专利名称：激光加工装置、激光加工装置的制造方法、激光加工方法
技术领域：
本发明涉及一种激光加工装置、激光加工装置的制造方法、以及激光加工方法，特别地，涉及利用在从喷嘴喷射的喷流液柱内被引导的激光来加工被加工物的激光加工装 置、激光加工装置的制造方法、以及激光加工方法。
背景技术：
先前以来，作为通过喷射水等液体来加工被加工物的加工装置，已知有例如专利 文献1中记载的加工装置。在专利文献1中记载的具有液体喷射喷嘴装置的加工装置中， 喷射的高压水从被加工物溅起，在加工部的周围扩散，为了防止由于在空气中飞散而弄湿 被加工物，在喷嘴前端部设置筒体，并且在该筒体的前端安装柔软材料，使柔软材料密接于 被加工物而进行加工，从而防止水向加工部周围扩散。并且，作为其他实例，已知有例如专利文献2中记载的通过喷射混入了磨料 (abrasive)的超高压水来切断被加工物的喷水切断装置。在专利文献2中记载的喷水切断 装置中，为了防止含有磨料的高压水在被加工物上溅起而在被加工物的外表面飞散，在高 压水的喷出喷嘴的周围设置洒水口，形成幕状的水环状流，防止来自喷出喷嘴的水飞散。专利文献1 日本特开昭63-77699号公报专利文献2 日本特开平5-42500号公报
发明内容
(发明要解决的问题)于是，近年来，开发出一种激光加工装置，其中从喷嘴喷射液体形成喷流液柱，利 用在该喷流液柱内被引导的激光来加工被加工物。该形式的激光加工装置，与现有的仅利 用激光来进行加工的装置、以及如上述的仅使用高压水来进行加工的装置不同，通过在喷 流液柱内引导激光并全反射，在喷流液柱内传送激光。因此，为了良好地保持激光的传送效 率，需要使喷流液柱稳定。在这样的激光加工装置中，当喷流液柱碰到被加工物并且液体溅起时，存在液体 附着在喷射喷流液柱的喷嘴上的情况。在该情况下，附着的液体扰乱从喷嘴喷射的喷流液 柱的流动，结果，使激光的传送效率降低，并且使激光加工效率降低。因此，在这种类型的激 光加工装置中，获得稳定的喷流液柱是非常重要的。本发明的目的在于提供一种激光加工装置、该激光加工装置的制造方法、以及激 光加工方法，其中，该激光加工装置利用在从喷嘴喷射的喷流液柱内被引导的激光来加工 被加工物，能够防止液体附着于喷嘴以及保护喷流液柱，并且能够提高激光的传送效率。(解决技术问题的技术方案)为了实现上述目的，本发明的激光加工装置包括产生激光的激光振荡器、以及将 喷流液体喷射于被加工物的喷嘴，通过在从所述喷嘴喷射的喷流液柱内被引导的激光来加 工所述被加工物，所述激光加工装置的特征在于包括盖，配置在所述喷嘴与所述被加工物之间，保护所述喷嘴以及所述喷流液柱不受喷射的所述喷流液体的溅起的影响。在所述盖 上形成从所述喷嘴喷射的喷流液柱能够通过的孔。在这样构成的本发明中，喷流液柱通过形成于盖的孔，向被加工物喷射。激光在 喷流液柱内被引导，照射于被加工物，从而对被加工物进行加工。在激光加工中，即使在喷 流液柱碰到被加工物从而喷流液体溅起的情况下，盖防止液体附着于喷嘴以及扰乱喷流液 柱。因此，不会使在喷流液柱内被引导的激光的传送效率降低，能够维持良好的加工效率。在本发明中，优选的是，所述孔通过在从所述喷嘴喷射的所述喷流液柱内被引导 的激光形成。由于在盖上形成通过在喷流液柱内被引导的激光而加工的孔，因此孔的直径与喷 流液柱的直径大致相同，在激光加工中，形成在喷流液柱与孔之间的间隙被抑制在最小限 度。因此，通过盖，能够更可靠地防止碰到被加工物而溅起的液体附着于喷嘴以及碰到喷流 液柱，能够防止扰乱喷流液柱。并且，由于形成于盖的孔通过在喷流液柱内被引导的激光而 形成，如果在盖安装于激光加工装置的状态下形成孔，就不 用将孔相对于喷流液柱进行对 位，能够将盖的孔配置在正确的位置。在本发明中，优选的是，从所述喷嘴的上面到所述盖的上面的距离为4_40mm，在所 述盖的上面设置空间部，所述空间部的沿着所述喷流液柱的方向的尺寸在2mm以上，并且 所述空间部的大致垂直于所述喷流液柱的方向的尺寸在5mm以上。在这样构成的本发明中，由于从所述喷嘴的上面到所述盖的上面的距离为 4-40mm，并且在所述盖的上面设置空间部，其中所述空间部的沿着所述喷流液柱的方向的 尺寸在2mm以上，并且所述空间部的大致垂直于所述喷流液柱的方向的尺寸在5mm以上，因 此能够维持良好的加工性能，同时能够可靠地防止溅起的液体附着于喷嘴以及扰乱喷流液 柱。当从喷嘴的上面到盖的上面的距离过大时，即沿着空间部的喷流液柱的方向的尺寸增 大时，由于从喷嘴到被加工物的距离也变大，因此喷嘴不能接近被加工物的加工面，难以获 得良好的加工性能。另一方面，当从喷嘴的上面到盖的上面的距离过小时，即沿着空间部的 喷流液柱的方向的尺寸减大时，液体由于表面张力等附着在盖与喷嘴之间，难以可靠地防 止液体附着于喷嘴以及扰乱喷流液柱。在本发明中，优选的是，形成于所述盖的所述孔的直径在所述喷流液柱的直径以 上，并且在所述喷流液柱的直径的20倍以下。在这样构成的本发明中，由于孔的直径在喷流液柱的直径以上，并且在喷流液柱 的直径的20倍以下，因此在确保喷流液柱能够通过盖的尺寸的同时，将孔的直径抑制在最 小限度，能够有效地保护喷嘴以及喷流液柱不受喷流液体的溅起的影响。这里，当孔的直 径比喷流液柱的直径小时，喷流液柱不能通过孔，当孔的直径大于喷流液柱的直径的20倍 时，形成在喷流液柱与孔之间的间隙变大，溅起的喷流液体从该间隙进入盖的上方并附着 于喷嘴，存在碰到喷嘴与盖之间的喷流液柱的可能性。在本发明中，优选的是，所述盖形成薄板状。在这样构成的本发明中，由于盖形成薄板状，因此利用在喷流液柱内被引导的激 光，能够容易并高精度地形成盖的孔。在本发明中，优选的是还包括空气喷射装置，配置在所述盖与所述被加工物之间， 向所述被加工物喷射空气。
在这样构成的本发明中，在被加工物的激光加工中，当利用空气喷射装置向被加工物喷射空气时，空气喷射将被加工物的加工部周边的液体排除。因此，通过空气喷射装 置，能够更有效地防止液体向喷嘴溅起，并且能够更可靠地防止液体附着于喷嘴以及扰乱 喷流液柱。并且，为了实现上述目的，本发明的激光加工装置的制造方法包括产生激光的激 光振荡器、以及将喷流液体喷射于被加工物的喷嘴，通过在从所述喷嘴喷射的喷流液柱内 被引导的激光来加工所述被加工物，所述激光加工装置的制造方法的特征在于包括在所 述喷嘴与所述被加工物之间安装盖的步骤，其中，所述盖保护所述喷嘴以及所述喷流液柱 不受喷射的所述喷流液体的溅起的影响；以及通过照射在所述喷流液柱内被引导的激光， 在所述盖上形成所述喷流液柱能够通过的孔的步骤。在这样构成的本发明中，由于利用在喷流液柱内被引导的激光在盖上形成孔，因 此孔的直径与喷流液柱的直径大致相同。因此，能够制造在激光加工中将喷流液柱与孔之 间的间隙抑制在最小限度，通过盖，能够可靠地防止碰到被加工物而溅起的液体附着于喷 嘴以及碰到喷嘴与盖之间的喷流液柱，并且能够防止扰乱喷流液柱的激光加工装置。因此， 制造的激光加工装置没有使激光的传送效率降低，能够维持更加良好的加工效率。并且，由 于通过在喷流液柱内被引导的激光形成盖的孔，因此不用将孔相对于喷流液柱进行对位， 能够在盖的正确的位置形成与喷流液柱匹配的孔。并且，为了实现上述目的，本发明的激光加工方法利用激光加工装置来进行，所述 激光加工装置包括产生激光的激光振荡器、以及将喷流液体喷射于被加工物的喷嘴，通过 在从所述喷嘴喷射的喷流液柱内被引导的激光来加工所述被加工物，所述激光加工方法的 特征在于包括在所述喷嘴与所述被加工物之间安装盖的步骤，其中，所述盖保护所述喷嘴 以及所述喷流液柱不受喷射的所述喷流液体的溅起的影响；通过照射在所述喷流液柱内被 引导的激光，在所述盖上形成所述喷流液柱能够通过的孔的步骤；以及利用在通过所述孔 的所述喷流液柱内被引导的激光对所述被加工物进行加工的步骤。在这样构成的本发明中，由于在喷嘴与被加工物之间安装盖，并且通过在喷流液 柱内被引导的激光在盖上形成孔，因此喷流液柱通过形成的孔喷射于被加工物。之后，通过 在喷流液柱内被引导的激光进行被加工物的加工。由于利用在喷流液柱内被引导的激光在盖上形成孔，因此孔的直径与喷流液柱的 直径大致相同。因此，在激光加工中，能够将喷流液柱与孔之间的间隙抑制在最小限度，通 过盖，能够可靠地防止碰到被加工物而溅起的液体附着于喷嘴以及碰到喷嘴与盖之间的喷 流液柱，能够防止扰乱喷流液柱。因此，没有使激光的传送效率降低，能够维持良好的加工 效率来进行激光加工。并且，由于通过在喷流液柱内被引导的激光形成盖的孔，因此不用将 孔相对于喷流液柱进行对位，能够在盖的正确的位置形成与喷流液柱匹配的孔。
图1是示出本发明第1实施方式的激光加工装置的整体的概略构成图。图2是本发明第1实施方式的激光加工装置的一部分的放大视图。图3是本发明第2实施方式的激光加工装置的一部分的放大视图。符号说明
1、50激光加工装置2激光加工头10 喷嘴14激光振荡器28、54 支架30、56 盖36、70 贯通孔
52空气喷射装置F喷流液柱W被加工物
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。并且，在第2实施方式以后的 实施方式中，对与第1实施方式相同的构成赋予与第1实施方式相同的标号，并简略或省略 其说明。第1实施方式对本发明第1实施方式进行说明。图1是示出本发明第1实施方式的激光加工装 置1的整体的概略构成图。本发明第1实施方式的激光加工装置1包括激光加工头2 ；通 过该激光加工头2将激光照射在被加工物W上的光学装置4 ；以及用于将作为喷流液体的 高压水喷射在被加工物W上的液体喷射装置6。激光加工头2具有形成大致圆筒形状的外壳8，在外壳8的内部下方设置喷射喷流 液柱F的喷嘴10。在外壳8内的上方收容光学装置4的一部分，在外壳8内的下方设置液 体喷射装置6的一部分。光学装置4包括激光光学系统12，使激光聚光在规定的位置；以及激光振荡器 14，使激光射入激光光学系统12。激光光学系统12构成为，将从激光振荡器14射出的激光利用光纤等引导至激光 加工头2，同时将该激光聚光在激光加工头2内的喷嘴10的上端的开口附近位置。并且， 在图1中，激光光学系统12模式化示出了一部分，仅示出使激光最终聚光的1个聚光透镜 16。激光振荡器14被构成为生成规定强度的激光。在本实施方式中，虽然作为激光使 用绿色激光，但是，只要是难以被水吸收的吸收率较低的激光，其种类可以任意选择。绿色激光为2倍波(SHG)YAG激光，波长为532nm。绿色激光与YAG激光(波长 1064nm)和CO2激光(波长10.6 μ m)不同，由于具有容易通过水的特征，因此在使用廉价并 且容易获得的水作为喷流液体的情况下，能够提高激光的传输效率。并且，由于难以被水吸 收，因此能够抑制发生热透镜的情况，并且能够精确地将激光引导至激光加工头2内的喷 嘴10的开口附近位置。因此，能够在防止喷嘴10损坏的同时确保稳定的加工品质。液体喷射装置6包括液体供应源18 ；液体处理装置20，进行将离子从来自液体 供应源18的液体去除等的处理；高压泵22，将从液体供应源18供应的液体压送至激光加 工头2 ；高压过滤器24，设置在高压泵22与激光加工头2之间，用于将杂质从液体去除；以及液体流路26，形成在激光加工头2内，将从高压泵22送来的高压液体引导至喷嘴10。在 本实施方式中，采用水作为液体。图2是本发明第1实施方式的激光加工装置1的喷嘴10附近的放大视图。如图2 所示，在激光加工头2的下部安装圆筒的支架28，该支架28的下端从激光加工头2的下端 向下方突出。在支架28的内部设置有盖30，用于保护喷嘴10以及喷流液柱F而不受碰到 被加工物W的水的溅起的影响。盖30固定在盖安装部32的上面，盖安装部32在盖30的 被加工物W侧固定在支架28的内部。盖安装部32形成圆柱形，并且在中央形成切头圆锥 梯形的孔34。并且，上述盖安装部32并不限于配置在盖30的下面，例如也可以配置在盖30的 上方，在盖安装部的下面对盖30进行支撑固定。盖30形成与支架28的内径大致相同直径的圆形的薄板状，载置在盖安装部32的 喷嘴10侧的面上，固定于盖安装部32。因此，盖30配置在喷嘴10与被加工物W之间。在 盖30的大致中央位置形成贯通孔36，用于使从喷嘴10喷射的喷流液柱F通过。盖30可装 卸地设置于支架28以及盖安装部32。
这里，盖30由通过照射激光能够进行加工的材料构成，在本实施方式中为金属 制。并且，盖30的厚最好在5 μ m以上1000 μ m以下，优选是在10 μ m以上500 μ m以下，更 有选的是在20 μ m以上300 μ m以下。如果盖30的厚度小于5 μ m,当从被加工物W溅起的 液体碰到时，存在盖30弯曲的可能性。并且，如果盖30的厚度大于1000 μ m，贯通孔36不 容易形成，并且当喷流液柱F碰到盖30时，影响喷流液柱F的流动，扰乱喷流液柱F的可能 性变大。由于喷嘴10与盖30以相互隔开规定距离的方式配置，因此，在喷嘴10的下面、盖 30的上面、支架28的内面所包围的区域形成空间部31。空间部31具有从激光加工头2的 下面到盖30的上面的沿着喷流液柱F方向的尺寸L2、以及在支架28的相对内面之间的与 喷流液柱F大致垂直方向的尺寸(直径)D，并且整体形成圆柱状。这里，优选的是，尺寸L2 在2mm以上，尺寸D在5mm以上。并且，该空间部31的形状不限于圆柱形，例如也可以是矩 形，只要是在激光加工头2的下面与盖30的上面之间形成空间的形状就可以。并且，从喷嘴10的上面到盖30的上面的距离Ll优选为4_40mm，在本实施例中为 约20mm。当距离Ll过小时，空间部31的尺寸L2也变小，由于表面张力，水积存在喷嘴10 的下面与盖30的上面之间，存在水积存在喷嘴10与盖30之间的空间部31的可能性。并 且，当距离Ll过大时，沿着空间部31的支架28的喷流液柱F的方向的尺寸L2变大，喷嘴 10不能接近被加工物W。因此，难以获得良好的激光加工性能。盖30的贯通孔36通过激光加工装置1，由被从喷嘴10喷射的喷流液柱F引导的 激光形成。因此，贯通孔36的直径与喷流液柱F的直径大致相同。这里，贯通孔36的成形加工例如也可以在激光加工装置1的制造阶段进行。艮口， 在激光加工装置1的制造阶段中，在激光加工装置1的激光加工头2、光学装置4、液体喷射 装置6等的制造和组装之后，将支架28安装于激光加工头2，并将盖30固定于支架28。并 且，当从喷嘴10喷射喷流液柱F并照射激光时，喷流液柱F以及激光碰到盖30，对盖30进 行加工，形成贯通孔36。这样，完成激光加工装置1的制造。或者，盖30的贯通孔36也可以在设置激光加工装置1之后，在现场对被加工物W进行激光加工时，作为激光加工的一个工序而形成。即，激光加工装置1在没有安装支架28 以及盖30的状态下、或者虽然安装了支架28以及盖30但是没有在盖30上形成贯通孔36 的状态下，在现场进行设置。并且，在现场，在没有安装盖30以及支架28的情况下，通过将 其安装、喷射喷流液柱F、在喷流液柱F内引导激光、照射于盖30，从而在盖30上形成贯通 孔36。 并且，贯通孔36的直径优选在喷流液柱F的直径以上、喷流液柱F的直径的20倍 以下，更有选的是在10倍以下。在这样构成的激光加工装置1中，在对被加工物W进行激光加工的情况下，将被加 工物W载置于喷嘴10的下方的载置台(未示出)。接着，当从激光振荡器14射出激光时， 激光射入激光光学系统12，被引导到激光加工头2内。激光通过激光光学系统12的聚光 透镜16等，聚光在喷嘴10的上端开口的位置附近。另一方面，液体喷射装置6利用高压泵 22压送来自液体供应源18的水，通过液体流路26从喷嘴10向被加工物W喷出喷流液柱 F。并且，此时，喷出的喷流液柱F的直径比喷嘴10的孔径略大。喷流液柱F通过盖30的 贯通孔36以及盖安装部32的孔34，到达被加工物W。通过激光光学系统12而聚光在喷嘴 10的上端开口附近的激光在喷流液柱F内全反射，同时被喷流液柱F引导，到达被加工物 W，对被加工物W进行激光加工。当喷流液柱F的水碰到被加工物W时，虽然存在溅到激光加工头2附近的情况，但 是设置在喷嘴10与被加工物W之间的盖30保护喷嘴10以及喷嘴附近的、即喷嘴10与盖 30之间的喷流液柱F，防止水附着于喷嘴10以及扰乱喷流液柱F。根据这样构成的本实施方式，能够获得如下的良好效果。由于在喷嘴10与被加工物W之间设置盖30，因此，即使在喷流液柱F碰到被加工 物W并且水溅起的情况下，也能够防止水附着于喷嘴10以及扰乱喷流液柱F。因此，能够形 成稳定的层流状态的喷流液柱F，并且能够防止激光的传送效率降低。特别地，在水从被加 工物W溅起较严重的深孔加工中，由于形成了稳定的喷流液柱F，因此设置盖30是有用的。 并且，由于利用盖30保护喷嘴10附近的喷流液柱F，因此能够保护形成稳定的喷流液柱F 所需要的从喷嘴10喷射之后的区域，能够可靠地形成稳定的喷流液柱F。并且，由于能够形 成稳定的喷流液柱F，因此，克服了溅起的干扰，能够一边维持良好的激光加工性能，一边增 大喷嘴10距被加工物W的设定距离，从而喷嘴10的距离设定的自由度变高。由于盖30的贯通孔36是通过在激光加工装置1的喷流液柱F内被引导的激光来 加工的，因此能够形成与喷流液柱F的直径大致相同的贯通孔36。因此，喷流液柱F与贯通 孔36之间几乎没有间隙，能够将该间隙抑制在最小限度。因此，能够可靠地防止从被加工 物W的加工部溅起的水通过贯通孔36、附着于喷嘴10、碰到喷流液柱F。由于在将盖30经由支架28安装于激光加工头2的状态下，通过在激光加工装置 1的喷流液柱F内被引导的激光形成盖30的贯通孔36，因此能够以与形成喷流液柱F的位 置完全一致的方式形成贯通孔36。因此，与例如将预先形成有贯通孔的盖安装于激光加工 头的情况不同，不需要盖30的定位，能够以高精度使贯通孔36的位置与喷流液柱F—致。 因此，能够容易地进行激光加工装置1的制造、组装。由于适当地设定盖30的厚度，因此能够容易地通过在喷流液柱F内被引导的激光 在盖30上形成贯通孔36。并且，通过设定盖30的厚度，即使在喷流液柱F碰到盖30的情况下，也能够将对喷流液柱F的稳定性的影响抑制在最小限度，并且能够防止盖30的弯曲， 同时能够防止溅起所产生的弯曲。由于适当地设定从喷嘴10的上面到盖30的上面的距离Li，并且适当地设定空间 部31的尺寸L2、D，因此，不会产生水由于表面张力而积存在盖30与喷嘴10之间的情况。 并且，由于支架28以及盖30没有从激光加工头2的下端突出很多，因此，能够将喷嘴10适 度地接近被加工物W，而不会损害激光加工性能。由于盖30可装卸地设置于支架28，因此，为了喷嘴10的交换和维修，能够卸下盖 30。并且，在卸下盖30之后，安装新的没有形成贯通孔的盖30，通过利用激光照射形成贯通 孔36，能够再次可靠并准确地使喷流液柱F与贯通孔36的位置一致。因此，能够容易地进 行维修。第2实施方式接着，对本发明的第2实施方式进行说明。第2实施方式的激光加工装置50在设 置用于向被加工物W喷射空气的空气喷射装置52这点与第1实施方式的激光加工装置1 不同，其他构成与第1实施方式的激光加工装置1相同。 图3是本发明第2实施方式的激光加工装置50的喷嘴10附近的放大视图。如图 3所示，激光加工装置50与第1实施方式的激光加工装置1相同，具有安装于激光加工头2 的支架54，在该支架54上设置用于安装盖56的盖安装部58。并且，在盖56的上方，在与 喷嘴10之间形成空间部57。空气喷射装置52包括空气供应源60 ；空气控制器62，控制从空气供应源60供应 的压缩空气的压力；空气通路64，形成在盖安装部58内，用于使压缩空气通过；以及空气喷 嘴66，将空气通路64内的压缩空气形成空气喷射并向被加工物W的加工部附近喷射。空气 通路64在形成于盖安装部58的中央的切头圆锥梯形的孔68的外侧形成环状。空气喷嘴 66将空气通路64与孔68连通，向孔68开口。在这样构成的激光加工装置50中，与第1实施方式相同，利用液体喷射装置6，将 喷流液柱F从喷嘴10通过盖56的贯通孔70向被加工物W喷出，将利用激光光学系统12 聚光在喷嘴10的上端开口附近的激光在喷流液柱F内引导，对被加工物W进行激光加工。 盖56防止碰到被加工物W而溅起的水附着于喷嘴10以及碰到喷流液柱F。从空气供应源60供应的压缩空气通过空气通路64从空气喷嘴66喷射。从空气 喷嘴66喷射的空气像被加工物W的加工部附近(加工部周围)喷射，将碰到被加工物W而 溅起的水推向被加工物W侧，抑制水的溅起。并且，通过空气喷射将积存在被加工物W的加 工部的水向加工部周围推出并排出。根据这样构成的本实施方式，除了获得第1实施方式的激光加工装置1所获得的 效果之外，获得如下的效果。由于在激光加工装置50中设置空气喷射装置52，因此能够抑制水从被加工物W溅 起。因此，能够进一步可靠地防止水附着于喷嘴10以及扰乱喷流液柱F。并且，由于空气喷射装置52向被加工物W的加工部附近喷射空气，因此能够去除 积存在加工部的水。特别地，在水容易积存在被加工物W的加工部的深孔加工中，由于利用 空气喷射将加工部的水积极地排除，因此是有用的。本发明并不限于以上的实施方式，例如，盖也可以相对于支架不能装卸。例如，盖可以固定于支架，支架可以相对于激光加工头可装卸地设置。或者，盖以及支架也可以相对 于激光加工头不能装卸自如地设置。并且，盖并不限于经由支架而安装的构造，例如也可以 直接安装于激光加工头。形成在盖上的孔并不限于利用在喷流液柱内被引导的激光进行加工，也可以预先 通过适当的加工方法在盖上形成孔，并将该盖设置在喷嘴与被加工物之间。在该情况下，能 够防止在被加工物的加工中，溅起的喷流液体附着于喷嘴。在该情况下，孔的直径优选在喷流液柱的直径以上，喷流液柱的直径的20倍以 下，更优选在10倍以下。盖的形状、尺寸、材料等可以根据激光加工装置的规格和加工条件等进行任意设 定，并不限于上述实施方式中记载的方式。即，例如，盖的形状并不限于圆形，可以采用矩形 等任意形状。盖相对于喷嘴的位置，例如从喷嘴的上面到盖的上面的距离并不限于上述实 施方式中记载的范围，只要能够确保良好的加工性能并且能够防止喷流液体附着于喷嘴， 能够进行任意设定。并且，只要能够防止喷流液体附着于喷嘴，盖的孔的直径可以大于喷流 液柱的直径的20倍，可以根据加工条件等进行任意设定。安装有盖的支架在上述实施方式中形成圆筒状，但是并不仅限于此，也可以根据 激光加工头的形状形成例如角柱状。
形成在喷嘴与盖之间的空间部的形状并不限于圆柱状，可以采用任意形状，例如 在安装有盖的支架形成角柱状的情况下，空间部也形成角柱状。并且，虽然空间部的尺寸， 即沿着喷流液柱的方向的尺寸以及大致垂直于喷流液柱的方向的尺寸，优选为上述实施方 式中记载的范围，但是并不仅限于此，可以根据激光加工头和喷嘴的形状、配置等进行任意 设定。并且，在空间部形成圆柱状以外的形状的情况下，可以设定大致垂直于喷流液柱的方 向的尺寸，使得从喷流液柱到空间部的外缘的最小距离适当。在仅设置盖就能够充分防止液体附着于喷嘴的情况下，可以不设置空气喷射装 置。即，不用必须设置空气喷射装置。实施例为了确认本发明的效果，进行了如下的实验。实施例1使用第1实施方式的激光加工装置1进行金属板的穿孔加工。作为被加工物W，使 用SUS的板状部件，厚度t使用0. 3mm、0. 5mm、0. 6mm、以及1. 0mm。喷嘴10的孔径为100 μ m, 从高压泵22压送的水的压力为lOMPa，激光频率为13kHz，激光输出为40W。保持激光加工装置1的设置台静止，将在喷流液柱F内被引导的激光照射于被加 工物W，观察在金属板上是否形成贯通孔。对于各种厚度的被加工物W，每次试验进行10个。比较例1在将支架28以及盖30从第1实施方式的激光加工装置1卸下的状态下，进行与 实施例1相同的穿孔加工。对10个厚度t为0.3mm的被加工物W进行试验。其他实验条 件与实施例1相同。实施例1与比较例1的结果对比在实施例1中，对于厚度t为0. 3mm、0. 5mm、以及0. 6mm的被加工物W，通过照射激 光1秒钟，10个试验片中的10个形成了贯通孔。并且，对于厚度t为1. Omm的被加工物W，通过照射激光5秒钟，10个试验片中的8个形成了贯通孔。另一方面，在比较例1中，在厚度t为0. 3mm的被加工物W中，对于照射激光1秒 钟以及照射激光5秒钟的两种情况，10个试验片中没有1个形成贯通孔。根据以上所述，可以确认与比较例1中的激光加工相比，实施例1中的激光加工装 置1所进行的激光加工的激光传送效率较好，激光加工性能良好。实施例2 使用第1实施方式的激光加工装置1进行金属材料的直线挖槽加工。作为被加工 物W，使用SUS。喷嘴10的孔径为60 μ m,从高压泵22压送的水的压力为18MPa，激光频率 为10kHz，激光输出为15W，使激光加工装置1的设置台以2mm/秒的速度进行直线移动，同 时进行规定次数的往复移动，来进行在被加工物W上形成直线状的槽的加工。比较例2在将支架28以及盖30从第1实施方式的激光加工装置1卸下的状态下，进行与 实施例2相同的直线挖槽加工。其他实验条件与实施例2相同。 实施例2与比较例2的对比在实施例2中，通过使激光往复移动5次，形成了约1. 8mm深度的槽。并且，通过 使激光往复移动10次，形成了约2. 3mm深度的槽。另一方面，在比较例2中，通过使激光往复移动5次，形成了约1.6mm深度的槽。并 且，通过使激光往复移动10次，形成了约1. 7mm深度的槽。如上所述，在实施例2中，当增加激光照射的往复移动次数时，与此相伴，了解到 所形成的槽的深度增加。与此相对，在比较例2中，即使增加激光照射的往复移动次数，槽 的深度几乎不会增加。即，在比较例2的激光加工装置中，即使增加激光照射的往复移动次 数，也不能形成一定以上的深度的槽。根据以上所述，可以确认与比较例2中的激光加工相比，实施例2中的激光加工装 置1所进行的激光加工的激光传送效率较好，激光加工性能良好。
权利要求
一种激光加工装置，包括产生激光的激光振荡器、以及将喷流液体喷射于被加工物的喷嘴，通过在从所述喷嘴喷射的喷流液柱内被引导的激光来加工所述被加工物，所述激光加工装置的特征在于包括盖，配置在所述喷嘴与所述被加工物之间，保护所述喷嘴以及所述喷流液柱不受喷射的所述喷流液体的溅起的影响，在所述盖上形成从所述喷嘴喷射的喷流液柱能够通过的孔。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述孔通过在从所述喷嘴喷射的所述喷流液柱内被引导的激光形成。
3.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于，从所述喷嘴的上面到所述盖的上面的距离为4-40mm，在所述盖的上面设置空间部，所 述空间部的沿着所述喷流液柱的方向的尺寸在2mm以上，并且所述空间部的大致垂直于所 述喷流液柱的方向的尺寸在5mm以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，所述孔的直径在所述喷流液柱的直径以上，并且在所述喷流液柱的直径的20倍以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，所述盖形成薄板状。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的激光加工装置，其特征在于还包括空气喷射装置，配置在所述盖与所述被加工物之间，向所述被加工物喷射空气。
7.一种激光加工装置的制造方法，包括产生激光的激光振荡器、以及将喷流液体喷射 于被加工物的喷嘴，通过在从所述喷嘴喷射的喷流液柱内被引导的激光来加工所述被加工 物，所述激光加工装置的制造方法的特征在于包括在所述喷嘴与所述被加工物之间安装盖的步骤，其中，所述盖保护所述喷嘴以及所述 喷流液柱不受喷射的所述喷流液体的溅起的影响；以及通过照射在所述喷流液柱内被引导的激光，在所述盖上形成所述喷流液柱能够通过的 孔的步骤。
8.一种激光加工方法，利用激光加工装置来进行，所述激光加工装置包括产生激光的 激光振荡器、以及将喷流液体喷射于被加工物的喷嘴，通过在从所述喷嘴喷射的喷流液柱 内被引导的激光来加工所述被加工物，所述激光加工方法的特征在于包括在所述喷嘴与所述被加工物之间安装盖的步骤，其中，所述盖保护所述喷嘴以及所述 喷流液柱不受喷射的所述喷流液体的溅起的影响；通过照射在所述喷流液柱内被引导的激光，在所述盖上形成所述喷流液柱能够通过的 孔的步骤；以及利用在通过所述孔的所述喷流液柱内被引导的激光对所述被加工物进行加工的步骤。
全文摘要
本发明提供一种能够防止液体附着于喷嘴并且能够使激光的传送效率提高的激光加工装置、该激光加工装置的制造方法、以及激光加工方法。激光加工装置(1)包括产生激光的激光振荡器(14)、以及将喷流液体喷射于被加工物W的喷嘴(10)，通过在从喷嘴(10)喷射的喷流液柱F内被引导的激光来加工被加工物W，该激光加工装置(1)包括盖(30)，该盖(30)配置在喷嘴(10)与被加工物W之间，保护喷嘴(10)以及喷流液柱F不受喷射的喷流液体的溅起的影响，盖(30)具有贯通孔(36)。
文档编号B23K26/14GK101844274SQ201010145158
公开日2010年9月29日 申请日期2010年3月22日 优先权日2009年3月24日
发明者寺信行, 小掠隆广, 村椿良司, 永田幸明 申请人:速技能机械有限公司