DE112009001200B4

DE112009001200B4 - Laserbearbeitungsverfahren und Laserbearbeitungsvorrichtung hierfür

Info

Publication number: DE112009001200B4
Application number: DE112009001200.0T
Authority: DE
Inventors: Takanori Miyazaki; Takashi Inoue; Hiroyuki Murai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-06-04
Filing date: 2009-06-01
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2029-06-02
Also published as: CN102056703A; US20110147351A1; WO2009148022A1; CN102056703B; JP5100833B2; DE112009001200T5; JPWO2009148022A1

Abstract

Laserbearbeitungsverfahren zum Durchbohren und anschließend Schneiden eines Arbeitsstücks (W) durch Bestrahlen des Arbeitsstücks (W) mit einem Laserstrahl, wobei das Verfahren umfasst:
einen Festlegungsschritt der Fokusposition, bei dem zumindest zu Beginn des Durchbohrens eine Fokusposition so festgelegt wird, dass die Fokusposition in dem Arbeitsstück (W) und in der Umgebung einer Oberfläche des Arbeitsstücks (W) liegt;
einen Laseroszillationsschritt des Emittierens des Laserstrahls als gepulster Laser, der eine Impulsfrequenz aufweist, bei dem Plasma erzeugt wird, wenn das Arbeitsstück (W) mit dem Laserstrahl an der Fokusposition bestrahlt wird, die festgelegt wird, wenn mit dem Durchbohren begonnen wird; und
einen Laserstrahlbestrahlungsschritt, bei dem das Arbeitsstück (W) mit dem gepulsten Laserstrahl bestrahlt wird, wobei
das Arbeitsstück (W) mit einem Laserstrahl bestrahlt wird, der eine auf eine erste Frequenz eingestellte Frequenz aufweist, wenn mit dem Durchbohren begonnen wird, und dann das Arbeitsstück (W) mit einem Laserstrahl bestrahlt wird, der eine auf eine zweite Frequenz, die größer als die erste Frequenz ist, eingestellte Frequenz aufweist, um damit mit dem Durchbohren fortzufahren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserbearbeitungsverfahren zum Schneiden eines Arbeitsstücks nach einem Durchbohren und eine Laserbearbeitungsvorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Eine Laserbearbeitungsvorrichtung ist eine Vorrichtung zum Schneiden eines gewünschten Arbeitsstücks (Produkts) oder eines überflüssigen Teils von einem Arbeitsstück, wie beispielsweise einem Arbeitsstück aus Weichstahl, durch Bestrahlen des Arbeitsstücks mit einem Laserstrahl. In einer solchen Laserbearbeitungsvorrichtung wird am Beginn der Bearbeitung ein Durchbohren ausgeführt, und anschließend wird das Stück so geschnitten, dass das geschnittene Stück die Durchbohrungsöffnung nicht enthält, welche zu Beginn der Bearbeitung ausgebildet wird. Folglich muss zum Schneiden eines kleinen überflüssigen Teils bzw. Schnittabfalls von einem Arbeitsstück eine kleine Durchbohrungsöffnung ausgebildet werden. Mit herkömmlichen Durchbohrungstechniken muss die Leistung des Laserstrahls verringert werden, um den Durchmesser der Durchbohrungsöffnung zu verringern, und das Durchbohren erfordert folglich eine lange Zeit. Das liegt daran, dass wenn die Leistung des Laserstrahls erhöht wird, um die Durchbohrungszeit zu verringern, der Durchmesser der Durchbohrungsöffnung sich vergrößert. Wie es oben beschrieben ist, kann in den herkömmlichen Durchbohrungstechniken eine Verringerung des Durchmessers der Durchbohrungsöffnung und eine Verringerung der Durchbohrungszeit nicht gleichzeitig erzielt werden.
Beispielsweise wird in einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, die Fokusposition einer Kondenserlinse in der Tiefenrichtung eines Arbeitsstücks während der Durchbohrung heruntergesetzt, um ein Hochgeschwindigkeits- und stabiles Durchbohren zu erzielen.
Die US 5,607,606 beschreibt eine Laservorrichtung zur Materialbearbeitung, bei welcher der Fokuspunkt des Laserstrahls so eingestellt wird, dass er unterhalb der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks liegt.
Die DE 39 08 187 A1 beschreibt ein Verfahren zur Qualitätssicherung bei der Laserbearbeitung, wobei das aus der Plasmawolke bei der Materialbearbeitung entstandene Ultraviolettlicht in einem Wellenlängenbereich von ca. 200 nm bis ca. 450 nm zwecks einer Überprüfung der Laserstrahleinkopplung sowie der Einhaltung anderer Prozessparameter mit einem UV-Detektor erfasst wird.
PATENTDOKUMENT

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer Hei 2-160190

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Allerdings ist in der obigen herkömmlichen Technologie die Erhöhung der Durchbohrungsgeschwindigkeit unzureichend. Ferner muss die Fokusposition der Kondenserlinse gemäß dem Fortschritt des Durchbohrens an eine geeignete Position bewegt werden, und das bewirkt das Problem, dass die Steuerung der Fokusposition kompliziert ist.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Umstände getätigt, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Laserbearbeitungsverfahren und eine Laserbearbeitungsvorrichtung zu erhalten, in denen das Durchbohren mit kurzer Zeitdauer einfach und materialschonend ausgeführt werden kann.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Die obige Aufgabe wird mit einem Laserbearbeitungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Laserbearbeitungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter anderem die Fokusposition des Laserstrahls festgelegt, um in dem Arbeitsstück und in der Umgebung der Oberfläche davon zu liegen, wenn mit dem Durchbohren begonnen wird, und der Laserstrahl wird impulsartig mit einer Frequenz emittiert, bei der Plasma erzeugt wird. Folglich weist die Erfindung die Wirkung auf, dass ein Durchbohren einfach in einer kurzen Zeitdauer durchgeführt werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm zum Darstellen des Konzepts des Durchbohrens gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist ein Diagramm, das die schematische Struktur der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
3-1 ist ein Diagram, das die Frequenz eines Laserstrahls darstellt, der für ein herkömmliches Durchbohren verwendet wird.
3-2 ist ein Diagramm, das die Frequenz eines gepulsten Laserstrahls darstellt, der in der Laserbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung während des Durchbohrens verwendet wird.
4-1 ist ein Diagram, das die Fokusposition des Laserstrahls darstellt, der für das herkömmliche Durchbohren verwendet wird.
4-2 ist ein Diagram, das die Fokusposition des Laserstrahls darstellt, der von der Laserbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung emittiert wird, wenn mit dem Durchbohren begonnen wird.
5-1 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Änderung der Krümmung eines gebogenen Spiegels und einer Änderung der Fokusposition darstellt, wenn der gebogene Spiegel eine konvexe Oberfläche aufweist.
5-2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Änderung der Krümmung des gebogenen Spiegels und einer Änderung der Fokusposition darstellt, wenn der gebogene Spiegel eine konkave Oberfläche aufweist.
6-1 ist ein Diagramm, das den Laserstrahldurchmesser darstellt, der beim Beginn des Durchbohrens verwendet wird.
6-2 ist ein Diagramm, das den Laserstrahldurchmesser darstellt, der nach Ablauf einer bestimmten Zeit nach dem Beginn des Durchbohrens verwendet wird.
7-1 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Änderung der Krümmung des gebogenen Spiegels und einer Änderung des Strahldurchmessers darstellt, wenn der gebogene Spiegel eine konvexe Oberfläche aufweist.
7-2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Änderung der Krümmung des gebogenen Spiegels und einer Änderung des Strahldurchmessers darstellt, wenn der gebogene Spiegel eine konkave Oberfläche aufweist.
8-1 ist ein Diagramm, das den Laserstrahl mit einem großen Durchmesser darstellt, der verwendet wird, wenn mit dem Durchbohren begonnen wird.
8-2 ist ein Diagramm, das den Laserstrahl mit einem kleinen Durchmesser darstellt, der verwendet wird, nachdem eine bestimmte Zeit nach dem Beginn des Durchbohrens abgelaufen ist.
9 ist ein Diagramm, das die Änderung des Strahldurchmessers während des Durchbohrens darstellt.
10 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Bearbeitungskopfs darstellt.
11 hat eine Reihe von Diagrammen zum Darstellen eines Verfahrens zum Detektieren von reflektiertem Licht.
BESTER WEG BZW. BESTE WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung und ein Laserbearbeitungsverfahren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt. Durchbohren in der folgenden Beschreibung ist ein Prozess zum Ausbilden einer Durchgangsöffnung in einem Arbeitsstück, und Schneiden ist ein Prozess zum Schneiden eines Erzeugnisses oder eines überflüssigen Teils von dem Arbeitsstück.
Erste Ausführungsform
Zunächst wird das Konzept des Durchbohrens in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
1 ist ein Diagramm zum Darstellen des Konzepts des Durchbohrens gemäß der ersten Ausführungsform. Eine Laserbearbeitungsvorrichtung 100 enthält: einen Laseroszillator 1 zum Oszillieren eines Laserstrahls L als ein gepulster Laserstrahl; und eine Bearbeitungslinse 7 zum Kondensieren des Laserstrahls L auf einen Punkt mit kleinem Durchmesser, um ein Arbeitsstück W (wie beispielsweise ein Arbeitsstück aus Weichstahl) mit dem Laserstrahl L zu bestrahlen. Die Bearbeitungslinse 7 ist in der Höhenrichtung eingestellt (in einer Projektionsrichtung des Laserstrahls L), um die Fokusposition des Laserstrahls L, der auf das Arbeitsstück W gerichtet wird, zu steuern.
Zumindest dann, wenn mit dem Durchbohren begonnen wird, legt die Bearbeitungslinse in der vorliegenden Ausführungsform die Fokusposition so fest, dass die Fokusposition innerhalb des Arbeitsstücks W und in der Umgebung bzw. in der Nähe der Oberfläche davon (unterhalb der Oberfläche) liegt. Der Laseroszillator 1 oszilliert den Laserstrahl L mit einer hohen Frequenz, bei der in der Bearbeitungsposition des Arbeitsstücks W Plasma erzeugt werden kann, wenn der Laserstrahl auf die festgelegte Fokusposition projiziert wird. Die hierin verwendete hohe Frequenz ist eine Frequenz, die größer als die Frequenz ist, die beispielsweise beim herkömmlichen Durchbohren verwendet wird (eine Frequenz, bei der kein Plasma erzeugt wird) und ist niedriger als die Frequenz, die zum Schneiden verwendet wird. Auf diese Weise führt die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 ein Durchbohren des Arbeitsstücks W aus, während Plasma erzeugt wird, sodass eine Durchgangsöffnung P in dem Arbeitsstück W ausgebildet wird.
2 ist ein Diagramm, das die schematische Struktur der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 enthält den Laseroszillator 1, einen PR-(Teilrefelexions)-Spiegel 2, eine Laserstrahlprojektionseinheit 60 und eine Steuereinheit 50.
Der Laseroszillator 1 ist eine Einrichtung, wie beispielsweise ein CO2-Laser, zum Oszillieren des Laserstrahls L und emittiert den Laserstrahl während der Laserbearbeitung, wie beispielsweise Durchbohren oder Schneiden, während die Oszillationsfrequenz oder die Laserleistung verschiedenartig geändert wird. Der Laseroszillator 1 ändert in der vorliegenden Ausführungsform die Frequenz des Ausgabelaserstrahls L gemäß der Art der Bearbeitung, wie beispielsweise Durchbohren oder Schneiden. Die Laserstrahlprojektionseinheit 60 enthält einen gebogenen Spiegel 3, eine Strahloptimierungseinheit 4, gebogene Spiegel 5 und 6 und einen Bearbeitungskopf 30.
Der PR-Spiegel (Teilreflektionsspiegel) 2 reflektiert einen Teil des Laserstrahls, der von dem Laseroszillator emittiert wird, und führt den reflektierten Strahl zum gebogenen Spiegel 3. der gebogene Spiegel (Spiegel zum Ändern des Winkels des Strahls) 3 ändert den Winkel des Laserstrahls von dem PR-Spiegel 2 und führt den Laserstrahl zur Strahloptimierungseinheit 4.
Die Strahloptimierungseinheit (Einheit zum Ändern des Strahldurchmessers) 4 stellt den Durchmesser des Laserstrahls von dem gebogenen Spiegel 3 ein und leitet den resultierenden Strahl zum gebogenen Spiegel 5 um. Die gebogenen Spiegel 5 und 6 sind Spiegel zum Ändern des Winkels des Laserstrahls. Der gebogene Spiegel 5 ändert den Winkel des Laserstrahls von der Optimierungseinheit 4, sodass die Strahlrichtung in eine horizontale Richtung geändert wird, um den resultierenden Strahl zum gebogenen Spiegel 6 umzulenken. Der gebogene Spiegel 6 ändert den Winkel des Laserstrahls von dem gebogenen Spiegel 5 so um, dass die Strahlrichtung in eine vertikal nach unten gerichtete Richtung geändert wird, um den resultierenden Strahl zum Bearbeitungskopf 30 umzuleiten. Ein Spiegel (nicht gezeigt) zum Ändern der Polarisation ist zwischen dem gebogenen Spiegel 5 und dem gebogenen Spiegel 6 vorgesehen.
Der Bearbeitungskopf 30 weist die Bearbeitungslinse 7 auf. Die Bearbeitungslinse 7 kondensiert den Laserstrahl von dem gebogenen Spiegel 6 auf einen Punkt mit kleinem Durchmesser, um das Arbeitsstück W mit dem Laserstrahl zu bestrahlen. In der Bearbeitungslinse 7 wird in der vorliegenden Ausführungsform die Fokusposition folglich gemäß der Art der Bearbeitung, wie beispielsweise Durchbohren oder Schneiden, eingestellt. Die Bearbeitungslinse 7 ist so aufgebaut, dass die Fokusposition beispielsweise unterhalb der Oberfläche des Arbeitsstücks W während des Schneidens positioniert ist. Das Arbeitsstück W ist auf einem Bearbeitungstisch angeordnet (nicht gezeigt) und wird der Laserbearbeitung auf dem Bearbeitungstisch unterzogen.
Die Steuereinheit 50 ist mit dem Laseroszillator 1 und der Laserstrahlprojektionseinheit 60 verbunden, um den Laseroszillator 1 und die Laserstrahlprojektionseinheit 60 zu steuern. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 führt eine Laserbearbeitung eines Werkstücks W, beispielsweise aus Weichstahl, beispielsweise durch Sauerstoffschneiden unter Verwendung von Sauerstoff als Hilfsgas aus. In diesem Fall legt die Laserbearbeitungsverarbeitung 100 die Fokusposition bezüglich des Weichstahls so fest, dass die Fokusposition in der Nähe von und unterhalb der Materialoberfläche während der Laserbearbeitung liegt. Ferner legt die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 dazu die Frequenz des Laserstrahls fest, um größer als ein bestimmter Wert zu sein, um Plasma zu erzeugen. Auf diese Weise führt die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 eine Durchbohrung des Weichstahls in dem erzeugten Plasma durch.
3-1 und 3-2 sind Diagramme zum Darstellen der Frequenz eines gepulsten Lasers, ausgegeben von Laseroszillatoren während des Durchbohrens. Der Graph, der in 3-1 gezeigt ist, stellt die Frequenz des Laserstrahls (gepulster Laser) dar, der für das herkömmliche Durchbohren verwendet wird. Der Graph, der in 3-2 gezeigt ist, stellt die Frequenz des gepulsten Lasers dar, der für ein Durchbohren mit der Laserbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird.
Der gepulste Laser, der für das herkömmliche Durchbohren verwendet wird (der Laserstrahl, der eine Frequenz aufweist, bei der kein Plasma erzeugt wird), wird als ein gepulster Laser PL1 bezeichnet. Der gepulste Laser PL2, der für ein Durchbohren der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, ist ein Laserstrahl, der eine Frequenz aufweist, die größer als die des gepulsten Lasers PL1 ist.
Der gepulste Laser PL2 kann irgendeine Frequenz aufweisen, solange Plasma erzeugt wird, wenn ein Arbeitsstück W mit dem Laserstrahl bestrahlt wird, wobei dessen Fokusposition unter Verwendung der Bearbeitungslinse 7 festgelegt wird (sodass diese unterhalb der Oberfläche des Arbeitsstücks W liegt).
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 kann einen gepulsten Laser nutzen, der eine Frequenz aufweist, die zu Beginn des Durchbohrens kleiner als die des gepulsten Lasers PL2 ist, um das Auftreten von Verbrennungen zu vermeiden. In einem solchen Fall, nachdem mit dem Durchbohren begonnen wurde, wird eine Frequenz, welche kein Verbrennen bewirkt, für eine bestimmte Zeit verwendet, um mit dem Durchbohren voranzukommen. Anschließend wird der Laserstrahl auf den gepulsten Laser PL2 geändert, und das Durchbohren wird fortgeführt. Wenn die Frequenz, die verwendet wird, um ein Auftreten von Verbrennung zu vermeiden, in die Frequenz des gepulsten Lasers PL2 geändert wird, wird die Frequenz nach Ablauf der bestimmten Zeit nach dem Start des Durchbohrens allmählich erhöht.
Die 4-1 und 4-2 sind Diagramme zum Darstellen der Fokuspositionen der Laserstrahlen, die auf Arbeitsstücke während des Durchbohrens projiziert werden. 4-1 ist ein Diagramm, das die Fokusposition des Laserstrahls darstellt, der für das herkömmliche Durchbohren verwendet wird. Bei dem herkömmlichen Durchbohren liegt die Fokusposition des Laserstrahls oberhalb der Oberfläche des Arbeitsstücks W. In 4-2 liegt die Fokusposition des Laserstrahls unterhalb der Oberfläche des Arbeitsstücks W. In der Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wird die Fokusposition des Laserstrahls festgelegt, um in der Nähe der Oberfläche des Arbeitsstücks W zu liegen, wenn mit dem Durchbohren begonnen wird, wie es in 4-2 gezeigt ist. Vorzugsweise wird die Fokusposition des Laserstrahls festgelegt, um unterhalb der Oberfläche des Arbeitsstücks W zu liegen.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 kann die Fokusposition des Laserstrahls mit Fortschreiten des Durchbohrens nach unten bewegt werden. Mit anderen Worten kann die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 ein Durchbohren ausführen, während die Fokusposition der Bearbeitungslinse 7 in der Richtung der Bearbeitungstiefe des Arbeitsstücks W während des Durchbohrens nach unten bewegt wird. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 kann die Fokusposition des Laserstrahls an der ursprünglich festgelegten Fokusposition während des Durchbohrens fixiert sein.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 wird nach Beendigung des Durchbohrens ein Schneiden ausgeführt. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 wird die Fokusposition des Laserstrahls festgelegt, um oberhalb der Oberfläche des Arbeitsstücks W zu liegen, wenn das Arbeitsstück W geschnitten wird.
Die Fokusposition des Laserstrahls L, der auf das Arbeitsstück W projiziert wird, kann unter Verwendung des gebogenen Spiegels gesteuert werden. In einem solchen Fall ist der gebogene Spiegel 6 als ein Spiegel ausgebildet, der eine variable Krümmung aufweist (ein Spiegel der variablen Krümmung). Eine beispielhafte Struktur des gebogenen Spiegels der variablen Krümmung 6 wird als nächstes beschrieben. Ein solcher gebogener Spiegel der variablen Krümmung 6 enthält ein Laserstrahlreflektionselement, das seine Krümmung über den Druck eines Fluids, wie beispielsweise Luft oder Wasser ändern kann, ein Reflektionselementunterstützungselement, Fluidzufuhrmittel, Mittel zum Ändern des Drucks zum Zuführen des Fluids, stufenweise oder kontinuierlich, und Fluidabgabemittel.
Das Laserstrahlreflektionselement ist in dem optischen Weg des Laserstrahls angeordnet und wird von dem Druck des Fluids elastisch verformt. Das Reflektionselement-Unterstützungselement unterstützt den Umfangsabschnitt des Laserstrahlreflektionselements und bildet zusammen mit dem Laserstrahlreflektionselement einen Zwischenraum auf der Seite gegenüber einer Laserstrahlreflektionsoberfläche aus. Das Fluidunterstützungsmittel führt das Fluid dem Zwischenraum zu, der von dem Reflektionselement-Unterstützungselement ausgebildet wird, und das Fluidabgabemittel gibt das Fluid von dem Zwischenraum aus, der von dem Reflektionselement-Unterstützungselement ausgebildet wird.
In dem gebogenen Spiegel 6 weist der Zwischenraum, der von dem Laserstrahlreflektionselement und dem Reflektionselement-Unterstützungselement ausgebildet wird, eine geschlossenen Struktur auf, mit Ausnahme eines Fluidzufuhrwegs und eines Fluidabgabewegs. Der Fluiddruck, der für eine elastische Verformung des Laserstrahlreflektionselements erforderlich ist, wird auf die Seite aufgebracht, die der Laserstrahlreflektionsoberfläche gegenüberliegt. Das Laserstrahlreflektionselement des gebogenen Spiegels 6 wird verformt, um gemäß der Änderung des Fluiddrucks eine konkave oder konvexe Oberfläche aufzuweisen, sodass die Krümmung der Oberfläche geändert wird.
Eine Beschreibung bezüglich der Beziehung zwischen der Änderung der Krümmung des gebogenen Spiegels 6 und der Änderung der Fokusposition wird im Folgenden gegeben. Die 5-1 und 5-2 sind Diagramme zum Darstellen der Beziehungen zwischen der Änderung der Krümmung des gebogenen Spiegels und der Änderung der Fokusposition. 5-1 stellt den Fall dar, in dem der gebogene Spiegel 6 eine konvexe Oberfläche aufweist, und 5-2 stellt den Fall dar, in dem der gebogene Spiegel 6 eine konkave Oberfläche aufweist.
Die Fokusposition des Laserstrahls, der über den gebogenen Spiegel 6, der eine konvexe Oberfläche aufweist, zum Arbeitsstück W gerichtet wird, ist länger als wenn ein kollimierter Laserstrahl L zum Arbeitsstück W gerichtet wird. Die Fokusposition des Laserstrahls L, der über den gebogenen Spiegel 6, der eine konkave Oberfläche aufweist, auf das Arbeitsstück W projiziert wird, ist kürzer als wenn ein kollimierter Laserstrahl L zum Arbeitsstück W gerichtet wird.
Wie es oben beschrieben ist, kann durch Änderung der Krümmung des gebogenen Spiegels 6 die Fokusposition des Laserstrahls L, der auf das Arbeitsstück W projiziert wird, geändert werden, wie in den Fall, in dem die Position der Bearbeitungslinse 7 geändert wird.
Wie es oben beschrieben ist, wird in der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 die Fokusposition gesteuert, und die Frequenz des gepulsten Lasers wird gesteuert, um ein Plasma während des Durchbohrens zu induzieren. Folglich wird das Durchbohren in dem erzeugten Plasma ausgeführt. Durch Erzeugen des Plasmas während des Durchbohrens kann die Bearbeitungszeit für das Durchbohren auf ungefähr ein halb der Bearbeitungszeit beim herkömmlichen Durchbohren verringert werden. Ferner, da es nicht erforderlich ist, dass der Ausgabelaserstrahl eine hohe Leistung aufweist, kann eine kleine Durchgangsöffnung in dem Arbeitsstück W ausgebildet werden. Folglich kann eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung einer Durchgangsöffnung und gleichzeitig eine Verringerung des Durchmessers der Durchgangsöffnung erzielt werden.
Folglich kann die Zeit, die für die Bearbeitung des Arbeitsstücks W erforderlich ist, verringert werden, und die laufenden Kosten der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 können somit verringert werden. Die Verringerung der Durchbohrungszeit kann den Wärmeeintrag auf das Arbeitsstück W (Basismaterial) auf ein niedriges Niveau reduzieren. Folglich kann das Auftreten von Bearbeitungsfehlern (Verbrennen), die durch eine Erhöhung der Temperatur des Basismaterials verursacht werden, unterdrückt werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Steuereinheit 50 und die Laserstrahlprojektionseinheit 60 getrennt vorgesehen. Allerdings kann die Laserstrahlprojektionseinheit 60 die Steuereinheit 50 enthalten.
Wie es oben beschrieben ist werden in der ersten Ausführungsform die Fokusposition und die Frequenz des Laserstrahls L, der auf das Werkstück W projiziert wird, gesteuert, um während des Durchbohrens ein Plasma zu erzeugen. Auf diese Weise kann das Durchbohren in einer kürzeren Zeitdauer ausgeführt werden.
Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 6-1 bis 9 beschrieben. In der zweiten Ausführungsform wird zusätzlich zur Steuerung der Fokusposition und der Frequenz des Laserstrahls L der Durchmesser (Flussdurchmesser) des Laserstrahls L gesteuert.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform ändert den Strahldurchmesser während des Durchbohrens, um die Effizienz der für die Laserbearbeitung einer Durchgangsöffnung P verwendeten Energie zu verbessern. Genauer gesagt wird in der Laserbearbeitungsvorrichtung 100, um einen Bearbeitungsfehler, wie beispielsweise Verbrennen, zu vermeiden, der Durchmesser des Strahls, der auf die Bearbeitungslinse auftrifft, am Beginn des Durchbohrens auf einen größeren Wert festgelegt (auf einen ersten Strahldurchmesser). Der Durchmesser des auftreffenden Strahls wird auf einen kleineren Wert (auf einen zweiten Strahldurchmesser) mit Fortschreiten des Durchbohrens geändert.
Die 6-1 und 6-2 sind Diagramme zum Darstellen der Durchmesser eines Laserstrahls, der während des Durchbohrens auf ein Arbeitsstück projiziert wird. 6-1 ist ein Diagramm, das den Durchmesser des Laserstrahls L darstellt, der verwendet wird, wenn mit dem Durchbohren begonnen wird. 6-2 ist ein Diagramm, das den Durchmesser des Laserstrahls L darstellt, der nach Ablauf einer bestimmten Zeit nach dem Beginn des Durchbohrens verwendet wird. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 wird in der vorliegenden Ausführungsform der Durchmesser des Laserstrahls, der für das Durchbohren verwendet wird, auf einen größeren Wert festgelegt, wenn mit dem Durchbohren begonnen wird, und der Strahldurchmesser wird anschließend während des Durchbohrens verringert.
Der Durchmesser des Laserstrahls L, der auf das Arbeitsstück W projiziert wird, kann beispielsweise unter Verwendung eines gebogenen Spiegels der variablen Krümmung 6 gesteuert werden. Die Struktur eines solchen gebogenen Spiegels der variablen Krümmung 6 ist gleich dem gebogenen Spiegel 6 der ersten Ausführungsform, und die Beschreibung davon wird ausgelassen.
Eine Beschreibung wird im Folgenden hinsichtlich der Beziehung zwischen der Änderung der Krümmung des gebogenen Spiegels 6 und der Änderung des Strahldurchmessers gegeben. Die 7-1 und 7-2 sind Diagramme zum Darstellen der Beziehungen zwischen der Änderung der Krümmung des gebogenen Spiegels und der Änderung des Strahldurchmessers. 7-1 zeigt den Fall, in dem der gebogene Spiegel 6 eine konvexe Oberfläche aufweist, und 7-2 zeigt den Fall, in dem der gebogene Spiegel 6 eine konkave Oberfläche aufweist.
Der Laserstrahl L, der über den gebogenen Spiegel 6, welcher eine konvexe Oberfläche aufweist, auf das Arbeitsstück W projiziert wird, weist einen größeren Strahldurchmesser als der auf, wenn ein kollimierter Laserstrahl L auf das Arbeitsstück W projiziert wird. Der Laserstrahl, der über den gebogenen Spiegel 6, der eine konkave Oberfläche aufweist, auf das Arbeitsstück W projiziert wird, weist einen kleineren Strahldurchmesser als der auf, wenn ein kollimierter Laserstrahl L auf das Arbeitsstück W projiziert wird.
Wie es oben beschrieben ist, kann durch Ändern der Krümmung des gebogenen Spiegels 6 der Durchmesser des Laserstrahls L, der auf das Arbeitsstück W projiziert wird, geändert werden. Wenn die Krümmung des gebogenen Spiegels 6 geändert wird, wird die Position des Laserstrahls L, der auf das Werkstück W projiziert wird, versetzt. Folglich wird die Versetzung der Fokusposition beispielsweise durch Ändern der Position der Bearbeitungslinse 7 aufgehoben. Die Versetzung der Fokusposition kann durch Ändern der Position des gebogenen Spiegels 6 aufgehoben werden. Beispielsweise, wenn die Oberfläche des gebogenen Spiegels 6 auf ein konkave Oberfläche geändert wird, um den Durchmesser des Laserstrahls L zu verringern, wird die Fokusposition nach oben bewegt. Folglich, wenn der Durchmesser des Laserstrahls L verringert wird, wird die Änderung der Fokusposition aufgehoben, durch Absenken der Bearbeitungslinse 7 oder des gebogenen Spiegels 6.
Das Verhältnis des Laserstrahls, der die Bodenoberfläche einer Durchgangsöffnung P erreicht, wird durch Verringerung des Durchmessers des Laserstrahls L erhöht. Die 8-1 und 8-2 sind Diagramme zum Darstellen der Beziehungen zwischen dem Strahldurchmesser und dem Betrag des Laserstrahls, der die Bodenoberfläche der Durchbohrung erreicht.
8-1 zeigt den Laserstrahl, der einen großen Durchmesser aufweist, der verwendet wird, wenn mit dem Durchbohren begonnen wird, und 8-2 zeigt den Laserstrahl, der einen kleinen Durchmesser aufweist, der nach Ablauf einer bestimmten Zeit nach dem Beginn des Durchbohrens verwendet wird.
Wie es in 8-1 gezeigt ist, wenn der Durchmesser des Strahls, der in die Durchgangsöffnung P eintritt, groß ist, ist der Betrag des Laserstrahls L, der auf die Seitenwand der Durchgangsöffnung P projiziert wird, groß, und folglich ist der Betrag des Laserstrahls L, der die Bodenoberfläche der Durchgangsöffnung P erreicht, klein. Folglich ist die Energieeffizienz, die für das Ausbilden der Durchgangsöffnung P verwendet wird (Durchbohrung in der Richtung zur Bodenoberfläche) gering.
Demgegenüber, wenn der Durchmesser des Strahls, der in die Durchgangsöffnung P eintritt, klein ist, wie es in 8-2 gezeigt ist, ist der Betrag des Laserstrahls L, der auf die Seitenwand der Durchgangsöffnung P projiziert wird, kleiner als der, wenn der Strahldurchmesser groß ist, und der Betrag des Laserstrahls L, der die Bodenoberfläche der Durchgangsöffnung P erreicht, ist groß. Folglich ist die Energieeffizienz, die für das Ausbilden der Durchgangsöffnung P verwendet wird (Durchbohrung in der Richtung zur Bodenoberfläche) groß.
Als nächstes wird eine Beschreibung bezüglich der Zeitsteuerung des Änderns des Strahldurchmessers während des Durchbohrens gegeben. 9 ist ein Diagramm, das die Änderung des Strahldurchmessers während des Durchbohrens zeigt. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 wird der Laserstrahl L mit einem großen Durchmesser r1 auf das Arbeitsstück W projiziert, wenn mit dem Durchbohren begonnen wird. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 wird nach dem Bestrahlen des Arbeitsstücks W mit dem Laserstrahl 11 über ein bestimmte Zeit, wobei der Laserstrahl auf den großen Durchmesser r1 festgelegt ist, das Arbeitsstück W mit dem Laserstrahl L bestrahlt, wobei der Strahldurchmesser auf einen Wert (Strahldurchmesser r2) festgelegt wird, der kleiner als der des Laserstrahls r1 ist. Der Laserstrahl r1 kann auf den Strahldurchmesser r2 durch (A) allmähliches Verringern des Strahldurchmessers oder (B) Umschalten von dem Strahldurchmesser r1 auf den Strahldurchmesser r2 zu einer bestimmten Zeit geändert werden. Anschließend wird in der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 der Laserstrahl L mit dem kleinen Durchmesser r2 auf das Arbeitsstück W projiziert, bis das Durchbohren abgeschlossen ist.
Die Zeitsteuerung der Änderung des Strahldurchmessers r1 auf den Strahldurchmesser r2 entspricht beispielsweise der Zeitsteuerung, bei der kein Verbrennen auftritt, selbst wenn der Laserstrahl L mit dem Strahldurchmesser r2 für die Laserbearbeitung des Arbeitsstücks W verwendet wird. Mit anderen Worten wird in der Laserbearbeitungsvorrichtung 100, nachdem mit dem Durchbohren begonnen wurde, der Laserstrahl L mit dem Strahldurchmesser r1 für das Durchbohren verwendet, bis vermieden wird, dass ein Verbrennen auftritt. Anschließend wird der Laserstrahl L mit dem Strahldurchmesser r2 für das Durchbohren verwendet.
Wie es oben beschrieben ist, da die Laserbearbeitung mit einem Laserstrahl ausgeführt wird, der auf einen großen Wert festgelegt ist, wenn mit dem Durchbohren begonnen wird, kann ein Verbrennen zu Beginn des Durchbohrens unterdrückt werden. Ferner, da die Laserbearbeitung mit dem Strahldurchmesser ausgeführt wird, der nach Ablauf einer bestimmten Zeit auf einen kleinen Wert festgelegt wird und das Auftreten einer Verbrennung vermieden wird, kann die Energie effizient auf den tiefsten Abschnitt der Durchgangsöffnung P übertragen werden, und die Durchbohrung kann dadurch in einer kürzeren Zeitdauer ausgeführt werden.
Wie es oben beschrieben ist, wird in der zweiten Ausführungsform zusätzlich zur Steuerung der Fokusposition und der Frequenz des gepulsten Lasers der Durchmesser des Laserstrahls L gesteuert. Folglich kann eine Durchbohrung in einer kürzeren Zeitdauer als bei der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 der ersten Ausführungsform ausgeführt werden.
Dritte Ausführungsform
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die 10 und 11 beschrieben. In der dritten Ausführungsform wird eine Detektion getätigt, um zu bestimmten, ob oder ob nicht die Durchgangsöffnung P während des Durchbohrens durchschlägt und das Durchbohren gemäß den Detektionsresultaten auf Schneiden umgeschaltet wird.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform beginnt mit dem Durchbohren auf die gleiche Weise wie in der ersten und zweiten Ausführungsform. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 wird Licht, das auf der Seite des Arbeitsstücks W während des Durchbohrens erzeugt wird, beispielsweise von einem Sensor (einem Reflexionslichtdetektionssensor 20, der später beschrieben wird) detektiert, der in einem Bearbeitungskopf angeordnet ist. Eine Bestimmung dahingehend, ob oder ob nicht die Durchgangsöffnung P durchdringt bzw. durchschlägt, wird auf der Basis des Betrags des detektierten Lichts (Energiebetrag) getätigt.
10 ist ein Diagramm, das die Struktur des Bearbeitungskopfs darstellt. Der Bearbeitungskopf 30 enthält einen Linsenunterstützungszylinder 11, eine Bearbeitungslinse 7, einen Linsenunterstützungsabstandshalter 13, eine Bearbeitungsdüse 14 und den Reflexionslichtdetektionssensor (Lichtbetragsdetektionssensor) 20.
Der Linsenunterstützungszylinder 11 ist ein röhrenförmiger Körper zum Aufnehmen der Bearbeitungslinse 7, und der Linsenunterstützungsabstandshalter 13 ist so an dem Körper der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 angebracht, dass die optische Achse mit der Zylinderachse übereinstimmt.
Die Bearbeitungslinse 7 weist im Wesentlichen eine Scheibenform auf und ist in dem Linsenunterstützungszylinder 11 angeordnet, so dass die Hauptebene der Linse senkrecht auf der Richtung der optischen Achse (der Richtung der Tiefe des Fokus) steht. Die Bearbeitungslinse 7 ist angebracht, um in dem Linsenunterstützungszylinder 11 in der Richtung der Zylinderachse bewegbar zu sein.
Der Linsenunterstützungsabstandshalter 13 ist zwischen dem Linsenunterstützungszylinder 11 und der Bearbeitungslinse 7 angeordnet und sichert die Bearbeitungslinse 7 an einer bestimmten Position in dem Linsenunterstützungszylinder 11. Der Linsenunterstützungsabstandshalter 13 ist so angeordnet, dass dieser die Seitenoberfläche der Bearbeitungslinse 7 umgibt. Die Bearbeitungsdüse 14 ist auf der unteren Seite des Linsenunterstützungszylinders 11 angeordnet, und der Laserstrahl, der durch die Bearbeitungslinse 7 geliefert wird, wird auf die Seite des Arbeitsstücks W über die Bearbeitungsdüse 14 projiziert.
Der Reflexionslichtdetektionssensor 20 ist ein Sensor zum Detektieren des Energiebetrags des Lichts, der zur Bestimmung ob oder ob nicht die Durchgangsöffnung P durchschlägt verwendet wird und ist in dem Linsenunterstützungszylinder 11 angeordnet. Der Reflexionslichtdetektionssensor 20 detektiert den Energiebetrag von Plasmalicht und Licht, das von dem Arbeitsstück W während des Durchbohrens reflektiert wird. Der Reflexionslichtdetektionssensor 20 sendet den detektierten Energiebetrag, der dem Betrag des reflektierten Lichts R entspricht (Licht, das von der Strahlung mit dem Laserstrahl L herrührt) zur Steuereinheit 50 der Laserbearbeitungsvorrichtung 100. Die Steuereinheit 50 steuert die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 gemäß dem Energiebetrag.
Die Steuereinheit 50 beginnt mit dem Durchbohren und ändert das Durchbohren in Schneiden, wenn beispielsweise der Energiebetrag des reflektierten Lichts R gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert ist. Die Steuereinheit 50 kann das Durchbohren in Schneiden ändern, wenn der Verringerungsbetrag der Energie gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert ist oder wenn die Verringerungsrate der Energie gleich oder größer als ein bestimmter Wert ist.
Als nächstes wird eine Beschreibung eines Verfahrens zur Detektion des reflektierten Lichts R gegeben. 11 ist ein Diagramm zum Darstellen des Verfahrens zum Detektieren des reflektierten Lichts R (Prozedur der Bearbeitung). Wenn mit dem Durchbohren in der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 begonnen wird, wird reflektiertes Licht R auf der Seite des Arbeitsstücks W erzeugt, (a). Das reflektierte Licht R enthält reflektiertes Licht, das durch die Reflexion des Laserstrahls L von dem Arbeitsstück W erzeugt wird, und Plasmalicht, das durch die Bestrahlung des Arbeitsstücks W mit dem Laserstrahl L erzeugt wird. Das reflektierte Licht R wird von dem Reflexionslichtdetektionssensor 20 in dem Bearbeitungskopf 30 detektiert. Der Energiebetrag (der Lichtbetrag) des reflektierten Lichts R, der von dem Reflexionslichtdetektionssensor 20 detektiert wird, hängt von dem Energiebetrag des Laserstrahls L, der von dem Bearbeitungskopf 30 auf das Arbeitsstück W (die Seitenwand und Bodenfläche der Durchgangsöffnung P während des Durchbohrens) projiziert wird, der Gestalt der Durchgangsöffnung P während des Durchbohrens und weiteren Faktoren ab.
Mit Fortgang des Verfahrens durchdringt die Durchgangsöffnung P die Bodenoberfläche des Arbeitsstücks W, (b), und der Laserstrahl L tritt durch die Bodenoberfläche des Arbeitsstücks W durch das Arbeitsstücks W nach außen. Folglich wird der Energiebetrag des Laserstrahls L, der auf die Seitenoberfläche der Durchgangsöffnung P projiziert wird, verringert. Da die Bodenoberfläche der Durchgangsöffnung P nicht vorhanden ist, wird der Laserstrahl L nicht länger auf die Bodenoberfläche projiziert. Folglich wird der Betrag des Lichts, das von dem Arbeitsstück W reflektiert wird, verringert. Ferner wird der Betrag des Plasmas, der zwischen dem Werkstück W und dem Bearbeitungskopf 30 erzeugt wird, verringert. Der Energiebetrag des reflektierten Lichts R wird somit verringert und der Energiebetrag, der von dem Reflexionslichtdetektionssensor 20 detektiert wird, wird auch verringert. Wenn der Reflexionslichtdetektionssensor 20 eine Verringerung des Energiebetrags detektiert, wird von der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 bestimmt, dass das Durchbohren abgeschlossen ist, und ein Schneiden des Arbeitsstücks W wird begonnen, (c).
Bei dem herkömmlichen Durchbohren ändert sich die Bearbeitungszeit in Abhängigkeit der Fehler der Dicken- und Oberflächenbedingungen des Arbeitsstücks W. Folglich wird in einigen Fällen das Durchbohren in Schneiden geändert, bevor die Durchgangsöffnung durchschlägt, und das kann ein Verbrennen zur Folge haben. Um das Auftreten einer Verbrennung zu vermeiden, muss das Festlegen der Durchbohrungszeit, die als die Bearbeitungszeit für das Durchbohren festgelegt wird, einen Spielraum aufweisen. Allerdings kann mit diesem Verfahren das Durchbohren fortgeführt werden, selbst nachdem die Durchgangsöffnung durchschlägt, und das hat eine Zeitverschwendung zur Folge.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das reflektierte Licht R detektiert, um zu bestimmen ob oder ob nicht die Durchgangsöffnung P durchschlägt. Das Durchbohren wird in Schneiden geändert, nachdem die Durchgangsöffnung P durchschlägt. In diesem Fall kann in der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 das Durchbohren zur geeigneten Zeit in Schneiden umgeschaltet werden, unabhängig von Fehlern der Dicken- und Oberflächenbedingungen des Arbeitsstücks W. Da das Durchbohren in Schneiden umgeschaltet wird, nachdem die Durchgangsöffnung P tatsächlich durchschlägt, wird kein Schneiden ausgeführt, bevor die Durchgangsöffnung P durchschlägt. Folglich kann das Auftreten von Bearbeitungsfehlern vermieden werden.
In der vorliegenden oben beschriebenen Ausführungsform ist der Reflexionslichtdetektionssensor 20 in dem Linsenunterstützungszylinder 11 angeordnet. Allerdings kann der Reflexionslichtdetektionssensor 20 in der Bearbeitungsdüse 14 vorgesehen sein. Ferner kann der Reflexionslichtdetektionssensor 20 außerhalb des Bearbeitungskopfs 30 vorgesehen sein.
Wie es oben beschrieben ist, wird in der dritten Ausführungsform die Zeit bezüglich der Fertigstellung der Bearbeitung der Durchgangsöffnung P unter Verwendung des reflektierten Lichts R detektiert, und das Durchbohren wird in Schneiden auf der Basis der Detektionsresultate umgeschaltet. Folglich kann die Laserbearbeitung effizient ausgeführt werden, während das Auftreten von Bearbeitungsfehlern unterdrückt wird.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie es oben beschrieben ist, sind die Laserbearbeitungsvorrichtung und das Laserbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung für ein Durchbohren eines Arbeitsstücks unter Verwendung eines Laserstrahls geeignet.
Bezugszeichenliste

1: Laseroszillator
6: gebogener Spiegel
7: Bearbeitungslinse
20: Reflexionslichtdetektionssensor
30: Bearbeitungskopf
50: Steuereinheit
60: Laserstrahlprojektionseinheit
100: Laserbearbeitungsvorrichtung
L: Laserstrahl
P: Durchgangsöffnung
R: reflektiertes Licht
W: Arbeitsstück

Claims

Laserbearbeitungsverfahren zum Durchbohren und anschließend Schneiden eines Arbeitsstücks (W) durch Bestrahlen des Arbeitsstücks (W) mit einem Laserstrahl, wobei das Verfahren umfasst: einen Festlegungsschritt der Fokusposition, bei dem zumindest zu Beginn des Durchbohrens eine Fokusposition so festgelegt wird, dass die Fokusposition in dem Arbeitsstück (W) und in der Umgebung einer Oberfläche des Arbeitsstücks (W) liegt; einen Laseroszillationsschritt des Emittierens des Laserstrahls als gepulster Laser, der eine Impulsfrequenz aufweist, bei dem Plasma erzeugt wird, wenn das Arbeitsstück (W) mit dem Laserstrahl an der Fokusposition bestrahlt wird, die festgelegt wird, wenn mit dem Durchbohren begonnen wird; und einen Laserstrahlbestrahlungsschritt, bei dem das Arbeitsstück (W) mit dem gepulsten Laserstrahl bestrahlt wird, wobei das Arbeitsstück (W) mit einem Laserstrahl bestrahlt wird, der eine auf eine erste Frequenz eingestellte Frequenz aufweist, wenn mit dem Durchbohren begonnen wird, und dann das Arbeitsstück (W) mit einem Laserstrahl bestrahlt wird, der eine auf eine zweite Frequenz, die größer als die erste Frequenz ist, eingestellte Frequenz aufweist, um damit mit dem Durchbohren fortzufahren.
Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem das Arbeitsstück (W) mit dem Laserstrahl bestrahlt wird, wobei dessen Strahldurchmesser auf einen ersten Strahldurchmesser festgelegt wird, wenn mit dem Durchbohren begonnen wird, und anschließend das Arbeitsstück (W) mit dem Laserstrahl bestrahlt wird, wobei dessen Strahldurchmesser auf einen zweiten Strahldurchmesser festgelegt wird, der kleiner als der erste Strahldurchmesser ist, um damit mit dem Durchbohren fortzufahren.
Laserbearbeitungsvorrichtung (100) zum Durchbohren eines Arbeitsstücks (W) und Schneiden des durchbohrten Arbeitsstücks (W) durch Bestrahlen des Arbeitsstücks (W) mit einem Laserstrahl, wobei die Vorrichtung (100) umfasst: eine Laserstrahlprojektionseinheit (60) zum Projizieren des Laserstrahls auf das Arbeitsstück (W), wobei eine Fokusposition des Laserstrahls festgelegt ist, um zumindest zu Beginn des Durchbohrens in dem Arbeitsstück (W) und in der Umgebung einer Oberfläche des Arbeitsstücks (W) zu liegen; und einen Laseroszillator (1), der den Laserstrahl als gepulster Laser emittiert, der eine Impulsfrequenz aufweist, bei der ein Plasma erzeugt wird, wenn das Arbeitsstück (W) mit dem Laserstrahl an der Fokusposition bestrahlt wird, die durch die Laserstrahlprojektionseinheit (60) festgelegt wird, wenn mit dem Durchbohren begonnen wird; und eine Steuereinheit (50), ausgelegt zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1.
Laserbearbeitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 3, die ferner einen Lichtbetragsdetektionssensor (20) zum Detektieren eines Lichtbetrags umfasst, das auf einer Seite des Arbeitsstücks (W) während des Durchbohrens emittiert wird, und wobei, wenn basierend auf dem Lichtbetrag, der von dem Lichtbetragsdetektionssensor (20) detektiert wird, bestimmt wird, dass das Durchbohren abgeschlossen ist, die Laserstrahlprojektionseinheit (60) das Durchbohren in Schneiden ändert.