CN1159378A - 激光加工方法和激光加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在厚板切割中，通过使穿孔作业时飞散至待加工物表面上的熔融金属飞散至切割方向以外区域，防止不良加工的激光加工方法和装置。该方法包括：使加工头定位于激光束焦点离开待加工物表面而且不同于所述待加工物表面上穿孔点正上方这种穿孔起始位置的工序；使定位于穿孔起始位置的加工头接近穿孔点时，一面照射激光束和喷射辅助气，一面使加工头同时在与待加工物表面相平行和垂直的移动方向上移动，使所述焦点接近所述穿孔点的工序。

Description

激光加工方法和激光加工装置
本发明涉及利用激光束能量进行加工的激光加工方法和激光加工装置。
图14示出进行现有激光加工方法的激光加工装置。图中，激光振荡器1出射的激光束L由反射镜2等导引，入射至加工头3的透镜4，由该透镜4聚光于喷嘴5下方的焦点位置。由辅助气供给装置6向加工头3提供辅助气，该辅助气A由喷嘴5与激光束L同轴喷射，对待加工物W进行加工。
上述加工头3通过伺服控制电路7沿加工路径在例如X、Y、Z这种多轴方向上受到控制。与此同时，由设于喷嘴5或喷嘴5附近的间隙传感器8，检测出从喷嘴5前端至待加工物W表面的距离，靠间隙控制器9根据该检测数据控制喷嘴5高度，使得加工时的间隙量达到预先设定值。
在待加工物W上进行穿孔时，靠图14所示的NC装置10，通过伺服控制电路7在加工头3的Z轴方向即光轴方向上移动，控制喷嘴5前端与待加工物W表面的距离。与此同时，由图14所示的激光振荡控制电路11，一面控制激光振荡器1输出的激光束L输出值，一面进行如下所示的激光加工。
激光加工一般包括：在加工起点(开始部分)进行开贯通孔这种穿孔的进程；和该次穿孔之后从贯通的孔开始切割加工为任意形状的进程。
将板厚超过3.2mm的金属材料作为待加工物用激光切割时，实施向待加工物照射激光束和喷射辅助氧气的加工。之所以采用氧气作为辅助气，是因为通过待加工物发生氧化反应来提高加工效率，用于切割板厚较厚的待加工物的场合和提高切割速度的场合。对于软钢材料，板厚越是厚，因为加工当中氧气纯度可提高加工能力，因而就显得愈加重要，因而充当激光束和辅助气出口的喷嘴出口在其周围还另外设置氧气出口来进行加工，利用双重喷嘴或有多个出口的多重喷嘴进行加工。
以往穿孔作业开通孔的时间占软钢材料厚板加工时间较多，因而要提高生产效率，缩短穿孔作业时间是大课题。因此，为了缩短穿孔作业时间，进行了几次研究，以下示出例如特开昭62-240393中的例子。
图15中，5是喷嘴，L是激光束，W是待加工物，O是激光束焦点(光斑)，P是穿孔作业位置。穿孔作业时，激光束L的焦点O设于相对于待加工物W偏上方位置，同时进行激光束L的照射和辅助氧气的喷射，加热穿孔作业点P，接着使喷嘴5接近待加工物W表面。随着喷嘴5的下降，到待加工物W的底面加热至接近熔融温度。激光束L的焦点O下降至待加工物W表面的话，待加工物W便受到加热，因而瞬间形成孔穴。
现有激光加工方法具有如上所述进程，因而，加工对象是软钢材料时，板厚超过6mm的话，加热熔融的体积过多，加工头下降时，应排出至待加工物下方的熔融金属有一部分吹出至上方一侧，即加工头一侧。作为一例吹出至上方的金属，图16示出按现有加工方法对板厚12mm软钢(SS400)实施穿孔作业时材料表面有熔融金属飞散的状态。如图16所示，熔融金属会堆积在通孔周围，或附着加工头喷嘴孔周围。穿孔作业后的切割加工进程中，有时加工头会从通孔周围堆积的熔融金属上通过，这时有激光束发生异常反射和吸收，有时辅助气流发生紊乱，切割质量明显下降这种问题。
此外，有熔融金属从待加工物通孔周围向上方喷出，附着在喷嘴上的情况。喷嘴作为辅助气喷出口，由于熔融金属的附着，气流因加工方向的不同而不均匀。而且，喷嘴有时还起到检测待加工物与喷嘴之间间隔(距离)用传感器的作用，因而，附着有熔融金属时，就有无法有效地实现传感器功能这种问题。
以喷嘴为中心周围设有吹气口的双重喷嘴或多重喷嘴等其厚板加工用喷嘴是通过从中心喷嘴周围的喷嘴喷射氧气来提高加工能力和质量的。图17是特开平1-181991公报示出的双重喷嘴。图中，51是中心喷嘴，52是外侧喷嘴。利用这种喷嘴50，使加工头下降进行穿孔作业时，一直到外侧喷嘴52可燃性气体喷射位置，穿孔孔径变宽，自然待加工物上部飞散的熔融金属量也显著增加，致使下一切割进程发生加工不良。图18示出的是用双重喷嘴对板厚12mm的钢板SS400实施穿孔时在正面一侧的孔径和在背面一侧的孔径。两侧穿孔孔径与用单孔喷嘴的情况相比均增大约1倍。
本发明目的在于提供一种对软钢材料厚板实施穿孔作业时，可使得堆积于待加工物表面通孔周围的熔融金属产生在下一进程切割区域以外区域，同时避免熔融金属附着在喷嘴上，以防止不良切割发生的激光加工方法。此外，还在于提供一种在利用双重喷嘴或多重喷嘴的切割过程中降低待加工物表面飞散的熔融金属量的激光加工方法。
本发明的激光加工方法包括：(1)使加工头定位于激光束焦点离开待加工物表面而且不同于所述待加工物表面上穿孔点正上方位置这种穿孔起始位置的工序；(2)使定位于所述穿孔起始位置的所述加工头接近所述穿孔点时，一面照射所述激光束和喷射辅助气，一面使所述加工头同时在与所述待加工物表面平行的移动方向和与所述待加工物表面垂直的移动方向上移动，使所述焦点接近所述穿孔点的工序。
而且，在加工头前端设置按激光束光轴方向相异方向喷射气体的侧向喷嘴，在穿孔时或穿孔结束后包括从所述侧向喷嘴向加工物表面上的穿孔部喷射气体的工序。
而且，加工头接近穿孔点时的轨迹在待加工物表面上的投影与穿孔结束后的切割线不相重合。
而且，采用包括使聚光激光束出射并喷射辅助气用的第一喷嘴和设置于该第一喷嘴外周包围所述第一喷嘴的第二喷嘴在内的双重喷嘴，进行切割加工的激光加工方法中，包括：(1)使加工头定位于所述激光束焦点离开待加工物表面上穿孔点的穿孔起始位置的工序；(2)使定位于所述穿孔起始位置的所述加工头接近所述穿孔点时，一面照射所述激光束和仅仅从所述第一喷嘴喷射辅助氧气，一面使所述焦点移至所述穿孔点的工序；(3)穿孔结束后从所述第一喷嘴和所述第二喷嘴喷射所述辅助氧气的工序。
采用包括使聚光激光束出射并喷射辅助气用的第一喷嘴和设置于该第一喷嘴外周包围所述第一喷嘴的第二喷嘴在内的双重喷嘴，进行切割加工的激光加工方法中，包括：(1)使加工头定位于所述激光束焦点离开待加工物表面而且不同于所述待加工物表面上穿孔点正上方位置这种穿孔起始位置的工序；(2)使定位于所述穿孔起始位置的所述加工头接近所述穿孔点时，一面照射所述激光束和仅仅从所述第一喷嘴喷射辅助氧气，一面使所述加工头在与所述待加工物表面平行的移动方向和与所述待加工物表面垂直的移动方向上同时移动至所述穿孔点，使所述焦点接近所述穿孔点的工序；(3)穿孔结束后从所述第一喷嘴和所述第二喷嘴进行辅助氧气喷射的工序。
而且，使定位于穿孔起始位置的加工头接近穿孔点时，一面照射激光束和仅仅从第一喷嘴喷射辅助氧气，一面使焦点接近所述穿孔点的工序中，一面从第二喷嘴喷射空气或氮气，一面使所述加工头接近所述穿孔点。
此外，本发明的激光加工装置，是一种用聚光光学元件使激光束聚光照射待加工物，并且向加工点喷射辅助气，对所述待加工物进行加工的激光加工装置，包括：先读出切割加工起始部加工程序，运算该切割加工起始部的切割方向，运算求得与该切割方向和切割加工起始点有关、呈一定位置关系的穿孔起始点的穿孔位置运算电路。
图1是说明进行本发明第一实施例加工法的加工机的截面图。
图2是图1加工机的动作内容。
图3说明的是利用本发明加工的结果。
图4说明的是利用本发明进行加工的结果其良好程度。
图5是本发明第二实施例加工头动作的概要图。
图6是图3加工机的动作内容。
图7是本发明第三实施例喷嘴的截面图。
图8示意的是图5加工机的动作例。
图9示意的是本发明第四实施例动作例。
图10示意的是本发明第五实施例动作例。
图11示意的是本发明第六实施例动作例。
图12说明的是利用本发明加工的结果。
图13说明的是本发明加工机。
图14说明的是激光加工装置。
图15说明的是现有加工方法。
图16说明的是用现有加工方法加工的结果。
图17说明的是现有激光加工装置。
图18说明的是用现有加工方法加工的结果。
发明实施例1
以下根据附图说明本发明第一实施例。
图1是本实施例加工头动作的概要图，图2是动作内容示意图。图1中，加工头3这时的焦点位置设定在待加工物W上方的P(a，b，c)点，激光束照射在待加工物W表面上，具有较宽面积，加热待加工物，再分别在下降方向与水平方向上同时移动加工头3，到达O(0，0，0)点。这时加工头3的运动轨迹在待加工物表面上的投影的移动方向与穿孔后进行切割的方向相一致。在穿孔进行过程中产生、飞散至待加工物W表面的熔融金属S是在加工头3移动的X方向相反方向上飞散和堆积的。因此，在下一切割进程中没有加工头在堆积的熔融金属S上通过而造成不良这种危险。
图2中，(a)开始步骤，是开始NC装置(数控装置)10的运算。(b)加工条件设定步骤，是从NC装置的数据库检索出穿孔条件和后续切割条件。(c)加工形状程序读取步骤，是进行加工形状的识别。(d)穿孔位置运算步骤，是判断穿孔后切割方向，将穿孔时使得飞散的熔融金属朝切割方向相反方向飞散的位置作为穿孔初始位置P(a，b，c)，确定加工头3的水平方向移动量X与垂直方向移动量Z。(e)加工执行步骤中，在(e1)加工头由切割初始位置O(0，0，0)移动至偏移X、Z的点P(a，b，c)。接下来(e2)中一面执行输出、脉冲频率、脉冲占空比、辅助气气压等穿孔条件，一面将加工头从点P(a，b，c)移至点O(0，0，0)。(f)步骤中则一面执行切割条件输出、脉冲频率、脉冲占空比、辅助气气压等，一面进行切割。
穿孔后进行的切割方向靠NC装置10利用程序块预读取功能识别，相对于切割方向运算所述加工头的移动方向。而且，也该NC装置10根据待加工物W的材料和板厚运算最佳穿孔位置O与P的关系并执行。
另外，上述动作内容中，(b)加工条件的检出、(c)加工形状程序读取等顺序和加工头的移动曲线插值等，即便不如指定那样，对本实施例的效果也没有影响。
而且，上述实施例1中，加工头3焦点位置设定在待加工物W上方P(a，b，c)点，激光束照射在待加工物W表面上，具有较大面积，加热待加工物，再分别在下降方向和水平方向上同时移动加工头3，到达O(0，0，0)点。这时加工头3的运动轨迹在待加工物表面上的投影其移动方向是与穿孔后进行切割的方向相一致的。但实际上，穿孔作业进行过程中产生的飞散至待加工物W表面的熔融金属S堆积在穿孔后切割线以外区域的话，就不会对切割造成影响。图3中示出穿孔h和穿孔后进行切割的切割方向，斜线示出即便有熔融金属堆积也不至对切割造成影响的区域g。图4中，令与图3中切割方向相同方向的角度为0，示出加工头移动角度为θ时进行良好切割的概率。加工是对板厚16mm的软钢材料加工10次，调查可良好加工的概率。由图4可以知道，就穿孔时使加工头下降逼近的方向而言，对于加工头移动轨迹在待加工物表面上的投影与穿孔结束后的切割线不相重合的几乎全部方向，都可以良好地加工。
发明实施例2
接下来根据附图说明本发明第二实施例。
图5是第二实施例加工头动作的概率图，图6示意的是动作内容。图5中，组合有侧向喷嘴12的加工头3焦点位置设定在待加工物W的上方，激光束照射在待加工物表面上，具有较大面积，加热待加工物W以后，加工头3再分别在下降方向Z和水平方向X上同时移动。这时X方向与穿孔后进行切断的方向相一致。穿孔作业进行过程中产生、飞散至待加工物表面的熔融金属S沿加工头移动的X方向相反方向飞散堆积。此外，从侧向喷嘴12喷射的气体将堆积的熔融金属S从穿孔周围吹走。因此接下来切割进程中因加工头3在堆积的熔融金属S上通过所造成的不良发生率极低。图6中，(a)开始步骤，开始NC装置10的运算。(b)加工条件设定步骤，从NC装置数据库检索出穿孔条件和后续的切割条件。(c)加工形状程序读取步骤，进行加工形状的识别。(d)穿孔位置运算步骤，判断穿孔后切割方向，使得穿孔时飞散的熔融金属在切割方向相反方向上飞散这种位置作为穿孔起始位置P(a，b，c)，确定X和Z。(e)加工执行步骤，在(e1)加工头由切割初始位置O(0，0，0)移动至偏移X、Z的点P(a，b，c)。接下来在(e2)一面执行输出、脉冲频率、脉冲占空比、辅助气气压等穿孔条件，一面使加工头从点P(a，b，c)移动至点O(0，0，0)。在(e3)从侧向喷嘴喷射空气，将堆积于待加工物表面上的熔融·凝固金属吹走。在(f)步骤一面执行切割条件中的输出、脉冲频率、脉冲占空比、辅助气气压等，一面进行切割。
另外，上述动作内容中，(b)加工条件的检出步骤、(c)加工形状程序读取步骤等的顺序即便不同于所指定的那样，也不影响本发明效果。(e3)的气种即便不是空气，只要是价格低廉的气体，什么种类都可以。而且，辅助气喷射方向即便按照不与切割方向保持特定关系的某个角度进行也可以获得相同效果。
发明实施例3
接下来根据附图说明本发明第三实施例。图7是包括同时出射厚度切割用激光束和辅助气的第一出口(A)和喷射氧气以保护加工部的第二出口(B)的喷嘴的截面图。厚板切割中为了提高切割速度和使切断面细洁度良好，从出口(B)出射的氧气具有重要作用。但现有例中穿孔时氧气通常都是从出口(A)和出口(B)两者喷出的。图8中示出本实施例的动作例。图8中，(a)开始步骤，开始NC装置10的运算。(b)加工条件设定步骤，从NC装置的数据库检索出穿孔条件和后续的切割条件。(c)加工形状程序读取步骤，进行加工形状的识别。(d)穿孔条件设定步骤，读取停止从喷嘴出口(B)喷出气体的指令。(e)加工执行步骤，在(e1)仅由出口(A)执行输出、脉冲频率、脉冲占空比、辅助气气压等穿孔条件，并且停止从喷嘴(B)喷射气体。在(e2)一面执行切割条件的输出、脉冲频率、脉冲占空比、喷嘴出口(A)的辅助气气压、喷嘴出口(B)的辅助气气压等，一面进行切断。图12是按照本实施例加工12mm板厚的SS400的结果。与图18现有方法加工的结果相比，孔径减小，可获得良好结果。
另外，上述动作内容中，(b)加工条件检出步骤、(c)加工形状程序读取步骤等顺序不按照所指定的那样，也不影响本发明效果。
发明实施例4
接下来根据附图说明本发明第四实施例。上述第三实施例中，对于双重喷嘴加工来说，虽然在穿孔时停止从出口(B)喷射氧气以防止穿孔扩大，但为了进一步减小孔径还需要从喷嘴(B)喷射抑制氧化反应用的气体。图9中示出第四实施例的动作例。图9中，(a)开始步骤，开始NC装置10的运算。(b)加工条件设定步骤，从NC装置数据库检索出穿孔条件和后续切割条件。(c)加工形状程序读取步骤，进行加工形状的识别。(d)穿孔条件设定步骤，读取停止从喷嘴出口(B)喷出气体的种类、压力的指令。(e)加工执行步骤，在(e1)由出口(A)执行输出、脉冲频率、脉冲占空比、辅助气气压等穿孔条件，并且由喷嘴(B)执行喷出的气体种类、压力。(f)步骤一面执行切割条件的输出、脉冲频率、脉冲占空比、喷嘴出口(A)的辅助气气压、喷嘴出口(B)的辅助气气压等，一面进行切割。
另外，上述动作内容中，(b)加工条件检出步骤、(c)加工形状程序读取步骤等顺序即使不按所指定的那样，对本发明也没有影响。穿孔时从喷嘴出口(B)喷射的气体种类即便是空气、氮气、氩气、或氧气与各种气体的混合气等，都可以获得相同效果。
发明实施例5
接下来根据附图说明本发明第五实施例。图10示出的是本实施例的动作例。图10中，(a)开始步骤，开始NC装置10的运算。(b)加工条件设定步骤，从NC装置的数据库检索出穿孔条件和后续切割条件。(c)加工形状程序读取步骤，进行加工形状的识别。(d)穿孔位置运算步骤，判断穿孔后的切割方向，使得穿孔时飞散的熔融金属在切割方向相反方向上飞散这种位置作为穿孔起始位置P(a，b，c)，确定X和Z。(e)穿孔条件设定步骤，读取停止从喷嘴出口(B)喷出气体的种类、压力的指令。(f)加工执行步骤，在(f1)使加工头由切割初始位置O(0，0，0)移动至偏移X、Z的点P(a，b，c)。接下来在(f2)一面仅仅从出口(A)执行输出、脉冲频率、脉冲占空比、辅助气气压等穿孔条件，一面使加工头从点P(a，b，c)移动至点O(0，0，0)。这时停止从喷嘴(B)喷射气体。(g)步骤一面执行切割条件的输出、脉冲频率、脉冲占空比、喷嘴出口(A)的辅助气气压、喷嘴出口(B)的辅助气气压等，一面进行切割。
另外，上述动作内容中，(b)加工条件检出步骤、(c)加工形状程序读取步骤等顺序即便不按所指定的那样，对本发明效果也没有影响。
发明实施例6
接下来根据附图说明本发明第六实施例。上述第五实施例，就双重喷嘴加工来说，虽然穿孔时停止从出口(B)喷射氧气以防止穿孔扩大，但是为了进一步减小孔径，需要从喷嘴(B)喷射抑制氧化反应用的气体。图11示出的是本实施例动作例。图11中，(a)开始步骤，开始NC装置10的运算。(b)加工条件设定步骤，从NC装置数据库检索出穿孔条件和后续的切割条件。(c)加工形状程序读取步骤，进行加工形状的识别。(d)穿孔位置运算步骤，判断穿孔后的切割方向，使得穿孔时飞散的熔融金属在切割方向相反方向上飞散这种位置作为穿孔起始位置P(a，b，c)，确定X和Z。(e)穿孔条件设定步骤，读取从喷嘴出口(B)喷出气体的种类、压力的喷出指令。(f)加工执行步骤，在(f1)使加工头从切割初始位置O(0，0，0)移动至偏移X、Z的点P(a，b，c)。接下来在(f2)一面执行出口(A)的输出、脉冲频率、脉冲占空比、辅助气气压等穿孔条件，出口(B)的气体种类和气压，一面使加工头从点P(a，b，c)移动至点O(0，0，0)。(g)步骤一面执行切割条件的输出、脉冲频率、脉冲占空比、喷嘴出口(A)的辅助气气压、喷嘴出口(B)的辅助氧气气压等，一面进行切割。
另外，上述动作内容中(b)加工条件的检出步骤。(c)加工形状程序读取步骤等顺序即便不如所指定的那样，对本发明也没有影响。穿孔时从喷嘴出口(B)喷射的气体种类即便是空气或氮气、氩气等，也可以获得相同效果。
由于采用以上方法，因而可以在短时间内除去待加工物W表面通孔周围熔融金属的***，而且完全避免诱发加工不良，在穿孔后的切割加工当中，间隙传感器8检测与待加工物W之间的正确距离，根据稳定的间隙控制，顺畅地进行待加工物W的切割。
另外，上述例中示出的Z轴高度、激光器振荡输出、辅助气气压和侧向气压与穿孔的切割条件的关系，随待加工物的材料、板厚有种种模式，本实施例只是示出其一例。而且，NC装置执行动作的顺序只要不对加工构成障碍，可以修改。
发明实施例7
接下来根据图13说明本发明第七实施例。图中，1为激光振荡器，2为导引激光束用的弯曲反射镜，11为激光振荡控制电路，10为NC装置，13为设置在NC装置内的穿孔位置运算电路。通过设置在NC控制装置10内预先读出加工程序的功能，运算穿孔位置、切割方向、待加工物材料·板厚、加工头的上升·下降位置，将加工头设定在最佳位置。
另外，本实施例是在NC内设置运算装置运算穿孔位置的，但让编制加工程序的自动编程装置具有本功能，也可以获得相同功能。
本发明如上所述构成，因而具有下述效果。
切割待加工物的激光加工过程中，为了使加工开始穿孔作业所产生的飞散至待加工物表面的熔融金属不对此后切割造成加工不良的影响，使之按切割行进方向不同的方向飞散。采用提高切割质量用的双重喷嘴穿孔时，停止从外侧喷嘴喷出的气体，或喷射空气、氮气、氩气等气体，以防止穿孔扩大。
因此，待加工物穿孔后可以进行良好的切割加工，可以减少次品的发生，而且可以获得高质量的待加工物成品。

Claims (7)

1.一种激光加工方法，其特征在于包括：(1)使加工头定位地激光束焦点离开待加工物表面而且不同于所述待加工物表面上穿孔点正上方位置的穿孔起始位置的工序，；(2)使定位于所述穿孔起始位置的所述加工头接近所述穿孔点时，一面照射所述激光束和喷射辅助气，一面使所述加工头同时在与所述待加工物表面相平行的移动方向和与所述待加工物表面相垂直的移动方向上移动，使所述焦点接近所述穿孔点的工序。
2.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，在加工头前端设置与激光束光轴方向相异方向喷射气体的侧向喷嘴，在穿孔时或穿孔结束后具有从所述侧向喷嘴向加工物表面上的穿孔部喷射气体的工序。
3.如权利要求1或2所述的激光加工方法，其特征在于，加工头接近穿孔点时的轨迹在待加工物表面上的投影与穿孔结束后的切割线不相重合。
4.一种激光加工方法，采用包含使聚光激光束出射并喷射辅助气用的第一喷嘴和设置于该第一喷嘴外周包围所述第一喷嘴的第二喷嘴在内的双重喷嘴，进行切割加工，其特征在于包括：(1)使加工头定位于所述激光束焦点离开待加工物表面上穿孔点这种穿孔起始位置的工序；(2)使定位于所述穿孔起始位置的所述加工头接近所述穿孔点时，一面照射所述激光束和仅仅从所述第一喷嘴喷射辅助氧气，一面使所述焦点移至所述穿孔点的工序；(3)穿孔结束后从所述第一喷嘴和所述第二喷嘴喷射所述辅助氧气的工序。
5.一种激光加工方法，采用包含使聚光激光束出射并喷射辅助气用的第一喷嘴和设置于该第一喷嘴***包围所述第一喷嘴的第二喷嘴在内的双重喷嘴，进行切割加工，其特征在于包括：(1)使加工头定位于所述激光束焦点离开待加工物表面而且不同于所述待加工物表面上穿孔点正上方位置这种穿孔起始位置的工序；(2)使定位于所述穿孔起始位置的所述加工头接近所述穿孔点时，一面照射所述激光束和仅仅从所述第一喷嘴喷射辅助氧气，一面使所述加工头同时在与所述待加工物表面相平行的移动方向和与所述待加工物表面相垂直的移动方向上移动至所述穿孔点，使所述焦点接近所述穿孔点的工序；(3)穿孔结束后从所述第一喷嘴和所述第二喷嘴进行辅助氧气喷射的工序。
6.如权利要求4或5所述的激光加工方法，其特征在于，使定位于穿孔起始位置的加工头接近穿孔点时，一面照射激光束和仅仅从第一喷嘴喷射辅助氧气，一面使焦点接近所述穿孔点的工序中，一面从第二喷嘴喷射空气或氮气，一面使所述加工头接近所述穿孔点。
7.一种激光加工装置，采用聚光光学元件使激光束聚光照射待加工物，并且向加工点喷射辅助气，对所述待加工物进行加工，其特征在于包括：预先读出切割加工起始部加工程序，运算该切割加工起始部的切割方向，运算求得与该切割方向和切割加工起始点有关、呈一定位置关系的穿孔起始点的穿孔位置运算电路。
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Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1321775C (zh) * 2003-10-23 2007-06-20 本田技研工业株式会社 利用激光束加工槽的装置和方法
CN100560269C (zh) * 2000-11-16 2009-11-18 弗罗纽斯国际有限公司 模块化激光混合式焊接头
CN101218063B (zh) * 2005-06-07 2010-05-26 日酸田中株式会社 激光穿孔方法及加工装置
CN102066039A (zh) * 2008-06-25 2011-05-18 通快机床两合公司 用于减少在激光束穿刺到工件中时熔渣的附着的方法及激光加工头
CN102717194A (zh) * 2012-07-11 2012-10-10 苏州市世嘉科技股份有限公司 适于切割热轧钢板的激光切割工艺
CN102905842A (zh) * 2010-05-25 2013-01-30 罗芬-拉萨格股份公司 用于蚀刻形成初裂的沟槽的光纤激光器加工设备
CN104114316A (zh) * 2012-02-14 2014-10-22 村田机械株式会社 激光加工机
CN104703932A (zh) * 2012-11-13 2015-06-10 日本电气硝子株式会社 板玻璃的激光熔断方法
CN103551744B (zh) * 2000-09-13 2016-01-20 浜松光子学株式会社 激光加工方法
US9287177B2 (en) 2002-03-12 2016-03-15 Hamamatsu Photonics K.K. Substrate dividing method
CN106112274A (zh) * 2016-07-29 2016-11-16 奔腾激光(温州)有限公司 一种激光切割工艺
CN106346141A (zh) * 2016-09-07 2017-01-25 华中科技大学 一种基于复合激光束的金属切割装置
CN106715038A (zh) * 2014-10-17 2017-05-24 三菱电机株式会社 激光加工方法及激光加工装置
CN107249810A (zh) * 2015-03-19 2017-10-13 三菱电机株式会社 加工喷嘴及激光加工装置
CN108788498A (zh) * 2018-08-28 2018-11-13 济南邦德激光股份有限公司 激光切割机穿孔方法、装置和电子设备
CN109477433A (zh) * 2016-07-15 2019-03-15 川崎重工业株式会社 燃气涡轮发动机的冷却结构及其制造方法
CN109862993A (zh) * 2016-10-24 2019-06-07 通快机床两合公司 用于借助激光射束切割工件的方法
CN110087786A (zh) * 2016-12-23 2019-08-02 Posco公司 侧边修剪装置
CN113165114A (zh) * 2018-12-03 2021-07-23 三菱电机株式会社 激光加工装置及激光加工方法

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6163010A (en) * 1996-10-25 2000-12-19 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method and apparatus for laser cutting materials
JP4183779B2 (ja) * 1997-06-20 2008-11-19 日酸Ｔａｎａｋａ株式会社 レーザ切断方法およびレーザ切断装置
JP3844848B2 (ja) * 1997-06-24 2006-11-15 三菱電機株式会社 レーザ加工機
JP3500071B2 (ja) * 1998-07-23 2004-02-23 株式会社日平トヤマ レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP4162772B2 (ja) * 1998-09-09 2008-10-08 日酸Ｔａｎａｋａ株式会社 レーザピアシング方法およびレーザ切断装置
JP3056723B1 (ja) * 1999-01-04 2000-06-26 ファナック株式会社 レ―ザ加工装置
FR2816227B1 (fr) * 2000-11-09 2003-01-24 Air Liquide Procede de coupage laser a haute vitesse avec gaz adapte
US6777641B2 (en) 2002-04-16 2004-08-17 W.A. Whitney Co. Method and apparatus for laser piercing and cutting metal sheet and plate
US6664499B1 (en) 2002-07-11 2003-12-16 The Boeing Company Tube and duct trim machine
GB2414954B (en) * 2004-06-11 2008-02-06 Exitech Ltd Process and apparatus for ablation
WO2006132229A1 (ja) * 2005-06-07 2006-12-14 Nissan Tanaka Corporation レーザピアシング方法及び加工装置
US8065238B2 (en) * 2005-12-02 2011-11-22 Lincoln Global, Inc. Performing robust cost analysis of a gas laser application
US20110147351A1 (en) * 2008-06-04 2011-06-23 Mitsubishi Electric Corporation Laser processing apparatus and laser processing method
US8716620B2 (en) 2009-09-24 2014-05-06 Laser Mechanisms, Inc. Laser head with axial crash protection
JP4896274B2 (ja) * 2010-06-14 2012-03-14 三菱電機株式会社 レーザ加工装置、及びレーザ加工方法
JP4976576B2 (ja) * 2010-11-01 2012-07-18 住友電気工業株式会社 切削工具とその製造方法および製造装置
CN102756214B (zh) * 2011-04-29 2015-07-01 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种激光穿孔加工方法
JP5276699B2 (ja) * 2011-07-29 2013-08-28 ファナック株式会社 ピアシングを行うレーザ加工方法及びレーザ加工装置
KR20150084758A (ko) * 2012-11-13 2015-07-22 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 판 유리의 제조 방법 및 제조 장치
DE102014203576A1 (de) * 2014-02-27 2015-08-27 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Laserbearbeitungskopf mit einer werkstücknahen Crossjetdüse
KR200482310Y1 (ko) 2015-05-08 2017-01-10 주식회사 엘피텍 레이저 가공장치 헤드
KR101694491B1 (ko) 2015-05-08 2017-01-10 주식회사 엘피텍 레이저 가공장치 헤드
US10926353B2 (en) 2016-10-25 2021-02-23 Prima Power Laserdyne, Llc Dual gas pierce using coaxial and directional assist
JP6538911B1 (ja) * 2018-03-12 2019-07-03 株式会社アマダホールディングス レーザ加工機及びレーザ加工方法
JP6854317B2 (ja) * 2019-06-05 2021-04-07 株式会社アマダ 加工プログラム作成装置及び溶融金属の飛散方向決定方法
CN112139673A (zh) * 2020-08-27 2020-12-29 南京涵曦月自动化科技有限公司 一种防飞溅金属切割装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5944150B2 (ja) * 1977-06-28 1984-10-26 日本電気株式会社 レ−ザによる金属板の穴あけ方法
DE3405406A1 (de) * 1984-02-15 1985-08-22 Fa. Röttger Jansen-Herfeld, 5630 Remscheid Laserschneidkopf mit zusaetzlicher duese
JPS60240393A (ja) * 1984-05-16 1985-11-29 Komatsu Ltd レ−ザ切断機による切断方法
JPS63295085A (ja) * 1987-05-28 1988-12-01 Fanuc Ltd Ｃｎｃレ−ザ加工方法
JPH02160190A (ja) * 1988-12-13 1990-06-20 Amada Co Ltd レーザ加工機におけるピアス加工方法およびその装置
JPH03151182A (ja) * 1989-11-08 1991-06-27 Mitsubishi Electric Corp レーザ加工法
JP2875626B2 (ja) * 1990-11-30 1999-03-31 小池酸素工業株式会社 レーザーピアシング方法
JP2616278B2 (ja) * 1991-04-16 1997-06-04 株式会社大林組 レーザビームによる物体の切断方法
JP3175781B2 (ja) * 1991-10-17 2001-06-11 株式会社小松製作所 レーザ加工機のピアッシング方法
JP3115060B2 (ja) * 1991-10-30 2000-12-04 株式会社日平トヤマ レーザ加工方法
JP2634732B2 (ja) * 1992-06-24 1997-07-30 ファナック株式会社 レーザ加工装置
JPH06198485A (ja) * 1993-01-11 1994-07-19 Komatsu Ltd レーザ加工装置
JP3366069B2 (ja) * 1993-09-27 2003-01-14 ファナック株式会社 ピアッシング制御方法
JPH07171691A (ja) * 1993-12-17 1995-07-11 Amada Co Ltd レーザ加工方法
JPH07223084A (ja) * 1994-02-10 1995-08-22 Fanuc Ltd レーザ加工装置

Cited By (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103551744B (zh) * 2000-09-13 2016-01-20 浜松光子学株式会社 激光加工方法
US10796959B2 (en) 2000-09-13 2020-10-06 Hamamatsu Photonics K.K. Laser processing method and laser processing apparatus
US9837315B2 (en) 2000-09-13 2017-12-05 Hamamatsu Photonics K.K. Laser processing method and laser processing apparatus
CN100560269C (zh) * 2000-11-16 2009-11-18 弗罗纽斯国际有限公司 模块化激光混合式焊接头
US10068801B2 (en) 2002-03-12 2018-09-04 Hamamatsu Photonics K.K. Substrate dividing method
US11424162B2 (en) 2002-03-12 2022-08-23 Hamamatsu Photonics K.K. Substrate dividing method
US9553023B2 (en) 2002-03-12 2017-01-24 Hamamatsu Photonics K.K. Substrate dividing method
US9548246B2 (en) 2002-03-12 2017-01-17 Hamamatsu Photonics K.K. Substrate dividing method
US9543256B2 (en) 2002-03-12 2017-01-10 Hamamatsu Photonics K.K. Substrate dividing method
US10622255B2 (en) 2002-03-12 2020-04-14 Hamamatsu Photonics K.K. Substrate dividing method
US9543207B2 (en) 2002-03-12 2017-01-10 Hamamatsu Photonics K.K. Substrate dividing method
US9711405B2 (en) 2002-03-12 2017-07-18 Hamamatsu Photonics K.K. Substrate dividing method
US9287177B2 (en) 2002-03-12 2016-03-15 Hamamatsu Photonics K.K. Substrate dividing method
CN1321775C (zh) * 2003-10-23 2007-06-20 本田技研工业株式会社 利用激光束加工槽的装置和方法
CN101218063B (zh) * 2005-06-07 2010-05-26 日酸田中株式会社 激光穿孔方法及加工装置
CN102066039B (zh) * 2008-06-25 2014-12-24 通快机床两合公司 用于减少在激光束穿刺到工件中时熔渣的附着的方法及激光加工头
CN102066039A (zh) * 2008-06-25 2011-05-18 通快机床两合公司 用于减少在激光束穿刺到工件中时熔渣的附着的方法及激光加工头
CN102905842A (zh) * 2010-05-25 2013-01-30 罗芬-拉萨格股份公司 用于蚀刻形成初裂的沟槽的光纤激光器加工设备
CN102905842B (zh) * 2010-05-25 2014-12-24 罗芬-拉萨格股份公司 用于蚀刻形成初裂的沟槽的光纤激光器加工设备
CN104114316B (zh) * 2012-02-14 2015-11-25 村田机械株式会社 激光加工机
CN104114316A (zh) * 2012-02-14 2014-10-22 村田机械株式会社 激光加工机
CN102717194A (zh) * 2012-07-11 2012-10-10 苏州市世嘉科技股份有限公司 适于切割热轧钢板的激光切割工艺
CN102717194B (zh) * 2012-07-11 2015-12-16 苏州市世嘉科技股份有限公司 适于切割热轧钢板的激光切割工艺
TWI583643B (zh) * 2012-11-13 2017-05-21 日本電氣硝子股份有限公司 板玻璃之雷射熔斷方法
CN104703932B (zh) * 2012-11-13 2017-10-03 日本电气硝子株式会社 板玻璃的激光熔断方法
CN104703932A (zh) * 2012-11-13 2015-06-10 日本电气硝子株式会社 板玻璃的激光熔断方法
CN106715038A (zh) * 2014-10-17 2017-05-24 三菱电机株式会社 激光加工方法及激光加工装置
CN106715038B (zh) * 2014-10-17 2018-07-27 三菱电机株式会社 激光加工方法及激光加工装置
CN107249810A (zh) * 2015-03-19 2017-10-13 三菱电机株式会社 加工喷嘴及激光加工装置
CN109477433A (zh) * 2016-07-15 2019-03-15 川崎重工业株式会社 燃气涡轮发动机的冷却结构及其制造方法
CN106112274A (zh) * 2016-07-29 2016-11-16 奔腾激光(温州)有限公司 一种激光切割工艺
CN106346141A (zh) * 2016-09-07 2017-01-25 华中科技大学 一种基于复合激光束的金属切割装置
CN109862993A (zh) * 2016-10-24 2019-06-07 通快机床两合公司 用于借助激光射束切割工件的方法
CN110087786A (zh) * 2016-12-23 2019-08-02 Posco公司 侧边修剪装置
CN108788498A (zh) * 2018-08-28 2018-11-13 济南邦德激光股份有限公司 激光切割机穿孔方法、装置和电子设备
CN113165114A (zh) * 2018-12-03 2021-07-23 三菱电机株式会社 激光加工装置及激光加工方法
CN113165114B (zh) * 2018-12-03 2023-01-24 三菱电机株式会社 激光加工装置及激光加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR970058838A (ko) 1997-08-12
JP3292021B2 (ja) 2002-06-17
KR100235178B1 (ko) 1999-12-15
CN1078510C (zh) 2002-01-30
TW415865B (en) 2000-12-21
US5770833A (en) 1998-06-23
JPH09206975A (ja) 1997-08-12

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