CN105473272A - 复合加工装置及复合加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够更高精度且高速地进行加工的复合加工装置及复合加工方法。包括工作台单元、机械加工单元、激光加工单元、移动单元、控制部，该机械加工单元包括具有对加工对象物进行加工的工具的机械加工头，该激光加工单元包括照射对加工对象物进行加工的激光的激光加工头，该控制部对各部的动作进行控制，激光加工头具有使激光相对于加工对象物回旋的激光回旋部、使利用激光回旋部回旋后的激光聚光的聚光光学系统，利用激光回旋部使激光向加工对象物照射的位置旋转。

Description

复合加工装置及复合加工方法
技术领域
本发明涉及利用激光加工头及机械加工头进行使用了双方的头的复合加工的复合加工方法及复合加工装置。
背景技术
以往，例如，专利文献1记载的复合加工装置(复合加工机)对于工件选择性地实施激光加工或机械加工。具体而言，该复合加工装置具备：激光加工头，使用从光纤的侧面使激光入射而对激光进行激励的侧泵方式的纤维激光来照射对工件进行加工的激光束；机械加工头，具有装配用于对工件进行切削或磨削的工具的主轴；主轴台，以激光加工头的激光束的光轴与机械加工头的主轴平行且在两头间无法相对移动的方式将两头固定；工作台，安装工件，且设置成在与主轴台之间进行相对移动；当前位置检测装置，是进行激光加工头的激光束的焦点位置对合及工件的形状尺寸的计测的计测单元，并检测主轴台与工作台的X、Y、Z轴的相对移动的当前位置；及计测单元，具有CCD相机，所述CCD相机获取以通过与激光加工头的激光束相同的聚光透镜的方式投光的计测用光线的从工件表面的反射光，在机械加工头的主轴安装工具并使激光加工头的激光束的输出为关闭，或者从主轴拆卸工具并使激光束的输出为打开，由此能够对激光加工与机械加工进行切换。
该专利文献1记载的复合加工装置实现以下的效果。通过工具向机械加工头的主轴的拆装或者激光加工头的激光束的输出的打开、关闭而能迅速地进行激光加工与机械加工的切换。而且，在该切换时即使不进行激光束的光轴定心也没有光轴摆动，因此能够立即开始激光加工，机械的运转率提高。而且，没有光轴摆动的情况能进行高精度的加工，特别适合于微细加工。而且，通过适当地设定激光加工头与机械加工头的Z轴方向的位置关系、及XY平面内的位置关系，在激光加工或机械加工中，工件与激光加工头或机械加工头不会发生碰撞。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利第4721844号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
上述的专利文献1记载的复合加工装置以切换激光加工与机械加工的情况为前提，通过迅速地进行该切换而实现加工的高速化。在此，复合加工装置被要求更高精度且高速地对加工对象物进行加工。
本发明解决上述的课题，其目的在于提供一种能够高精度且高速地对加工对象物进行加工的复合加工装置及复合加工方法。
【用于解决课题的方案】
为了解决上述的课题，实现目的，本发明的复合加工装置的特征在于，包括：工作台单元，包括对加工对象物进行支承的工作台；机械加工单元，包括机械加工头，所述机械加工头具有对所述加工对象物进行加工的工具；激光加工单元，包括激光加工头，所述激光加工头照射对所述加工对象物进行加工的激光；移动单元，具有使所述激光加工头和所述机械加工头与所述工作台沿Y轴方向相对移动的Y轴移动机构、固定于所述Y轴移动机构并使所述机械加工头沿着与所述Y轴方向正交的X轴方向相对移动的第一X轴移动机构、固定于所述Y轴移动机构并使所述激光加工头沿着所述X轴方向相对移动的第二X轴移动机构、固定于所述第一X轴移动机构并使所述机械加工头沿着与所述Y轴方向及所述X轴方向正交的Z轴方向相对移动的第一Z轴移动机构、及固定于所述第二X轴移动机构并使所述激光加工头沿着所述Z轴方向相对移动的第二Z轴移动机构；及控制部，控制各部的动作，所述激光加工头具有使所述激光相对于所述加工对象物回旋的激光回旋部、及使利用所述激光回旋部回旋后的激光聚光的聚光光学系统，利用所述激光回旋部使所述激光向所述加工对象物照射的位置旋转。
另外，优选的是，所述第一X轴移动机构沿着与所述第二X轴移动机构相同的引导构件进行移动。
另外，优选的是，所述机械加工单元具有工具更换单元，所述工具更换单元在所述机械加工头的移动区域内保持至少一个所述工具，所述控制部利用所述第一X轴移动机构和所述第一Z轴移动机构使所述机械加工头向与所述工具更换单元面对的位置移动，利用所述工具更换单元来更换向所述机械加工头装配的所述工具。
另外，优选的是，所述工作台单元还具有使所述工作台移动的工作台移动机构，所述控制部利用所述工作台移动机构使所述加工对象物的姿势变化。
另外，优选的是，所述工作台移动机构至少具备使所述工作台绕着正交的两个轴旋转的机构。
另外，优选的是，所述机械加工单元包括至少一个对所述加工对象物进行研磨的工具，所述机械加工头使研磨所述加工对象物的工具旋转，而对所述加工对象物进行研磨。
另外，优选的是，所述激光加工单元具有：输出纤维激光的纤维激光光源；输出脉冲激光的脉冲激光光源；及切换机构，在使所述纤维激光向所述激光回旋部入射的状态和使所述脉冲激光向所述激光回旋部入射的状态之间进行切换。
为了解决上述的课题，实现目的，本发明涉及一种复合加工方法，使用具有对加工对象物进行加工的工具的机械加工头和照射对所述加工对象物进行加工的激光的激光加工头，对所述加工对象物进行加工，其特征在于，包括如下工序：激光加工工序，在调整了所述加工对象物的姿势之后，向所述加工对象物照射激光并进行加工；移动工序，使所述激光加工头和所述机械加工头移动，使所述机械加工头移动到对所述加工对象物进行加工的位置；及机械加工工序，在调整了所述加工对象物的姿势之后，对所述加工对象物进行机械加工。
在此，优选的是，所述加工对象物是喷射器的喷嘴体，所述激光加工工序形成所述喷嘴体的喷口孔，所述机械加工工序对所述喷嘴体的内表面进行研磨。
【发明效果】
根据本发明的复合加工装置及复合加工方法，对于保持于工作台的加工对象物能够独立地进行激光加工和机械加工。由此，起到如下效果：能够在保持加工对象物的状态下，连续地执行激光加工和机械加工，能够高精度且高速地进行加工。
附图说明
图1是表示本实施方式的复合加工装置的概略结构的示意图。
图2是表示工作台单元的概略结构的立体图。
图3是表示工作台单元的概略结构的主视图。
图4是表示工作台和加工对象物的概略结构的侧视图。
图5是表示工具的一例的说明图。
图6是表示工具的一例的说明图。
图7是表示工具的一例的说明图。
图8是表示激光加工头的概略结构的示意图。
图9是表示喷射器的概略结构的示意图。
图10A是表示针的概略结构的示意图。
图10B是表示喷嘴体的概略结构的示意图。
图10C是喷嘴体的放大图。
图11是表示针的制造方法的一例的流程图。
图12是表示喷嘴体的制造方法的一例的流程图。
图13是用于说明复合加工装置的动作的说明图。
图14是用于说明复合加工装置的动作的说明图。
图15是用于说明复合加工装置的动作的说明图。
图16是用于说明复合加工装置的动作的说明图。
图17是用于说明复合加工装置的动作的说明图。
图18是用于说明复合加工装置的动作的说明图。
图19是用于说明复合加工装置的动作的流程图。
具体实施方式
关于用于实施本发明的方式(实施方式)，参照附图进行详细说明。没有通过以下的实施方式记载的内容来限定本发明。而且，以下记载的构成要素包括本领域技术人员能够容易地想到的要素、实质上相同的要素。此外，以下记载的结构可以适当组合。而且，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行结构的各种省略、置换或变更。
图1是表示本实施方式的复合加工装置的概略结构的示意图。图2是表示工作台单元的概略结构的立体图。图3是表示工作台单元的概略结构的主视图。图4是表示工作台和加工对象物的概略结构的侧视图。图5至图7分别是表示工具的一例的说明图。图8是表示激光加工头的概略结构的示意图。
如图1所示，复合加工装置10是对于加工对象物8进行切断加工、开孔加工、焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形、研磨等各种加工的装置。需要说明的是，加工的种类没有特别限定，但是本实施方式的复合加工装置10进行研磨、开孔。而且，复合加工装置10也进行加工对象物8的计测。
复合加工装置10具有框架12、移动单元14、工作台单元16、包含机械加工头50的机械加工单元20、包含激光加工头60的激光加工单元22、及控制部24。复合加工装置10通过机械加工单元20对保持于工作台单元16的加工对象物8进行机械加工。而且，复合加工装置10通过激光加工单元22向保持于工作台单元16的加工对象物8照射激光，对加工对象物8进行激光加工。在此，在本实施方式中，将水平面设为包含X轴方向和与X轴正交的Y轴方向的XY平面，并将与水平面正交的方向设为Z轴方向。
框架12是复合加工装置10的框体，固定于地面、基座等的设置面。框架12具有门12a和插入到门12a的空间内的基座12b。框架12将移动单元14的固定部固定。复合加工装置10是所谓门型的加工装置，将移动单元14固定于框架12的门12a和基座12b，利用移动单元14使加工对象物8与机械加工单元20及激光加工单元22相对移动。
移动单元14使加工对象物8与机械加工头50相对移动，并使加工对象物8与激光加工头60相对移动。移动单元14具有Y轴移动机构30、第一X轴移动机构32、第二X轴移动机构34、第一Z轴移动机构36、第二Z轴移动机构38。Y轴移动机构30配置在框架12的基座12b上，具有沿Y轴方向延伸的轨道30a和沿着轨道30a移动的Y轴移动构件30b。Y轴移动机构30在Y轴移动构件30b上固定工作台单元16。Y轴移动机构30使Y轴移动构件30b沿着轨道30a移动，由此使工作台单元16沿着Y轴方向移动。Y轴移动机构30可以使用各种机构作为使Y轴移动构件30b沿Y轴方向移动的机构。例如，可以使用向Y轴移动构件30b插入滚珠丝杠，并利用电动机等使滚珠丝杠旋转的机构、线性电动机机构、带机构等。第一X轴移动机构32、第二X轴移动机构34、第一Z轴移动机构36、第二Z轴移动机构38也可以同样地使用各种机构。
第一X轴移动机构32配置在框架12的门12a上，具有沿X轴方向延伸的轨道33和沿着轨道33移动的X轴移动构件32a。第一X轴移动机构32在X轴移动构件32a上固定第一Z轴移动机构36。第一X轴移动机构32使X轴移动构件32a沿着轨道33移动，由此使第一Z轴移动机构36沿着X轴方向移动。第二X轴移动机构34配置在框架12的门12a上，具有沿X轴方向延伸的轨道33和沿轨道33移动的X轴移动构件34a。轨道33是与第一X轴移动机构32的轨道33共用的轨道。第二X轴移动机构34在X轴移动构件34a上固定第二Z轴移动机构38。第二X轴移动机构34使X轴移动构件34a沿着轨道33移动，由此使第二Z轴移动机构38沿着X轴方向移动。第一Z轴移动机构36固定于X轴移动构件32a，具有沿Z轴方向延伸的轨道36a和沿轨道36a移动的Z轴移动构件36b。第一Z轴移动机构36在Z轴移动构件36b上固定机械加工头50。第一Z轴移动机构36使Z轴移动构件36b沿着轨道36a移动，由此使机械加工头50沿Z轴方向移动。第二Z轴移动机构38固定于X轴移动构件34a，具有沿Z轴方向延伸的轨道38a和沿轨道38a移动的Z轴移动构件38b。第二Z轴移动机构38在Z轴移动构件38b上固定激光加工头60。第二Z轴移动机构38使Z轴移动构件38b沿轨道38a移动，由此使激光加工头60沿Z轴方向移动。
移动单元14使用Y轴移动机构30、第一X轴移动机构32、第一Z轴移动机构36，使加工对象物8与机械加工头50分别沿X轴方向、Y轴方向及Z轴方向相对移动，使用Y轴移动机构30、第二X轴移动机构34、第二Z轴移动机构38，使加工对象物8与激光加工头60分别沿X轴方向、Y轴方向及Z轴方向相对移动。
工作台单元16配置在Y轴移动机构30的Y轴移动构件30b上。工作台单元16具有支承台40、工作台移动机构42、工作台44。支承台40是固定于Y轴移动构件30b的板状的构件，对工作台移动机构42进行支承。工作台移动机构42固定在支承台40上，使工作台44相对于支承台40移动。如图2及图3所示，工作台移动机构42具有B轴旋转机构46和C轴旋转机构48。B轴旋转机构46固定于支承台40，使C轴旋转机构48相对于支承台40向B轴旋转。在此，B轴是与X轴一致的轴。C轴旋转机构48固定于B轴旋转机构46，使工作台44相对于B轴旋转机构46绕C轴旋转。在此，C轴是与B轴即与X轴正交的轴方向。工作台移动机构42能够使工作台44相对于支承台40绕着正交的两轴分别旋转。而且，工作台44是对加工对象物8进行支承的机构。如图4所示，本实施方式的工作台44在板状构件上固定加工对象物8。而且，工作台44设有固定于板状构件且与加工对象物8接触的辊，辊抑制加工对象物8的旋转。工作台单元16设定于Y轴移动机构30，将加工对象物8固定在工作台44上。而且，工作台单元16通过工作台移动机构42而使工作台44旋转，由此调整加工对象物8的朝向、即调整姿势。
机械加工单元20具有机械加工头50和工具更换单元52。机械加工头50是对加工对象物8进行机械加工的机构，具有头主体54和能够向头主体54拆装的工具56。机械加工头50在使工具56与加工对象物8接触的状态下利用头主体54使工具56旋转或振动，由此对加工对象物8进行加工。机械加工头50通过向头主体54装配测定用的工具，也能够进行加工对象物8的计测。工具更换单元52具有支承部55，该支承部55具有多个对工具进行支承的支承机构，支承部55对多个工具56a、56b、56c进行支承。如图5所示，工具56a是细长的棒状的构件，是在前端的一部分设有砂轮面58a的工具。如图5所示，在使用时，工具56a的一方的端部装配于头主体54的接头部54a。如图6所示，工具56b是细长的棒状的构件，是在侧面设有砂轮面58b的工具。如图7所示，工具56c是计测用的工具，设有供给空气的空气通路59。机械加工单元20例如在将测定对象物(也是加工对象物)90密闭的状态下，计测通过从空气通路59供给空气并从测定对象物90的开口部92排出空气而产生的内压的变化，由此来计测内部空间的容积、开口部92的直径，或者计测开口部92是否开口。工具更换单元52配置在机械加工头50能够移动的范围内。工具更换单元52将装配于机械加工头50的工具保持在对支承部55的工具进行支承的支承机构中的未配置工具的支承机构上，由此，通过从头主体54拆卸工具56并将保持于支承机构的另一工具安装于头主体54，从而将另一工具装配于头主体54。机械加工单元20根据对加工对象物8的加工来切换向头主体54装配的工具，由此能够进行与目的对应的加工。而且，工具的个数没有特别限定。
激光加工单元22具有激光加工头60、纤维激光光源62、脉冲激光光源64。纤维激光光源62是以光纤为媒介而输出激光的装置。作为纤维激光输出装置，可以使用例如法布里－佩洛型纤维激光输出装置或环型纤维激光输出装置，上述的输出装置通过激励而振荡出激光。纤维激光输出装置的纤维可以使用添加有例如铒(Er)、钕(Nd)、镱(Yb)等稀土类元素的石英玻璃。脉冲激光光源64以短脉冲例如频率20kHz输出激光。作为脉冲激光输出装置，作为激光的振荡源，可以使用例如钛蓝宝石激光，可以对脉冲宽度为100皮秒以下的脉冲进行振荡。而且，也可以使用YAG激光或YVO4激光等的进行纳秒级脉冲振荡的激光。
接下来，对激光加工头60进行说明。激光加工头60如图8所示，使从纤维激光光源62输出的纤维激光和从脉冲激光光源64输出的脉冲激光入射，并将入射的激光中的一方朝向加工对象物8照射，由此对加工对象物8进行激光加工。需要说明的是，从纤维激光光源62输出的纤维激光和从脉冲激光光源64输出的脉冲激光由光纤等的引导激光的光学构件引导至激光加工头60。
激光加工头60包括校准光学系统70、72、切换机构74、激光回旋部76、聚光光学系统80。校准光学系统70是对从纤维激光光源62输出的纤维激光进行校准的光学构件，将校准后的纤维激光朝向切换机构74射出。校准光学系统72是对从脉冲激光光源64输出的脉冲激光进行校准的光学构件，将校准后的脉冲激光朝向切换机构74射出。
切换机构74是对于使从纤维激光光源62输出的纤维激光向激光回旋部76入射，或者使从脉冲激光光源64输出的脉冲激光向激光回旋部入射进行切换的机构。切换机构74具有对激光进行反射的反射镜74a、与反射镜74a连结的支承棒74b、使支承棒74b移动的驱动部74c。切换机构74形成为如下状态：通过驱动部74c将反射镜74a配置在图8所示的位置，具体而言，配置在纤维激光与脉冲激光重叠的位置，利用反射镜74a对脉冲激光进行反射，并遮挡纤维激光，由此脉冲激光向激光回旋部76入射的状态。而且，切换机构74形成为如下的状态：通过驱动部74c将反射镜74a配置在从纤维激光的路径偏离的位置，使纤维激光原封不动地通过，由此纤维激光向激光回旋部76入射的状态。在使纤维激光原封不动地通过的情况下，脉冲激光可以向由反射镜74a反射而吸收激光的位置照射，也可以在校准光学系统72与反射镜74a之间设置关闸进行遮挡。
激光回旋部76使激光绕着光路的中心旋转，使向加工对象物8照射的激光即激光L的照射位置IP回旋。如图8所示，激光回旋部76具有第一棱镜单元82和第二棱镜单元84。
第一棱镜单元82使激光L折射，具有相对于光轴倾斜的第一棱镜和使第一棱镜旋转的旋转机构。第二棱镜单元84使通过第一棱镜单元82折射后的激光L再次折射，具有控制聚光的位置的第二棱镜和使第二棱镜旋转的旋转机构。作为第一棱镜、第二棱镜，可以使用例如楔形棱镜。
激光回旋部76通过使第一棱镜单元82的第一棱镜和第二棱镜单元84的第二棱镜旋转而使激光L的照射位置IP旋转。激光回旋部76能够使第一棱镜单元82的第一棱镜与第二棱镜单元84的第二棱镜进行同步旋转及相对旋转。
而且，激光回旋部76也可以具备检测第一棱镜与第二棱镜的相对的位置、转速的编码器、对激光回旋部76进行冷却的冷却机构。激光回旋部76能够改变第一棱镜与第二棱镜的相位角之差。由此，能够使激光照射点偏心至从旋转轴的光路的中心离开了与第一棱镜和第二棱镜的相位角之差对应的距离的照射位置。在一边维持该第一棱镜与第二棱镜的相位角之差，一边使第一棱镜和第二棱镜以相同旋转周期进行同步旋转的情况下，激光照射点描绘出回旋径的圆轨道。而且，在使第一棱镜与第二棱镜进行非同步旋转(以不同的旋转周期旋转)的情况下，能够一边使激光照射点的回旋径增减，一边使激光照射点回旋，也能够描绘任意的曲线轨道。
另外，回旋径是指从光路的中心到向加工对象物8照射的激光L的照射位置为止的距离，是指向加工对象物8照射的激光L绕中心回旋的半径。通过改变第一棱镜与第二棱镜的相位角之差而向加工对象物8照射的激光L的回旋径变化，因此回旋径可变。回旋数是指向加工对象物8照射的激光L的照射位置绕中心回旋的每单位时间的圈数。
聚光光学系统80具有多个透镜，通过多个透镜，使透过了激光回旋部76的激光L聚光，形成作为规定的焦点距离、焦点深度的激光。聚光光学系统80向加工对象物8照射规定的点径的激光L。而且，聚光光学系统80优选具有冷却机构。冷却机构例如是用于对上述多个透镜进行冷却的冷却套管等。
而且，激光加工头60也可以设置沿着向加工对象物8照射的激光L供给辅助气体的辅助气体供给机构。在本实施方式中，辅助气体可以使用例如空气、氮气、氧气、氩气、氙气、氦气、或它们的混合气体。作为辅助气体，在使用了能够将氧化反应热利用于加工处理的氧气的情况下，能够进一步提高对于金属等加工对象物8的加工速度。而且，作为辅助气体，在使用了抑制作为热影响层的氧化覆膜的生成的氮气或氩气等的情况下，能够进一步提高对于金属等加工对象物8的加工精度。辅助气体的气体种类、混合比及喷出量(压力)等根据加工对象物8的种类或加工模式等加工条件而能够改变。而且，激光加工单元22也可以具备对照射激光的位置的图像进行摄影的摄影单元，例如具有CCD(ChargeCoupledDevice：电荷耦合元件)图像传感器等的相机。由此，基于取得的图像能够调整激光的照射位置等。
控制部24控制移动单元14、工作台单元16、机械加工单元20、激光加工单元22这各部的动作。控制部24控制移动单元14和工作台单元16的工作台移动机构42的动作，使加工对象物8与机械加工头50相对移动，使加工对象物8与激光加工头60相对移动。而且，控制部24控制机械加工单元20和激光加工单元22的驱动，从而控制机械加工、激光加工。
接下来，使用图9至图19，说明复合加工装置10的动作即复合加工方法的一例。图9是表示喷射器的概略结构的示意图。图10A是表示针的概略结构的示意图。图10B是表示喷嘴体的概略结构的示意图。图10C是喷嘴体的放大图。图11是表示针的制造方法的一例的流程图。图12是表示喷嘴体的制造方法的一例的流程图。图13至图18分别是用于说明复合加工装置的动作的说明图。图19是用于说明复合加工装置的动作的流程图。
在此，在本实施方式中，说明使用复合加工装置10制造图9所示的喷射器100的情况。需要说明的是，喷射器100通过基于复合加工装置10的加工和基于其他的各种加工装置的加工来制造。喷射器100是以规定以上的压力喷射流体的装置，被使用作为柴油发动机等内燃机的燃料喷射机构。喷射器100具有针102和喷嘴体104。喷射器100向喷嘴体104的中空部分插入针102。如图10A所示，针102是细长的棒状的构件。如图10B及图10C所示，喷嘴体104在内部形成中空部分，在前端形成有直径比中空部分的直径小的多个喷口孔106。喷口孔106是从外部贯通至中空部分的孔。本实施方式的复合加工装置10可以使用于喷嘴体104的制造。
首先，使用图11，说明针的制造方法。针的制造方法是对于棒状的构件进行切削加工(步骤S12)，形成针的外形形状，进行热处理(步骤S14)，作为精加工而进行外表面的研磨(步骤S16)来制造。而且，制造方法计测制造出的针的外形形状、尤其是前端部附近的外径。需要说明的是，针也可以通过复合加工装置10以外的装置来制造。
接下来，使用图12至图18，说明喷嘴体的制造方法。首先，喷嘴体的制造方法通过铸造等来制造外形形状成为喷嘴体的形状的加工对象物。制造方法是对于制造出的构件进行内径钻孔加工(步骤S20)，形成内部的空间，然后，对加工对象物进行内径锪孔电解加工(步骤S22)，进行热处理(步骤S24)。喷嘴体的制造方法是将进行了热处理的加工对象物固定于工作台44，利用复合加工装置10进行加工。
复合加工装置10利用激光加工头60进行激光加工，在固定的加工对象物上开设喷口孔(步骤S26)。具体而言，如图13所示，利用工作台移动机构42调整加工对象物的朝向，是形成加工对象物的喷口孔的部分为比相反侧的端部靠Z轴方向上侧的朝向，且形成的喷口孔的中心向与Z轴方向平行的方向移动，利用激光加工头60进行激光加工，由此在加工对象物形成喷口孔。此外，复合加工装置10利用C轴旋转机构48使工作台44绕C轴旋转，由此如图14所示，能够使加工对象物8向长度方向的轴中心旋转。复合加工装置10利用C轴旋转机构48使工作台44绕C轴旋转，使加工对象物8旋转一定角度，利用激光加工头60进行激光加工，由此在多个部位形成喷口孔。复合加工装置10利用C轴旋转机构48使工作台44绕C轴旋转，通过在加工对象物8形成喷口孔，而能够在同心圆上形成喷口孔。
复合加工装置10在形成了喷口孔之后，利用机械加工头50进行前端加工(步骤S28)。具体而言，如图15所示，利用工作台移动机构42调整加工对象物8的朝向，加工对象物的中空部分的中心轴(与长度方向平行且通过截面的中心的轴)向与Z轴方向平行的方向移动。然后，复合加工装置10将工具56a装配于头主体54，将工具56a插入于中空部分，利用砂轮面58a对中空部分的前端部分进行研磨。需要说明的是，头主体54例如可以通过使工具56a绕中空部分的中心轴旋转来进行研磨加工。由此，如图16所示，加工对象物114a的中空部分的前端116，即作为形成喷口孔106的部分的周边部的前端116成为被研磨的状态。
复合加工装置10在进行了前端加工之后，进行内表面研磨(步骤S30)。复合加工装置10将工具56b装配于头主体54，将工具56b向中空部分插入，利用砂轮面58b对中空部分的内周面进行研磨。需要说明的是，头主体54例如通过使工具56b绕中空部分的中心轴旋转而能够进行研磨加工。由此，如图17所示，加工对象物114b的中空部分的内周面118成为被研磨的状态。
复合加工装置10在进行了内表面研磨之后，进行流体研磨作为匹配加工(步骤S32)。具体而言，如图18所示，复合加工装置10将工具向头主体54装配，向加工对象物114c的中空部分供给研磨用的流体，对内表面进行研磨，由此进行内表面的精加工。
复合加工装置10在进行了流体研磨作为匹配加工之后，对内径进行计测(步骤S34)。制造方法在计测了内径之后，从复合加工装置10拆卸加工对象物(喷嘴体)，评价性能(步骤S36)，结束本处理。进行性能评价，不满足要求性能的喷嘴体作为不良品而排除，由此能够制造满足性能的喷射器。通过将以上那样制造的针和喷嘴体向喷嘴体插入针，而且进行精加工，由此成为喷射器。
复合加工装置10能够利用机械加工单元20和激光加工单元22这两方对保持于工作台44的加工对象物8进行加工。由此，能够在维持加工对象物8的固定状态下进行加工，能够抑制在进行了激光加工的部分与进行了机械加工的部分之间产生轴偏移的情况。而且，通过使激光旋转，能够有效地进行激光加工。
另外，复合加工装置10设有纤维激光光源62和脉冲激光光源64，通过切换机构74能够切换照射的激光，由此，根据加工对象物的大小、厚度、材料等，能够切换使用的激光。由此，能够高精度且在短时间内进行与用途对应的加工。
另外，复合加工装置10通过形成为利用工作台移动机构42能够使加工对象物8沿正交的两轴旋转的机构，由此能够维持利用相同的工作台44保持加工对象物8的状态，并能够以各种朝向对加工对象物8进行加工。
复合加工装置10优选基于制造的针、喷嘴体的信息对加工条件进行校正(变更)。如图19所示，复合加工装置10取得喷嘴体的内径的计测结果(步骤S70)，并取得针的外径的计测结果(步骤S72)，基于计测结果的比较，进行加工条件的校正(步骤S74)，结束本处理。具体而言，以能够减少精加工前的研磨处理的工序所花费的时间以及工序数的方式，调整各步骤中的切削量、研磨量。由此，能够减少制造所花费的时间，进而作用于工具的负载也能够减少。
在此，作为加工对象物8，能够以喷嘴体以外的各种构件为对象。而且，加工对象物8的材料也可以使用各种材料，例如，可以使用由因科镍(注册商标)、哈斯特洛伊(注册商标)、不锈钢、陶器、钢、碳素钢、耐热钢、陶瓷、硅、钛、钨、树脂、塑料、Ni基耐热合金等制成的构件。而且，作为加工对象物8，也可以使用由碳纤维强化塑料(CFRP：CarbonFiberReinforcedPlastics)、玻璃纤维强化塑料(GFRP：GlassFiberReinforcedPlastics)、玻璃长纤维强化塑料(GMT：Glass-matReinforcedThermoplastics)等纤维强化塑料、钢板以外的铁合金、铝合金等各种金属、各种复合材料等制成的构件。
另外，在上述实施方式中，利用移动单元14使加工对象物8进行Y轴方向移动，且使机械加工头50和激光加工头60沿X轴方向、Z轴方向移动，但是没有限定于此。复合加工装置10也可以使加工对象物8沿X轴Y轴Z轴这三方向移动，还可以使机械加工头50和激光加工头60沿X轴Y轴Z轴这三方向移动。而且，在本实施方式中，利用工作台移动机构42调整加工对象物8的姿势(朝向、旋转方向的位置)，但也可以调整机械加工头50和激光加工头60的姿势。
【标号说明】
8加工对象物
10复合加工装置
12框架
14移动单元
16工作台单元
20机械加工单元
22激光加工单元
24控制部
30Y轴移动机构
32第一X轴移动机构
34第二X轴移动机构
36第一Z轴移动机构
38第二Z轴移动机构
40支承台
42工作台移动机构
44工作台
46B轴旋转机构
48C轴旋转机构
50机械加工头
52工具更换单元
54头主体
56、56a、56b、56c工具
58a、58b砂轮面
60激光加工头
62纤维激光光源
64脉冲激光光源

Claims (9)

1.一种复合加工装置，其特征在于，包括：
工作台单元，包括对加工对象物进行支承的工作台；
机械加工单元，包括机械加工头，所述机械加工头具有对所述加工对象物进行加工的工具；
激光加工单元，包括激光加工头，所述激光加工头照射对所述加工对象物进行加工的激光；
移动单元，具有使所述激光加工头和所述机械加工头与所述工作台沿Y轴方向相对移动的Y轴移动机构、固定于所述Y轴移动机构并使所述机械加工头沿着与所述Y轴方向正交的X轴方向相对移动的第一X轴移动机构、固定于所述Y轴移动机构并使所述激光加工头沿着所述X轴方向相对移动的第二X轴移动机构、固定于所述第一X轴移动机构并使所述机械加工头沿着与所述Y轴方向及所述X轴方向正交的Z轴方向相对移动的第一Z轴移动机构、及固定于所述第二X轴移动机构并使所述激光加工头沿着所述Z轴方向相对移动的第二Z轴移动机构；及
控制部，控制各部的动作，
所述激光加工头具有使所述激光相对于所述加工对象物回旋的激光回旋部、及使利用所述激光回旋部回旋后的激光聚光的聚光光学系统，利用所述激光回旋部使所述激光向所述加工对象物照射的位置旋转。
2.根据权利要求1所述的复合加工装置，其特征在于，
所述第一X轴移动机构沿着与所述第二X轴移动机构相同的引导构件进行移动。
3.根据权利要求1或2所述的复合加工装置，其特征在于，
所述机械加工单元具有工具更换单元，所述工具更换单元在所述机械加工头的移动区域内保持至少一个所述工具，
所述控制部利用所述第一X轴移动机构和所述第一Z轴移动机构使所述机械加工头向与所述工具更换单元面对的位置移动，利用所述工具更换单元来更换向所述机械加工头装配的所述工具。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的复合加工装置，其特征在于，
所述工作台单元还具有使所述工作台移动的工作台移动机构，
所述控制部利用所述工作台移动机构使所述加工对象物的姿势变化。
5.根据权利要求4所述的复合加工装置，其特征在于，
所述工作台移动机构至少具备使所述工作台绕着正交的两个轴旋转的机构。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的复合加工装置，其特征在于，
所述机械加工单元包括至少一个对所述加工对象物进行研磨的工具，
所述机械加工头使研磨所述加工对象物的工具旋转，而对所述加工对象物进行研磨。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的复合加工装置，其特征在于，
所述激光加工单元具有：
输出纤维激光的纤维激光光源；
输出脉冲激光的脉冲激光光源；及
切换机构，在使所述纤维激光向所述激光回旋部入射的状态和使所述脉冲激光向所述激光回旋部入射的状态之间进行切换。
8.一种复合加工方法，使用具有对加工对象物进行加工的工具的机械加工头和照射对所述加工对象物进行加工的激光的激光加工头，对所述加工对象物进行加工，所述复合加工方法的特征在于，包括如下工序：
激光加工工序，在调整了所述加工对象物的姿势之后，向所述加工对象物照射激光并进行加工；
移动工序，使所述激光加工头和所述机械加工头移动，使所述机械加工头移动到对所述加工对象物进行加工的位置；及
机械加工工序，在调整了所述加工对象物的姿势之后，对所述加工对象物进行机械加工。
9.根据权利要求8所述的复合加工方法，其特征在于，
所述加工对象物是喷射器的喷嘴体，
所述激光加工工序形成所述喷嘴体的喷口孔，
所述机械加工工序对所述喷嘴体的内表面进行研磨。
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