JPS62127184A - 電子ビ−ム穴明け法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電子ビーム加工に係り、特に高密度な穴を高
能率加工する加工法に関する。

〔発明の背景〕

電子ビーム穴明は加工は、高エルネギ密度のビームを照
射したときに生ずる熱エネルギで材料を瞬間的に溶融蒸
発させて除去させる加工法で、耐熱合金やセラミックス
などの難削材を高精度高能率に加工できる加工法である
。また。

静電偏向や電磁偏向によるビームの移動を利用して高速
な位置決めができるという特徴を有する。

しかしながら、精密機械３６巻１号の宮崎。

呑口による「電子ビーム加工・レーザ加工における温度
解析」に指摘されているように、テーバが小さく熱影響
層の少ない加工を実現するには、ビームをパルス化して
材料に照射し、１個の穴を複数個のパルスで加工しなけ
ればならない。また、そのときパルス幅とパルス間隔の
比を０．０１程度以下にしなければならないことも上記
論文に指摘されている。これは、熱エネルギを連続的に
与えると、材料表面の溶融が表面に沿って進行して深さ
方向の加工が進行しないからである。

ここで従来の加工法について図面を用いて説明する。電
子ビーム加工機の構成を第２図に示す。第２図において
、１は陰極、２はグリッド。

３は陽極であり、これらにより電子銃９を構成している
。８は、この電子銃９から放出された電子ビーム４は、
この電子ビーム８を細く集束するための電磁レンズ、５
は、ビーム偏向指令装置からの指令により電子ビーム８
を偏向させて所定位置へ照射することができる偏向コイ
ル。

６は、その上に被加工物７を載置し、ＸＹテーブル移動
指令装置からの指令によりＸＹテーブル移動指令値だけ
移動して、被加工物７を所定位置へ位置決めすることが
できるＸＹテーブルである。

このように構成した加工装置により加工する方法を第３
．第４図を用いて説明する。

この被加工物７の加工を行なうに際し、穴加工領域を加
ニブロック１７（ブロックの大きさし）で複数個に区画
する。１個の加ニブロック１７の範囲では電子ビーム８
のビーム偏向で加工点を位置決めし、次の加ニブロック
１７′へ移るときにはＸＹテーブル６を移動させるとい
うようにビーム偏向とＸＹテーブル移動を組み合わせて
加工する。

加工装置をＯＮにすると、ＸＹテーブル駆動装置により
ＸＹテーブル６が所定位置へ移動し、電子ビーム８が最
初の加ニブロック１７の中心点であるビーム初期位置１
０へ位置決めされる。

ビーム偏向指令装置から偏向コイル５へ指令が与えられ
、軌跡１２のように電子ビーム８が偏向して加工点１１
に位置決めされ、ビームパルスを所定の数だけ照射して
穴加工する。このときのビームパルス間の時間間隔は前
記したようにパルス幅の１００倍程度の時間をとる。１
個の穴加工が終了したら、軌跡１４のように電子ビーム
８を穴ピッチＰだけ偏向し、加工点１３に位置決めした
のち、次の穴を加工する。以上の操作が繰り返すことで
穴加工を順次行い、加ニブロック１７の最後の加工点１
５に達したら軌跡１６のように電子ビーム８を偏向して
ビーム初期位置１０に戻し、１加ニブロツク１７の穴加
工が終了する。１加ニブロツク１７の加工が終了すると
、ＸＹテーブル６が前記ＸＹテーブル移動装置により縦
方向（あるいは横方向）に加ニブロックの大きさと穴ピ
ッチの和（Ｌ＋Ｐ）だけ移動して次の加ニブロック１７
′のビーム初期位置１０′へ位置決めされ、前述した過
程が再び繰り返され、すべての加ニブロックの加工が行
なわれる。

以上述べた加工法においては、加工時間に占めるパルス
休止時間、即ち、待ち時間、の割合が高く加工能率向上
の隘路となっている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記した待ち時間を減少させて高密度
の穴を高能率で加工する方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に係る電子ビーム穴明は法は、前記した加ニブロ
ック内の穴加工に際し、各加工点にビーム位置を固定し
たまま複数個のパルスを照射する代わりに、加ニブロッ
ク内の全ての加工点に１個のビームパルスを照射した後
で、更に全ての加工点にビームパルスを１個ずつ照射す
るという手順を、加工穴を形成するのに必要なパルス数
の回数だけ繰り返すという方法である。

本方法によれば、前記したパルス休止時間、即ち待ち時
間の間に他の加工点の加工を行うことになり、加工の高
能率化が図れる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を、電子ビームにより厚さ１■の未焼成ア
ルミナセラミックシートに穴径１５０μ−穴をピッチＰ
が０．５ｍで約４万個加工する場合について図を用いて
説明する。

電子ビーム加工機の構成は、従来の方法である第２図の
場合と全く同じである。また、被加工物７を複数個の加
ニブロック１７に区画することも第３図の場合と同じで
ある。

ここで、加ニブロック１７内の穴加工を行う手順につい
て第１図を用いて説明する。本実施例においては加ニブ
ロック１７の大きさし＝３゜５ｍの場合について説明す
る。従って、１つの加ニブロック内では６４個の穴明け
を行うことになる。

従来方法を説明したのと同様に、まず前記ＸＹテーブル
駆動装置によりＸＹテーブル６を所定位置に移動し、電
子ビーム８が最初の加ニブロック１７の中心点であるビ
ームの初期位置１０へ位置決めされる。前記ビーム偏向
指令から偏向コイル５へ指令が与えられ、軌跡２２のよ
うに電子ビーム８が偏向して加工点２１に位置決めされ
、ビーム電流２ｍＡ、パルス幅５０ｕｓのビームパルス
が１個照射される。ビームパルスの照射が終了したら直
ちに軌跡２４のように電子ビーム８が偏向し、加工点２
３に位置決めされてビームパルスが１個照射される。以
上の操作が繰り返されて６４番目の加工点２５まで全て
の加工点にビームパルスが１個ずつ照射されたら、軌跡
２６のように電子ビーム８を偏向して最初の加工点２１
に位置決めする。そして上に述べた方法で全ての加工点
にビームパルスが１つずつ照射されて加工点２５に達す
ると、再び軌跡２６のように電子ビーム８が偏向して最
初の加工点２１に戻る。以上の操作を２０回繰り返して
、全ての加工点にビームパルスを２０個ずつ照射して加
工点２５に達したら、軌跡２７のように電子ビーム８を
偏向してビーム初期位置１０に戻る。以上で１加ニブロ
ツク１７の６４個の穴加工が終了する。１加ニブロツク
１７の加工が終了すると、ＸＹテーブル６がテーブル移
動装置により縦方向（あるいは横方向）ニｘ　ｙテーブ
ル移動指令値Ｌ＋Ｐ＝４．０ｆｉｌだけ移動して次の加
ニブロック１７′のビーム初期位置１０’　に位置決め
され、前述した過程が再び繰返され、すべての加ニブロ
ックの加工が行われ、４万個の穴加工が終了する。

ビームの偏向位置決め２２，２４．２６．２７は、０．
３＠ｓ程度の時間で行われるため、本実施例においては
１加ニブロツクの加工に、（パルス幅０．０５＋ｗｓ＋
ビーム偏向時間０．３１Ｉｓ）Ｘ６４穴Ｘ２０パルス＝
０．４５ｓ程度の時間しか必要としない。一方、従来の
方法で行うと、パルス間隔にパルス幅０．０５ｍ５の１
００倍の５ｍｓ程度必要であるから、（パルス幅０゜０
５ｍ５＋パルス間隔５ｍ５）Ｘ２０パルスＸ６４穴＋ビ
一ム偏向時間０．３ｍ５Ｘ６４穴＝６．５Ｓ程度も１加
ニブロツクの加工にかかる。加ニブロック間のＸＹテー
ブル移動に０．５ｓずつかかるとすると、４万大の加工
に要する時間は。

本実施例によれば約１０分ですむものが、従来法によれ
ば、約７３分かかることになり、本実施例による加工能
率向上の効果は極めて大きいものがある。

また、本実施例による各加工点でのビームパルスの時間
間隔は、（パルス幅０．０５Ｌｌ＋ビ一ム偏向時間０．
３ｍ５）Ｘ６４穴＝２２．４ｍｓで、パルス幅の４００
倍以上であり、テーパが小さく熱影響層の少い加工穴が
得られる。若し、ビームパルスの時間間隔を短くしたい
場合には。

加ニブロック内の全ての加工点にビームパルスを照射す
る前に最初の加工点へ戻る方法をとることにより実現可
能である。

以上２本実施例によれば４万個の穴あけを従来法の７倍
以上の加工能率で加工できるという効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電子ビーム穴明けにおける待ち時間を
減少させ、高密度の穴明けを高能率で行うことができる
ため、加工コストを低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る１加ニブロツク内の加
工手順を示す拡大平面図、第２図は本発明の実施に使用
される加工装置の略示図。 第３図は第２図における被加工物の穴加工領域を、大き
さＬの複数個の加ニブロックに区画した状態を示す平面
図、第４図は従来技術に係る１加ニブロツク内の加工手
順を示す拡大平面図である。 ５・・・偏向コイル、７・・・被加工物、８・・・電子
ビ？４２　口 第　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電子ビームを発生させるための電子銃と、該電子ビ
   ームを集束するための電磁レンズと、ビームを偏向させ
   るための偏向装置と、被加工物を載置させるためのＸＹ
   テーブルとを具備した電子ビーム加工装置を用いて穴加
   工を行う場合、電子ビームの偏向可能範囲内の加工にお
   いて、ビーム偏向により位置決めしてビームパルスを１
   個だけ照射するという過程を繰り返して、全ての加工点
   に複数個のビームパルスを照射せしむることを特徴とす
   る電子ビーム穴明け法。