JP5690069B2 - 加工物を機械加工するための方法及び装置 - Google Patents
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Description
tL=1/fL
vB=dS/tL=dS×fL
しかしながら、通常、可動な鏡から構成される今日のビームガイドでは、ワークピース表面上でのガイド速度は、約500mm/s又は1000mm/sに制限される。このことは、仮定された数値では既にビーム径dSの略50%が重なることを意味する。いま、入力されるレーザパルスが材料を溶融して蒸発するために加熱すると仮定した場合(そこでは、液相は非常に速く経過する)、その結果は、いずれにしても、続くレーザパルスが、先のレーザパルスが直前までなお有効であった点の上に衝突することとなる。
更なる従来技術は、以下の通りである。
vB>n×dS×fL
ここで、nは、0.5又は0.7又は1又は1以上となり得る比例係数である。軌道速度が時間を跨いで変化した場合には、平均軌道速度又は最大軌道速度を利用することができる。同様のことがレーザ周波数fLにも適用される。
vB>n*dS*fL
ここで、vBは加工物(ワークピース)表面上のパルス状に脈動するレーザビームの軌道速度であり、dSは加工物(ワークピース)表面レベルにおけるビーム直径であり、そして、fLはパルス状に脈動するレーザ光の作動パルスのパルス周波数である。これに関連し、パルス周波数は、100kHz以上であってもよく、好ましくは、1MHz以上であり、より好ましくは、10MHz以上である。値nは、0.3又は0.5、或いは、1又は1以上の比例係数である。重なり(比例係数nに対応する)は、所望の条件に従って調整することができる。
1/f2=T2=n*tL+tR
ここで、nは、第2のガイドの期間当たりの作動パルスの数であり、tRは、第2のガイドが戻るために必要とされる期間とその他の中断時間である。
Claims (12)
- ビームガイドによって、パルス周波数fLでパルス状に脈動するレーザビームを加工物上にガイドし、もって、加工物を機械加工するための方法において、
前記レーザビームは、その前記加工物上の軌道速度vBが以下の条件に従ってガイドされ:
vB>n*dS*fL
ここで、nは、0.2の比例係数であり、dSは前記加工物平面でのビーム直径であり、そして、前記パルス周波数が100kHz以上であり、
レーザビームガイドは、それ自身のレーザビームのガイダンスを、前記加工物の表面上のレーザスポットの第1の軌道速度で行う第1のガイドを備えており、そして、
前記レーザビームガイドは、前記第1のガイドと同時に作動する第2のガイドを備えており、当該第2のガイドは、それ自身のレーザビームのガイダンスを、前記第1の軌道速度よりも高速の、前記加工物の表面上のレーザスポットの第2の軌道速度で行い、
前記第1のガイドの振幅は、前記第2のガイドの振幅よりも大きいことを特徴とする加工物を機械加工するための方法。 - 前記請求項1に記載した加工物を機械加工するための方法において、前記第1のガイド、及び/又は、前記第2のガイドは、レーザビームを、前記加工物の表面を二次元に沿って移動することを特徴とする加工物を機械加工するための方法。
- 前記請求項1又は2の何れか一に記載した加工物を機械加工するための方法において、レーザ光の伝播方向で見た場合、最初に前記第2のガイドが、それから第1のガイドが前記レーザビームに影響をすることを特徴とする加工物を機械加工するための方法。
- 前記請求項1〜3の何れか一に記載した加工物を機械加工するための方法において、前記第2のガイドは、電気光学、音響光学、又は、圧電によるものであることを特徴とする加工物を機械加工するための方法。
- 前記請求項1〜4の何れか一に記載した加工物を機械加工するための方法において、前記第2のガイドは、任意に決定された方法でレーザビームをガイドすることを特徴とする加工物を機械加工するための方法。
- 前記請求項1〜5の何れか一に記載した加工物を機械加工するための方法において、前記第2のガイドは、前記レーザビームを、前記第1のガイドのガイド方向とは異なる方向に、ガイドすることを特徴とする加工物を機械加工するための方法。
- 前記請求項1〜6の何れか一に記載した加工物を機械加工するための方法において、前記第1及び第2のガイドは、重畳されていることを特徴とする加工物を機械加工するための方法。
- 前記請求項1〜7の何れか一に記載した加工物を機械加工するための方法は、表面を機械加工し、又は、空洞を形成するために設計されたものであることを特徴とする加工物を機械加工するための方法。
- 前記請求項1〜8の何れか一に記載した加工物を機械加工するための方法において、前記パルス状に脈動するレーザビームのパルスは、材料の除去に適していることを特徴とする加工物を機械加工するための方法。
- 前記請求項1に記載した方法を実行するための、加工物を機械加工するための装置であって、
パルス状に脈動するレーザビームを発生するためのレーザ光源と、そして、
前記加工物表面で前記レーザビームをガイドするためのビームガイドとを備えており、
前記レーザ光源は、少なくとも100kHzのパルス周波数で前記レーザビームを発生し、そして、
前記ビームガイドは、前記レーザビームを、前記加工物表面での軌道速度vBが以下の条件に従うよう、ガイドし、
vB>n*dS*fL
ここで、nは、0.2の比例係数であり、dSは前記加工物平面でのビーム直径であり、そして、fLは前記レーザビームの作動パルスのパルス周波数であり、更に、
パルス状に脈動するレーザビームを発生するためのレーザ光源と、そして、
前記レーザビームガイドは、それ自身のレーザビームのガイダンスを、前記加工物の表面上のレーザスポットの第1の軌道速度で行う第1のガイドを備えており、そして、
前記レーザビームガイドは、前記第1のガイドと同時に作動する第2のガイドを備えており、当該第2のガイドは、それ自身のレーザビームのガイダンスを、前記第1の軌道速度よりも高速の、前記加工物の表面上のレーザスポットの第2の軌道速度で行い、
前記第1のガイドの振幅は、前記第2のガイドの振幅よりも大きいことを特徴とする加工物を機械加工するための装置。 - 前記請求項10に記載した加工物を機械加工するための装置であって、前記第2のガイド手段は、
電気光学素子、
音響光学素子、
並進的又は回転的に調整可能な光学素子のうち、
一つ又はそれ以上を備えていることを特徴とする加工物を機械加工するための装置。 - 前記請求項10又は11に記載した加工物を機械加工するための装置であって、前記第1のガイドは、ビームの軌道において、前記第2のガイドの下流にあることを特徴とする加工物を機械加工するための装置。
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