盘16的输入，向激光加工机1输出预定的控制信号。与NC装置13连接的存储装置14存储所需的事项，CRT17对输入数据及加工状况等进行显示。
接着，对本发明的动作进行说明。
图2是X-Y加工台6的平面图。
在本发明中，在加工之前，预先测定X-Y加工台6的工件放置面距离基准面(例如地面)的高度(以下仅称为“高度”)，将得到的结果与所测定的点(位置)的XY坐标一起存储在存储装置24中。
在图示时，将相距X-Y加工台6左上端a、b距离的点P11的坐标设为X-Y加工台6的原点(0，0)，将位于格子上的格点Pij的X坐标xi、Y坐标yj以及高度hij作为一组进行存储，该格子为在图的左右X方向上以间距p划分为n列，在图的上下Y方向上以间距q划分为m行。此外，i，j是整数，1≤i≤n，1≤i≤m。另外，作为间距p以及间距q可以是由fθ透镜8的直径来决定的扫描区域7的尺寸(例如50mm)，还可以为较小的值(例如1mm)。然后，使用包围点Pef的4个格点的高度，通过如下公式1求X-Y加工台6上的任意点Pef(xe，yf)的高度hef。
hef＝((xI-xe)(yJ-yf)hij+(xI-xe)(yf-yj)hiJ+(xe-xi)(yJ-yf)hIj+(xe-xi)(yf-yj)hIJ)/(xI-xi)(yJ-yj)...(公式1)
在此，当设为i≤e≤i+1，j≤f≤j+1，i+1＝I，j+1＝J时，包围点Pef的4个点为Pij，PIj，PiJ，PIJ，高度分别为hij，hIj，hiJ以及hIJ。
接着，说明对厚度大体均匀的工件20进行加工的情况。
此外，将矩阵点Pij的X坐标xi，Y坐标yj以及高度hij作为一组进行了存储。另外，预先已知了将照射头10置于移动原点(或者待机位置)时的fθ透镜8距离基准面的高度。并且，为了进行品质优良的加工，需要将fθ透镜8与工件20表面的距离设为A，即，需要将fθ透镜8定位在距工件20表面A高度上。
图3是表示本发明的动作的流程图。
在加工之前将工件20配置在X-Y加工台6上，通过使负压源动作，将工件20吸附在X-Y加工台6上，使工件20与X-Y加工台6紧密连接。
当打开未图示的加工开始按钮时，NC装置13参照加工程序，将传感器3定位在工件表面高度的测定位置(在此为点Pst)上，对在点Pst的工件20的上表面位置(高度)Hst进行测定(顺序S10)。接着，将包围点Pst的4个格点的高度带入公式1求出点Pst的加工台表面高度hst(顺序S20)，然后将求出的结果带入公式2来决定工件20的板厚T(顺序S30)。
T＝Hst-hst...(公式2)
然后，确认有无未加工的加工部位Pef，在具有未加工的加工部位Pef时，进行顺序S50的处理，在其他情况下结束处理(顺序S40)。在顺序S50中，通过运算求未加工的加工部位Pef的高度hef，并根据公式3求工件20的表面高度Hef(顺序S60)，将fθ透镜8定位在Hθ(其中，Hθ＝Hef+A)(顺序S70)，在进行了加工之后(顺序S80)进行顺序S40的处理。
Hef＝T+hef...(公式3)
结果，无论在工件20的哪一个位置上，都可以将成像位置定位在距离工件20上表面预定的位置(例如表面)，以加工品质优良的孔。
如上所述，根据本实施方式，预先格状地测定X-Y加工台6的上表面，由此仅通过对工件20的板厚T进行一次测定就可以在工件20的所有位置上进行品质优良的加工，因此可以缩短加工时间。
此外，本发明并不限于激光加工机，例如还可以适用于使用钻头来加工孔的钻头加工机。

Claims (2)

1.一种开孔加工方法，其特征在于，
预先对放置工件的加工台表面的高度进行格状地测定，
在加工之前，对放置在所述加工台上的工件上表面的任意1点的高度进行测定，
使用包围所述任意1点的4个点的所述加工台表面的高度，通过运算求所述任意1点的加工台表面高度，
将测定的高度与通过运算求出的加工台表面高度的差作为所述工件的板厚，
将其他加工位置的所述工件上表面的高度，设为该加工位置的加工台表面高度与所述板厚的和，进行开孔加工，该加工位置的加工台表面高度是使用包围该加工位置的4个点的所述加工台表面的高度通过运算求出的。
2.一种激光加工机，其通过聚光透镜对激光进行聚光，为了使所述激光的成像位置相距工件表面预定的距离，而在高度方向上对所述聚光透镜进行定位，加工所述工件，其特征在于，
设置有：存储装置，其存储对放置工件的加工台表面的高度进行矩阵状测定后的结果；
检测装置，其检测高度方向的位置；以及
运算装置，其通过运算求任意1点的加工台表面高度，
在加工之前，对放置在所述加工台上的工件上表面的所述任意1点的高度进行测定，
使用包围所述任意1点的4个点的所述加工台表面的高度，通过运算求所述任意1点的加工台表面高度，
将测定的高度与通过运算求出的加工台表面高度的差作为所述工件的板厚，
把在其他加工位置的所述工件上表面的高度，设为该加工位置的加工台表面高度与所述板厚的和，来在高度方向上对所述聚光透镜进行定位，该加工位置的加工台表面高度是使用包围该加工位置的4个点的所述加工台表面的高度通过运算求出的。
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