JP5480240B2 - 焼結セラミック及び他の硬質及び/又は厚肉材料のレーザ加工 - Google Patents
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Description
Claims (23)
- 焼結セラミックまたは他の硬質材料をレーザ加工する方法であって、前記方法は:
被加工部材をレーザビームで、前記被加工部材の切り出し領域内の複数の平行レーザ経路のシーケンスに沿ってスクライブする工程であって、前記複数の平行レーザ経路は、互いに平行な第1レーザ経路と第2レーザ経路を含み、前記スクライブする工程において、前記シーケンスの前記第1レーザ経路から前記第2レーザ経路に前記レーザビームが進むにつれて深くかつ広くなる切断溝を前記切り出し領域に形成し、連続して下がっていく平行な階段を屑の逃げ部として設ける、前記スクライブする工程と;
高流速ガス流を前記レーザビームと前記被加工部材との境界に誘導する工程と、を含み、前記ガス流によって前記屑を前記平行レーザ経路のシーケンスから離れるように誘導し、そして前記屑が前記被加工部材との前記レーザビームの相互作用により生成される、
方法。 - 更に:
前記レーザビームの第1焦点深度を設定する工程と;
第1回目通過の前記レーザビームを前記複数の平行レーザ経路のうちの1つ以上の平行レーザ経路に沿って誘導して、前記被加工部材のうち、前記第1焦点深度に対応する第1部分を除去する工程と;
前記レーザビームの第2焦点深度を設定する工程と;
第2回目通過の前記レーザビームを前記1つ以上の平行レーザ経路に沿って誘導して、前記被加工部材のうち、前記第2焦点深度に対応する第2部分を除去する工程と、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記シーケンスは前記切り出し領域の内側部分から始まり、そして前記切り出し領域の外側端面で終わる、請求項1に記載の方法。
- 前記被加工部材を前記平行レーザ経路のシーケンスに沿ってスクライブする工程では、前記切り出し領域の前記内側部分から前記切り出し領域の前記外側端面に向かって下がっていく連続平行階段を前記切断溝内に切断形成する、請求項3に記載の方法。
- 更に、前記被加工部材を前記レーザビームで前記外側端面に沿ってスルーカットして、前記切り出し領域を前記被加工部材から取り出す工程を含み、前記屑を前記平行レーザ経路のシーケンスから離れるように誘導することにより、前記外側端面をほぼ平滑にすることができ、かつ前記外側端面が前記屑の影響を受けることがないようにすることができる、請求項3に記載の方法。
- 前記シーケンスは前記切り出し領域の外側端面から始まり、そして前記切り出し領域の内側部分に向かって移動する、請求項1に記載の方法。
- 更に、前記被加工部材を前記レーザビームでスルーカットして構造体を、前記構造体が前記切り出し領域の前記内側部分を含むように前記被加工部材から取り出す工程を含み、前記屑を前記平行レーザ経路のシーケンスから離れるように誘導することにより、前記構造体をほぼ平滑にすることができ、かつ前記構造体が前記屑の影響を受けることがないようにすることができる、請求項6に記載の方法。
- 前記被加工部材を前記平行レーザ経路のシーケンスに沿ってスクライブする工程では、前記切り出し領域の前記外側端面から前記切り出し領域から切り出される前記構造体に向かって下がっていく連続平行階段を前記切断溝内に切断形成する、請求項7に記載の方法。
- 前記高流速ガス流を前記境界に誘導する工程は、前記ガス流を、ノズルを通って超音波速度で吹き付ける工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 更に、前記ノズルを前記境界の20mm以内に配置する工程を含む、請求項9に記載の方法。
- 前記ガスは、空気、酸素、及び二酸化炭素を含むグループから選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記ガスは、アルゴン、ヘリウム、及び窒素を含むグループから選択される中性ガスを含む、請求項1に記載の方法。
- 焼結セラミックまたは他の硬質材料を加工するレーザ処理システムであって、前記システムは:
レーザビームを生成するレーザであって、前記レーザビームが、被加工部材を前記被加工部材の切り出し領域内の複数の平行レーザ経路のシーケンスに沿ってスクライブするように設定され、前記複数の平行レーザ経路は、互いに平行な第1レーザ経路と第2レーザ経路を含む、前記レーザと;
高流速ガス流を前記レーザビームと前記被加工部材との境界に誘導するノズルと、
を備え、
前記レーザは、前記スクライブにおいて、前記シーケンスの前記第1レーザ経路から前記第2レーザ経路に前記レーザビームが進むにつれて深くかつ広くなる切断溝を前記切り出し領域に形成し、連続して下がっていく平行な階段を屑の逃げ部として設ける、レーザ処理システム。 - 更に、前記レーザビームを第1焦点深度に、前記複数の平行レーザ経路のうちの1つ以上のレーザ経路に沿った第1回目通過時に、そして第2焦点深度に、前記複数の平行レーザ経路のうちの前記1つ以上のレーザ経路に沿った第2回目通過時に集光する光学系を備える、請求項13に記載のシステム。
- 前記ノズルは、前記ガス流を超音波速度で吹き付けることができる収束−発散ノズルを含む、請求項13に記載のシステム。
- 前記収束−発散ノズルはラバール(Laval)ノズルを含む、請求項15に記載のシステム。
- 前記平行レーザ経路のシーケンスは前記切り出し領域の内側部分から始まり、そして前記切り出し領域の外側端面で終わる、請求項13に記載のシステム。
- 前記平行レーザ経路のシーケンスは前記切り出し領域の外側端面から始まり、そして前記切り出し領域の内側部分に向かって移動する、請求項13に記載のシステム。
- 前記ノズルは、前記被加工部材の20mm以内に配置される、請求項13に記載のシステム。
- 前記ガスは、空気、酸素、及び二酸化炭素を含むグループから選択される、請求項13に記載のシステム。
- 前記ガスは、アルゴン、ヘリウム、及び窒素を含むグループから選択される中性ガスを含む、請求項13に記載のシステム。
- 焼結セラミックまたは他の硬質材料を加工するレーザ処理システムであって、前記システムは:
被加工部材を前記被加工部材の切り出し領域内の複数の平行レーザ経路のシーケンスに沿ってスクライブする手段であって、前記複数の平行レーザ経路は、互いに平行な第1レーザ経路と第2レーザ経路を含む、手段と;
高流速ガス流をレーザビームと前記被加工部材との境界に誘導する手段と、
を備え、
前記スクライブする手段は、前記シーケンスの前記第1レーザ経路から前記第2レーザ経路に前記レーザビームが進むにつれて深くかつ広くなる切断溝を前記切り出し領域に形成し、連続して下がっていく平行な階段を屑の逃げ部として設ける、レーザ処理システム。 - 更に、前記レーザビームを第1焦点深度に、前記複数の平行レーザ経路のうちの1つ以上のレーザ経路に沿った第1回目通過時に、そして第2焦点深度に、前記複数の平行レーザ経路のうちの前記1つ以上のレーザ経路に沿った第2回目通過時に集光する手段を備える、請求項22に記載のシステム。
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