[发明专利]激光加工装置及激光加工方法

说明书

技术领域

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激光加工方法。

背景技术

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μm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。

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。

专利文献1：日本专利公开平08-132259号公报

上述以往的技术中留有以下课题。

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

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。

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。

另外，本发明的激光加工方法，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沿所述旋转轴摆动，从而进行激光车床加工。

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。

并且，本发明的激光加工装置的特征在于，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。