JPH0252190A - レーザビームによる穴加工法 - Google Patents
レーザビームによる穴加工法Info
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K2103/42—Plastics
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、特に微細加工、精密加工が要求される各種の
部材に対して好適に適用可能な、レーザビームによる穴
加工法に関するものである。
部材に対して好適に適用可能な、レーザビームによる穴
加工法に関するものである。
［従来の技術］
非接触下に行なうことのできる穴加工の手法としては、
従来より電子ビームを用いたものが一般的であったが、
近時、これに代替し得るものとしてレーザビームを用い
る手法が徐々に普及しつつある。
従来より電子ビームを用いたものが一般的であったが、
近時、これに代替し得るものとしてレーザビームを用い
る手法が徐々に普及しつつある。
レーザビームは、レンズを用いた光学的な集光が可能で
ある。このため、高エネルギー密度化が容易であり、加
工部材に与える熱影響を低減できる効果が得られる。ま
た、電子ビームのような真空室を必要としないので、加
工雰囲気に制約を伴なうことがな（、人気中での作業が
容易となる利点がある。さらに、出力制御も正確に行な
うことができるため微細加工、精密加工に特に適用の途
が大であり、その他、電磁的な弊害も１゛ｒなうことが
ない等といった種々の優れた性質を有している。
ある。このため、高エネルギー密度化が容易であり、加
工部材に与える熱影響を低減できる効果が得られる。ま
た、電子ビームのような真空室を必要としないので、加
工雰囲気に制約を伴なうことがな（、人気中での作業が
容易となる利点がある。さらに、出力制御も正確に行な
うことができるため微細加工、精密加工に特に適用の途
が大であり、その他、電磁的な弊害も１゛ｒなうことが
ない等といった種々の優れた性質を有している。
このため、その応用範囲は急速に広がりつつある。
［発明が解決しようとする課題］
ところが、レーザビーｔ、がこのように優れた性質を何
しているにも拘らず、これを穴加工に適用すると、第５
図に示すように加工部材１１に貫通された穴すの周縁に
飛散物が付着し易（、シャープな加工が妨げられる問題
が生じる。
しているにも拘らず、これを穴加工に適用すると、第５
図に示すように加工部材１１に貫通された穴すの周縁に
飛散物が付着し易（、シャープな加工が妨げられる問題
が生じる。
すなわち、穴加工を行なうと、加工部材１１から溶融物
ｅや蒸発物ｆが飛散するが、その一部に、穴すの内周面
１１ｂ２を始め、上端周縁１１ｂ７、下端周縁１１ｂ３
に付着したまま凝固するものがある。そのうち、穴の下
端周縁１１ｂ３に付着したものは、穴すから下方へ垂下
したり、加工部材１１の裏面１１ｂに回り込んだりして
、穴形状を歪めることが多い。特に、裏面１１ｂに回り
込んだものは、凝固するまでに穴周辺をクレータ状に焼
損させるため、適正な穴加工を行なう際の大きな障害と
なっている。
ｅや蒸発物ｆが飛散するが、その一部に、穴すの内周面
１１ｂ２を始め、上端周縁１１ｂ７、下端周縁１１ｂ３
に付着したまま凝固するものがある。そのうち、穴の下
端周縁１１ｂ３に付着したものは、穴すから下方へ垂下
したり、加工部材１１の裏面１１ｂに回り込んだりして
、穴形状を歪めることが多い。特に、裏面１１ｂに回り
込んだものは、凝固するまでに穴周辺をクレータ状に焼
損させるため、適正な穴加工を行なう際の大きな障害と
なっている。
本発明は、このような問題点に着口してなされたもので
あって、これらを好適に解消し得るレーザビームによる
穴加工法を開発することを目的としている。
あって、これらを好適に解消し得るレーザビームによる
穴加工法を開発することを目的としている。
［課題を解決するための手段］
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような構
成を採用したものである。
成を採用したものである。
すなわち、本発明に係るレーザビームによる穴加工法は
、加工部材にレーザビームを照射して穴加工を行なう際
に、該加工部材の穴加工部に対応する部材裏面に、レー
ザビームに対して透過性を白゛した加工補助体を予め密
着させておくようにしたことを特徴としている。
、加工部材にレーザビームを照射して穴加工を行なう際
に、該加工部材の穴加工部に対応する部材裏面に、レー
ザビームに対して透過性を白゛した加工補助体を予め密
着させておくようにしたことを特徴としている。
［作用コ
このような方法によれば、加工補助体はレーザビームに
対して透過性があるので、レーザのエネルギを吸収する
ことな（、加工部材の裏面側に密着された状態を維持す
る。このため、レーザビーム照射によって加工部Ｈに貫
通穴が生じても、その穴の下端は加工補助体によって栓
をされた状態が生じ、発生した溶融物や蒸発物は下方へ
飛散することなく、穴の上端から上方へ向かって噴出除
去されることになる。したがって、少なくとも穴の下端
周縁にそれらが付着する不具合は解消でき、この部位に
シャープなエツジを確保しておくことが可能となる。
対して透過性があるので、レーザのエネルギを吸収する
ことな（、加工部材の裏面側に密着された状態を維持す
る。このため、レーザビーム照射によって加工部Ｈに貫
通穴が生じても、その穴の下端は加工補助体によって栓
をされた状態が生じ、発生した溶融物や蒸発物は下方へ
飛散することなく、穴の上端から上方へ向かって噴出除
去されることになる。したがって、少なくとも穴の下端
周縁にそれらが付着する不具合は解消でき、この部位に
シャープなエツジを確保しておくことが可能となる。
また、このように穴加工部の裏面側が閉止されていると
、穴貫通後にも穴の内圧（すなわち、溶融・蒸発による
蒸気圧）が低下することがなくなるので、溶融・蒸発物
の除去は最後まで効果的に行なわれる。このため、加工
補助体を用いずにレザビームを照射する場合に比して、
加工効率が向−卜する。
、穴貫通後にも穴の内圧（すなわち、溶融・蒸発による
蒸気圧）が低下することがなくなるので、溶融・蒸発物
の除去は最後まで効果的に行なわれる。このため、加工
補助体を用いずにレザビームを照射する場合に比して、
加工効率が向−卜する。
なお、レーザビームが照射され、加工部材が溶融し、蒸
発してその内圧により外部へ噴出するという工程は、極
めて短時間に爆発的に行なわれるものであるため、加工
補助体の機械的な強度は、その瞬間的な内圧上昇に耐え
得る程度のものでありさえすればよく、後述するような
ビニールテープや水等であっても、十分にその機能を発
揮し得るものである。
発してその内圧により外部へ噴出するという工程は、極
めて短時間に爆発的に行なわれるものであるため、加工
補助体の機械的な強度は、その瞬間的な内圧上昇に耐え
得る程度のものでありさえすればよく、後述するような
ビニールテープや水等であっても、十分にその機能を発
揮し得るものである。
［実施例］
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の加工概念図を示しており、目的とす
る加工部材ｌに対向して、図外位置に、例えば波長が１
．０６μｍのＹＡＧレーザを発生させるレーザビーム発
生装置を配置している。そして、その光路途中に図に示
すような凸状の集光レンズ２を配設し、レーザビーム発
生装置からのレーザビームＲをこの集光レンズ２で集光
して、加工部材１上の所望の穴加工部Ａに部材表面１ａ
側から照射できるようにしている。
る加工部材ｌに対向して、図外位置に、例えば波長が１
．０６μｍのＹＡＧレーザを発生させるレーザビーム発
生装置を配置している。そして、その光路途中に図に示
すような凸状の集光レンズ２を配設し、レーザビーム発
生装置からのレーザビームＲをこの集光レンズ２で集光
して、加工部材１上の所望の穴加工部Ａに部材表面１ａ
側から照射できるようにしている。
一方、これに対して前記加工部祠１の穴加工部Ａに対応
する部材裏面ｌｂ側に、加工開始前に、加工補助体３を
密接に取着しておくようにしている。この加工補助体３
は、前述したレーザビームＲに対して光学的に透明なも
ので、かつ、加工部材１に対しては密着性が良く、しか
も剥がし易くて、さらに、仮にその一部が伝熱により溶
融したとしても加工部材１に溶着しにくい性質を白゛し
たものが用いられている。具体的には、単なるビニール
テープが最も安価で使い易く、他のものとしては、高分
子材料や、水等も利用可能である。ここでは、ＹＡＧレ
ーザに対して透過性のあるビニルテープ（透明で粘着性
のもの）を用いている。
する部材裏面ｌｂ側に、加工開始前に、加工補助体３を
密接に取着しておくようにしている。この加工補助体３
は、前述したレーザビームＲに対して光学的に透明なも
ので、かつ、加工部材１に対しては密着性が良く、しか
も剥がし易くて、さらに、仮にその一部が伝熱により溶
融したとしても加工部材１に溶着しにくい性質を白゛し
たものが用いられている。具体的には、単なるビニール
テープが最も安価で使い易く、他のものとしては、高分
子材料や、水等も利用可能である。ここでは、ＹＡＧレ
ーザに対して透過性のあるビニルテープ（透明で粘着性
のもの）を用いている。
しかして、このようにビニールテープ３を併用し、レー
ザビームＲを例えば１ｍｓのパルス状にして穴加工部Ａ
に照射すると、瞬時にして第３図に示すような極めて形
状の整った穴ａが再現性よく貫通することになる。これ
を時間軸を引き延ばして観察すると、レーザビームＲ照
射によって先ず穴加工部Ａの一部が溶融し、これが内部
で速やかに蒸発するとともに、このような現象が下方に
広がって、加工部材１の一部に第２図に示すような貫通
穴ａが生じる。この際、ビニールテープ３はレーザビー
ムＲに直接さらされることになるが、その透過性ゆえに
レーザビームＲから熱影響を受は難く、殆ど溶融しない
。したがって、貫通穴ａの下端に栓を施した状態が生じ
る。このため、穴ａの内部で生じた溶融物Ｃや蒸発物ｄ
は、加工部材１の下方へ飛散することができず、全て、
穴ａの−１一端から上方へ向かって噴出除去される。そ
して、加工終了後にビニールテープ３を剥離すると、第
３図に示すような穴ａの下端周縁ａ２にドロス等の付着
のない、また、クレータ状の焼損跡のない、シャープで
クリーンなエツジが確保される。
ザビームＲを例えば１ｍｓのパルス状にして穴加工部Ａ
に照射すると、瞬時にして第３図に示すような極めて形
状の整った穴ａが再現性よく貫通することになる。これ
を時間軸を引き延ばして観察すると、レーザビームＲ照
射によって先ず穴加工部Ａの一部が溶融し、これが内部
で速やかに蒸発するとともに、このような現象が下方に
広がって、加工部材１の一部に第２図に示すような貫通
穴ａが生じる。この際、ビニールテープ３はレーザビー
ムＲに直接さらされることになるが、その透過性ゆえに
レーザビームＲから熱影響を受は難く、殆ど溶融しない
。したがって、貫通穴ａの下端に栓を施した状態が生じ
る。このため、穴ａの内部で生じた溶融物Ｃや蒸発物ｄ
は、加工部材１の下方へ飛散することができず、全て、
穴ａの−１一端から上方へ向かって噴出除去される。そ
して、加工終了後にビニールテープ３を剥離すると、第
３図に示すような穴ａの下端周縁ａ２にドロス等の付着
のない、また、クレータ状の焼損跡のない、シャープで
クリーンなエツジが確保される。
したがって、この方法によれば、単にレーザビムＲを照
射する場合に比して穴ａの加工精度を確実に向上するこ
とができ、特に微細加工や精密加工が要求される作業に
対して好適に適用することが可能となるものである。ま
た、従来では加工部材１の一部に貫通穴ａが生じると、
それ以後、穴加工部Ａの内圧が下がって飛散物ｃ、ｄの
噴出不良の不具合を来たしていたが、この方法によれば
、終止穴ａの下端が加工補助体３によって閉止されてい
るので、内圧低下を来たすことが殆どない。このため、
飛散物の除去は瞬時にして確実に行なわれ、従来の加工
手法によった第５図の穴形状と比較して、穴内周面ａ３
における残存付着量を低減することができる。これと同
時に、レーザビームＲが低出力のものであっても終止効
率良く加工を行なうことができるので、発生装置の小型
化と加工速度の向上とを図ることが可能になる。
射する場合に比して穴ａの加工精度を確実に向上するこ
とができ、特に微細加工や精密加工が要求される作業に
対して好適に適用することが可能となるものである。ま
た、従来では加工部材１の一部に貫通穴ａが生じると、
それ以後、穴加工部Ａの内圧が下がって飛散物ｃ、ｄの
噴出不良の不具合を来たしていたが、この方法によれば
、終止穴ａの下端が加工補助体３によって閉止されてい
るので、内圧低下を来たすことが殆どない。このため、
飛散物の除去は瞬時にして確実に行なわれ、従来の加工
手法によった第５図の穴形状と比較して、穴内周面ａ３
における残存付着量を低減することができる。これと同
時に、レーザビームＲが低出力のものであっても終止効
率良く加工を行なうことができるので、発生装置の小型
化と加工速度の向上とを図ることが可能になる。
なお、以上の実施例に加えて、加工部材１の表面ｌａ側
に第４図に示すような第２の加工補助体４を取着してお
く方法も有効である。この場合、加工補助体４の性質と
しては、前記実施例で用いた加工補助体３とは性質が逆
の、レーザビームＲに対して吸収の良い物質（例えば黒
色の粘着性ビニールテープ）を用いるようにする。この
手法によれば、加工部材１の表面１ａがレーザビームＲ
を反射し易いようなものであっても、加工を実効ならし
めることができ、かつ、加工補助体４を除去する際に周
辺に付着したドロス等も一緒に取り除くことができるの
で、穴ａの上端周縁についてもシャープでクリーンな穴
加工が可能となる。
に第４図に示すような第２の加工補助体４を取着してお
く方法も有効である。この場合、加工補助体４の性質と
しては、前記実施例で用いた加工補助体３とは性質が逆
の、レーザビームＲに対して吸収の良い物質（例えば黒
色の粘着性ビニールテープ）を用いるようにする。この
手法によれば、加工部材１の表面１ａがレーザビームＲ
を反射し易いようなものであっても、加工を実効ならし
めることができ、かつ、加工補助体４を除去する際に周
辺に付着したドロス等も一緒に取り除くことができるの
で、穴ａの上端周縁についてもシャープでクリーンな穴
加工が可能となる。
また、レーザビームＲは必ずしも加工部材１に対して垂
直に照射する態様のものに限定されない。
直に照射する態様のものに限定されない。
すなわち、加工部材１に対して一定の入射角変をもった
レーザビームＲを照射すると、前記実施例で述へた効果
と同様の効果の下に、加工部材１に斜め方向の貫通穴を
設けることができる。さらに、内圧を高めたい場合には
、加工部材１と加工補助体３との間に蒸発性物質を介設
してもよい。
レーザビームＲを照射すると、前記実施例で述へた効果
と同様の効果の下に、加工部材１に斜め方向の貫通穴を
設けることができる。さらに、内圧を高めたい場合には
、加工部材１と加工補助体３との間に蒸発性物質を介設
してもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可
能である。
能である。
［発明の効果］
本発明は、以上のような方法により、穴の下端周縁に溶
融物や蒸発物が付着するのを有効に防止することができ
るので、シャープなエツジとクリーンな仕上がり状態を
再現性よく得ることができるとともに、穴の内圧低下を
防いで加工効率を向上させたレーザビームによる穴加工
法を提供できるものである。
融物や蒸発物が付着するのを有効に防止することができ
るので、シャープなエツジとクリーンな仕上がり状態を
再現性よく得ることができるとともに、穴の内圧低下を
防いで加工効率を向上させたレーザビームによる穴加工
法を提供できるものである。
第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は加
工法を示す概念図、第２図は加工状態を示す断面図、第
３図は形成された穴の形状を示す断面図である。第４図
は、他の実施例を示す第１図相当の概念図である。第５
図は、従来の加工法による加工状態を示す第２図相当の
断面図である。 １・・・加工部材 １ｂ・・・部材裏面３・・・
加工補助体 Ａ・・・穴加工部Ｒ・・・レーザビー
ム
工法を示す概念図、第２図は加工状態を示す断面図、第
３図は形成された穴の形状を示す断面図である。第４図
は、他の実施例を示す第１図相当の概念図である。第５
図は、従来の加工法による加工状態を示す第２図相当の
断面図である。 １・・・加工部材 １ｂ・・・部材裏面３・・・
加工補助体 Ａ・・・穴加工部Ｒ・・・レーザビー
ム
Claims (1)
- 加工部材にレーザビームを照射して穴加工を行なう際に
、該加工部材の穴加工部に対応する部材裏面に、レーザ
ビームに対して透過性を有した加工補助体を予め密着さ
せておくようにしたことを特徴とするレーザビームによ
る穴加工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63202100A JPH0252190A (ja) | 1988-08-13 | 1988-08-13 | レーザビームによる穴加工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63202100A JPH0252190A (ja) | 1988-08-13 | 1988-08-13 | レーザビームによる穴加工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0252190A true JPH0252190A (ja) | 1990-02-21 |
| JPH0468077B2 JPH0468077B2 (ja) | 1992-10-30 |
Family
ID=16451965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63202100A Granted JPH0252190A (ja) | 1988-08-13 | 1988-08-13 | レーザビームによる穴加工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0252190A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103143843A (zh) * | 2013-03-20 | 2013-06-12 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | 一种带定位孔模线样板在返修过程中的定位方法 |
-
1988
- 1988-08-13 JP JP63202100A patent/JPH0252190A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103143843A (zh) * | 2013-03-20 | 2013-06-12 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | 一种带定位孔模线样板在返修过程中的定位方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0468077B2 (ja) | 1992-10-30 |
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