[发明专利]激光加工装置及激光加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过大幅度降低表面粗糙度来实现三维加工的激光加工装置及激光加工方法。

背景技术

以往，作为利用激光对材料进行三维形态加工的方法之一已知有如下方法：如图7所示，将从加工对象物W中加工去除的部位分成在与激光L的照射方向垂直的方向层叠的多个层（以下还称为加工层LY），从靠近加工对象物W的表面那一侧的加工层LY开始依次进行加工去除（以下称为层加工法）（参考专利文献1）。该层加工法虽然能够高精度地加工出比较随意的形态，但由于在加工面上产生由激光L的脉冲引起的微细的加工痕（以下称为脉冲痕）所致的凹凸，因此加工面的表面粗糙度与磨削加工等相比会变大。

因此，为了降低加工面的表面粗糙度，可采取如下手段：通过有规律地控制向加工层脉冲照射的激光的照射位置（以下称为脉冲照射点）的分布（以下还称为脉冲照射点分布），从而抑制由脉冲痕导致的凹凸。例如，在专利文献2中，控制进行扫描的激光的扫描线的间隔等，例如以正方形格子状分布脉冲照射点。

专利文献1：日本专利公开2012-16735号公报

专利文献2：日本专利公开2007-229756号公报

上述以往技术中遗留有以下课题。

专利文献2中所记载的加工方法中，存在未充分降低激光加工面的表面粗糙度的情况。其原因在于，没有考虑到层与层之间的脉冲照射点的重合分布，因此产生于层内的凹凸在层与层之间堆积，有时还特别明显，而有可能每当增加加工深度时表面粗糙度就会增加。并且，越缩小相邻脉冲照射点之间的距离，一个层内因脉冲痕引起的凹凸就变得越明显，越使一个层内的表面粗糙度变低，这就相当于增加层的厚度，其结果，在对相对于激光轴倾斜的面进行加工形成时变成较大的阶梯型的高低差，因此存在反而使相对于激光轴倾斜的面的表面粗糙度增加的问题。

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在三维加工中能够进一步降低表面粗糙度的激光加工装置及激光加工方法。

本发明为了解决上述课题采用了以下结构。即，本发明的激光加工装置为通过对加工对象物照射脉冲激光来进行形状形成的加工装置，其中，具备：脉冲激光照射机构，以恒定的重复频率对所述加工对象物照射所述激光并进行扫描；位置调整机构，能够保持所述加工对象物来对该加工对象物与所述激光的相对位置关系进行调整；及控制部，控制这些机构，在进行所述激光的扫描时将所述加工区域设定为沿所述激光的照射方向堆积多层加工层的区域，通过对各加工层照射所述激光并去除每个所述加工层的预定部分来形成三维形状的加工面，该控制部通过将对所述加工层设定的虚拟四角格子的格点作为脉冲照射点而照射所述激光来进行加工，在多层所述加工层中，将以加工顺序为自第1层至第4层的连续的4个层作为1个周期，至少包含相当于1个周期的层，在所述第2层中，将所述四角格子的格点挪动到由所述第1层中相邻的4个所述脉冲照射点构成的四边形的重心来作为脉冲照射点，在所述第3层中，将所述四角格子的格点挪动到由所述第1层及所述第2层中相邻的所述脉冲照射点构成的四边形的重心来作为脉冲照射点，在所述第4层中，将所述四角格子的格点挪动到由所述第3层中相邻的4个所述脉冲照射点构成的四边形的重心来作为脉冲照射点。另外，在此将四角格子定义为：4个最靠近的格点构成正方形、长方形、菱形、平行四边形之中的任一种形状，并无缝隙地将其相同的形状铺满在平面上。并且，例如最靠近的3个格点为正三角形时，通常大多视为正三角形格子，但是在此视为锐角为60°的平行四边形，并将其纳入上述四角格子中。