激光加工方法及激光加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种进行激光加工的激光加工方法及激光加工装置。
【背景技术】
[0002]作为对加工对象物进行加工的方法及装置，有使用激光的激光加工方法及激光加工装置。例如，在专利文献1中记载有对被加工物照射至少两种波长的激光束而进行孔加工的激光加工方法。具体而言，记载有通过如下步骤进行加工的方法，包括:将光斑直径比孔径小的第1激光束沿孔的内周照射而进行加工的步骤;及将光斑直径比孔径小、且波长比第1激光束长的第2激光束照射于比孔的周缘更靠近内侧的步骤。并且，记载有通过后面的步骤来加工在前面的步骤中未被加工而残留的部分的方法。并且，在专利文献1中记载有在使激光束旋转的同时进行照射并开孔的方法。并且，在专利文献2中记载有作为使激光束旋转的机构而使用电磁驱动的方法。
[0003]以往技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利公开2011-110598号公报
[0006]专利文献2:日本专利第2828871号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的技术课题
[0008]在此，作为加工对象物，有在金属层上层叠有特性与金属层不同的材料的保护层的结构体。保护层例如作为从热、应力及异物接触中的至少一种保护金属层的层而层叠于金属层上。将这种在金属层上层叠有保护层的层叠体作为加工对象物的情况下，难以适当地加工保护层，并且难以在维持金属层和保护层这两者的品质的同时提高加工速度。
[0009]本发明用于解决上述课题，其目的在于提供一种能够对在金属层上层叠有保护层的加工对象物以高品质且高精度进行加工的激光加工方法及激光加工装置。
[0010]用于解决技术课题的手段
[0011]为了解决上述课题并实现目的，本发明为一种激光加工方法，其使用至少照射对加工对象物进行加工的短脉冲激光的激光加工头来加工所述加工对象物，其中，所述加工对象物为在金属层上形成有保护层的层叠结构，所述激光加工方法包括:短脉冲激光加工工序，对所述保护层照射短脉冲激光，并切削所述保护层;及金属层加工工序，对在所述短脉冲激光加工工序中已切削的区域的所述金属层进行切削。
[0012]并且，优选所述短脉冲激光加工工序在与所述金属层的表面正交的方向上，将所述金属层切削成0.001mm以上且所述金属层的厚度的50%以下的深度。
[0013]并且，优选所述短脉冲激光加工工序在照射所述短脉冲激光的方向上，将所述金属层切削成0.001mm以上且所述金属层的厚度的50%以下的深度。
[0014]为了解决上述课题并实现目的，本发明为一种激光加工方法，其使用至少照射对加工对象物进行加工的激光的激光加工头来加工所述加工对象物，其中，所述加工对象物为在金属层上形成有保护层的层叠结构，所述激光加工方法包括:金属层加工工序，将所述保护层和所述金属层一并进行切削；及短脉冲激光加工工序，对包括在所述金属层加工工序中已切削的区域的端面在内的所述保护层照射短脉冲激光，并切削所述保护层。
[0015]为了解决上述课题并实现目的，本发明为一种激光加工方法，其使用至少照射对加工对象物进行加工的激光的激光加工头来加工所述加工对象物，其中，所述加工对象物为在金属层上形成有保护层的层叠结构，所述激光加工方法包括:金属层加工工序，对未形成有所述保护层的所述加工对象物的所述金属层进行切削；层叠工序，在所述金属层加工工序中已切削的所述加工对象物上层叠所述保护层;及短脉冲激光加工工序，对与在所述层叠工序中层叠有所述保护层的所述加工对象物的在所述金属层加工工序中已切削的区域重合的区域，照射短脉冲激光，并切削所述保护层。
[0016]并且，优选所述短脉冲激光加工工序及所述金属层加工工序在所述加工对象物上形成孔的加工，所述短脉冲激光加工工序在所述保护层上形成孔，该孔的直径大于所述金属层加工工序在所述金属层上形成的孔。
[0017]并且，优选所述金属层加工工序对在所述短脉冲激光加工工序中已切削的区域照射光纤激光，并切削所述金属层。
[0018]并且，优选所述保护层由耐热性材料或耐摩性材料形成。并且，优选所述保护层为热障涂层。并且，优选所述保护层为氧化铝(A1203)、氧化锆(Zr02)、氧化钛(Ti02)、镍铬铝(NiCrAl)、钴铬铝(CoCrAl)、氧化铝-二氧化钛(Al203-Ti02)、氧化铬(Cr203)、碳化络(Cr3C2-NiCr)或碳化钨(Cr3C2_NiCr、Cr3C2-CoCr、Cr3C2-Co)。
[0019]并且，优选所述激光加工头具有:激光回转部，使所述短脉冲激光相对于所述加工对象物回转;及聚光光学系统，使通过所述激光回转部而回转的所述短脉冲激光聚光，所述短脉冲激光加工工序利用所述激光回转部使所述激光照射于所述加工对象物的位置旋转。
[0020]为了解决上述课题并实现目的，本发明为一种激光加工装置，其特征在于，包括:载物台单元，包括支承加工对象物的载物台；激光加工单元，包括输出光纤激光的光纤激光光源、输出短脉冲激光的短脉冲激光光源、及照射对所述加工对象物进行加工的激光的激光加工头;移动单元，具有使所述激光加工头和所述载物台在Y轴方向上相对移动的Y轴移动机构、使所述激光加工头相对于所述Y轴移动机构在X轴方向上相对移动的X轴移动机构、及固定于所述X轴移动机构并使所述激光加工头在Z轴方向上相对移动的Z轴移动机构;及控制部，控制各部的动作，所述激光加工头具有:切换机构，将使所述光纤激光入射于激光回转部的状态和使所述短脉冲激光入射于所述激光回转部的状态进行切换;激光回转部，使所述激光相对于所述加工对象物回转;聚光光学系统，使通过所述激光回转部而回转的激光聚光，利用所述激光回转部使所述激光照射于所述加工对象物的位置旋转。
[0021 ]在此，优选还具备轨道调整机构，其配置于所述短脉冲激光的路径上，将所述短脉冲激光的照射位置向比所述激光回转的路径的中心更靠近外侧偏移，并调整到所述光纤激光不会入射的轨道。
[0022]并且，优选所述轨道调整机构设置于所述激光回转部的棱镜。
[0023]并且，优选所述轨道调整机构设置于所述聚光光学系统的透镜。
[0024]并且，优选还具备照射位置调整机构，其配置于所述短脉冲激光的路径上，并调整所述短脉冲激光的照射位置，所述控制部根据所述光纤激光的照射位置，由所述照射位置调整机构调整所述短脉冲激光的照射位置。
[0025]并且，优选所述加工对象物为在金属层上形成有保护层的层叠结构，所述控制部从所述激光加工单元对所述加工对象物照射所述短脉冲激光而切削所述保护层。
[0026]发明效果
[0027]根据本发明，通过短脉冲激光进行层叠于金属层上的保护层的切削，能够抑制浮渣的附着或龟裂的产生。由此，能够减少对保护层带来的影响，并能够进一步提高加工精度。并且，通过用不同于短脉冲激光的加工方式加工金属层，能够在短时间内进行金属层的加工。
【附图说明】
[0028]图1是表示本实施方式所涉及的激光加工装置的概略结构的示意图。
[0029]图2是表示激光加工头的概略结构的示意图。
[0030]图3是用于说明激光加工头的动作的说明图。
[0031]图4是用于说明激光加工头的动作的说明图。
[0032]图5是用于说明激光加工头的动作的说明图。
[0033]图6是用于说明激光加工头的动作的说明图。
[0034]图7是用于说明激光加工头的动作的说明图。
[0035]图8是表示加工对象物的结构的一例的示意图。
[0036]图9是用于说明激光加工装置的动作的流程图。
[0037]图10A是用于说明激光加工装置的动作的说明图。
[0038]图10B是用于说明激光加工装置的动作的说明图。
[0039]图11是用于说明激光加工装置的动作的说明图。
[0040]图12A是用于说明激光加工装置的动作的说明图。
[0041]图12B是用于说明激光加工装置的动作的说明图。
[0042]图13是用于说明激光加工装置的动作的流程图。
[0043]图14A是用于说明激光加工装置的动作的说明图。
[0044]图14B是用于说明激光加工装置的动作的说明图。
[0045]图15是用于说明激光加工装置的动作的流程图。
[0046]图16是用于说明激光加工装置的动作的说明图。
[0047]图17是表示另一实施方式所涉及的激光加工装置的概略结构的示意图。
[0048]图18是表示另一实施方式所涉及的激光加工装置的概略结构的示意图。
[0049]图19是表示另一实施方式所涉及的激光加工装置的切换机构的局部结构的示意图。
[0050]图20是表示另一实施方式所涉及的激光加工装置的切换机构的局部结构的示意图。
[0051]图21是表示另一实施方式所涉及的激光加工装置的切换机构的局部结构的示意图。
[0052]图22是表示另一实施方式所涉及的激光加工装置的概略结构的示意图。
[0053]图23是表示另一实施方式所涉及的激光加工装置的概略结构的示意图。
[0054]图24是表示图23中示出的激光加工装置的光学系统的概略结构的示意图。
[0055]图25是从激光的入射方向观察轨道调整机构及棱镜的示意图。
[0056]图26是从与激光的入射方向正交的方向观察轨道调整机构及棱镜的示意图。
[0057]图27是将激光的照射位置附近放大表示的放大图。
[0058]图28是表示另一实施方式所涉及的激光加工装置的概略结构的示意图。
[0059]图29是表示图28中示出的激光加工装置的光学系统的概略结构的示意图。
[0060]图30是从激光的入射方向观察轨道调整机构及聚光透镜的示意图。
[0061]图31是从与激光的入射方向正交的方向观察轨道调整机构及聚光透镜的示意图。
[0062]图32是将激光的照射位置附近放大表示的放大图。
[0063]图33是表示另一实施方式所涉及的激光加工装置的概略结构的示意图。
[0064]图34A是用于说明激光加工装置的动作的说明图。
[0065]图34B是用于说明激光加工装置的动作的说明图。
[0066]图35A是用于说明激光加工装置的动作的说明图。
[0067]图35B是用于说明激光加工装置的动作的说明图。
【具体实施方式】
[0068]参考附图，对用于实施本发明的方式(实施方式)进行详细的说明。本发明并不限定于以下实施方式中记载的内容。并且，以下所记载的构成要件中包括本领域技术人员能够容易构想的内容、及实际上相同的内容。另外，以下所记载的结构可以适当地进行组合。并且，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行结构的各种省略、置换或变更。
[0069]图1是表示本实施方式所涉及的激光加工装置的概略结构的示意图。图2是表示激光加工头的概略结构的示意图。图3至图7是分别用于说明激光加工头的动作的说明图。
[0070]如图1所示，激光加工装置10是对加工对象