JP2022503913A - 工作物の材料を除去するレーザ加工方法 - Google Patents
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Abstract
Description
衝撃角度αは、最大で閾値角度αSと同じ大きさで、最小で最小角度αminと同じ大きさである。最小角度αminは0度よりも著しく大きく、好ましくは、閾値角度αSと最小角度αminとの差αS -αminの大きさは非常に小さい。特に、最小角度αminは、少なくとも閾値角度αSの95%の大きさを有する。この実施例によれば、最小角度αminは閾値角度αSに等しく、衝撃角度αが閾値角度αSに等しくなるように定義され調整される(開ループ又は閉ループ制御される)。
16 工作物
17 レーザ
18 レーザヘッド
19 制御機器
22 クランプ装置
23 機械軸配置
24 機械軸
27 衝撃位置
28 パルス面積
29 輪郭面
30 切れ刃
31 除去すべき体積の表面
32 境界位置
α 衝撃角度
αmin 最小角度
αS 閾値角度
A 光軸
B パルス経路
FB 焦点領域
C1 第1照射面
C2 第2照射面
DX X軸周りの回転自由度
DY Y軸周りの回転自由度
DZ Z軸周りの回転自由度
EL レーザエネルギー密度
Eeff 実効レーザエネルギー密度
FS 閾値フルエンス
M レーザビームインパルスの中心軸
P レーザビームインパルス
T タンジェント
V 除去すべき体積
X X軸平行移動自由度
Y Y軸平行移動自由度
Z Z軸平行移動自由度
Claims (12)
- レーザビームインパルス(P)を生成するレーザ(17)と、工作物(16)上に前記レーザ(17)のレーザビームインパルス(P)を向けるレーザヘッド(18)と、前記工作物(16)及び前記レーザヘッド(18)を少なくとも1つの平行移動及び/又は回転自由度(X、Y、Z、DX、DY、DZ)で相対的に位置決め及び/又は移動させるように構成された少なくとも1つの機械軸(24)を含む機械軸配置(23)と、を有するレーザ加工機(15)の使用下に前記工作物(16)を材料除去レーザ加工する方法であって、
前記工作物(16)の除去すべき体積(V)の表面(31)上にレーザヘッド(18)によって複数のレーザビームインパルス(P)を放射し、材料が工作物(16)の除去すべき体積(V)から除去され、これによって創成すべき輪郭面(29)を工作物(16)上に作成する工程と、
創成すべき輪郭面(29)が除去すべき体積(V)に隣接する境界位置(32)における前記創成すべき輪郭面(29)に対するレーザビームインパルス(P)の衝撃角度(α)を、衝撃角度(α)が閾値角度(αS)と同程度に大きく、かつ少なくとも最小角度(αmin)と同程度に調整する工程と、
を含み、ここで、最小角度(αmin)は0度より大きく、閾値角度(αS)は、工作物(16)の創成すべき輪郭面(29)上のレーザビームインパルス(P)の衝撃位置(27)における実効レーザエネルギー密度(Eeff)が閾値フルエンス(FS)に一致する衝撃角度(α)の大きさに等しく、閾値フルエンス(FS)よりも大きい実効レーザエネルギー密度(Eeff)によって衝撃位置(27)での材料除去が実施されるが、閾値フルエンス(FS)より小さい実効レーザエネルギー密度(Eeff)によっては衝撃位置(27)での物質除去は実施されない、
方法。 - 前記衝撃角度(α)は、前記創成すべき輪郭面(29)の境界位置(32)における接線(T)と、レーザビームインパルス(P)の中心軸(M)及び/又はレーザヘッド(18)の光軸(A)との間の角度であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記レーザビームインパルス(P)の衝撃角度(α)は、前記創成すべき輪郭面(29)に対して、前記境界位置(32)において、前記閾値角度(αS)に等しくなるように調整されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記衝撃角度(α)の調整は、工作物(16)及びレーザヘッド(18)を互いに位置決め及び/又は方向付けすることによって実行されることを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記レーザビームインパルス(P)の実効レーザエネルギー密度(Eeff)は、前記工作物によって吸収された前記レーザビームインパルス(P)のパルスエネルギーを前記レーザビームインパルス(P)の断面積で除した商として定義され、前記実効レーザエネルギー密度(Eeff)は、前記工作物(16)のレーザ加工中は常に前記閾値フルエンス(FS)よりも大きいことを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の方法。
- 前記レーザビームインパルス(P)は、パルス領域(28)内に配置された衝撃位置(27)に向けられることを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の方法。
- 前記パルス領域(28)の大きさ及び形状、及び/又は前記パルス領域(28)内の前記衝撃位置(27)の位置は、作成される工作物(16)及び/又は輪郭面(29)の1つ以上のパラメータに応じて規定されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記レーザビームインパルス(P)は、前記パルス領域(28)内の前記衝撃位置(27)に予め定義された順序で前記レーザヘッド(18)から放射されることを特徴とする請求項6又は7に記載の方法。
- 前記パルス領域(28)の外側輪郭は、前記レーザヘッド(18)に対する前記工作物(16)の実際の相対位置及び/又は相対方向に応じて変化することを特徴とする請求項6~8の何れか1項に記載の方法。
- 前記レーザビームインパルス(P)のインパルス持続時間は、ナノ秒、ピコ秒又はフェムト秒の範囲内であることを特徴とする請求項1~9の何れか1項の方法。
- 前記工作物(16)からなる工具の製造時に用いられることを特徴とする請求項1~10の何れか1項に記載の方法。
- 創成すべき輪郭面(29)は、刃先(30)に隣接するすくい面又は逃げ面であることを特徴とする請求項1~11の何れか1項に記載の方法。
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