激光加工装置及激光加工方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103084732 A (43)申请公布日 2013.05.08 CN 103084732 A *CN103084732A* (21)申请号 201210382394.2 (22)申请日 2012.10.10 2011-236098 2011.10.27 JP B23K 26/00(2006.01) B23K 26/08(2006.01) (71)申请人 三菱综合材料株式会社 地址 日本东京 (72)发明人 久保拓矢 日向野哲 高桥正训 (74)专利代理机构 北京德琦知识产权代理有限 公司 11018 代理人 张路 王琦 (54) 发明名称 激光加工装置及激光加工方法。

2、 (57) 摘要 本发明提供一种激光加工装置及方法， 该激 光加工装置及方法能够轻松地得到旋转体的平滑 的加工面。本发明的激光加工装置将激光束 L 照 射于加工对象物来进行形状形成， 其中， 该激光加 工装置具备 ： 位置调整机构， 其使加工对象物绕 轴中心旋转， 并且调整加工对象物与激光束之间 的相对位置关系 ； 激光照射机构， 其将激光束聚 光照射于加工对象物的外周面 ； 及控制部， 控制 部通过位置调整机构及激光照射机构使加工对象 物的旋转轴 O 相对于与激光束的光轴正交的假想 面 K 倾斜， 并使加工对象物在将光轴配设在相对 于旋转轴异面的位置的状态下进行旋转， 并以将 焦点位置与假想。

3、面之间的距离维持为恒定的状态 将激光束照射于加工对象物的外周面并使其沿旋 转轴摆动， 从而进行加工。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书8页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103084732 A CN 103084732 A *CN103084732A* 1/1 页 2 1. 一种激光加工装置， 其将激光束照射于圆柱状、 圆筒状或外周面的至少一部分呈 截面圆弧状的柱状或棒状的加工对象物来进行形状形成， 其特征在于， 该激光加工装置具 备 ： 位置调。

4、整机构， 其保持所述加工对象物并使其绕轴中心旋转， 并且调整所述加工对象 物与所述激光束之间的相对位置关系 ； 激光照射机构， 其将所述激光束聚光照射于所述加工对象物的外周面 ； 及 控制部， 其控制所述位置调整机构及所述激光照射机构， 所述控制部通过所述位置调整机构及所述激光照射机构使所述加工对象物的旋转轴 相对于与所述激光束的光轴正交的假想面倾斜， 并使所述加工对象物在将所述激光束的光 轴配设在相对于所述旋转轴异面的位置的状态下进行旋转， 并以将所述激光束的焦点位置 与所述假想面之间的距离维持为恒定的状态将所述激光束照射于所述加工对象物的外周 面并使其沿所述旋转轴摆动， 从而进行激光车床加。

5、工。 2. 如权利要求 1 所述的激光加工装置， 其特征在于， 所述控制部将所述激光束的焦点位置配设在所述加工对象物的加工面上的所述激光 束的摆动范围的中心位置。 3. 如权利要求 1 或 2 所述的激光加工装置， 其特征在于， 所述激光照射机构照射具有高斯形状的截面光强度分布的所述激光束。 4. 一种激光加工方法， 该加工方法将激光束照射于圆柱状、 圆筒状或外周面的至少一 部分呈截面圆弧状的柱状或棒状的加工对象物来进行形状形成， 其特征在于， 该激光加工 方法具有 ： 位置调整工序， 其保持所述加工对象物并使其绕轴中心旋转， 并且调整所述加工对象 物与所述激光束之间的相对位置关系 ； 及 激。

6、光照射工序， 其将所述激光束聚光照射于所述加工对象物的外周面， 该激光加工方法使所述加工对象物的旋转轴相对于与所述激光束的光轴正交的假想 面倾斜， 并使所述加工对象物在将所述激光束的光轴配设在相对于所述旋转轴异面的位置 的状态下进行旋转， 并以将所述激光束的焦点位置与所述假想面之间的距离维持为恒定的 状态将所述激光束照射于所述加工对象物的外周面并使其沿所述旋转轴摆动， 从而进行激 光车床加工。 权 利 要 求 书 CN 103084732 A 2 1/8 页 3 激光加工装置及激光加工方法 技术领域 0001 本发明涉及一种使圆柱状或圆筒状等的加工对象物旋转的同时进行激光加工的 激光加工装置及。

7、激光加工方法。 背景技术 0002 以往， 作为使圆柱状或圆筒状的加工对象物旋转的同时进行加工的方法， 有使用 切削工具、 磨削工具的车床加工。这种方法在加工小尺寸脆性材料时， 有时很难得到 m 单 位的较高的加工尺寸精确度， 或产生崩刀等问题， 作为能够消除这些问题的加工方法而研 发出了使用激光的车床加工方法。 0003 例如， 专利文献 1 中， 提出有如下方法 ： 使圆柱状的加工对象物绕中心轴旋转的同 时， 将通过焦距比较长的透镜聚光的激光以焦点与圆柱状的加工对象物的侧面相切的方式 照射来进行加工的方法 ； 或使圆柱状的加工对象物绕中心轴旋转的同时， 将通过焦距比较 短的透镜聚光的激光以。

8、光轴垂直于加工对象物的表面且激光的焦点成为加工对象物的表 面的方式照射来进行加工的方法。 0004 专利文献 1 ： 日本专利公开平 08-132259 号公报 0005 上述以往的技术中留有以下课题。 0006 进行以往的激光加工的加工面的平滑性与使用切削工具时的加工相比较差， 很难 得到表面粗糙度较小的加工面。 另一方面， 近年来， 对于光学部件或工具的切削刃等要求表 面平滑度的产品也采用激光加工。因此， 各地都在尝试着基于激光加工的平滑精加工。然 而， 在专利文献 1 的技术中， 由于随着朝向旋转体的轴向扫描激光及旋转体的旋转而导致 在加工面产生凹凸较大的螺旋状的加工痕迹， 因此， 为得。

9、到平滑的加工面， 需要通过对同一 部位反复照射激光来减少加工痕迹， 由此导致加工时间的增加。 发明内容 0007 本发明是鉴于上述课题而完成的， 其目的在于提供一种能够轻松地得到旋转体的 平滑的加工面的激光加工装置及激光加工方法。 0008 本发明为解决上述课题而采用了以下结构。 即， 本发明的激光加工装置， 其将激光 束照射于圆柱状、 圆筒状或外周面的至少一部分呈截面圆弧状的柱状或棒状的加工对象物 来进行形状形成， 其特征在于， 该激光加工装置具备 ： 位置调整机构， 其保持所述加工对象 物并使其绕轴中心旋转， 并且调整所述加工对象物与所述激光束之间的相对位置关系 ； 激 光照射机构， 其将。

10、所述激光束聚光照射于所述加工对象物的外周面 ； 及控制部， 其控制所述 位置调整机构及所述激光照射机构， 所述控制部通过所述位置调整机构及所述激光照射机 构使所述加工对象物的旋转轴相对于与所述激光束的光轴正交的假想面倾斜， 并使所述加 工对象物在将所述激光束的光轴配设在相对于所述旋转轴异面的位置的状态下进行旋转， 并以将所述激光束的焦点位置与所述假想面之间的距离维持为恒定的状态将所述激光束 照射于所述加工对象物的外周面并使其沿所述旋转轴摆动， 从而进行激光车床加工。 说 明 书 CN 103084732 A 3 2/8 页 4 0009 另外， 本发明的激光加工方法， 其将激光束照射于圆柱状、。

11、 圆筒状或外周面的至少 一部分呈截面圆弧状的柱状或棒状的加工对象物来进行形状形成， 其特征在于， 该激光加 工方法具有 ： 位置调整工序， 其保持所述加工对象物并使其绕轴中心旋转， 并且调整所述加 工对象物与所述激光束之间的相对位置关系 ； 及激光照射工序， 其将所述激光束聚光照射 于所述加工对象物的外周面， 该激光加工方法使所述加工对象物的旋转轴相对于与所述激 光束的光轴正交的假想面倾斜， 并使所述加工对象物在将所述激光束的光轴配设在相对于 所述旋转轴异面的位置的状态下进行旋转， 并以将所述激光束的焦点位置与所述假想面之 间的距离维持为恒定的状态将所述激光束照射于所述加工对象物的外周面并使其。

12、沿所述 旋转轴摆动， 从而进行激光车床加工。 0010 这些激光加工装置及激光加工方法中， 由于在上述状态下使加工对象物旋转， 并 以将激光束的焦点位置与所述假想面之间的距离维持为恒定的状态将激光束照射于加工 对象物的外周面并使其沿所述旋转轴摆动， 从而进行激光车床加工， 因此激光的焦点位置 与加工对象物的照射位置之间的距离根据摆动而周期性地变动， 从而加工对象物的照射位 置上的激光的光束形状发生周期性变化， 能够得到凹凸较小的平滑的加工面。 因此， 能够抑 制加工对象物的外周面上产生螺旋状的加工痕迹， 并能够在短时间内得到表面粗糙度较小 的加工面。 0011 并且， 本发明的激光加工装置的特。

13、征在于， 所述控制部将所述激光束的焦点位置 配设在所述加工对象物的加工面上的所述激光束的摆动范围的中心位置。 0012 即， 在该激光加工装置中， 由于控制部将激光束的焦点位置配设在加工对象物的 加工面上的激光束的摆动范围的中心位置， 因此在摆动的中心位置以能量密度最高的小径 照射激光束， 并且在摆动的两端部上以能量密度较低的比较大的直径照射激光束。 因此， 在 摆动中心加工对象物被加工成凹凸较深较大， 并且在摆动端部加工对象物被加工成凹凸较 浅较小。 因此， 能够在摆动中心较大地加工， 并且能够在整个摆动幅度内得到平滑的加工痕 迹。 0013 并且， 本发明的激光加工装置的特征在于， 所述激。

14、光照射机构照射具有高斯形状 的截面光强度分布的所述激光束。 0014 即， 在该激光加工装置中， 由于激光照射机构照射具有高斯形状的截面光强度分 布的激光束， 因此当以将激光束的光轴配设在相对于旋转轴异面的位置的状态对加工对象 物的外周面照射激光束时 （尤其是在从切线方向照射激光束时） ， 加工面的表面粗糙度根据 光束的外周侧的能量密度大幅降低的高斯形状的截面光强度分布而变得更小。 0015 根据本发明， 得到如下效果。 0016 即， 根据本发明所涉及的激光加工装置及激光加工方法， 以将激光束的焦点位置 与所述假想面之间的距离维持为恒定的状态将激光束照射于加工对象物的外周面并使其 沿所述旋转。

15、轴摆动， 从而进行激光车床加工， 因此能够抑制螺旋状的加工痕迹的产生而在 短时间内得到凹凸较小的平滑的加工面。 由此， 能够以简便的装置结构进行加工， 加工面的 平滑性得到提高， 并且得到较高的生产率。 0017 例如， 本发明的激光加工装置及激光加工方法适合于钻头或立铣刀的形态加工等 类似于圆柱或圆筒形状的以金属元素的无机化合物或非金属元素的单体或化合物为主成 分的材料等的加工。 说 明 书 CN 103084732 A 4 3/8 页 5 附图说明 0018 图 1 是在本发明所涉及的激光加工装置及激光加工方法的一实施方式中表示激 光加工装置的概要性整体结构图。 0019 图 2 是在本实。

16、施方式中表示加工对象物与激光束的照射方向在相对于旋转轴的 垂直截面上的位置关系的说明图。 0020 图 3 是在本实施方式中表示从正面 （Y 方向） 观察的加工对象物与激光束的摆动之 间的位置关系的说明图。 0021 图 4 是在本实施方式中表示照射于加工对象物的激光光束束径与摆动之间的关 系的说明图。 0022 图 5 是在本实施方式中表示在摆动范围内的加工对象物中的激光束照射状态 （a） 与加工状态 （b） 的图。 0023 图 6 是在本实施方式中表示关于对加工对象物的外周面垂直照射激光束时 （a） 与 从外周面的切线方向照射激光束时 （b） 的加工状态的说明图。 0024 图 7 是在。

17、本发明所涉及的激光加工装置及激光加工方法的实施例中表示摆动时 与不摆动时相对于加工时间的加工面的表面粗糙度的曲线图。 0025 图 8 是在本发明所涉及的激光加工装置及激光加工方法的比较例中表示不使激 光束摆动时加工后的加工对象物的放大照片。 0026 图 9 是在本发明的实施例中表示使激光束摆动时加工后的加工对象物的放大照 片。 0027 符号说明 0028 1- 激光加工装置， 2- 位置调整机构， 3- 激光照射机构， 4- 控制部， K- 与激光束的 光轴正交的假想面， L- 激光束， LA- 激光束的光轴， O- 加工对象物的旋转轴， P1- 激光束的 焦点位置， W- 加工对象物。。

18、 具体实施方式 0029 以下， 参考图 1 至图 6 说明本发明所涉及的激光加工装置及激光加工方法的一实 施方式。 另外， 以下说明中使用的各附图中， 存在为将各部件设为能够识别或容易识别的大 小而根据需要适当改变比例尺的部分。 0030 如图 1 所示， 本实施方式的激光加工装置 1， 其将激光束 （激光） L 照射于圆柱状、 圆 筒状或外周面的至少一部分呈截面圆弧状的柱状或棒状的加工对象物 W 来进行形状形成， 其中， 该激光加工装置具备 ： 位置调整机构 2， 其保持加工对象物 W 并使其绕轴中心旋转， 并 且调整加工对象物 W 与激光束 L 之间的相对位置关系 ； 激光照射机构 3，。

19、 其将激光束 L 聚光 照射于加工对象物 W 的外周面 ； 及控制部 4， 其控制位置调整机构 2 及激光照射机构 3。 0031 上述控制部 4 具有如下功能 ： 如图 2 及图 3 所示， 通过位置调整机构 2 及激光照射 机构 3 使加工对象物 W 的旋转轴 O 相对于与激光束 L 的光轴 LA 正交的假想面 K 倾斜， 并使 加工对象物 W 在将激光束 L 的光轴 LA 配设在相对于旋转轴 O 异面的位置的状态下进行旋 转， 并以将激光束 L 的焦点位置与假想面 K 之间的距离维持为恒定的状态将激光束 L 照射 于加工对象物 W 的外周面 （加工面） 并使其沿旋转轴 O 摆动， 从而进。

20、行激光车床加工。 说 明 书 CN 103084732 A 5 4/8 页 6 0032 并且， 图 2 中， 符号 W0 表示加工前的加工对象物 W 的截面形状 （加工前形态） ， 符号 W1 表示作为加工目标的加工对象物 W 的截面形状 （加工目标形态） 。另外， 图 2 表示加工前 形态 W0 为不均衡的大致圆柱形态的情况， 在这种情况下也表示加工后的加工对象物的形 态成为由加工对象物的旋转轴与激光束的光轴 LA 之间的位置关系以及激光束 L 的焦点位 置确定半径的精确度较高的圆柱。 0033 作为上述加工对象物W， 能够加工由各种材料形成的加工对象物。 例如为以金属元 素为主成分的材料。

21、 （单体金属、 合金、 金属间化合物等） 、 金属元素的无机化合物 （氧化物、 碳 化物、 氮化物、 硼化物等） 、 非金属元素的单体或化合物 （硅、 金刚石、 cBN 等） 、 有机化合物或 有机金属化合物、 或将它们的微粒子进行混合而得到的烧结体等。 尤其是， 为得到本发明的 效果， 优选金属元素的无机化合物或非金属元素的单体或化合物等。 即， 这是因为若加工对 象物 W 由上述材料构成， 则与以金属元素为主成分的材料或有机化合物等相比， 激光照射 部的熔融较少， 激光加工痕迹明显， 因此能够得到更高的平滑性提高效果。另外， 后述的实 施例的加工对象物 W 中采用圆柱状的 cBN 烧结体。。

22、 0034 上述位置调整机构 2 包含 ： XY 载物台部 5， 其能够向与水平面平行且相互正交的 X 方向及 Y 方向移动 ； 测角载物台部 6， 其设置于该 XY 载物台部 5 上， 并能够使加工对象物 W 相对于水平面的设置面以任意角度 1 倾斜 ； 及单轴载物台部 8， 其设置于该测角载物台部 6 上， 并固定有能够保持并使加工对象物 W 旋转的马达等旋转机构 7， 并且能够在倾斜方向 上移动。 0035 另外， 图中， 对于上述 X 方向、 Y 方向及与该两个方向正交的 Z 方向， 将相对于水平 面以角度 1 倾斜的旋转轴 O 的延伸方向设为 X 方向， 将与该 X 方向正交的水平方。

23、向 设为 Y 方向， 并将与该 X 方向及 Y 方向正交的方向设为 Z 方向来记载。 0036 上述激光照射机构 3 具备 ： 激光光源 9， 其基于 Q 开关的触发信号对成为激光束 L 的激光进行振荡 ； 电流扫描仪 10， 其使照射的激光束 L 进行扫描 ； 及 CCD 摄像机 11， 其为确 认被保持的加工对象物 W 的加工位置而进行拍摄。另外， 电流扫描仪 10 的正下方设置有将 激光束 L 聚光成斑点状的光学系统 （聚光光学系统） （省略图示） 。 0037 上述激光光源 9 能够使用能够照射 190 550nm 内的任意波长的激光的光源， 例 如后述的实施例中使用能够振荡射出波长为。

24、 355nm 的激光的光源。 0038 上述电流扫描仪 10 及聚光光学系统配置于位置调整机构 2 的正上方。并且， 上述 CCD 摄像机 11 与电流扫描仪 10 及聚光光学系统邻接设置。 0039 上述控制部 4 具有控制位置调整机构 2 与激光照射机构 3 来调整加工对象物 W 与 激光束 L 之间的相对位置关系的功能。即， 控制部 4 为了进行激光车床加工而如图 2 至图 4 所示进行将激光束 L 的光轴 LA 配设在相对于加工对象物 W 的旋转轴 O 异面的位置的位置 调整， 并且一边照射激光束L， 一边使其摆动。 该摆动是以维持焦点位置P1的高度的状态使 激光束 L 在相对于光轴 。

25、LA 垂直的方向上以恒定的宽度反复往返扫描的动作。 0040 例如， 控制部 4 在进行上述激光车床加工时移动 XY 载物台部 5 或单轴载物台部 8， 并如图 2 所示将激光束 L 的焦点作为加工对象物 W 的加工目标形态 W1 的表面， 并且向激 光束 L 的照射点上的加工目标形态 W1 的外周面的法线 H 与激光束 L 的光轴 LA 之间的角度 2 成为预先设定的值的位置移动加工对象物。另外， 控制部 4 也可以通过电流扫描仪 10 及聚光光学系统的镜面操作来移动激光束 L 的光轴 LA， 由此进行同样的位置调整， 从而代 说 明 书 CN 103084732 A 6 5/8 页 7 替。

26、移动 XY 载物台部 5。 0041 角度 2 的值如下进行设定。一般来讲， 将激光束照射于加工对象物的倾斜面时， 若加工对象物的激光照射部中倾斜面的法线与激光束的光轴所成的角 超过一定的大 小， 则照射于加工对象物表面的激光束的能量密度 （与 cos 成比例） 低于加工对象物的加 工阈值， 不进行加工。将此时的角度定义为加工界限角。因此， 在激光车床加工中， 在将激 光束 L 的照射点 P2 中加工目标形态 W1 的外周面的法线 H 与激光束 L 的光轴 LA 之间的角 度 2 设定为加工界限角并进行充分时间的激光加工时， 加工对象物 W 的形态成为与加工 目标形态 W1 一致。并且， 此时。

27、加工对象物 W 的实际加工后的形态对于加工前形态 W0 几乎 没有影响。 另外， 由于加工界限角根据激光束的种类或能量密度、 加工对象物的材料种类等 的组合而变化， 因此需要预先通过试验进行调查。 0042 并且， 为既得到基于摆动的加工面的平滑化效果， 又得到最大的激光加工速度， 只 要将在摆动的整个区域中照射于加工对象物W的激光束L设为通过激光产生烧蚀反应的能 量密度的下限以上即可。并且， 根据加工对象物 W 的材料种类， 还有时将激光束 L 的能量密 度设定在低于通过激光产生烧蚀反应的能量密度的下限且在虽不产生烧蚀反应但产生熔 融的能量密度的下限以上的区域中， 并使表面熔融， 从而得到降。

28、低表面粗糙度的效果。 0043 使用该激光加工装置 1 的本实施方式的激光加工方法进行如下激光车床加工 ： 如 图 2 及图 3（b） 所示， 在将激光束 L 的光轴 LA 配设在相对于加工对象物 W 的旋转轴 O 异面 的位置的状态下使加工对象物 W 旋转， 并将激光束 L 照射于加工对象物 W 的外周面。 0044 进行该激光车床加工时， 控制部 4 使加工对象物 W 的旋转轴 O 相对于与激光束 L 的光轴 LA 正交的假想面 K 倾斜， 并使加工对象物 W 在将激光束 L 的光轴 LA 配设在相对于 旋转轴 O 异面的位置的状态下进行旋转， 并以将激光束 L 的焦点位置 P1 与假想面。

29、 K 之间的 距离维持为恒定的状态将激光束 L 照射于加工对象物 W 的外周面并使其沿旋转轴 O 摆动， 从而进行激光车床加工。 0045 并且， 控制部 4 将激光束 L 的焦点位置 P1 配设在加工对象物 W 的加工面上的激光 束 L 的摆动范围的中心位置。 0046 即， 如图4及图5的 （a） 所示， 在与焦点位置P1一致的摆动范围的中心位置以能量 密度最高的小径照射激光束 L， 并且在从焦点位置 P1 离开的摆动的两端部上以能量密度较 低的比较大的直径照射激光束 L。因此， 如图 5 的 （b） 所示， 在摆动范围的中心位置加工对 象物 W 被加工成凹凸较深较大， 并且在摆动端部加工。

30、对象物 W 被加工成凹凸较浅较小。因 此， 能够在摆动中心较大地加工， 并且能够在整个摆动幅度内得到平滑的加工痕迹。 0047 如此由于激光束 L 摆动， 因此距焦点位置 P1 的距离在局部的激光照射部发生变 化， 因此， 被脉冲照射的激光束L的每个脉冲的加工痕迹 （脉冲痕迹） 的形状也在摆动范围内 发生变化， 整体上分散不规则的脉冲痕迹， 其结果加工面的凹凸小而实现均等化。 0048 另外， 如图 5 的 （a） 所示， 由激光束 L 的反复频率与摆动时的扫描速度决定的激光 束 L 的脉冲间距离 被设定为被脉冲照射且在加工面上邻接的激光束 L 的光束束径的一 部分相互重叠。 0049 并且，。

31、 上述摆动时的扫描速度与加工对象物 W 的转速被设定为基于摆动的激光束 L的加工面上的光束束径在往返摆动时一部分相互重叠。 即， 上述摆动速度被设定为与上述 转速相比充分快的速度。另外， 激光束 L 的扫描速度无需恒定， 可以使其配合摆动而周期性 说 明 书 CN 103084732 A 7 6/8 页 8 地变化。 0050 并且， 上述激光照射机构 3 照射具有高斯形状的截面光强度分布的基本模式 （TEM00） 的激光束 L。使用这种激光束 L 的理由为， 如图 6 的 （a） 所示， 在将激光束 L 的光 轴 LA 配设为相对于加工对象物 W 的旋转轴 O 垂直时 （垂直照射于加工面时）。

32、 ， 基于 1 个脉冲 的加工痕迹成为截面 U 字形的锋利的形状， 加工面的凹凸变大， 与此相对， 将激光束 L 的光 轴 LA 配设在相对于加工对象物 W 的旋转轴 O 异面的位置时， 尤其是从加工面的切线方向照 射时， 成为宽度较宽较浅的加工面， 加工面的凹凸较小。 0051 并且， 如图 2 所示， 激光束 L 的照射位置设定在激光束 L 处于加工对象物 W 的加工 目标形态 W1 的切线附近的位置 P2 上。P2 为激光束 L 的光轴 LA 与加工目标形态 W1 的 P2 上的法线所成的角成为加工界限角的位置。 0052 如上述， 本实施方式的激光加工装置 1 及激光加工方法中， 由于。

33、在上述状态下使 加工对象物 W 旋转， 并以将激光束 L 的焦点位置 P1 与假想面 K 之间的距离维持为恒定的状 态将激光束 L 照射于加工对象物 W 的外周面并使其沿旋转轴 O 摆动， 从而进行激光车床加 工， 因此激光束 L 的焦点位置 P1 与加工对象物 W 的照射位置之间的距离根据摆动而周期性 地变动， 从而加工对象物W的照射位置上的激光束L的光束形状发生周期性变化， 能够得到 凹凸较小的平滑的加工面。由此， 能够抑制加工对象物 W 的外周面上产生螺旋状的加工痕 迹， 并能够在短时间内得到表面粗糙度较小的加工面。 0053 并且， 由于控制部 4 将激光束 L 的焦点位置 P1 配设。

34、在加工对象物 W 的加工面上的 激光束 L 的摆动范围的中心位置， 因此能够在摆动中心较大地加工， 并且能够在整个摆动 幅度内得到平滑的加工痕迹。 0054 并且， 由于激光照射机构 3 照射具有高斯形状的截面光强度分布的激光束 L， 因此 加工面的表面粗糙度因激光束 L 的外周侧的能量密度大幅降低的高斯形状的截面光强度 分布而变得更小。 0055 实施例 0056 接着， 使用上述实施方式的激光加工装置进行实际的圆柱形状的 cBN 的整修加工 （变更外径尺寸） ， 并示出对其加工面状态进行评价的结果。 0057 另外， 整修前的外径为 600m， 整修后的外径为 500m。以下示出此时的加工。

35、设 定条件。 0058 0059 激光波长 ： 355nm 0060 激光束的反复频率 ： 166kHz 0061 激光束的光束束径 （焦点位置） d ： 12.5m 0062 激光束焦点上的能量密度 （每单位面积、 每单位脉冲） ： 19mJ/mm2 0063 激光束摆动的扫描速度 ： 580mm/s（恒定） 0064 加工对象物的材料种类 ： cBN 烧结体 0065 加工对象物的转速 ： 180 /s 0066 加工对象物的轴向移动速度 ： 40m/s 0067 加工对象物的倾斜角 ： 45 0068 脉冲间距离 ： 5m 说 明 书 CN 103084732 A 8 7/8 页 9 0。

36、069 摆动幅度 ： 100m 0070 另外， 图 4 所示的相邻的脉冲间距离 （由被脉冲照射的激光束按每一脉冲产生 的邻接的加工痕迹的中心的间隔） 根据上述条件成为 0071 =（ （5801000） /（1661000） ） /cos45 5m， 并成为 0072 0.4d（d ： 光束束径） 。 0073 并且， 根据摆动幅度 =100m、 加工对象物的倾斜角 =45， 旋转轴方向的摆 动幅度 A 成为约 141m。加工对象物 W 旋转 360时的轴向移动量 p 为 80m， 因此 p=0.57A。 0074 另外， 上述脉冲间距离 设定为相对于焦点位置 P1 上的光束束径 d 成为 。

37、0.25d 0.75d， 为使基于摆动的平滑化效果最大化， 优选设定在该范围内。若将激 光束 L 的反复频率设为 kHz， 将加工对象物 W 的旋转轴 O 相对于激光束 L 的倾斜角设为 ， 将摆动的扫描速度设为 vmm/s， 则脉冲间距离 可如下得出。 0075 =（1000v） /（cos） m 0076 此时， 关于加工对象物 W 的旋转轴方向的进给速度和由加工对象物 W 的旋转产生 的表面速度， 与激光束 L 的摆动速度相比充分小， 忽略不计。 0077 并且， 将加工对象物 W 旋转 360期间的激光照射点 （摆动扫描的中心点） 的旋转 轴方向的进给量p设定为相对于旋转轴方向的摆动幅。

38、度A成为0.25Ap0.75A， 为使基于摆动的平滑化效果最大化， 优选设定在该范围内。 另外， 激光照射点的旋转轴方向 的进给设为连续且恒速， 并在单轴载物台部 8 进行。 0078 以如此设定的条件进行了本发明的实施例的加工， 但作为本发明的比较例， 在针 对上述加工条件不进行激光束L的摆动时， 也同样进行圆柱形状的cBN的整修加工 （外径尺 寸的变更） ， 并对其加工面的状态进行了评价。另外， 除不摆动这一点外， 其余均设定为与上 述本实施例相同的加工条件。 0079 将对这些摆动时 （本实施例） 与不摆动时 （比较例） 的加工时间与加工面的表面粗 糙度 Ra 的关系进行测定的结果示于图。

39、 7。该测定中使用激光显微镜测量表面粗糙度 Ra。 0080 正如从这些测定结果可知， 在不进行激光束 L 的摆动的比较例中， 表面粗糙度 Ra 的降低程度相对于加工时间较小， 加工 10 分钟后， 表面粗糙度 Ra 也为 0.2 左右， 与此相对， 本发明的实施例中， 表面粗糙度 Ra 在较短的加工时间内大幅降低， 在 5 分钟左右内达到最 小值 （表面粗糙度 Ra ： 约 0.04m） 。 0081 并且， 将使激光束 L 摆动时 （本实施例） 与不摆动时 （比较例） 的加工后的加工对象 物 W 的放大照片示于图 8 及图 9。 0082 正如从这些照片可知， 不使激光束L摆动时 （比较例。

40、） ， 表面产生螺旋状的加工痕迹 而凹凸较大， 与此相对， 使激光束L摆动时 （本实施例） ， 能够确认没有螺旋状的加工痕迹， 整 个外周面为均匀且平滑的表面状态。 0083 另外， 本发明的技术范围不限于上述实施方式及实施例， 在不脱离本发明的宗旨 的范围内能够施加各种变更。 0084 例如， 上述实施方式中， 作为加工对象物使用了圆柱状的加工对象物， 但除圆柱状 外， 能够采用圆筒状或外周面的至少一部分呈截面圆弧状的柱状或棒状的加工对象物。例 如， 还能够适用于在半圆柱状 （从轴向观察时为半圆状的柱形状） 或在圆柱形状的外周面沿 说 明 书 CN 103084732 A 9 8/8 页 10 轴向形成多个狭缝的大致圆柱状等类似于圆柱或圆筒形状的加工对象物。 说 明 书 CN 103084732 A 10 1/5 页 11 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103084732 A 11 2/5 页 12 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103084732 A 12 3/5 页 13 图 5 说 明 书 附 图 CN 103084732 A 13 4/5 页 14 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103084732 A 14 5/5 页 15 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 103084732 A 15 。