本發(fā)明涉及進(jìn)行打孔加工的激光加工方法及激光加工裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，在通過(guò)激光加工對(duì)工件進(jìn)行切斷時(shí)，使用在切斷的開(kāi)始之前在工件的切斷開(kāi)始點(diǎn)形成通孔的方法。該通孔被稱為穿孔，形成穿孔的加工被稱為打孔加工。

在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了一種激光加工方法，其通過(guò)在第1條件下向工件照射光束的第1工序、暫時(shí)將光束照射停止的第2工序、以及在第2條件下再次照射光束的第3工序而進(jìn)行打孔加工，由此對(duì)打孔加工中的氧化燃燒反應(yīng)進(jìn)行抑制，減少飛散的熔融金屬量，在短時(shí)間形成穿孔。

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2007-75878號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

然而，上述專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的激光加工方法沒(méi)有公開(kāi)對(duì)第1工序及第3工序中的光束照射時(shí)的自燃進(jìn)行抑制的方法。因此，對(duì)于照射的光束輸出而言會(huì)產(chǎn)生上限，所以現(xiàn)狀是打孔加工的時(shí)間的縮短效果受到限制。

并且，在專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的激光加工方法中，在第3工序中，除了打孔加工中的熔融金屬的排出變難之外，打孔加工的加工點(diǎn)高度也會(huì)隨時(shí)間經(jīng)過(guò)而發(fā)生變化。因此，第3工序的打孔效率比第1工序低，所需的加工時(shí)間變長(zhǎng)，但在專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的激光加工方法中沒(méi)有提供其解決方法。

本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于得到對(duì)光束照射時(shí)的自燃進(jìn)行抑制、實(shí)現(xiàn)打孔加工所需的時(shí)間的縮短的激光加工方法及激光加工裝置。

為了解決上述課題、實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明涉及一種激光加工方法，其中，向工件照射激光束而形成穿孔，并將穿孔作為加工開(kāi)始點(diǎn)而對(duì)工件進(jìn)行切斷，該激光加工方法的特征在于，具有下述工序：第1打孔工序，形成從工件的上表面至中央部為止的非貫穿的穿孔；冷卻工序，將工件進(jìn)行冷卻；第2打孔工序，使穿孔貫穿至工件的下表面；以及切斷工序，對(duì)工件進(jìn)行切斷，在第1打孔工序中，將激光束的輸出設(shè)為第1輸出值，將激光束的焦點(diǎn)位置設(shè)為散焦位置，將激光束的焦深設(shè)為第1深度，將供給至加工點(diǎn)的側(cè)面氣體的壓力即側(cè)面氣體吹送壓力設(shè)為第1壓力值，將激光束向工件進(jìn)行照射而進(jìn)行打孔加工，在冷卻工序中，停止激光束，將側(cè)面氣體吹送壓力維持在第1壓力值而將工件進(jìn)行冷卻，在第2打孔工序中，一邊從將激光束的輸出設(shè)為比第1輸出值小的第2輸出值、將焦點(diǎn)位置設(shè)為第1聚焦位置、將焦深設(shè)為比第1深度大的第2深度、將側(cè)面氣體吹送壓力設(shè)為比第1壓力值小的第2壓力值的狀態(tài)，變化至將激光束的輸出設(shè)為比第1輸出值小且比第2輸出值大的第3輸出值、將焦點(diǎn)位置設(shè)為聚焦量比第1聚焦位置大的第2聚焦位置、將焦深設(shè)為比第2深度大的第3深度的狀態(tài)，一邊將激光束向工件進(jìn)行照射而進(jìn)行打孔加工。

發(fā)明的效果

本發(fā)明涉及的激光加工方法及激光加工裝置取得對(duì)光束照射時(shí)的自燃進(jìn)行抑制、實(shí)現(xiàn)打孔加工所需的時(shí)間的縮短這樣的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是表示執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的激光加工方法的激光加工裝置的裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖2是表示實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置的動(dòng)作的流程的流程圖。

圖3是表示實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置的打孔加工中的加工頭的位置及激光輪廓的變化的圖。

圖4是表示實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置的打孔加工中的加工參數(shù)的變化的圖。

圖5是表示實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置的變形結(jié)構(gòu)例的圖。

圖6是執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施方式2涉及的激光加工方法的激光加工裝置的裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖7是表示實(shí)施方式2涉及的激光加工裝置的動(dòng)作的流程的流程圖。

圖8是執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施方式3涉及的激光加工方法的激光加工裝置的裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖9是表示實(shí)施方式3涉及的激光加工裝置的加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)的校正處理的流程的流程圖。

圖10是執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的激光加工方法的激光加工裝置的裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖11是表示實(shí)施方式4涉及的激光加工裝置的動(dòng)作的流程的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的激光加工方法及激光加工裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此外，本發(fā)明不限定于本實(shí)施方式。

實(shí)施方式1.

圖1是表示執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的激光加工方法的激光加工裝置的裝置結(jié)構(gòu)圖。激光加工裝置100是對(duì)工件W照射激光束L而形成穿孔h，將穿孔h作為加工開(kāi)始點(diǎn)而對(duì)工件W進(jìn)行切斷的裝置。激光加工裝置100具有：激光振蕩器1，其振蕩形成激光束L；曲率可變光學(xué)部件2，其通過(guò)使從激光振蕩器1射入的激光束L的光束直徑進(jìn)行變化而對(duì)激光束L的焦深進(jìn)行變更；加工頭3，其對(duì)工件W照射激光束L，噴射輔助氣體A；輔助氣體供給裝置6，其將輔助氣體A供給至加工頭3；側(cè)面氣體噴嘴7，其向工件W的加工點(diǎn)噴射側(cè)面氣體S；側(cè)面氣體供給裝置8，其將側(cè)面氣體S供給至側(cè)面氣體噴嘴7，能夠?qū)膫?cè)面氣體噴嘴7向工件W的加工點(diǎn)噴射的側(cè)面氣體S的壓力即側(cè)面氣體吹送壓力進(jìn)行變更；間隙控制器11，其對(duì)加工頭3和工件W之間的間隔進(jìn)行控制；伺服控制電路12，其對(duì)XYZ各軸的伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制；數(shù)控裝置13，其是執(zhí)行數(shù)控程序而對(duì)激光束L的輸出、激光束L的焦深、激光束L的焦點(diǎn)位置、加工頭3與工件W相距的高度即加工頭高度、以及供給至加工點(diǎn)的側(cè)面氣體S的壓力即側(cè)面氣體吹送壓力進(jìn)行控制的控制單元；以及激光振蕩控制電路14，其對(duì)激光振蕩器1進(jìn)行控制。此外，如果例舉曲率可變光學(xué)部件2的一個(gè)例子，則舉出可變形反射鏡。另外，焦深表示在將激光聚光時(shí)形成的光斑直徑在光學(xué)上被視為相同直徑的范圍，在被稱為“瑞利范圍”的定義中，焦深是直徑擴(kuò)大至光斑半徑的2√2倍的范圍。

加工頭3具有：透鏡4，其對(duì)從曲率可變光學(xué)部件2射入的激光束L進(jìn)行聚光；透鏡驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4a，其將透鏡4沿光軸方向進(jìn)行移動(dòng)；以及噴嘴5，其輸出從透鏡4射出的激光束L，并且將從輔助氣體供給裝置6供給的輔助氣體A向工件W的加工點(diǎn)進(jìn)行噴射。在噴嘴5處設(shè)置有對(duì)噴嘴5和工件W之間的距離進(jìn)行檢測(cè)的間隙傳感器5a。透鏡4設(shè)置于加工頭3的內(nèi)部，將從曲率可變光學(xué)部件2射出的激光束L的焦點(diǎn)位置獨(dú)立于加工頭高度地進(jìn)行變更。

從激光振蕩器1射出的激光束L被曲率可變光學(xué)部件2引導(dǎo)至預(yù)定的光路，射入至加工頭3。在加工頭3內(nèi)設(shè)置有用于對(duì)激光束L進(jìn)行聚光的透鏡4。激光束L通過(guò)透鏡4而聚光，由在加工頭3的前端設(shè)置的噴嘴5向工件W進(jìn)行照射。此外，也可以將從激光振蕩器1射出的激光束L進(jìn)行光纖傳輸。在該情況下，曲率可變光學(xué)部件2使用能夠?qū)ν干涔獾慕股钸M(jìn)行變更的光學(xué)部件。

激光振蕩器1的輸出的增減以及開(kāi)啟及關(guān)閉是基于來(lái)自輸入了加工程序的數(shù)控裝置13的指令值而由激光振蕩控制電路14進(jìn)行控制的。工件W載置于加工臺(tái)20的載置面20a之上，加工臺(tái)20和加工頭3通過(guò)驅(qū)動(dòng)源即X軸伺服電動(dòng)機(jī)21x、Y軸伺服電動(dòng)機(jī)21y以及Z軸伺服電動(dòng)機(jī)21z沿X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向相對(duì)地進(jìn)行移動(dòng)，執(zhí)行按照加工程序的加工。此外，在下面的說(shuō)明中，假設(shè)通過(guò)X軸伺服電動(dòng)機(jī)21x、Y軸伺服電動(dòng)機(jī)21y以及Z軸伺服電動(dòng)機(jī)21z使加工頭3進(jìn)行移動(dòng)，但也可以使加工臺(tái)20進(jìn)行移動(dòng)，還可以使加工頭3及加工臺(tái)20兩者進(jìn)行移動(dòng)。X軸伺服電動(dòng)機(jī)21x、Y軸伺服電動(dòng)機(jī)21y以及Z軸伺服電動(dòng)機(jī)21z是基于來(lái)自輸入了加工程序的數(shù)控裝置13的指令值而由伺服控制電路12進(jìn)行控制的。此外，Z軸方向是與加工臺(tái)20的載置面20a垂直的方向，X軸方向及Y軸方向是與加工臺(tái)20的載置面20a平行的方向。

另外，由間隙傳感器5a檢測(cè)出的信息被發(fā)送至間隙控制器11，間隙控制器11將來(lái)自數(shù)控裝置13的指令值和測(cè)定值進(jìn)行比較，將校正指令發(fā)送至伺服控制電路12，使加工頭3和工件W之間的距離始終與指令值一致。此外，間隙傳感器5a也可以與噴嘴5分體地進(jìn)行設(shè)置。

另外，根據(jù)來(lái)自數(shù)控裝置13的指令值，輔助氣體供給裝置6將輔助氣體A供給至加工頭3內(nèi)。所供給的輔助氣體A由噴嘴5前端與激光束L同軸地進(jìn)行噴出，用于促進(jìn)工件W的熔融以及熔融金屬的去除。

側(cè)面氣體供給裝置8根據(jù)來(lái)自數(shù)控裝置13的指令值，將側(cè)面氣體S供給至側(cè)面噴嘴7。如果例舉側(cè)面氣體S的一個(gè)例子，則可以舉出空氣。所供給的側(cè)面氣體S由側(cè)面噴嘴7向工件W之上的穿孔h周邊噴射，用于穿孔h周圍的濺射物的去除及冷卻、以及氧濃度的控制。側(cè)面噴嘴7固定于加工頭3，與加工頭3一起上下移動(dòng)。

實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置100將打孔加工分為下述工序而進(jìn)行，即：第1打孔工序，形成從工件W的上表面至中央部為止的非貫穿的穿孔h；冷卻工序，將工件W進(jìn)行冷卻；以及第2打孔工序，使穿孔h貫穿至工件W的下表面。并且，實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置100將第2打孔工序分為2個(gè)工序而進(jìn)行。因此，實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置將打孔加工分為四個(gè)工序而進(jìn)行。

圖2是表示實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置進(jìn)行打孔加工及切斷加工的情況下的動(dòng)作的流程的流程圖。實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置100通過(guò)從步驟S01的第1工序至步驟S04的第4工序?yàn)橹沟拇蚩准庸ざ诠ぜ形成穿孔h，然后通過(guò)步驟S05的切斷工序，在規(guī)定的切斷條件下將激光束L向工件W照射而進(jìn)行切斷加工。

在實(shí)施方式1中，針對(duì)各個(gè)工序?qū)庸?shù)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自燃的抑制和打孔效率的提高。在這里的加工參數(shù)為激光輸出、光束輪廓、加工頭高度以及側(cè)面氣體吹送壓力。光束輪廓包含焦點(diǎn)位置及焦深。

首先，對(duì)打孔加工的四個(gè)工序的概況進(jìn)行說(shuō)明。

第1工序是將工件W的上部側(cè)進(jìn)行打孔的第1打孔工序。在第1工序中，以在短時(shí)間打孔至工件W的中央部為目的，將高輸出的激光束L向工件W進(jìn)行照射。在第1工序中，為了對(duì)由高輸出的激光束L引起的自燃的發(fā)生進(jìn)行抑制而從側(cè)面氣體噴嘴7噴射大流量的側(cè)面氣體S，促進(jìn)將高溫的濺射物從穿孔h內(nèi)排出，并且降低加工點(diǎn)的氧純度。此外，從側(cè)面氣體噴嘴7噴射的側(cè)面氣體S的流量是通過(guò)對(duì)由側(cè)面氣體供給裝置8供給至側(cè)面氣體噴嘴7的側(cè)面氣體S的壓力進(jìn)行變更而間接地進(jìn)行控制的，側(cè)面噴嘴吹送壓力越高，則流量越大。濺射物是通過(guò)激光加工熔融后的金屬。在第1工序中，為了使本工序以及后面敘述的第3工序及其以后的濺射物排出變得容易，照射光斑直徑大的光束而形成寬孔。即，將射入至透鏡4的激光束L的光束直徑通過(guò)曲率可變光學(xué)部件2變小而將焦深變小，并且通過(guò)Z軸伺服電動(dòng)機(jī)21z將加工頭3配置于第1加工頭高度。另外，在第1工序中，通過(guò)透鏡驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4a使透鏡4沿光軸進(jìn)行移動(dòng)，使焦點(diǎn)位置位于散焦位置。

此外，散焦位置是焦點(diǎn)位于與加工面相比靠近光源的位置的狀態(tài)。聚焦位置是焦點(diǎn)位于與加工面相比遠(yuǎn)離光源的位置的狀態(tài)。正焦位置是焦點(diǎn)位于加工面的狀態(tài)。將處于散焦位置的焦點(diǎn)和正焦位置之間的距離稱為散焦量。另外，將處于聚焦位置的焦點(diǎn)和正焦位置之間的距離稱為聚焦量。

第2工序?yàn)槔鋮s工序。在成為第2打孔工序的準(zhǔn)備工序的第2工序中，停止激光束L的照射，將氧化反應(yīng)中斷。在第1工序后，穿孔h的內(nèi)部堆積有一部分濺射物，因此通過(guò)大流量的側(cè)面氣體S的噴射，將高溫的濺射物進(jìn)行排出。另外，通過(guò)由大流量的側(cè)面氣體S實(shí)現(xiàn)的冷卻和由母材的熱擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)的自燃冷卻，使高溫且一部分處于熔融狀態(tài)的穿孔h凝固。

第3工序是第2打孔工序的前半部分，對(duì)工件W的中央部進(jìn)行打孔。在第3工序中，再次開(kāi)始在第2工序中停止的打孔。在第3工序中，為了向在第1工序中形成的穿孔h的內(nèi)部效率良好地照射激光束L，將焦深設(shè)得比第1工序大，并且使焦點(diǎn)位置處于聚焦位置。另外，在第3工序中，使用脈沖波的激光束L。通過(guò)將脈沖波的激光束L設(shè)為低平均輸出且高峰值輸出，由此能夠進(jìn)行高效的打孔加工，并且對(duì)在工件W處因吸收過(guò)大的熱而引起的自燃進(jìn)行抑制。另外，第3工序中的脈沖波的激光束L促進(jìn)濺射物從穿孔h的排出，進(jìn)一步地提高打孔加工的效率。為了一邊確保輔助氣體A向加工點(diǎn)的供給，一邊抑制材料溫度上升和防止在穿孔h周邊堆積濺射物，在第3工序中，向加工點(diǎn)噴射與第1工序及第2工序相比低流量的側(cè)面氣體S。

此外，雖然焦深越大、越能夠效率良好地向加工點(diǎn)照射光束，但在第3工序中如果穿孔h過(guò)小，則后面敘述的第4工序中的打孔效率降低。因此，在第3工序中，焦深設(shè)為第1工序中的焦深和后面敘述的第4工序中的焦深之間的大小。

第4工序是第2打孔工序的后半部分，對(duì)工件W的底部進(jìn)行打孔。在第4工序中，為了向通過(guò)第1至第3工序加工出的穿孔h的內(nèi)部的工件W底部效率良好地照射激光束L，將焦深設(shè)得比第3工序大，并且將聚焦量設(shè)得比第3工序大而照射激光束L。在第4工序中使用的激光束L與第3工序相同地，是由高峰值的脈沖波產(chǎn)生的光束。在第4工序中，向與第3工序相比更深的穿孔h位置照射激光束L，因此激光束L的平均輸出比第3工序高。在第4工序中，與第3工序相同地，為了一邊確保輔助氣體A向加工點(diǎn)的供給，一邊抑制工件W的溫度上升以及防止在穿孔h周邊堆積濺射物，向加工點(diǎn)噴射與第1工序及第2工序相比低流量的側(cè)面氣體S。

圖3是表示實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置的打孔加工中的加工頭的位置及激光輪廓的變化的圖。圖4是表示實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置的打孔加工中的加工參數(shù)的變化的圖。一邊參照?qǐng)D3及圖4，一邊對(duì)四個(gè)工序進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此外，在圖4中，將第1工序標(biāo)記為t1，將第2工序標(biāo)記為t2，將第3工序標(biāo)記為t3，將第4工序標(biāo)記為t4。

首先，對(duì)第1工序進(jìn)行說(shuō)明。在第1工序中，將靶材集中在加工的難易度低的工件W的上部側(cè)，在短時(shí)間一口氣打孔至工件W的中央部。在第1工序中，為了提高第3工序及其以后的打孔的效果，形成與在第3工序及其以后形成的穿孔h相比大直徑的孔。

在第1工序中，數(shù)控裝置13向激光振蕩控制電路14發(fā)送指令，使激光振蕩器1以第1輸出值進(jìn)行振蕩。如果例舉一個(gè)例子，則舉出第1輸出值為最大輸出值。但是，第1輸出值不限定于最大輸出值。另外，數(shù)控裝置13控制曲率可變光學(xué)部件2，對(duì)向加工頭3的透鏡4射入的激光束L的光束直徑進(jìn)行控制，將焦深設(shè)為第1深度。數(shù)控裝置13向伺服控制電路12發(fā)送指令，使加工頭3進(jìn)行移動(dòng)，將加工頭高度設(shè)為第1高度。數(shù)控裝置13向透鏡驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4a發(fā)送指令，使透鏡4沿光軸進(jìn)行移動(dòng)，將焦點(diǎn)位置設(shè)為散焦位置。

數(shù)控裝置13向側(cè)面氣體供給裝置8發(fā)送指令，將從側(cè)面氣體噴嘴7噴射的側(cè)面氣體S的側(cè)面氣體吹送壓力控制為與激光束L的輸出相對(duì)應(yīng)地決定的第1壓力值，由此將對(duì)由高輸出光束引起的自燃進(jìn)行抑制的高壓的側(cè)面氣體S向加工點(diǎn)進(jìn)行噴射，將高溫的濺射物瞬間排出，并且降低加工點(diǎn)的氧純度。通過(guò)將第1輸出值設(shè)定為激光振蕩器的最大輸出，由此能夠?qū)⒌?工序的打孔效率提高至最大限度，因此側(cè)面氣體吹送壓力被設(shè)定為與最大輸出相對(duì)應(yīng)的壓力。此外，如果與激光束L的輸出相比側(cè)面氣體吹送壓力過(guò)高，則會(huì)妨礙向加工點(diǎn)的氧供給，并且濺射物從穿孔h卷起，難以通過(guò)側(cè)面氣體S進(jìn)行去除。

接下來(lái)，在第2工序中，數(shù)控裝置13向激光振蕩控制電路14發(fā)送指令，停止激光束L的照射。另外，數(shù)控裝置13將側(cè)面氣體吹送壓力及加工頭高度維持在與第1工序相同的第1壓力值及第1高度。在第2工序中雖然不照射激光束L，但由于在第1工序中發(fā)生的氧化燃燒反應(yīng)沒(méi)有立即停止，因此繼續(xù)以高壓噴射側(cè)面氣體S，將高溫的濺射物從穿孔h排出，并且降低加工點(diǎn)的氧純度而將氧化反應(yīng)中斷。另外，為了提高熔融濺射物的排出效率，需要在加工頭3與工件W的上表面之間確保充分大小的間隙，因此在第2工序中也維持第1高度。在第2工序中，通過(guò)將加工頭高度維持在第1高度，由此能夠提高熔融濺射物的排出效率。當(dāng)然能夠?qū)⒌?工序的加工頭高度設(shè)定為大于或等于第1高度而進(jìn)一步提高熔融濺射物的排出效率。這樣，在第2工序中，將加工頭3控制在適當(dāng)?shù)奈恢茫允沟眉庸ゎ^3不會(huì)過(guò)于靠近工件W而導(dǎo)致熔融濺射物的排出效率降低。

并且，數(shù)控裝置13向曲率可變光學(xué)部件2發(fā)送指令而改變激光束L的光束直徑，將焦深變更為比第1深度大的第2深度。另外，數(shù)控裝置13向透鏡驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4a發(fā)送指令而使透鏡4進(jìn)行移動(dòng)，將焦點(diǎn)位置變更為第1聚焦位置。焦點(diǎn)位置及焦深的變更是為了準(zhǔn)備第3工序而進(jìn)行的動(dòng)作，但在第2工序中，由于不照射激光束L，因此不會(huì)產(chǎn)生由焦點(diǎn)位置及焦深的變更造成的影響。在第2工序期間，通過(guò)將焦點(diǎn)位置從散焦位置變更至第1聚焦位置，將焦深從第1深度變更至第2深度，由此能夠縮短從第2工序結(jié)束至第3工序開(kāi)始為止的時(shí)間。

接下來(lái)，在第3工序中，數(shù)控裝置13向激光振蕩控制電路14發(fā)送指令，使激光振蕩器1以第1輸出值的脈沖波進(jìn)行振蕩。在對(duì)通過(guò)第1工序形成的穿孔h的底部進(jìn)行加工的第3工序中，難以從穿孔h排出濺射物，因此如果激光輸出高，則由加工工件W吸收的熱過(guò)大，會(huì)發(fā)生自燃。通過(guò)從激光振蕩器1振蕩形成脈沖波的激光束L，并設(shè)為低平均輸出且高峰值輸出，由此進(jìn)行高效的打孔加工，并且防止工件W吸收過(guò)大的熱，對(duì)自燃進(jìn)行抑制。

另外，在第3工序中，數(shù)控裝置13向伺服控制電路12發(fā)送指令，使加工頭3進(jìn)行移動(dòng)，將加工頭高度設(shè)為比第1高度低的第2高度。由此，高純度地供給穿孔h的底部處的輔助氣體A。數(shù)控裝置13向側(cè)面氣體供給裝置8發(fā)送指令，使從側(cè)面氣體噴嘴7噴射的側(cè)面氣體S的側(cè)面氣體吹送壓力變化為比第1壓力低的第2壓力。由此，從側(cè)面氣體噴嘴7以與第1工序相比的低流量即第2流量而向加工點(diǎn)噴射側(cè)面氣體S。另外，數(shù)控裝置13將焦點(diǎn)位置及焦深維持在第1聚焦位置及第2深度。

在第4工序中，數(shù)控裝置13向激光振蕩控制電路14發(fā)送指令，使激光振蕩器1以第1輸出值的脈沖波進(jìn)行振蕩。數(shù)控裝置13向曲率可變光學(xué)部件2發(fā)送指令，將焦深變更為比第2深度大的第3深度。另外，數(shù)控裝置13向透鏡驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4a發(fā)送指令，將焦點(diǎn)位置變更為第2聚焦位置。另外，數(shù)控裝置13將側(cè)面氣體吹送壓力及加工頭高度維持在與第3工序相同的第2壓力值及第2高度。

圖5是表示實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置的變形結(jié)構(gòu)例的圖。變形結(jié)構(gòu)例涉及的激光加工裝置101在圖1所示的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還具有：濺射物附著防止劑噴嘴9，其向工件W的加工點(diǎn)噴射濺射物附著防止劑O；以及濺射物附著防止劑供給裝置10，其將濺射物附著防止劑供給至濺射物附著防止劑噴嘴9。

濺射物附著防止劑供給裝置10根據(jù)來(lái)自數(shù)控裝置13的指令值而將濺射物附著防止劑O供給至濺射物附著防止劑噴嘴9。在這里，濺射物附著防止劑O用于防止濺射物向工件W的固接，以脫模劑或者油分為成分。供給至濺射物附著防止劑噴嘴9的濺射物附著防止劑O從濺射物附著防止劑噴嘴9向工件W之上的穿孔h周邊進(jìn)行噴射，用于防止穿孔h周圍的濺射物固接。

濺射物附著防止劑噴嘴9是與加工頭3獨(dú)立地固定的，以使得濺射物附著防止劑O不會(huì)附著于噴嘴5。并且，在噴射濺射物附著防止劑O時(shí)，加工頭3上升至退避位置。

在具有濺射物附著防止劑噴嘴9及濺射物附著防止劑供給裝置10的結(jié)構(gòu)中，在第2工序結(jié)束后，在暫時(shí)停止側(cè)面氣體吹送之后使加工頭3上升至退避位置，將濺射物附著防止劑O向加工點(diǎn)進(jìn)行供給。通過(guò)這樣的動(dòng)作，能夠抑制濺射物向工件W的固接。

在上述的說(shuō)明中，說(shuō)明了將第2打孔工序分為2個(gè)工序而進(jìn)行的例子，但第2打孔工序也可以分為大于或等于3個(gè)工序而進(jìn)行。此外，在第2打孔工序中也可以使激光束L的輸出、焦深及焦點(diǎn)位置、加工頭高度、以及側(cè)面氣體吹送壓力連續(xù)地進(jìn)行變化，但階段性地進(jìn)行變化更容易控制。

實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置100在第1打孔工序及第2打孔工序中向加工點(diǎn)供給側(cè)面氣體吹送，因此即使將激光的輸出提高至在沒(méi)有側(cè)面氣體吹送的情況下會(huì)發(fā)生自燃的輸出，也能夠?qū)ψ匀嫉陌l(fā)生進(jìn)行抑制。實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置100以高輸出的激光束L進(jìn)行打孔加工，從而與以即使沒(méi)有側(cè)面氣體吹送也不會(huì)發(fā)生自燃的激光輸出進(jìn)行打孔加工的情況相比，能夠縮短打孔加工所需的時(shí)間。

另外，實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置100在第2打孔工序中，從將激光束L的輸出設(shè)為比第1輸出值小的第2輸出值、將焦點(diǎn)位置設(shè)為第1聚焦位置、將焦深設(shè)為比第1深度大的第2深度、將側(cè)面氣體吹送壓力設(shè)為比第1壓力值小的第2壓力值的狀態(tài)，變化至將激光束L的輸出設(shè)為比第1輸出值小且比第2輸出值大的第3輸出值、將焦點(diǎn)位置設(shè)為聚焦量比第1聚焦位置大的第2聚焦位置、將焦深設(shè)為比第2深度大的第3深度的狀態(tài)。由此，實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置100能夠提高打孔加工效率，能夠?qū)崿F(xiàn)穿孔h的貫穿所需的時(shí)間的縮短化。

實(shí)施方式2.

圖6是執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施方式2涉及的激光加工方法的激光加工裝置的裝置結(jié)構(gòu)圖。實(shí)施方式2涉及的激光加工裝置102與實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置100的不同點(diǎn)在于還具有溫度傳感器15。溫度傳感器15是對(duì)加工點(diǎn)的周圍的工件W的溫度進(jìn)行測(cè)定的傳感器。實(shí)施方式2涉及的激光加工裝置102的除了溫度傳感器15以外的結(jié)構(gòu)要素與實(shí)施方式1涉及的激光加工裝置100相同。

在實(shí)施方式2中，數(shù)控裝置13針對(duì)加工參數(shù)的各成分，保存有表示工件W的溫度與調(diào)整量之間的關(guān)系的函數(shù)即加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)，通過(guò)將溫度傳感器15的測(cè)定結(jié)果代入至加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)，由此對(duì)加工參數(shù)的調(diào)整量進(jìn)行計(jì)算。加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)如下定義，即，將基準(zhǔn)溫度中的加工參數(shù)的值設(shè)為基準(zhǔn)值，將與基準(zhǔn)溫度和工件W的溫度之間的溫度差相對(duì)應(yīng)地從加工參數(shù)的基準(zhǔn)值開(kāi)始進(jìn)行增減的調(diào)整量設(shè)為函數(shù)。加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)是基于實(shí)際進(jìn)行打孔加工的結(jié)果而求出的。數(shù)控裝置13采用使用加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)調(diào)整后的加工參數(shù)而進(jìn)行激光加工。

圖7是表示實(shí)施方式2涉及的激光加工裝置的打孔加工的動(dòng)作的流程的流程圖。在第1打孔工序、第2打孔工序以及切斷工序中的激光照射之前，由溫度傳感器15對(duì)工件W的溫度進(jìn)行測(cè)定。即，在步驟S01的第1工序、步驟S03的第3工序、步驟S04的第4工序以及步驟S05的切斷工序之前，在步驟S11至S14中利用溫度傳感器15對(duì)工件W的溫度進(jìn)行測(cè)定。并且，在步驟S01的第1工序中，在基于步驟S11中的溫度傳感器15的測(cè)定結(jié)果對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整之后進(jìn)行加工。在步驟S03的第3工序中，在基于步驟S12中的溫度傳感器15的測(cè)定結(jié)果對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整之后進(jìn)行加工。在步驟S04的第4工序中，在基于步驟S13中的溫度傳感器15的測(cè)定結(jié)果對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整之后進(jìn)行加工。在步驟S05的切斷工序中，在基于步驟S14中的溫度傳感器15的測(cè)定結(jié)果對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整之后進(jìn)行激光加工。

此外，在步驟S01的第1工序、步驟S03的第3工序、步驟S04的第4工序以及步驟S05的切斷工序中使用的加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)既可以相同，也可以不同。

自燃的發(fā)生概率根據(jù)工件W的組分的個(gè)體差、工件W的表面氧化覆膜狀態(tài)的個(gè)體差以及工件W的余熱狀態(tài)而不同，但在實(shí)施方式2中，利用溫度傳感器15對(duì)工件W的溫度進(jìn)行測(cè)定，對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。因此，實(shí)施方式2對(duì)自燃的發(fā)生進(jìn)行抑制，并且與實(shí)施方式1相比，對(duì)打孔時(shí)間的增大進(jìn)行抑制的效果更好。即，實(shí)施方式2與實(shí)施方式1相比，防止自燃的發(fā)生的效果相同，并且能夠進(jìn)一步縮短打孔加工時(shí)間。

實(shí)施方式3.

圖8是執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施方式3涉及的激光加工方法的激光加工裝置的裝置結(jié)構(gòu)圖。實(shí)施方式3涉及的激光加工裝置103與實(shí)施方式2的不同點(diǎn)在于還具有光傳感器16。光傳感器16是對(duì)加工點(diǎn)的光強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)的傳感器。數(shù)控裝置13基于由光傳感器16檢測(cè)出的光強(qiáng)度，能夠?qū)ψ匀嫉陌l(fā)生以及穿孔h的貫穿時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)施方式3涉及的激光加工裝置103的除了光傳感器16以外的結(jié)構(gòu)要素與實(shí)施方式2涉及的激光加工裝置102相同。

自燃的發(fā)生概率與穿孔h的貫穿時(shí)間之間處于折衷關(guān)系。因此，如果以自燃的發(fā)生概率變低的方式而對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，則穿孔h的貫穿時(shí)間變長(zhǎng)，如果以穿孔h的貫穿時(shí)間變短的方式而對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，則自燃的發(fā)生概率變高。

在實(shí)施方式3中，數(shù)控裝置13基于光傳感器16的檢測(cè)結(jié)果而對(duì)加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)進(jìn)行校正，以使得能夠在發(fā)生了自燃的情況下，以貫穿時(shí)間變長(zhǎng)、但自燃的發(fā)生概率變低的方式而對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行校正，在對(duì)穿孔h進(jìn)行貫穿而未發(fā)生自燃的情況下，以能夠在更短時(shí)間將穿孔h貫穿的方式對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行校正。即，在發(fā)生了自燃的情況下，數(shù)控裝置13以加工參數(shù)向時(shí)間增加側(cè)進(jìn)行變更的方式而對(duì)加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)進(jìn)行校正，在對(duì)穿孔h進(jìn)行貫穿而未發(fā)生自燃的情況下，以加工參數(shù)向時(shí)間縮短側(cè)進(jìn)行變更的方式而對(duì)加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)進(jìn)行校正。

具體地說(shuō)，實(shí)施方式3涉及的激光加工裝置103基于由光傳感器16檢測(cè)到的自燃的發(fā)生以及穿孔h的貫穿時(shí)間，對(duì)加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)進(jìn)行校正。圖9是表示實(shí)施方式3涉及的激光加工裝置的加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)的校正處理的流程的流程圖。加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)的校正是在每次進(jìn)行打孔加工時(shí)由數(shù)控裝置13執(zhí)行的。

在步驟S51中，數(shù)控裝置13對(duì)光傳感器16的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行讀取。在步驟S52中，數(shù)控裝置13基于光傳感器16的測(cè)定結(jié)果，判斷是否存在自燃檢測(cè)信號(hào)。如果存在自燃檢測(cè)信號(hào)(步驟S52：Yes)，則進(jìn)入至步驟S56，數(shù)控裝置13將加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)向時(shí)間增加側(cè)進(jìn)行校正，將校正后的函數(shù)登記而設(shè)為時(shí)間縮短側(cè)上限。在步驟S56之后，數(shù)控裝置13結(jié)束處理。

如果沒(méi)有自燃檢測(cè)信號(hào)(步驟S52：No)，則在步驟S53中，數(shù)控裝置13判斷穿孔h的貫穿時(shí)間是否比上次的打孔加工時(shí)的貫穿時(shí)間短。如果穿孔h的貫穿時(shí)間比上次的打孔加工時(shí)的貫穿時(shí)間短(步驟S53：Yes)，則數(shù)控裝置13結(jié)束處理。如果穿孔h的貫穿時(shí)間大于或等于上次的打孔加工時(shí)的貫穿時(shí)間(步驟S53：No)，則在步驟S54中，數(shù)控裝置13判斷當(dāng)前的加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)是否為時(shí)間縮短側(cè)上限。如果當(dāng)前的加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)為時(shí)間縮短側(cè)上限(步驟S54：Yes)，則數(shù)控裝置13結(jié)束處理。如果當(dāng)前的加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)不是時(shí)間縮短側(cè)上限(步驟S54：No)，則在步驟S55中，數(shù)控裝置13將加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)向時(shí)間縮短側(cè)進(jìn)行校正。在步驟S55之后，數(shù)控裝置13結(jié)束處理。

加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)優(yōu)選是按照每個(gè)材料規(guī)格而求出的，但如上所述，加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)是基于實(shí)際進(jìn)行打孔加工的結(jié)果而求出的。因此，如果針對(duì)能夠成為加工對(duì)象的全部材料規(guī)格而求出加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)，并將它們預(yù)先存儲(chǔ)至數(shù)控裝置13，則會(huì)伴隨工作量的產(chǎn)生。在實(shí)施方式3涉及的激光加工裝置103中，利用光傳感器16對(duì)自燃的發(fā)生以及穿孔h的貫穿時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，基于光傳感器16的檢測(cè)結(jié)果而對(duì)加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)進(jìn)行校正。因此，在實(shí)施方式3涉及的激光加工裝置103中，能夠?qū)⒋硇缘牟牧弦?guī)格的加工參數(shù)調(diào)整用函數(shù)用于類似規(guī)格的材料的加工參數(shù)的調(diào)整，因此能夠?qū)⒅谱骷庸?shù)調(diào)整用函數(shù)并存儲(chǔ)至數(shù)控裝置13的工作量減輕。

另外，實(shí)施方式3涉及的激光加工裝置103在同一規(guī)格的材料的加工中，也能夠?qū)τ刹牧辖M分的個(gè)體差、表面氧化覆膜狀態(tài)的個(gè)體差、工件W的余熱狀態(tài)的變化引起的自燃的發(fā)生概率的上升進(jìn)行抑制。

實(shí)施方式4.

圖10是執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的激光加工方法的激光加工裝置的裝置結(jié)構(gòu)圖。實(shí)施方式4涉及的激光加工裝置104與實(shí)施方式3的不同點(diǎn)在于還具有冷卻用流體噴射噴嘴17。冷卻用流體噴射噴嘴17是向工件W的加工點(diǎn)附近噴射冷卻用流體的噴嘴。作為冷卻用流體的一個(gè)例子，能夠舉出水。實(shí)施方式4涉及的激光加工裝置104的除了冷卻用流體噴射噴嘴17以外的結(jié)構(gòu)要素與實(shí)施方式3相同。

圖11是表示實(shí)施方式4涉及的激光加工裝置的動(dòng)作的流程的流程圖。在即將進(jìn)行第1打孔工序之前、即將進(jìn)行冷卻工序之前以及即將進(jìn)行切斷工序之前，從冷卻用流體噴射噴嘴17向工件W吹送冷卻用流體。即，在即將進(jìn)行步驟S01的第1工序、步驟S02的第2工序以及步驟S05的切斷工序之前，在步驟S21至S23中從冷卻用流體噴射噴嘴17向工件W吹送冷卻用流體。

通過(guò)在步驟S21至S23中向工件W吹送冷卻用流體，從而工件W的溫度降低。因此，與沒(méi)有吹送冷卻用流體的情況相比，能夠降低自燃的發(fā)生概率，實(shí)現(xiàn)加工的穩(wěn)定化。

以上的實(shí)施方式示出的結(jié)構(gòu)表示本發(fā)明的內(nèi)容的一個(gè)例子，既能夠與其他公知的技術(shù)進(jìn)行組合，也能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)對(duì)結(jié)構(gòu)的一部分進(jìn)行省略、變更。

標(biāo)號(hào)的說(shuō)明

1激光振蕩器，2曲率可變光學(xué)部件，3加工頭，4透鏡，4a透鏡驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，5噴嘴，5a間隙傳感器，6輔助氣體供給裝置，7側(cè)面氣體噴嘴，8側(cè)面氣體供給裝置，9濺射物附著防止劑噴嘴，10濺射物附著防止劑供給裝置，11間隙控制器，12伺服控制電路，13數(shù)控裝置，14激光振蕩控制電路，15溫度傳感器，16光傳感器，17冷卻用流體噴射噴嘴，20加工臺(tái)，20a載置面，21x X軸伺服電動(dòng)機(jī)，21y Y軸伺服電動(dòng)機(jī)，21z Z軸伺服電動(dòng)機(jī)，100、101、102、103、104激光加工裝置。