激光加工方法及加工装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410168550.4

申请日:

2014.04.24

公开号:

CN104117772A

公开日:

2014.10.29

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):B23K 26/36申请日:20140424|||公开

IPC分类号:

B23K26/36(2014.01)I; B23K26/60(2014.01)I; B23K26/70(2014.01)I; B23K26/042(2014.01)I

主分类号:

B23K26/36

申请人:

三菱综合材料株式会社

发明人:

久保拓矢; 高桥正训; 日向野哲

地址:

日本东京

优先权:

2013.04.25 JP 2013-092934; 2014.04.18 JP 2014-086450

专利代理机构:

北京德琦知识产权代理有限公司 11018

代理人:

康泉;宋志强

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内容摘要

本发明提供一种旋转体的激光加工方法及加工装置,其能够以高精度进行加工对象物的轴向摆动的测定和校正且提高了加工精度。在加工对象物(w)的加工前,使加工对象物(w)旋转,并且将测定用激光(L2)按照其照射方向相对于加工对象物(w)的旋转中心(C)偏离的配置方式照射,在加工对象物(w)的表面进行反射,并测定该反射光(R2)的变化,从而计算因加工对象物(w)的轴心(O)与旋转中心(C)的轴偏离而产生的轴向摆动的大小,并根据其计算值调整加工用激光(L1)的照射位置。

权利要求书

1.  一种激光加工方法,其一边保持并旋转加工对象物一边照射加工用激光来对所述加工对象物进行加工,所述激光加工方法的特征在于,
在加工所述加工对象物之前,使所述加工对象物旋转,并且将测定用激光按照其照射方向相对于所述加工对象物的旋转中心偏离的配置方式照射,在所述加工对象物的表面进行反射,并测定该反射光的变化,从而计算因所述加工对象物的轴心与所述旋转中心的轴偏离而产生的轴向摆动的大小,并根据该计算值调整所述加工用激光的照射位置。

2.
  根据权利要求1所述的激光加工方法,其特征在于,
以所述旋转中心为原点设定由平行于所述照射方向的z轴和与其正交的y轴构成的坐标时,测定所述测定用激光的反射光的任一方向的运动来计算所述轴向摆动的所述z轴方向的位移和所述y轴方向的位移,并根据该计算值调整所述加工用激光的照射位置。

3.
  根据权利要求1或2所述的激光加工方法,其特征在于,
一边保持并旋转所述加工对象物一边将所述加工用激光按照其照射方向相对于所述加工对象物的旋转中心偏离的配置方式照射,对所述加工对象物进行加工,并使所述加工用激光在所述加工对象物的表面反射,并通过随着加工进行的反射光的变化来判定加工终点。

4.
  根据权利要求3所述的激光加工方法,其特征在于,
根据与所述加工用激光的加工位置的变化对应的所述反射光的位置的变化来判定所述加工终点。

5.
  根据权利要求3所述的激光加工方法,其特征在于,
根据与所述加工对象物的表面状态对应的所述反射光的直径的变化来判定所述加工终点。

6.
  根据权利要求3所述的激光加工方法,其特征在于,
根据与所述加工对象物的半径方向尺寸的局部变化对应的反射光的振动的变化来判定所述加工终点。

7.
  根据权利要求1~6中任一项所述的激光加工方法,其特征在于,
将所述测定用激光或所述加工用激光的反射光投影到屏幕上,并根据该投影光来检测所述反射光的变化。

8.
  一种激光加工装置,其特征在于,具有:
工件保持构件,保持并旋转加工对象物;
测定用激光照射构件,将测定用激光按照其照射方向相对于旋转中心偏离的配置方式向所述加工对象物照射;
校正构件,通过在所述加工对象物的表面反射的所述测定用激光的反射光的变化来检测所述加工对象物的轴心与所述旋转中心的轴偏离并计算其计算值;
加工用激光照射构件,根据所述计算值对所述加工对象物进行加工;及
终点判定构件,能够通过在所述加工对象物的表面反射的所述加工用激光的反射光的变化来判定加工终点。

说明书

激光加工方法及加工装置
技术领域
本发明涉及一种用于旋转体的形状形成或表面研磨的激光加工方法及加工装置。
背景技术
在使圆柱状或圆筒状的加工对象物绕其中心轴旋转并将激光从其中心轴偏离地进行照射的激光加工(旋转体的激光加工)中,随着加工的进行,加工对象物表面上的激光的入射角发生变化,因此每单位时间的加工去除量也发生变化。因此,难以根据进行加工去除的体积等来估量所需的加工时间,需要以其他方法来判断加工结束。
作为判断加工结束的以往的方法,例如在专利文献1中提倡在加工之后不久,通过图像来测定尺寸形状并确认是否已获得加工形状的方法。
并且,专利文献2中记载有以激光加工中的发射光的强度来进行结束判断的方法。
专利文献1:日本专利公开平07-116873号公报
专利文献2:日本专利公开平07-124766号公报
专利文献1的方法中,存在因重复形状的确认及再加工而处理花费时间的问题。专利文献2的方法中,激光照射部的发光强度受加工对象物的内部组成的起伏等的影响,因此存在难以精度良好地将发光强度与当前加工量建立对应关联的问题。
并且,这种旋转体的激光加工中,设想在加工时以加工对象物的轴心为旋转中心使其旋转,但将加工对象物的一端部夹紧在旋转机上时,在旋转中心与加工对象物的轴心之间产生微小的偏离,这有可能在加工时引起轴向摆动而导致加工精度的下降。因此,在进行精密加工时,需要剔除因加工对象物的夹紧时的轴偏离而产生的轴向摆动的影响。
发明内容
本发明是鉴于这种情况而完成的,其目的在于提供一种能够以高精度进行加工对象物的轴向摆动的测定和校正且提高了加工精度的激光加工方法及加工装置。
本发明为一种激光加工方法,其一边保持并旋转加工对象物一边照射加工用激光来对所述加工对象物进行加工,其特征在于,在加工所述加工对象物之前,使所述加 工对象物旋转,并且将测定用激光按照其照射方向相对于所述加工对象物的旋转中心偏离的配置方式照射,在加工对象物的表面进行反射,并测定该反射光的变化,从而计算因所述加工对象物的轴心与所述旋转中心的轴偏离而产生的轴向摆动的大小,并根据其计算值调整所述加工用激光的照射位置。
若一边使加工对象物旋转一边照射测定用激光,则测定用激光在加工对象物的表面进行反射。由于配置成测定用激光的照射方向相对于加工对象物的旋转中心偏离,因此该反射光在加工对象物的外周面进行反射而射向与照射方向不同的方向。此时,若加工对象物的轴心与旋转中心一致,则即使加工对象物旋转,测定用激光所照射的照射面的倾斜仍为恒定,因此反射光的行进方向不发生变化而射向恒定的方向。
然而,当加工对象物的轴心与旋转中心偏离时,在测定用激光的照射位置通过的加工对象物的照射面的倾斜随着旋转而发生变化,从而反射光的行进方向也发生变化。
如此,根据随着加工对象物的旋转的测定用激光的照射位置上的反射光的移动,能够计算加工对象物的轴向摆动的大小。并且,根据计算值来使加工用激光的照射位置追随加工对象物的旋转,从而能够校正在安装加工对象物时产生的轴偏离,且能够进行剔除了轴向摆动的影响的高精度的加工。
本发明的激光加工方法的特征在于,以所述旋转中心为原点设定由平行于所述照射方向的z轴和与此正交的y轴构成的坐标时,测定所述测定用激光的反射光的任一方向的运动来计算所述轴向摆动的所述z轴方向的位移和所述y轴方向的位移,并根据其计算值调整所述加工用激光的照射位置。
本发明的激光加工方法的特征在于,一边保持并旋转所述加工对象物一边将所述加工用激光按照其照射方向相对于所述加工对象物的旋转中心偏离的配置方式照射,对所述加工对象物进行加工,并使所述加工用激光在所述加工对象物的表面反射,并通过随着加工进行的反射光的变化来判定加工终点。
若一边使加工对象物旋转一边照射加工用激光进行加工,则加工用激光在加工对象的表面进行反射。由于配置成加工用激光的照射方向相对于加工对象物的旋转中心偏离,因此该反射光的随着加工进行的加工用激光的照射位置上的射束直径、照射位置等的变化扩大地反映于反射光中。根据通过该反射光扩大的加工用激光的变化,能够判定加工终点并能够进行高精度的判定。例如,加工对象物的表面上的射束直径和照射位置的微米单位的变化在反射光中能够增幅为毫米单位,根据该增幅的反射光的变化能够高精度地判定加工终点。
并且,加工用激光的照射方向与旋转中心偏离的方向及尺寸可以与测定用激光的情况不同。
本发明的激光加工方法中,根据与所述加工用激光的加工位置的变化对应的所述反射光的位置的变化能够判定所述加工终点。
来自加工对象物的反射光的位置的变化相对于加工用激光的加工位置的变化而扩大,因此根据该反射光的位置的变化能够高精度地进行终点判定。
并且,本发明的激光加工方法中,根据与所述加工对象物的表面状态对应的所述反射光的直径的变化能够判定所述加工终点。
对加工对象物的表面进行研磨时,加工用激光的反射光的直径在加工对象物的表面粗糙时由于加工用激光的漫反射而变大,表面越平滑则越小。能够根据该反射光的直径的变化进行加工对象物的表面研磨的终点判定。
本发明的加工方法中,能够根据与所述加工对象物的半径方向尺寸的局部变化对应的反射光的振动的变化,判定所述加工终点。
在加工对象物的表面存在局部突起等时,加工用激光的反射方向因突起而发生变化从而引起反射光的振动。该振动的幅度因随着加工进行的突起的缩小而变小。因此,反射光的振幅的减少达到基准值时即可判定为加工终点。
本发明的激光加工方法中,将所述测定用激光或所述加工用激光的反射光投影到屏幕,并根据其投影来检测所述反射光的变化即可。
通过将测定用或加工用的激光的反射光的运动投影到屏幕,能够通过肉眼观察等来轻松且正确地判定加工对象物的轴向摆动的有无和加工时的加工终点。
本发明的激光加工装置的特征在于,具有:工件保持构件,保持并旋转加工对象物;测定用激光照射构件,将测定用激光按照其照射方向相对于旋转中心偏离的配置方式向所述加工对象物照射;校正构件,通过在所述加工对象物的表面反射的所述测定用激光的反射光的变化来检测所述加工对象物的轴心与所述旋转中心的轴偏离并计算其计算值;加工用激光照射构件,根据所述计算值对所述加工对象物进行加工;及终点判定构件,能够通过在所述加工对象物的表面反射的所述加工用激光的反射光的变化来判定加工终点。
根据本发明,能够以高精度对进行旋转的加工对象物进行轴向摆动的计算和校正,因此能够提高加工精度。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的激光加工装置的整体结构图。
图2是示意表示将向加工对象物照射的加工用激光的反射光投影到屏幕的状态的立体图。
图3是示意表示将向加工对象物照射的测定用激光的反射光投影到屏幕的状态的立体图。
图4是说明加工对象物的轴向摆动角与检测轴向摆动的测定用激光的反射光之间的关系的示意图。
图5是对因加工对象物的轴心和旋转中心的轴偏离而产生的轴向摆动进行说明的示意图。
图6是说明对加工对象物的外径进行加工的加工用激光与其反射光之间的关系的示意图。
图7是说明对加工对象物的表面进行研磨的加工用激光与其反射光之间的关系的示意图。
图8是说明加工对象物的表面上的加工用激光的反射状态的示意图。
图9是表示研磨加工中的加工时间与投影光的直径的变化之间的关系的曲线图。
图10是说明在加工对象物表面存在突起时的加工用激光的反射状态的示意图。
符号说明
1-激光加工装置,2-激光照射构件,3-工件保持构件,4-终点判定构件,5-校正构件,6-控制构件,11-激光光源,12-射束调整部,13-电流扫描仪,14-聚光透镜,21-卡盘,22-旋转机构,23x-x轴工作台,23y-y轴工作台,23z-z轴工作台,31-受光构件,32-判定部,33-屏幕,34-拍摄构件,35-拍摄设备,36-移动构件,36a-导轨,37-计算部,C-旋转中心,O-加工对象物的轴心,L1、L2-激光,R1、R2-反射光,S1、S2-投影光,w-加工对象物,m1、m2-反射镜。
具体实施方式
以下,参考附图对本发明所涉及的激光加工方法及激光加工装置的一实施方式进行说明。
首先,对激光加工装置的实施方式进行说明。如图1所示,该实施方式的激光加工装置1是对加工对象物w照射加工用激光L1来进行加工的装置。激光加工装置1具备:激光照射构件2,对加工对象物w照射加工用激光L1及测定用激光L2;工件保持构件3,具有能够在保持加工对象物w的状态下进行旋转及沿x、y、z轴方向移动的工作台;终点判定构件4(参考图2),能够通过在加工对象物w的表面进行反射的加工用激光L1的反射光R1的变化来判定加工终点;校正构件 5(参考图3),通过在加工对象物w的表面进行反射的测定用激光L2的反射光R2的变化来检测加工对象物w的轴心与旋转中心的轴偏离并计算校正值;及控制构件6,由控制上述构件的计算机构成。
激光照射构件2例如具备使激光以恒定的重复频率脉冲振荡的激光光源11、调整激光的扩展的射束调整部12、扫描所照射的激光的电流扫描仪13、将激光聚光成斑点状的聚光透镜14、及使光路弯曲的多个反射镜m1、m2。
激光光源11能够使用能够照射波长为190nm~1100nm的激光的光源,例如在本实施方式中,使用能够振荡射出波长为355nm的激光的光源。并且,本实施方式中,通过调整激光光源11的输出来调整激光的能量密度,从而照射能量密度不同的加工用激光L1和测定用激光L2。并且,测定用激光L2设定成低于加工对象物w的加工阈值且低于加工用激光L1的能量密度。另外,能够分别设置照射加工用激光L1的激光光源和照射测定用激光L2的激光光源。
工件保持构件3具有把持加工对象物w的卡盘21、旋转该卡盘21的旋转机构22、及能够搭载该旋转机构22而沿x、y、z轴方向移动的工作台23x~23z。具体而言,构成为具备能够沿与水平面平行的x方向移动的x轴工作台部23x、设置于该x轴工作台部23x下而能够沿相对于x方向垂直且与水平面平行的y方向移动的y轴工作台部23y、及设置于y轴工作台部23y下且能够沿相对于水平面垂直的方向移动的z轴工作台部23z。
并且,激光加工装置1中具备能够接受在加工对象物w的表面进行反射的加工用激光L1的反射光R1及测定用激光L2的反射光R2这两者的受光构件31。并且,如图3所示,校正构件5由该受光构件31、及根据通过受光构件31接受的反射光R2来计算因加工对象物w的轴心O与旋转中心C的轴偏离而产生的轴向摆动的大小的计算部37构成。并且,如图2所示,终点判定构件4由判定部32构成,该判定部32由通过受光构件31接受在加工对象物w的表面进行反射的加工用激光L1的反射光R1,并根据该反射光R1判定加工终点的计算机构成。
如图2及图3所示,受光构件31在实施方式中由投影反射光R1或R2的屏幕33、及对投影到该屏幕33的反射光R1、R2的投影光S1、S2的运动进行观察的拍摄构件34构成。屏幕33在图示例的情况下,其表面沿垂直方向(z轴方向)设置,但若为能够投影反射光R1、R2的姿势,则未必一定是垂直方向,也可为相对于垂直方向倾斜的姿势,并且也可为除平面状之外的圆弧面状等。并且,本实施方式中,使用透射型屏幕。
拍摄构件34中,例如CCD摄像机等拍摄设备35配置于透射型的屏幕33的 背部,且具备移动机构36以能够追踪屏幕33上的投影光S1、S2的移动。移动机构36在本实施方式的情况下,由于投影光S1、S2沿垂直方向移动,因此为使拍摄设备35在沿垂直方向的导轨36a上进行上下移动的结构。
将屏幕设为反射型时,可在屏幕的前面(反射面)的前方配置拍摄构件。
判定部32中预先存储有屏幕33上的终点位置的坐标,因此如后述当投影光S1在屏幕33上到达其终点位置时判定为加工终点。如图1所示该判定部32设置于控制部6。
接着,对利用该激光加工装置1对加工对象物w进行加工的方法进行说明。
首先,在工件保持构件3的卡盘21固定加工对象物w。并且,在加工对象物w的加工开始前,计算因加工对象物w的轴心O与工件保持构件3的旋转中心C的轴偏离而产生的加工对象物w的轴向摆动的大小。
轴向摆动的大小的计算通过如下来进行,即向加工对象物w定点照射测定用激光L2,并一边通过旋转机构22旋转加工对象物w,一边测定在加工对象物w的表面进行反射的反射光R2向屏幕33的投影光S2。并且,以加工对象物w的旋转中心C为原点设定由与测定用激光L2的照射方向平行的z轴和与其正交的y轴构成的坐标,并测定测定用激光L2的反射光R2的z轴方向的运动,从而计算轴向摆动的z轴方向的位移和y轴方向的位移。
测定用激光L2定点照射相对于旋转中心C在水平方向(y轴方向)上偏离距离a的位置。并且,测定用激光L2在加工对象物w的表面进行反射,该反射光R2投影到配置成接受该反射光R2的受光构件31的屏幕33上。
加工对象物w的轴心O与旋转中心C一致时,即使加工对象物w进行旋转,被照射测定用激光L2的加工对象物w的照射面的倾斜仍恒定,因此反射光R2的行进方向不发生变化而沿恒定的方向照射。
另一方面,加工对象物w的轴心O与旋转中心C偏离时,在测定用激光L2的照射位置通过的加工对象物w的照射面的倾斜随着旋转而发生变化,因此反射光R2的行进方向发生变化。因此,随着加工对象物w的旋转,屏幕33上的投影光S2的投影位置发生变化,根据已变化的投影光S2的投影位置能够计算因加工对象物w的轴心O与旋转中心C的轴偏离而产生的轴向摆动的大小。并且,根据该计算值计算对加工对象物w进行加工时的校正值。
关于校正值的计算方法,参考图4及图5进行说明。
图5表示将圆柱型的加工对象物w安装于卡盘21时产生的加工对象物w的轴心O与通过卡盘21进行旋转的加工对象物w的旋转中心C的关系。
图4及图5中,测定用激光L2将光轴(使用与测定用激光L2相同的符号L2)L2的y坐标(自加工对象物w的旋转中心C的水平距离)保持为恒定值a,且沿着垂直方向(z轴方向)照射到加工对象物w。并且,屏幕33例如垂直配置在与加工对象物w的旋转中心C相距H的位置。
如图5所示,产生加工对象物w的轴向摆动时,由于加工对象物w的轴心O的y轴方向的位移(y坐标)Δy及z轴方向的位移(z坐标)Δz进行圆运动的变化,因此能够通过投影光S2的z坐标的变化量来求出加工对象物w的轴向摆动的大小RX。并且,根据轴向摆动的大小RX来使加工用激光L1的照射位置追随加工对象物w的旋转,从而能够校正将加工对象物w安装于工件保持构件3时产生的轴偏离,且能够在加工时剔除轴向摆动的影响。
校正值的y坐标Δy及z坐标Δz通过以下关系式及图4的绘图来求出。
[式1]
cosθ=a-Δyr...[1]]]>
tan2θ=H-arsinθ+z*...[2]]]>
z=Δz-z*...[3]
Δz=Rxsinθ...[4]
Δy=Rxcosθ...[5]
上式中,各变量的下标使用“θ”和“x”,这表示这些变量为随着轴向摆动角θ或x坐标的位置而变化的值。并且,上式中,加工对象物w的轴心O的y坐标Δy及z坐标Δz能够以轴向摆动角θ与投影光S2的z坐标(z)之间的关系式来表示。
例如,加工对象物w以角速度ω、初始相位θ0进行旋转时,随着经过时间t的加工对象物w的轴心O的y坐标Δy及z坐标Δz能够通过以下关系式求出。
[式2]
Δz(t)=Rxsin(ωt+θ0)...[6]
Δy(t)=Rxcos(ωt+θ0)...[7]
通过利用以上关系式,能够根据投影光S2的z坐标的测定值来求出测定用激光L2所照射的位置的x坐标上的轴向摆动的大小Rx。并且,屏幕33上的投影光 S2的z坐标与加工对象物w的旋转相伴而发生变化,但根据此时的投影光S2的z坐标的变化量能够求出加工对象物w的y坐标Δy及z坐标Δz。并且,根据这些计算值对电流扫描仪13和工作台部23x~23z进行操作来使加工用激光L1的照射位置追随加工对象物w的旋转,从而能够校正将加工对象物w安装于旋转机时产生的轴偏离。
接着,对缩小加工对象物w的外径的加工等进行形状加工的情况进行说明。
对加工用激光L1和工作台部23x~23z进行控制来对加工对象物w照射加工用激光L1,并通过旋转机构22使加工对象物w进行旋转,以此来加工成所希望的外径。此时,通过预先获取的轴向摆动的计算值,加工对象物w和加工用激光L1的照射位置得到调整,与加工对象物w的轴心O和旋转中心轴C正好一致的状态相同地对加工对象物w进行加工。因此,能够剔除轴向摆动的影响而对加工对象物w进行高精度的加工。
以下,为了简单地进行加工对象物w的形状加工的说明,假设加工对象物w的轴心O和旋转中心轴C一致而进行说明。
向相对于加工对象物w的旋转中心轴C沿水平方向(y轴方向)偏离的位置照射加工用激光L1。对加工对象物w进行加工时,加工用激光L1的一部分在加工对象物w的表面进行反射。受光构件31的屏幕33配置成接受该反射光R1,反射光R1投影到屏幕33。加工对象物w的直径随着基于加工用激光L1的加工的进行而变小,因此与其直径的缩小对应地,表面位置发生变化。因此,加工用激光L1在加工对象物w的表面的反射位置与加工的进行对应地沿z轴方向发生变化,并且,表面的曲率半径变小,从而朝向加工对象物w的入射角(与加工对象物表面的法线所成的角度)也逐渐变大。与该反射位置及入射角的变化对应地,反射光R1的直径的扩大及反射方向发生变化,屏幕33上的投影光S1的大小及投影位置也发生变化。
本发明中根据该反射光R1的投影光S1的移动状况来判定加工结束时间。
参考图6对该形状加工时的加工结束判定的具体方法进行说明。
图6是将圆柱形的加工对象物w的半径从r0进行外径校正至r1时的加工方法。进行该加工时,通过加工对象物表面上的加工用激光的中心(光轴)的z轴方向的位置变化,而非通过加工用激光的直径的扩大的变化来判定加工结束。
将加工用激光的光轴(使用与加工用激光相同的符号)L1的y坐标(自加工对象物w的旋转中心的水平距离)保持为恒定值a而沿垂直方向(z轴方向)对加工对象物w照射加工用激光L1。并且,屏幕33例如垂直配置在与加工对象物w 的旋转中心C相距H的位置。
随着加工的进行,来自加工对象物w的反射光R1的中心从图6的R0移动至R1,屏幕33上的投影光的中心从初始位置z0向-z方向移动。该投影光的中心在到达相当于加工对象物w的加工结束点即半径r1时的z坐标的值即z1时判定为加工结束即可。
该加工结束位置的坐标z1通过以下关系式求出。
[式3]
cosθn=arn...[8]]]>zn=rnsinθn-L-atan2θn...[9]]]>(n=0,1)
n=0表示加工初始,n=1表示加工结束时间。
根据上式,例如将初始值设为r0=50mm、a=38mm、L=300mm时,z0≈-8.7mm。可知,若沿半径方向加工100μm,并设为r1=49.9mm,则z1≈-10.1mm,z0与z1的差分Δz成为约1.4mm,投影光的移动量与加工对象物w表面上的加工量相比更大幅地扩大。另外,Δz能够通过改变距离H和屏幕相对于z轴的倾斜角来进一步提高。
如此,根据该方法,通过配置成加工用激光L1的照射方向相对于加工对象物w的旋转中心C偏离,从而随着加工进行的加工用激光L1的照射位置的变化扩大反映于反射光,根据屏幕33上的投影光的位置变化能够轻松地判定加工终点,能够进行高精度的判定。
接着,参考图7至图9对研磨加工对象物w的表面时的加工结束判定进行说明。
该研磨加工中,投影光S1的大小等变化能够成为加工结束的判断基准。图7示意示出加工对象物w的表面粗糙度与投影光S1的大小之间的关系,当加工对象物w的表面上存在充分小于加工用激光L1的光斑直径的凹凸时,因该凹凸而产生散射,因此投影光S1的直径比在平滑的表面反射时变得更大。随着激光加工的进行,加工对象物w平滑化,因此投影光S1的直径减小。如在图8中放大表示,在表面的凹凸较大的加工初始状态下,加工用激光L1的反射光因漫反射而如实线箭头所示扩展,因此如前所述投影光的直径变大,相反,加工结束时已平滑化的加工对象物w的表面上如图8的双点划线箭头所示,反射光的扩展减小,由此,投影光的直径也变小。
图9在曲线图中示出该投影光的直径的变化,将该投影光的直径达到预先设 定的基准值时设为加工结束时间即可。
另外,加工对象物w表面的凹凸的大小比加工用激光L1的光斑直径大相同程度以上,且加工对象物w的半径方向尺寸局部地发生变化时,随着加工对象物w的旋转,投影光因凹凸而以不规则振动的方式运动,因此将该振动的振幅设为基准即可。图10中,示出在加工对象物w的表面的加工用激光L1所照射的位置上存在较大突起P的情况,若加工对象物w进行旋转,则加工用激光L1的反射光R1的反射方向例如以在实线箭头和双点划线箭头之间振动的方式移动。随着加工的进行,若突起P变小,则反射光R1的振幅也变小,因此投影到屏幕上时,投影光的移动的振幅也减小。该振幅成为预先设定的基准值以下时判定为加工结束即可。
另外,本发明并非限定于上述实施方式,在不脱离本发明的宗旨的范围内能够进行各种改变。
例如,作为接受反射光R1、R2的受光构件,可为屏幕33与拍摄构件34的组合以外的结构。例如,可为如下结构,即在进行形状加工时,在反射光R1的移动路径上排列多个光电转换元件,通过与加工终点位置对应的光电转换元件的受光来判定加工终点的结构。并且,进行表面研磨时,通过多个光电转换元件接收反射光,且随着其直径缩小的可受光的光电转换元件的个数减少,因此将减少至预先设定的个数为止时判定为加工结束即可。并且,在加工对象物的表面上存在较大的突起时,也能够沿反射光的振动方向排列多个光电转换元件,并通过在反射光的振动范围内进行受光的光电转换元件的个数的减少来判定加工结束即可。这些情况下,不仅是投影光,反射光也直接被光电转换元件接受。
并且,本实施方式中,测定用激光与加工用激光设为激光的照射方向和旋转中心的偏离方向及尺寸均相同,但也可以不同。

激光加工方法及加工装置.pdf_第1页
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1、10申请公布号CN104117772A43申请公布日20141029CN104117772A21申请号201410168550422申请日20140424201309293420130425JP201408645020140418JPB23K26/36201401B23K26/60201401B23K26/70201401B23K26/04220140171申请人三菱综合材料株式会社地址日本东京72发明人久保拓矢高桥正训日向野哲74专利代理机构北京德琦知识产权代理有限公司11018代理人康泉宋志强54发明名称激光加工方法及加工装置57摘要本发明提供一种旋转体的激光加工方法及加工装置,其能够以高。

2、精度进行加工对象物的轴向摆动的测定和校正且提高了加工精度。在加工对象物W的加工前,使加工对象物W旋转,并且将测定用激光L2按照其照射方向相对于加工对象物W的旋转中心C偏离的配置方式照射,在加工对象物W的表面进行反射,并测定该反射光R2的变化,从而计算因加工对象物W的轴心与旋转中心C的轴偏离而产生的轴向摆动的大小,并根据其计算值调整加工用激光L1的照射位置。30优先权数据51INTCL权利要求书1页说明书8页附图9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9页10申请公布号CN104117772ACN104117772A1/1页21一种激光加工方法,其一边保持。

3、并旋转加工对象物一边照射加工用激光来对所述加工对象物进行加工,所述激光加工方法的特征在于,在加工所述加工对象物之前,使所述加工对象物旋转,并且将测定用激光按照其照射方向相对于所述加工对象物的旋转中心偏离的配置方式照射,在所述加工对象物的表面进行反射,并测定该反射光的变化,从而计算因所述加工对象物的轴心与所述旋转中心的轴偏离而产生的轴向摆动的大小,并根据该计算值调整所述加工用激光的照射位置。2根据权利要求1所述的激光加工方法,其特征在于,以所述旋转中心为原点设定由平行于所述照射方向的Z轴和与其正交的Y轴构成的坐标时,测定所述测定用激光的反射光的任一方向的运动来计算所述轴向摆动的所述Z轴方向的位移。

4、和所述Y轴方向的位移,并根据该计算值调整所述加工用激光的照射位置。3根据权利要求1或2所述的激光加工方法,其特征在于,一边保持并旋转所述加工对象物一边将所述加工用激光按照其照射方向相对于所述加工对象物的旋转中心偏离的配置方式照射,对所述加工对象物进行加工,并使所述加工用激光在所述加工对象物的表面反射,并通过随着加工进行的反射光的变化来判定加工终点。4根据权利要求3所述的激光加工方法,其特征在于,根据与所述加工用激光的加工位置的变化对应的所述反射光的位置的变化来判定所述加工终点。5根据权利要求3所述的激光加工方法,其特征在于,根据与所述加工对象物的表面状态对应的所述反射光的直径的变化来判定所述加。

5、工终点。6根据权利要求3所述的激光加工方法,其特征在于,根据与所述加工对象物的半径方向尺寸的局部变化对应的反射光的振动的变化来判定所述加工终点。7根据权利要求16中任一项所述的激光加工方法,其特征在于,将所述测定用激光或所述加工用激光的反射光投影到屏幕上,并根据该投影光来检测所述反射光的变化。8一种激光加工装置,其特征在于,具有工件保持构件,保持并旋转加工对象物;测定用激光照射构件,将测定用激光按照其照射方向相对于旋转中心偏离的配置方式向所述加工对象物照射;校正构件,通过在所述加工对象物的表面反射的所述测定用激光的反射光的变化来检测所述加工对象物的轴心与所述旋转中心的轴偏离并计算其计算值;加工。

6、用激光照射构件,根据所述计算值对所述加工对象物进行加工;及终点判定构件,能够通过在所述加工对象物的表面反射的所述加工用激光的反射光的变化来判定加工终点。权利要求书CN104117772A1/8页3激光加工方法及加工装置技术领域0001本发明涉及一种用于旋转体的形状形成或表面研磨的激光加工方法及加工装置。背景技术0002在使圆柱状或圆筒状的加工对象物绕其中心轴旋转并将激光从其中心轴偏离地进行照射的激光加工旋转体的激光加工中,随着加工的进行,加工对象物表面上的激光的入射角发生变化,因此每单位时间的加工去除量也发生变化。因此,难以根据进行加工去除的体积等来估量所需的加工时间,需要以其他方法来判断加工。

7、结束。0003作为判断加工结束的以往的方法,例如在专利文献1中提倡在加工之后不久,通过图像来测定尺寸形状并确认是否已获得加工形状的方法。0004并且,专利文献2中记载有以激光加工中的发射光的强度来进行结束判断的方法。0005专利文献1日本专利公开平07116873号公报0006专利文献2日本专利公开平07124766号公报0007专利文献1的方法中,存在因重复形状的确认及再加工而处理花费时间的问题。专利文献2的方法中,激光照射部的发光强度受加工对象物的内部组成的起伏等的影响,因此存在难以精度良好地将发光强度与当前加工量建立对应关联的问题。0008并且,这种旋转体的激光加工中,设想在加工时以加工。

8、对象物的轴心为旋转中心使其旋转,但将加工对象物的一端部夹紧在旋转机上时,在旋转中心与加工对象物的轴心之间产生微小的偏离,这有可能在加工时引起轴向摆动而导致加工精度的下降。因此,在进行精密加工时,需要剔除因加工对象物的夹紧时的轴偏离而产生的轴向摆动的影响。发明内容0009本发明是鉴于这种情况而完成的,其目的在于提供一种能够以高精度进行加工对象物的轴向摆动的测定和校正且提高了加工精度的激光加工方法及加工装置。0010本发明为一种激光加工方法,其一边保持并旋转加工对象物一边照射加工用激光来对所述加工对象物进行加工,其特征在于,在加工所述加工对象物之前,使所述加工对象物旋转,并且将测定用激光按照其照射。

9、方向相对于所述加工对象物的旋转中心偏离的配置方式照射,在加工对象物的表面进行反射,并测定该反射光的变化,从而计算因所述加工对象物的轴心与所述旋转中心的轴偏离而产生的轴向摆动的大小,并根据其计算值调整所述加工用激光的照射位置。0011若一边使加工对象物旋转一边照射测定用激光,则测定用激光在加工对象物的表面进行反射。由于配置成测定用激光的照射方向相对于加工对象物的旋转中心偏离,因此该反射光在加工对象物的外周面进行反射而射向与照射方向不同的方向。此时,若加工对象物的轴心与旋转中心一致,则即使加工对象物旋转,测定用激光所照射的照射面的倾斜仍为恒定,因此反射光的行进方向不发生变化而射向恒定的方向。说明书。

10、CN104117772A2/8页40012然而,当加工对象物的轴心与旋转中心偏离时,在测定用激光的照射位置通过的加工对象物的照射面的倾斜随着旋转而发生变化,从而反射光的行进方向也发生变化。0013如此,根据随着加工对象物的旋转的测定用激光的照射位置上的反射光的移动,能够计算加工对象物的轴向摆动的大小。并且,根据计算值来使加工用激光的照射位置追随加工对象物的旋转,从而能够校正在安装加工对象物时产生的轴偏离,且能够进行剔除了轴向摆动的影响的高精度的加工。0014本发明的激光加工方法的特征在于,以所述旋转中心为原点设定由平行于所述照射方向的Z轴和与此正交的Y轴构成的坐标时,测定所述测定用激光的反射光。

11、的任一方向的运动来计算所述轴向摆动的所述Z轴方向的位移和所述Y轴方向的位移,并根据其计算值调整所述加工用激光的照射位置。0015本发明的激光加工方法的特征在于,一边保持并旋转所述加工对象物一边将所述加工用激光按照其照射方向相对于所述加工对象物的旋转中心偏离的配置方式照射,对所述加工对象物进行加工,并使所述加工用激光在所述加工对象物的表面反射,并通过随着加工进行的反射光的变化来判定加工终点。0016若一边使加工对象物旋转一边照射加工用激光进行加工,则加工用激光在加工对象的表面进行反射。由于配置成加工用激光的照射方向相对于加工对象物的旋转中心偏离,因此该反射光的随着加工进行的加工用激光的照射位置上。

12、的射束直径、照射位置等的变化扩大地反映于反射光中。根据通过该反射光扩大的加工用激光的变化,能够判定加工终点并能够进行高精度的判定。例如,加工对象物的表面上的射束直径和照射位置的微米单位的变化在反射光中能够增幅为毫米单位,根据该增幅的反射光的变化能够高精度地判定加工终点。0017并且,加工用激光的照射方向与旋转中心偏离的方向及尺寸可以与测定用激光的情况不同。0018本发明的激光加工方法中,根据与所述加工用激光的加工位置的变化对应的所述反射光的位置的变化能够判定所述加工终点。0019来自加工对象物的反射光的位置的变化相对于加工用激光的加工位置的变化而扩大,因此根据该反射光的位置的变化能够高精度地进。

13、行终点判定。0020并且,本发明的激光加工方法中,根据与所述加工对象物的表面状态对应的所述反射光的直径的变化能够判定所述加工终点。0021对加工对象物的表面进行研磨时,加工用激光的反射光的直径在加工对象物的表面粗糙时由于加工用激光的漫反射而变大,表面越平滑则越小。能够根据该反射光的直径的变化进行加工对象物的表面研磨的终点判定。0022本发明的加工方法中,能够根据与所述加工对象物的半径方向尺寸的局部变化对应的反射光的振动的变化,判定所述加工终点。0023在加工对象物的表面存在局部突起等时,加工用激光的反射方向因突起而发生变化从而引起反射光的振动。该振动的幅度因随着加工进行的突起的缩小而变小。因此。

14、,反射光的振幅的减少达到基准值时即可判定为加工终点。0024本发明的激光加工方法中,将所述测定用激光或所述加工用激光的反射光投影到屏幕,并根据其投影来检测所述反射光的变化即可。说明书CN104117772A3/8页50025通过将测定用或加工用的激光的反射光的运动投影到屏幕,能够通过肉眼观察等来轻松且正确地判定加工对象物的轴向摆动的有无和加工时的加工终点。0026本发明的激光加工装置的特征在于,具有工件保持构件,保持并旋转加工对象物;测定用激光照射构件,将测定用激光按照其照射方向相对于旋转中心偏离的配置方式向所述加工对象物照射;校正构件,通过在所述加工对象物的表面反射的所述测定用激光的反射光的。

15、变化来检测所述加工对象物的轴心与所述旋转中心的轴偏离并计算其计算值;加工用激光照射构件,根据所述计算值对所述加工对象物进行加工;及终点判定构件,能够通过在所述加工对象物的表面反射的所述加工用激光的反射光的变化来判定加工终点。0027根据本发明,能够以高精度对进行旋转的加工对象物进行轴向摆动的计算和校正,因此能够提高加工精度。附图说明0028图1是表示本发明所涉及的激光加工装置的整体结构图。0029图2是示意表示将向加工对象物照射的加工用激光的反射光投影到屏幕的状态的立体图。0030图3是示意表示将向加工对象物照射的测定用激光的反射光投影到屏幕的状态的立体图。0031图4是说明加工对象物的轴向摆。

16、动角与检测轴向摆动的测定用激光的反射光之间的关系的示意图。0032图5是对因加工对象物的轴心和旋转中心的轴偏离而产生的轴向摆动进行说明的示意图。0033图6是说明对加工对象物的外径进行加工的加工用激光与其反射光之间的关系的示意图。0034图7是说明对加工对象物的表面进行研磨的加工用激光与其反射光之间的关系的示意图。0035图8是说明加工对象物的表面上的加工用激光的反射状态的示意图。0036图9是表示研磨加工中的加工时间与投影光的直径的变化之间的关系的曲线图。0037图10是说明在加工对象物表面存在突起时的加工用激光的反射状态的示意图。0038符号说明00391激光加工装置,2激光照射构件,3工。

17、件保持构件,4终点判定构件,5校正构件,6控制构件,11激光光源,12射束调整部,13电流扫描仪,14聚光透镜,21卡盘,22旋转机构,23XX轴工作台,23YY轴工作台,23ZZ轴工作台,31受光构件,32判定部,33屏幕,34拍摄构件,35拍摄设备,36移动构件,36A导轨,37计算部,C旋转中心,加工对象物的轴心,L1、L2激光,R1、R2反射光,S1、S2投影光,W加工对象物,M1、M2反射镜。具体实施方式0040以下,参考附图对本发明所涉及的激光加工方法及激光加工装置的一实施方式进行说明。说明书CN104117772A4/8页60041首先,对激光加工装置的实施方式进行说明。如图1所。

18、示,该实施方式的激光加工装置1是对加工对象物W照射加工用激光L1来进行加工的装置。激光加工装置1具备激光照射构件2,对加工对象物W照射加工用激光L1及测定用激光L2;工件保持构件3,具有能够在保持加工对象物W的状态下进行旋转及沿X、Y、Z轴方向移动的工作台;终点判定构件4参考图2,能够通过在加工对象物W的表面进行反射的加工用激光L1的反射光R1的变化来判定加工终点;校正构件5参考图3,通过在加工对象物W的表面进行反射的测定用激光L2的反射光R2的变化来检测加工对象物W的轴心与旋转中心的轴偏离并计算校正值;及控制构件6,由控制上述构件的计算机构成。0042激光照射构件2例如具备使激光以恒定的重复。

19、频率脉冲振荡的激光光源11、调整激光的扩展的射束调整部12、扫描所照射的激光的电流扫描仪13、将激光聚光成斑点状的聚光透镜14、及使光路弯曲的多个反射镜M1、M2。0043激光光源11能够使用能够照射波长为190NM1100NM的激光的光源,例如在本实施方式中,使用能够振荡射出波长为355NM的激光的光源。并且,本实施方式中,通过调整激光光源11的输出来调整激光的能量密度,从而照射能量密度不同的加工用激光L1和测定用激光L2。并且,测定用激光L2设定成低于加工对象物W的加工阈值且低于加工用激光L1的能量密度。另外,能够分别设置照射加工用激光L1的激光光源和照射测定用激光L2的激光光源。0044。

20、工件保持构件3具有把持加工对象物W的卡盘21、旋转该卡盘21的旋转机构22、及能够搭载该旋转机构22而沿X、Y、Z轴方向移动的工作台23X23Z。具体而言,构成为具备能够沿与水平面平行的X方向移动的X轴工作台部23X、设置于该X轴工作台部23X下而能够沿相对于X方向垂直且与水平面平行的Y方向移动的Y轴工作台部23Y、及设置于Y轴工作台部23Y下且能够沿相对于水平面垂直的方向移动的Z轴工作台部23Z。0045并且,激光加工装置1中具备能够接受在加工对象物W的表面进行反射的加工用激光L1的反射光R1及测定用激光L2的反射光R2这两者的受光构件31。并且,如图3所示,校正构件5由该受光构件31、及根。

21、据通过受光构件31接受的反射光R2来计算因加工对象物W的轴心与旋转中心C的轴偏离而产生的轴向摆动的大小的计算部37构成。并且,如图2所示,终点判定构件4由判定部32构成,该判定部32由通过受光构件31接受在加工对象物W的表面进行反射的加工用激光L1的反射光R1,并根据该反射光R1判定加工终点的计算机构成。0046如图2及图3所示,受光构件31在实施方式中由投影反射光R1或R2的屏幕33、及对投影到该屏幕33的反射光R1、R2的投影光S1、S2的运动进行观察的拍摄构件34构成。屏幕33在图示例的情况下,其表面沿垂直方向Z轴方向设置,但若为能够投影反射光R1、R2的姿势,则未必一定是垂直方向,也可。

22、为相对于垂直方向倾斜的姿势,并且也可为除平面状之外的圆弧面状等。并且,本实施方式中,使用透射型屏幕。0047拍摄构件34中,例如CCD摄像机等拍摄设备35配置于透射型的屏幕33的背部,且具备移动机构36以能够追踪屏幕33上的投影光S1、S2的移动。移动机构36在本实施方式的情况下,由于投影光S1、S2沿垂直方向移动,因此为使拍摄设备35在沿垂直方向的导轨36A上进行上下移动的结构。0048将屏幕设为反射型时,可在屏幕的前面反射面的前方配置拍摄构件。说明书CN104117772A5/8页70049判定部32中预先存储有屏幕33上的终点位置的坐标,因此如后述当投影光S1在屏幕33上到达其终点位置时。

23、判定为加工终点。如图1所示该判定部32设置于控制部6。0050接着,对利用该激光加工装置1对加工对象物W进行加工的方法进行说明。0051首先,在工件保持构件3的卡盘21固定加工对象物W。并且,在加工对象物W的加工开始前,计算因加工对象物W的轴心与工件保持构件3的旋转中心C的轴偏离而产生的加工对象物W的轴向摆动的大小。0052轴向摆动的大小的计算通过如下来进行,即向加工对象物W定点照射测定用激光L2,并一边通过旋转机构22旋转加工对象物W,一边测定在加工对象物W的表面进行反射的反射光R2向屏幕33的投影光S2。并且,以加工对象物W的旋转中心C为原点设定由与测定用激光L2的照射方向平行的Z轴和与其。

24、正交的Y轴构成的坐标,并测定测定用激光L2的反射光R2的Z轴方向的运动,从而计算轴向摆动的Z轴方向的位移和Y轴方向的位移。0053测定用激光L2定点照射相对于旋转中心C在水平方向Y轴方向上偏离距离A的位置。并且,测定用激光L2在加工对象物W的表面进行反射,该反射光R2投影到配置成接受该反射光R2的受光构件31的屏幕33上。0054加工对象物W的轴心与旋转中心C一致时,即使加工对象物W进行旋转,被照射测定用激光L2的加工对象物W的照射面的倾斜仍恒定,因此反射光R2的行进方向不发生变化而沿恒定的方向照射。0055另一方面,加工对象物W的轴心与旋转中心C偏离时,在测定用激光L2的照射位置通过的加工对。

25、象物W的照射面的倾斜随着旋转而发生变化,因此反射光R2的行进方向发生变化。因此,随着加工对象物W的旋转,屏幕33上的投影光S2的投影位置发生变化,根据已变化的投影光S2的投影位置能够计算因加工对象物W的轴心与旋转中心C的轴偏离而产生的轴向摆动的大小。并且,根据该计算值计算对加工对象物W进行加工时的校正值。0056关于校正值的计算方法,参考图4及图5进行说明。0057图5表示将圆柱型的加工对象物W安装于卡盘21时产生的加工对象物W的轴心与通过卡盘21进行旋转的加工对象物W的旋转中心C的关系。0058图4及图5中,测定用激光L2将光轴使用与测定用激光L2相同的符号L2L2的Y坐标自加工对象物W的旋。

26、转中心C的水平距离保持为恒定值A,且沿着垂直方向Z轴方向照射到加工对象物W。并且,屏幕33例如垂直配置在与加工对象物W的旋转中心C相距H的位置。0059如图5所示,产生加工对象物W的轴向摆动时,由于加工对象物W的轴心的Y轴方向的位移Y坐标YX及Z轴方向的位移Z坐标ZX进行圆运动的变化,因此能够通过投影光S2的Z坐标的变化量来求出加工对象物W的轴向摆动的大小RX。并且,根据轴向摆动的大小RX来使加工用激光L1的照射位置追随加工对象物W的旋转,从而能够校正将加工对象物W安装于工件保持构件3时产生的轴偏离,且能够在加工时剔除轴向摆动的影响。0060校正值的Y坐标YX及Z坐标ZX通过以下关系式及图4的。

27、绘图来求出。0061式1说明书CN104117772A6/8页8006200630064ZXZXZX30065ZXRXSIN40066YXRXCOS50067上式中,各变量的下标使用“”和“X”,这表示这些变量为随着轴向摆动角或X坐标的位置而变化的值。并且,上式中,加工对象物W的轴心的Y坐标YX及Z坐标ZX能够以轴向摆动角与投影光S2的Z坐标ZX之间的关系式来表示。0068例如,加工对象物W以角速度、初始相位0进行旋转时,随着经过时间T的加工对象物W的轴心的Y坐标YX及Z坐标ZX能够通过以下关系式求出。0069式20070ZXTRXSINT060071YXTRXCOST070072通过利用以上。

28、关系式,能够根据投影光S2的Z坐标的测定值来求出测定用激光L2所照射的位置的X坐标上的轴向摆动的大小RX。并且,屏幕33上的投影光S2的Z坐标与加工对象物W的旋转相伴而发生变化,但根据此时的投影光S2的Z坐标的变化量能够求出加工对象物W的Y坐标YX及Z坐标ZX。并且,根据这些计算值对电流扫描仪13和工作台部23X23Z进行操作来使加工用激光L1的照射位置追随加工对象物W的旋转,从而能够校正将加工对象物W安装于旋转机时产生的轴偏离。0073接着,对缩小加工对象物W的外径的加工等进行形状加工的情况进行说明。0074对加工用激光L1和工作台部23X23Z进行控制来对加工对象物W照射加工用激光L1,并。

29、通过旋转机构22使加工对象物W进行旋转,以此来加工成所希望的外径。此时,通过预先获取的轴向摆动的计算值,加工对象物W和加工用激光L1的照射位置得到调整,与加工对象物W的轴心和旋转中心轴C正好一致的状态相同地对加工对象物W进行加工。因此,能够剔除轴向摆动的影响而对加工对象物W进行高精度的加工。0075以下,为了简单地进行加工对象物W的形状加工的说明,假设加工对象物W的轴心和旋转中心轴C一致而进行说明。0076向相对于加工对象物W的旋转中心轴C沿水平方向Y轴方向偏离的位置照射加工用激光L1。对加工对象物W进行加工时,加工用激光L1的一部分在加工对象物W的表面进行反射。受光构件31的屏幕33配置成接。

30、受该反射光R1,反射光R1投影到屏幕33。加工对象物W的直径随着基于加工用激光L1的加工的进行而变小,因此与其直径的缩小对应地,表面位置发生变化。因此,加工用激光L1在加工对象物W的表面的反射位置与加工的进行对应地沿Z轴方向发生变化,并且,表面的曲率半径变小,从而朝向加工对象物W的入射角与加工对象物表面的法线所成的角度也逐渐变大。与该反射位置及入射角的变化对应地,反射光R1的直径的扩大及反射方向发生变化,屏幕33上的投影光S1的大小及投影位置也发生变化。说明书CN104117772A7/8页90077本发明中根据该反射光R1的投影光S1的移动状况来判定加工结束时间。0078参考图6对该形状加工。

31、时的加工结束判定的具体方法进行说明。0079图6是将圆柱形的加工对象物W的半径从R0进行外径校正至R1时的加工方法。进行该加工时,通过加工对象物表面上的加工用激光的中心光轴的Z轴方向的位置变化,而非通过加工用激光的直径的扩大的变化来判定加工结束。0080将加工用激光的光轴使用与加工用激光相同的符号L1的Y坐标自加工对象物W的旋转中心的水平距离保持为恒定值A而沿垂直方向Z轴方向对加工对象物W照射加工用激光L1。并且,屏幕33例如垂直配置在与加工对象物W的旋转中心C相距H的位置。0081随着加工的进行,来自加工对象物W的反射光R1的中心从图6的R0移动至R1,屏幕33上的投影光的中心从初始位置Z0。

32、向Z方向移动。该投影光的中心在到达相当于加工对象物W的加工结束点即半径R1时的Z坐标的值即Z1时判定为加工结束即可。0082该加工结束位置的坐标Z1通过以下关系式求出。0083式30084N0,10085N0表示加工初始,N1表示加工结束时间。0086根据上式,例如将初始值设为R050MM、A38MM、L300MM时,Z087MM。可知,若沿半径方向加工100M,并设为R1499MM,则Z1101MM,Z0与Z1的差分Z成为约14MM,投影光的移动量与加工对象物W表面上的加工量相比更大幅地扩大。另外,Z能够通过改变距离H和屏幕相对于Z轴的倾斜角来进一步提高。0087如此,根据该方法,通过配置成。

33、加工用激光L1的照射方向相对于加工对象物W的旋转中心C偏离,从而随着加工进行的加工用激光L1的照射位置的变化扩大反映于反射光,根据屏幕33上的投影光的位置变化能够轻松地判定加工终点,能够进行高精度的判定。0088接着,参考图7至图9对研磨加工对象物W的表面时的加工结束判定进行说明。0089该研磨加工中,投影光S1的大小等变化能够成为加工结束的判断基准。图7示意示出加工对象物W的表面粗糙度与投影光S1的大小之间的关系,当加工对象物W的表面上存在充分小于加工用激光L1的光斑直径的凹凸时,因该凹凸而产生散射,因此投影光S1的直径比在平滑的表面反射时变得更大。随着激光加工的进行,加工对象物W平滑化,因。

34、此投影光S1的直径减小。如在图8中放大表示,在表面的凹凸较大的加工初始状态下,加工用激光L1的反射光因漫反射而如实线箭头所示扩展,因此如前所述投影光的直径变大,相反,加工结束时已平滑化的加工对象物W的表面上如图8的双点划线箭头所示,反射光的扩展减小,由此,投影光的直径也变小。0090图9在曲线图中示出该投影光的直径的变化,将该投影光的直径达到预先设定的基准值时设为加工结束时间即可。0091另外,加工对象物W表面的凹凸的大小比加工用激光L1的光斑直径大相同程度以上,且加工对象物W的半径方向尺寸局部地发生变化时,随着加工对象物W的旋转,投影光说明书CN104117772A8/8页10因凹凸而以不规。

35、则振动的方式运动,因此将该振动的振幅设为基准即可。图10中,示出在加工对象物W的表面的加工用激光L1所照射的位置上存在较大突起P的情况,若加工对象物W进行旋转,则加工用激光L1的反射光R1的反射方向例如以在实线箭头和双点划线箭头之间振动的方式移动。随着加工的进行,若突起P变小,则反射光R1的振幅也变小,因此投影到屏幕上时,投影光的移动的振幅也减小。该振幅成为预先设定的基准值以下时判定为加工结束即可。0092另外,本发明并非限定于上述实施方式,在不脱离本发明的宗旨的范围内能够进行各种改变。0093例如,作为接受反射光R1、R2的受光构件,可为屏幕33与拍摄构件34的组合以外的结构。例如,可为如下。

36、结构,即在进行形状加工时,在反射光R1的移动路径上排列多个光电转换元件,通过与加工终点位置对应的光电转换元件的受光来判定加工终点的结构。并且,进行表面研磨时,通过多个光电转换元件接收反射光,且随着其直径缩小的可受光的光电转换元件的个数减少,因此将减少至预先设定的个数为止时判定为加工结束即可。并且,在加工对象物的表面上存在较大的突起时,也能够沿反射光的振动方向排列多个光电转换元件,并通过在反射光的振动范围内进行受光的光电转换元件的个数的减少来判定加工结束即可。这些情况下,不仅是投影光,反射光也直接被光电转换元件接受。0094并且,本实施方式中,测定用激光与加工用激光设为激光的照射方向和旋转中心的偏离方向及尺寸均相同,但也可以不同。说明书CN104117772A101/9页11图1说明书附图CN104117772A112/9页12图2说明书附图CN104117772A123/9页13图3说明书附图CN104117772A134/9页14图4说明书附图CN104117772A145/9页15图5说明书附图CN104117772A156/9页16图6说明书附图CN104117772A167/9页17图7说明书附图CN104117772A178/9页18图8图9说明书附图CN104117772A189/9页19图10说明书附图CN104117772A19。

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