CN117999147A - 激光加工方法及激光加工机 - Google Patents
激光加工方法及激光加工机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117999147A CN117999147A CN202280060930.9A CN202280060930A CN117999147A CN 117999147 A CN117999147 A CN 117999147A CN 202280060930 A CN202280060930 A CN 202280060930A CN 117999147 A CN117999147 A CN 117999147A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- processing
- laser beam
- workpiece
- corner
- along
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 605
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims description 48
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 194
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 122
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 57
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 43
- 239000000047 product Substances 0.000 description 36
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 description 29
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 25
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 description 20
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 16
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 13
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 13
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 11
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 238000011960 computer-aided design Methods 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 238000013523 data management Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
一边射出激光束,一边使加工头(35)沿着第一边(L1)不减速地移动至角部(A),在移动的加工头(35)到达角部(A)之后停止激光束的射出,一边间歇地射出激光束,一边使加工头(35)从角部(A)沿着第二边(L2)移动至离开了第一预定距离(D1)的第一预定位置(D),在加工头(35)到达第一预定位置(D)时停止激光束的射出,使加工头(35)从第二边(L2)的延长线上且比角部(A)更靠近前的位置(E)朝向角部(A)加速,在加速的加工头(35)到达角部(A)时,开始激光束的射出,使加工头(35)沿着第二边(L2)移动。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工方法以及激光加工机。
背景技术
将板状的工件(金属板)切断,制作预定形状的部件的加工机正在普及。加工机的一例是利用激光束对工件进行切断加工的激光加工机。激光加工机包括激光加工机主体和NC(数值控制:Numerical Control)装置等控制装置,控制装置基于加工程序控制激光加工机主体。
以往,已知在激光加工机的热切断加工中进行呈现为朝向产品的外侧的凸部的角部(以下称为外角)的顶点(边缘部)的加工时,在该边缘部的外侧生成环状的加工路径,由此抑制边缘部的下表面的烧穿而实现加工品质的提高。
在专利文献1中记载了在边缘部的外侧的环状的加工路径中,中断热切断加工,再次到达边缘部附近时再次开始热切断的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平10-249563号公报
发明内容
然而,在专利文献1的加工方法中,在具有厚度的工件的热切断加工时,在环状的加工路径中,中断热切断加工后,再次到达边缘部附近而再次开始热切断时,有可能在已经切断的附近累积热,发生过度燃烧(Over-burning)而在切断面产生凹陷。另外,有时在再次开始热切断时在边缘部的下表面产生烧穿。
本发明的一个方式是一种激光加工方法,使将激光束朝向工件射出的加工头沿着具有第一边、第二边、以及第一和第二边相交的一个角部的切断加工轨迹相对地移动,由此进行工件的切断加工,其中,
一边射出激光束,一边使加工头沿着第一边不减速地移动到角部,
在沿着第一边移动的加工头到达角部之后,停止激光束的射出,
一边间歇地射出激光束,一边使加工头从角部沿着第二边移动到离开第一预定距离的第一预定位置,在加工头到达第一预定位置时,停止激光束的射出,
在停止了激光束的射出的状态下,使加工头移动到第二边的延长线上且比角部更靠近前的位置之后,使加工头朝向角部加速,
在朝向角部加速的加工头到达角部时开始激光束的射出,使加工头沿着第二边移动。
另外,本发明的一个方式是一种激光加工机,其中,具备:
加工机主体,其使将激光束朝向工件射出的加工头沿着具有第一边、第二边、以及第一边和第二边相交的一个角部的切断加工轨迹相对地移动,由此进行工件的切断加工;
控制部,其控制加工机主体,
控制部对加工机主体进行如下控制:
一边射出激光束,一边使加工头沿着第一边不减速地移动至角部,
在沿着第一边移动的加工头到达角部之后,停止激光束的射出和加工头的移动,
一边间歇地射出激光束,一边使加工头从角部沿着第二边移动至离开第一预定距离的第一预定位置,在加工头到达第一预定位置时,停止激光束的射出,
在停止了激光束的射出的状态下,在使加工头移动至第二边的延长线上且比角部更靠近前的位置之后,使加工头朝向角部加速,
在朝向角部加速的加工头到达角部时开始激光束的射出,使加工头沿着第二边移动。
上述结构的激光加工方法和激光加工机不进行切断加工的减速,而是在维持通常的切断时的速度的状态下进行切断加工直至角部,在加工头到达角部之后停止激光束。由此,能够对在到达角部之前使加工头减速,切断条件变得不稳定进行抑制,能够抑制角部的烧穿。另外,由于上述结构的激光加工方法和激光加工机在角部停止激光束的射出,因此也能够应用于切口的角部(在产品侧内部呈现为凹陷的角部)。由此,能够减小工件的切断范围,能够抑制成品率的降低。
上述结构的激光加工方法和激光加工机能够从角部通过脉冲振荡的激光束沿着第二边切入预定距离。通过利用脉冲振荡的激光束进行切入,在从角部沿着第二边开始切断加工时,能够抑制在已经切断的第一边的附近累积热而引起过度燃烧。由此,能够抑制在切断侧面产生凹陷。另外,能够在角部中接下来要切断的第二边的切断轨迹上形成切割前沿,能够抑制在第二边的切断开始时在角部的下表面产生烧穿。
上述结构的激光加工方法以及激光加工机的控制装置能够从角部以通常的切断时的速度开始第二边的切断加工。由此,能够对切断条件变得不稳定进行抑制,能够抑制角部的烧穿。
另外,本发明的一个方式是一种激光加工方法,其中,
使沿着在角部的顶点对接的两条边中的一条边在工件上移动而到达顶点的通常加工条件的激光束进一步在工件上通过顶点并沿着一条边的延长线移动到位于一条边的延长线上的第一加工点,其中,所述角部是对工件进行切断加工而得到的产品的外角的角部,
使激光束在工件上的照射位置从第一加工点移动到位于两条边中的另一条边的延长线上的第二加工点,
使激光束以比通常加工条件低速低输出的角部加工条件,在工件上沿着另一条边的延长线和另一条边从第二加工点经由顶点移动到位于另一条边上的第三加工点,
在使激光束的输出停止的状态下,使激光束在工件上的照射位置从第三加工点移动到第二加工点,
使在通常加工条件下在工件上沿着另一条边的延长线从第二加工点移动到顶点的激光束在工件上沿着另一条边进一步在通常加工条件下移动。
本发明的一个方式是一种激光加工机,其中,具备:
加工机主体,其以与对工件进行切断加工而得到的产品的形状相应的轨迹向工件照射激光束;以及
控制部,其对加工机主体进行控制,
控制部对加工机主体进行如下控制:
使沿着在产品的外角的角部的顶点对接的两条边中的一条边在工件上移动而到达顶点的通常加工条件的激光束通过顶点并沿着一条边的延长线进一步在工件上移动至位于一条边的延长线上的第一加工点,
激光束在工件上的照射位置从第一加工点移动到位于两条边中的另一条边的延长线上的第二加工点,
激光束在比通常加工条件低速低输出的角部加工条件下,在工件上沿着另一条边的延长线和所述另一条边从第二加工点经由顶点移动到另一条边上的第三加工点,
在使激光束的输出停止的状态下,激光束在工件上的照射位置从第三加工点移动到第二加工点,
在通常加工条件下在工件上沿着另一条边的延长线从第二加工点移动到顶点的激光束在工件上通过第三加工点并沿着另一条边进一步在通常加工条件下移动。
上述结构的激光加工方法及激光加工机使沿着产品的外角的角部的一条边到达外角的角部的顶点的通常加工条件的激光束向一条边的延长线上的第一加工点移动。当沿着产品的外角的角部的一条边到达外角的角部的顶点的通常加工条件的激光束移动到一条边的延长线上的第一加工点时,形成从工件的一条边到第一加工点并通过外角的角部的顶点的切口。到第一加工点为止的切口沿着外角的角部的一边呈直线状配置在工件上、且在另一边及其延长线上以夹着外角的角部的顶点的方式设置的第二加工点与第三加工点之间。
上述结构的激光加工方法及激光加工机使激光束从第二加工点向第三加工点移动。当激光束从第二加工点移动到第三加工点时,激光束通过衔接部,该衔接部对通过外角的角部的顶点的切口的近前侧与对面侧进行衔接。通过了衔接部的激光束在工件的切口与第三加工点之间形成沿着外角的角部的另一条边的切口。该切口作为通过衔接部的激光束的切割前沿发挥功能。
通过衔接部的激光束是比通常加工条件低速且低输出的角部加工条件。因此,在形成作为切割前沿发挥功能的切口时,能够对热输入累积于衔接部而在切口的切断面产生变形进行抑制。
第二加工点及第三加工点被配置于产品的外角的角部的另一条边或其延长线上的夹着外角的角部的顶点的两侧。上述结构的激光加工方法和激光加工机在形成作为切割前沿发挥功能的切口后,使激光束从第二加工点通过第三加工点沿着另一条边移动。而且,上述结构的激光加工方法及激光加工机能够使激光束在另一条边或其延长线上不降低速度及输出而在直线条件(通常加工条件)下移动。
因此,在上述结构的激光加工方法以及激光加工机的控制装置中,在沿着产品的外角的角部的两条边对工件进行切断加工时,不易产生由加工条件的变化引起的切断面的变形。
根据本发明的一个方式,能够在具有厚度的工件的热切断加工中实现边缘部的品质提高。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的激光加工机的整体结构的一例的图。
图2是说明本发明的第一实施方式的NC装置的框图。
图3是用于说明本发明的第一实施方式的激光加工机的切口的边缘部的处理的图。
图4是用于说明本发明的第一实施方式的激光加工机的外角的边缘部的处理的图。
图5A是在本发明的第一实施方式中不从边缘部切入的情况下的激光加工的加工截面的示意图。
图5B是在本发明的第一实施方式中从边缘部切入的情况下的激光加工的加工截面的示意图。
图6是说明在本发明的第一实施方式中操作者输入与边缘加工处理相关的请求的切断条件画面的图。
图7是说明本发明的第一实施方式中的边缘加工处理的设定项目的图。
图8是说明在本发明的第一实施方式中在CAM上设定边缘加工处理的部件编辑画面的图。
图9是表示在本发明的第一实施方式中进行切口的边缘部的边缘加工处理时的加工程序的内容的图。
图10是表示在本发明的第一实施方式中进行外角的边缘部的边缘加工处理时的加工程序的内容的图。
图11是用于说明工具直径校正的图。
图12是用于说明工具直径校正的图。
图13是表示本发明的第二实施方式的激光加工机的整体结构的一例的图。
图14A是表示控制部针对图13的加工机主体对工件的切断加工进行的控制的内容的图。
图14B是图14A的IIB-IIB线剖视图。
图15A是表示控制部针对图1的加工机主体对工件的切断加工进行的控制的内容的图。
图15B是图15A的IIIB-IIIB线剖视图。
图16A是表示控制部针对图13的加工机主体对工件的切断加工进行的控制的内容的图。
图16B是图16A的IVB-IVB线剖视图。
图17A是表示控制部针对图13的加工机主体对工件的切断加工进行的控制的内容的图。
图17B是图17A的VB-VB线剖视图。
图18是表示图13的工具轨迹控制部的结构例的图。
图19A是表示在本发明的第二实施方式的基于激光束的工件的切断加工中在工件的切断面产生的切割波痕的一例的图。
图19B是表示在本发明的第二实施方式中的基于激光束的工件的切断加工中在工件的外角的边缘部的切断面产生的熔损的一例的图。
图20是表示在本发明的第二实施方式中,使基于激光束的工件的切断加工在工件的外角的边缘部的顶点暂时停止并再次开始的情况下的边缘部的切断面的一例的图。
图21是表示使激光束的照射位置在工件上呈环状移动来切断最终加工产品的外角的边缘部的情况下的激光束的移动轨迹的一例的图。
图22A是表示照射了工件的激光束的部位的热输入的分布的图。
图22B是表示激光束跨越工件的已经形成的切口而移动的部位处的热输入的分布的图。
图22C是表示低速低输出的激光束跨越工件的已经形成的切口而移动的部位处的热输入的分布的图。
图23A是表示利用通过图21的环部分并通过工件的已经形成的切口的近前侧与对面侧的衔接部后的激光束而形成于工件的切断面的一例的图。
图23B是将图23A的切断面与通过环部分的通过前的激光束而形成于工件的切断面的一例一起示出的立体图。
图24是表示将由激光束进行的工件的切断加工在衔接部从低速低输出恢复为通常加工条件的情况下在下一条边的切断面产生的凹部的一例的图。
图25是表示图13的NC装置进行的处理的步骤的一例的流程图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。各附图对相同或同等的部位或结构要素标注相同的附图标记。
以下所示的实施方式对用于将本发明的技术思想具体化的装置等进行了例示。本发明的技术思想并不将各结构要素的材质、形状、构造、配置、功能等确定为下述内容。
[第一实施方式]
以下,参照附图对本发明的第一实施方式的激光加工方法及激光加工机进行说明。图1是表示本发明的第一实施方式的激光加工机1A的整体结构的一例的图。在图1中,激光加工机1A是通过激光束进行工件W的切断加工的加工机。成为加工对象的工件W例如是软钢板。作为加工对象的工件W例如可以是不锈钢等除软钢板以外的铁类的金属板,也可以是铝、铝合金、铜钢等金属板。
如图1所示,激光加工机1A具备激光振荡器10、工艺光纤12、激光加工单元20以及辅助气体供给装置40。激光振荡器10、工艺光纤12、激光加工单元20以及辅助气体供给装置40构成加工机主体50A。另外,激光加工机1A具备作为控制部的NC(数值控制:NumericalControl)装置60A和操作显示部70。
激光振荡器10生成激光束并射出。作为激光振荡器10,优选对从激光二极管发出的激励光进行放大而射出预定波长的激光束的激光振荡器、或者直接利用从激光二极管发出的激光束的激光振荡器。激光振荡器10例如是固体激光振荡器、光纤激光振荡器、盘形激光振荡器、直接二极管激光振荡器(DDL振荡器)。激光振荡器10除了以激光二极管为介质的激光振荡器以外,还能够使用将二氧化碳气体用于介质的二氧化碳激光器。
二氧化碳激光器和激光二极管光束的波长的差异较大。二氧化碳激光器的激光波长为10μm波段(代表性地为10600nm的波长)。相对于此,激光二极管光束的激光波长为1μm波段以下。激光二极管光束的具体的激光波长例如光纤激光振荡器、盘形激光振荡器射出的激光束的激光波长代表性地为1060nm~1080nm。另外,DDL振荡器射出的激光束的激光波长为300nm~1000nm的范围中的任一个。
在二氧化碳激光器和激光二极管光束中,由于二氧化碳激光器和激光二极管光束的波长的不同,成为激光的加工对象的工件W的吸收率(或反射率)大不相同。由于该吸收率的不同,在二氧化碳激光器和激光二极管光束中,工件W的下表面侧的激光在切口内的反射和吸收的行为、以及被吸收后的热传导的行为不同。
即使激光二极管光束的入射角小,激光对工件W的吸收率也高,因此与二氧化碳激光器相比更容易使工件W熔化。由于该吸收率的不同,关于工件W在下表面侧过度熔化的可能性,激光二极管光束比二氧化碳气体激光器高。
基于第一实施方式的激光加工机1A的激光加工方法对于抑制工件W在下表面侧过度熔化是有效的。在将工件W在下表面侧过度熔化的可能性高的激光二极管光束用于工件W的切断加工时,使用基于第一实施方式的激光加工机1A的激光加工方法当然是有意义的。由于在将二氧化碳激光器用于工件W的切断加工时,也无法完全去除工件W在下表面侧过度熔化的可能性,因此使用基于第一实施方式的激光加工机1A的激光加工方法是有意义的。根据以上说明的情况,激光振荡器10也可以是二氧化碳激光器。
工艺光纤12将从激光振荡器10射出的激光束向激光加工单元20传送。
激光加工单元20使用由工艺光纤12传送的激光束来切断工件W。激光加工单元20具有载置工件W的加工台21、门型的X轴滑架22、Y轴滑架23以及准直器单元30。X轴滑架22构成为在加工台21上沿着X轴方向移动自如。Y轴滑架23构成为在X轴滑架22上沿着与X轴垂直的Y轴方向移动自如。
准直器单元30向工件W照射由工艺光纤12传送的激光束。准直器单元30具有:准直透镜31,其入射从工艺光纤12的射出端射出的激光束;以及弯曲镜33,其使从准直透镜31射出的激光束朝向与X轴和Y轴垂直的Z轴方向下方并反射。另外,准直器单元30具有使由弯曲镜33反射的激光束聚焦的聚焦透镜34。准直透镜31、弯曲镜33以及聚焦透镜34以预先调整了光轴的状态配置。
准直器单元30具有向工件W射出激光束的加工头35。在加工头35的前端装卸自如地安装有射出激光束的喷嘴36。在喷嘴36的前端部设置有圆形的开口,由聚焦透镜34聚焦的激光束从喷嘴36的前端部的开口向工件W照射。
准直器单元30固定在沿Y轴方向移动自如的Y轴滑架23上,Y轴滑架23设置在沿X轴方向移动自如的X轴滑架22上。因此,加工机主体50A能够使加工头35、即向工件W照射激光束的位置沿着工件W的表面(X轴方向以及Y轴方向)移动。此外,加工机主体50A也可以构成为取代使加工头35沿着工件W的表面移动的结构,而是在固定加工头35的位置的状态下使工件W移动的结构。加工机主体50A只要具备使加工头35相对于工件W的表面相对地移动的结构即可。
辅助气体供给装置40向加工头35供给氧的辅助气体。辅助气体可以是氮与氧的混合气体或空气。辅助气体的目的只要是至少利用氧化反应热即可,氮与氧的混合比可以任意设定。在对工件W进行加工时,辅助气体从喷嘴36的开口向工件W吹送。辅助气体将工件W熔融而成的切口宽度内的熔融金属排出。
如以上那样构成的激光加工机1A利用从加工头35射出的激光束将工件W切断,制作具有预定的形状的部件。
NC装置60A是控制激光加工机1A的各部的控制装置。NC装置60A由计算机构成,具有CPU(中央处理装置:Central Processing Unit)、ROM(Read-Only Memory,只读存储器)以及RAM(Random-Access Memory,随机存取存储器)。在NC装置60A上连接有操作显示部70。
NC装置60A通过CPU从ROM读出各种程序,在RAM中展开并执行展开的程序,由此实现各种功能。图2是说明本发明的第一实施方式的NC装置60A的框图。如图2所示,NC装置60A具有作为加工程序保持部61、加工控制部62、受理部63的功能。
加工程序保持部61保持加工程序。加工程序保持部61所保持的加工程序由CAM(计算机辅助制造:Computer-Aided Manufacturing)等外部装置制作。加工程序保持部61从外部装置取得加工程序。此外,外部装置也可以将制作出的加工程序存储于未图示的数据管理服务器内的数据库。在该情况下,加工程序保持部61通过读出数据管理服务器的数据库中存储的加工程序来取得加工程序。
加工程序包含对为了沿着多条路径依次切断工件W而制作部件所需的加工机主体50A的动作进行定义的代码。
在加工程序中记述有对加工条件的设定、激光束的射出开始及激光束的射出停止、每个要素的加工头35的移动、从路径向路径的移动这样的制作部件所需的加工机主体50A的一系列动作进行规定的代码。在制作部件的情况下,加工机主体50A通过使加工头35(激光束)沿着作为部件的内周及外周的切断加工轨迹移动,从而从工件W切断部件。另外,在从工件W切断多个部件的情况下,在加工程序中针对多个部件中的每一个记述有代码。
在第一实施方式中,加工机主体50A在切断开始点开始激光束的射出,使加工头35沿着切断加工轨迹移动,在切断结束点停止激光束的射出。
加工控制部62执行加工程序,控制加工机主体50A。在第一实施方式中,加工控制部62在部件的角部(以下称为边缘部)进行边缘加工处理。关于边缘加工处理的详细情况将进行后述。
受理部63从操作者受理与加工处理相关的请求。受理部63使操作显示部70显示用于从操作者受理与加工处理相关的请求的画面。受理部63向加工控制部62发送用于执行从操作者受理的请求的信息。
操作显示部70显示操作者为了向NC装置60A输入信息所需的画面。操作显示部70为了向NC装置60A进行信息的输入而由操作者操作。操作者通过操作操作显示部70,能够向NC装置60A输入与边缘加工处理相关的各种信息。操作显示部70将从操作者输入的与边缘加工处理相关的信息发送至NC装置60A。操作显示部70将从操作者输入的与边缘加工处理相关的信息发送至受理部63。
操作显示部70例如是安装于液晶面板,能够按照液晶面板所显示的信息进行输入操作的触摸面板。操作显示部70的显示部和操作部也可以独立。
(边缘加工处理)
以下,参照图3、图4,对第一实施方式的激光加工机1A的加工方法中的边缘加工处理进行说明。图3是用于说明本发明的第一实施方式的激光加工机的切口的边缘部的处理的图。图4是用于说明本发明的第一实施方式的激光加工机1A的外角的边缘部的处理的图。
激光加工机1A的加工机主体50A通过使将激光束朝向工件W射出的加工头35沿着具有第一边L1、第二边L2以及上述第一边L1、第二边L2相交的边缘部A的切断加工轨迹相对地移动来进行工件W的切断加工。激光加工机1A一边射出激光束,一边使加工头35沿着第一边L1不减速地移动至边缘部A。加工机主体50A在沿着第一边L1移动的加工头35到达边缘部A之后,停止激光束的射出。一边间歇地射出激光束,一边使加工头35从边缘部A沿着第二边L2移动至离开第一预定距离(距离D1)的第一预定位置(位置D)。加工机主体50A在加工头35到达第一预定位置时,停止激光束的射出及加工头35的移动。加工机主体50A在停止了激光束的射出的状态下,在使加工头35移动到第二边L2的延长线上且比边缘部A更靠近前的位置(位置E)之后,使加工头35朝向边缘部A加速。激光加工机1A在朝向边缘部A加速的加工头35到达边缘部A时开始激光束的射出,使加工头35沿着第二边L2移动。加工机主体50A由NC装置60A控制。
首先,参照图3对切口的边缘部A处的边缘加工处理的详细情况进行说明。在图3中,边缘部A是切断轨迹上的切口的边缘部,激光加工机1A在沿着第一边L1移动的加工头35到达边缘部A之后,停止激光束的射出。这包括激光加工机1A在沿第一边L1移动的加工头35到达边缘部A时停止激光束的射出。
在切口的边缘部A,加工机主体50A一边射出激光束,一边使加工头35沿着第一边L1不减速地移动至边缘部A。加工机主体50A在沿着第一边L1移动的加工头35到达边缘部A时,停止激光束的射出。即,加工机主体50A在不进行减速而维持第一边L1的切断时的速度的状态下,进行切断加工直至边缘部A,在加工头35到达边缘部A时停止激光束。由此,能够抑制在到达边缘部A之前加工头减速而使切断条件变得不稳定的情况,能够抑制边缘部A的烧穿。另外,由于在边缘部A停止激光束的射出,因此也能够应用于切口的角部。能够减小工件的切断范围,能够抑制成品率的降低。
加工机主体50A在停止了激光束的射出的状态下使加工头35从边缘部A减速,在从边缘部A沿着第一边L1的延长线离开距离D3的位置C,停止加工头35的移动。距离D3例如设定为约1.0mm。此外,距离D3的长度只要是能够使加工头35从边缘部A充分减速的长度即可,没有特别限定。
加工机主体50A在停止了激光束的射出的状态下使加工头35从位置C沿着第一边的延长线移动到边缘部A。此外,使加工头35从位置C移动至边缘部A的路径并不限定于此。加工机主体50A也可以在停止了激光束的射出的状态下使加工头35从位置C移动到第二边L2的延长线上且比边缘部A更靠近前的位置E之后,使加工头35从位置E移动到边缘部A。在该情况下,加工机主体50A也可以在停止了激光束的射出的状态下使加工头35从位置C沿着直线状的路径移动到位置E之后,使加工头35从位置E移动到边缘部A。另外,加工机主体50A也可以在停止了激光束的射出的状态下使加工头35从位置C沿着圆弧状的路径移动到位置E之后,使加工头35从位置E移动到边缘部A。
加工机主体50A在加工头35从位置C到达边缘部A时,通过脉冲振荡射出激光束。加工机主体50A一边以脉冲振荡射出激光束,一边使加工头35从边缘部A沿着第二边L2移动至离开距离D1的位置D。加工机主体50A在加工头35到达位置D时,停止激光束的射出,停止加工头35的移动。即,从边缘部A通过脉冲振荡的激光光束沿着第二边L2切入预定距离。通过进行基于脉冲振荡的激光束的切入,在从边缘部A沿着第二边L2开始切断加工时,能够抑制在已经切断的第一边L1的附近累积热而引起过度燃烧,能够抑制在切断侧面产生凹陷。
距离D1设定为在切断加工时能够抑制切断面的下表面的烧穿的长度,例如设定为约1.0mm。例如,基于工件W的材质设定距离D1。例如在工件W为电炉材料的情况下,距离D1设定为0.6~1.1mm的范围。另外,例如在工件W为高炉材料的情况下,距离D1设定为0.6~1.0mm的范围。激光加工机1A能够将通过脉冲振荡的激光束从边缘部A沿着第二边L2进行切入的距离D1设定为最适合于材质的值,能够进一步提高边缘部A的品质。
加工机主体50A在停止了激光束的射出的状态下,在使加工头35从位置D移动到第二边L2的延长线上且比边缘部A更靠近前的位置E之后,使加工头35朝向边缘部A加速。位置E是在第二边L2的延长线上从边缘部A离开距离D4的位置。距离D4例如设定为约1.0mm。距离D4的长度只要是从位置D到边缘部A能够将加工头35加速到切断时的定速的长度即可,没有特别限定。
加工机主体50A在从位置E朝向边缘部A加速的加工头35到达边缘部A时开始激光束的射出,使加工头35沿着第二边L2移动,开始第二边L2的切断加工。通过使加工头35从边缘部A的近前的位置E加速,以通常的切断时的速度从边缘部A开始第二边的切断加工,能够对切断条件变得不稳定进行抑制,能够抑制边缘部A的烧穿。加工机主体50A在切断加工轨迹上的切口的边缘部反复进行同样的处理,直到加工头35到达切断结束点并结束切断加工为止。
接着,参照图4对外角的边缘部A的边缘加工处理的详细情况进行说明。在图4中,边缘部A是切断轨迹上的外角的边缘部,激光加工机1A在沿着第一边L1移动的加工头35到达边缘部A之后,停止激光束的射出。这包括:激光加工机1A在沿着第一边L1移动的加工头35到达边缘部A之后,一边射出激光束,一边使加工头35从边缘部A沿着第一边L1的延长线移动到离开第二预定距离(距离D2)的第二预定位置(位置B),在加工头35到达第二预定位置B时,停止激光束的射出。
在外角的边缘部A,加工机主体50A一边射出激光束,一边使加工头35沿着第一边不减速地移动至边缘部A。加工机主体50A在沿着第一边L1移动的加工头35到达边缘部A之后,一边射出激光束,一边使加工头35从边缘部A沿着第一边L1的延长线移动至离开距离D2的位置B。然后,在加工头35到达位置B时,停止激光束的射出。即,在外角的边缘部A中,加工机主体50A从边缘部A沿着第一边L1的延长线切入距离D2。
在此,参照图5A和图5B对从边缘部A沿着第一边L1的延长线进行切入的意义进行说明。图5A是在本发明的第一实施方式中不从边缘部A进行切入的情况下的激光加工的加工截面的示意图。在激光加工机1A对具有厚度的工件W进行切断加工时,如图5A所示,在工件W的切断面形成有切割前沿。在加工头35到达边缘部A时停止了激光束的射出的情况下,即,在不从边缘部A进行切入的情况下,切割前沿残留于区域T,有时切断面的下表面在边缘部A烧穿。
图5B是在本发明的第一实施方式中从边缘部A进行切入的情况下的激光加工的加工截面的示意图。如图5B所示,加工机主体50A在加工头35到达边缘部A之后,一边射出激光束,一边使加工头35从边缘部A移动至位置B。在加工头35到达位置B时,在停止激光束的射出的情况下,即在从边缘部A进行切入的情况下,激光束以接通的状态通过边缘部A。因此,切割前沿不会残留于切断面,能够抑制在边缘部A产生切断面的下表面的烧穿。
图4的距离D2设定为在切断加工时能够抑制切断面的下表面的烧穿的长度,例如设定为约1.0mm。距离D2也可以基于工件W的材质来设定。距离D2例如在工件W为电炉材料的情况下,设定为0.1mm以上。另外,例如在工件W为高炉材料的情况下,距离D2设定为1.0mm以上。激光加工机1A能够将从边缘部A沿着第一边L1的延长线进行切入的距离D2设定为最适合于材质的值。由此,能够进一步提高边缘部A的品质。
加工机主体50A在停止了激光束的射出的状态下使加工头35从位置B减速,在从位置B沿着第一边L1的延长线进一步离开距离D5的位置F,停止加工头35的移动。距离D5例如设定为约1.0mm。距离D5的长度只要是能够使加工头35从边缘部A充分减速的长度即可,没有特别限定。
加工机主体50A在停止了激光束的射出的状态下使加工头35从位置F沿着第一边的延长线移动到边缘部A。此外,使加工头35从位置F移动至边缘部A的路径并不限定于此。加工机主体50A也可以在停止了激光束的射出的状态下使加工头35从位置F移动到位置E之后,使加工头35从位置E移动到边缘部A。在该情况下,加工机主体50A也可以在停止了激光束的射出的状态下使加工头35从位置F沿着直线状的路径移动到位置E之后,使加工头35从位置E移动到边缘部A。另外,加工机主体50A也可以在停止了激光束的射出的状态下使加工头35从位置F沿着圆弧状的路径移动到位置E之后,使加工头35从位置E移动到边缘部A。使加工头35从位置F移动至边缘部A以后的处理与切口的边缘部A处的边缘加工处理相同,因此省略说明。
此外,如在切口的边缘部A处的边缘加工处理中所说明的那样,加工机主体50A利用脉冲振荡的激光束从边缘部A沿着第二边L2进行切入,由此得到抑制在边缘部A在切断侧面产生凹陷的效果。因此,在外角的边缘部A中,加工机主体50A也可以进行与切口的边缘部A同样的边缘加工处理,不进行从边缘部A沿着第一边L1的延长线进行切入的处理。即,加工机主体50A也可以在沿着第一边L1移动的加工头35到达边缘部A时,停止激光束的射出。另外,也可以在停止了激光束的射出的状态下使加工头35从边缘部A减速,在从边缘部A沿着第一边L1的延长线离开距离D3的位置C使加工头35的移动停止。
(边缘加工处理的实现方法)
接着,参照图6~图8对实现边缘加工处理的具体方法进行说明。
在第一实施方式的激光加工机1A中,在开始切断加工之前,NC装置60A从操作者受理与边缘加工处理相关的请求,由此执行边缘加工处理。图6是说明在本发明的第一实施方式中操作者输入与边缘加工处理相关的请求的切断条件画面的图。受理部63在开始切断加工之前,显示图6所示的切断条件画面80。切断条件画面80具备用于进行边缘加工处理条件的设定的边缘加工设定部81。边缘加工设定部81能够从操作者受理边缘加工处理的设定的请求。操作者通过选择边缘加工设定部81,能够向NC装置60A输入边缘加工处理的设定的请求。
在操作者选择了边缘加工设定部81的情况下,即,在受理部63受理了边缘加工处理的设定的请求的情况下,受理部63显示边缘加工设定画面(未图示)。受理部63在边缘加工设定画面中显示例如图7所示的边缘加工处理所需的设定项目。图7是说明本发明的第一实施方式中的边缘加工处理的设定项目的图。边缘加工处理所需的设定项目例如是“角度”、“边缘输出”、“恢复距离”、“恢复速度”、“恢复频率”、“恢复占空比”、“喷嘴间隙”、“切入距离”、“减速距离”、“接近运行距离”。
以下,对各设定项目进行说明。
“角度”是应用边缘加工处理的边缘部的最大角度,输入范围被设定为0~180°。“角度”例如设定为140°。
“边缘输出”是一边以脉冲振荡射出激光束,一边使加工头35从边缘部A移动至沿着第二边L2离开距离D1的位置D时的激光束的输出值。“边缘输出”的输入范围被设定为0~9999W。“边缘输出”例如被设定为与第一边L1的切断时相同的输出值。
“恢复距离”是一边以脉冲振荡射出激光束,一边使加工头35从边缘部A移动至沿着第二边L2离开距离D1的位置D时的距离D1。“恢复距离”的输入范围被设定为0~99.9mm。“恢复距离”例如设定为1.0mm。
“恢复速度”是一边以脉冲振荡射出激光束,一边使加工头35从边缘部A移动至沿着第二边L2离开距离D1的位置D时的加工头35的移动速度。“恢复速度”的输入范围被设定为0~9999mm/分。“恢复速度”例如设定为500~1000mm/分钟。
“恢复频率”是一边以脉冲振荡射出激光束,一边使加工头35从边缘部A移动至沿着第二边L2离开距离D1的位置D时的激光束的频率。“恢复频率”的输入范围被设定为5~32767Hz。“恢复频率”例如设定为10Hz。
“恢复占空比”是一边以脉冲振荡射出激光束,一边使加工头35从边缘部A移动至沿着第二边L2离开距离D1的位置D时的每1个脉冲时间的激光束接通时间的比率。“恢复占空比”的输入范围被设定为0~100%。“恢复占空比”例如设定为15~30%。
“喷嘴间隙”是在边缘部A进行边缘加工处理时的工件W的表面与喷嘴36的前端的距离,输入范围设定为0~9.999mm。“喷嘴间隙”例如被设定为与第一边L1的切断时相同的距离。
“切入距离”是在沿着第一边L1移动的加工头35到达边缘部A之后,一边射出激光束一边使加工头35从边缘部A移动至沿着第一边L1的延长线离开距离D2的位置B时的距离D2。“切入距离”的输入范围设定为0~99.999mm。“切入距离”例如设定为1.0mm。
“减速距离”是在停止了激光束的射出的状态下使加工头35从位置B减速,在从位置B沿着第一边L1的延长线进一步离开距离D5的位置F停止加工头35的移动时的距离D5。“减速距离”的输入范围设定为0~99.999mm。“减速距离”例如设定为1.0mm。
“接近运行距离”是在停止了激光束的射出的状态下,使加工头35从位置D在第二边L2的延长线上移动到离开边缘部A距离D4的位置E时的距离D4。“接近运行距离”的输入范围设定为0~99.999mm。“接近运行距离”例如设定为1.0mm。
边缘加工设定画面从操作者受理与边缘加工处理相关的各设定项目的设定值。此外,边缘加工设定画面也可以通过从操作者受理边缘条件编号,应用与边缘条件编号对应地预先设定的各设定项目的数值。另外,“切入距离”、“减速距离”以及“接近运行距离”也可以应用预先登记在NC装置上的宏变量中的数值。NC装置60A基于所受理的边缘加工处理所需的设定项目的设定值,执行边缘加工处理。NC装置60A基于边缘加工处理所需的设定项目的设定值,对加工程序追加边缘加工处理的动作所需的坐标及指令代码,执行切断加工。
(变形例)
在上述的说明中,NC装置60A基于由操作者输入的边缘加工处理所需的设定项目的设定值,执行边缘加工处理。然而,由于设定项目多,因此边缘加工处理的动作所需的坐标、代码被大量追加,因此边缘加工处理的控制变得复杂。因此,也可以预先通过CAM等外部装置制作用于进行边缘加工处理的加工程序,并输出到NC装置60A,由此实现边缘加工处理。
图8是说明在本发明的第一实施方式中在CAM上设定边缘加工处理的部件编辑画面82的图。部件编辑画面82显示通过加工程序进行切断加工的部件的切断加工轨迹。通过在CAM侧预先保持使边缘加工处理进行动作的角度的信息,在部件编辑画面82中,能够从部件的切断加工轨迹中选择执行边缘加工处理的边缘部。部件编辑画面82具备:边缘部选择部83,其从部件的切断加工轨迹上选择执行边缘加工处理的边缘部;以及拐角处理选择部84,其选择边缘部中的处理的种类。例如,在拐角处理选择部84中,操作者选择“边缘部交叉”,设定边缘加工处理设定部85的“切入量”和“边缘长度”,并按下追加按钮86,由此,在对部件进行切断加工的加工程序中追加边缘加工处理所需的坐标及指令代码。追加了边缘加工处理所需的坐标和指令代码的加工程序被输出到NC装置60A。
以下,参照图9以及图10,对追加了边缘加工处理所需的坐标以及指令代码的加工程序的例子进行说明。图9和图10的加工程序是用于对40mm×40mm的正方形的部件进行切断加工的G代码。图9和图10的G代码90是设定边缘加工处理之前的用于对40mm×40mm的正方形的部件进行切断加工的以往的G代码。
在想要在正方形的部件的左上的边缘部A执行边缘加工处理的情况下,操作者在部件编辑画面82的边缘部选择部83中选择左上的边缘部A。接着,操作者在拐角处理选择部84中选择“边缘部交叉”,设定边缘加工处理设定部85的“切入量”和“边缘长度”。
在边缘部A为切口的角部的情况下,操作者例如将“切入量”设定为0,将“边缘长度”设定为1.0mm。然后,当操作者按下追加按钮86时,制作在以往的G代码90中追加了用于在边缘部A执行边缘加工处理的坐标及指令代码101~106的G代码91。
图9是表示在本发明的第一实施方式中进行切口的边缘部的边缘加工处理时的加工程序的内容的图。在图9中,代码101是指示停止激光束的射出而减速并使加工头35沿着第一边L1的延长线移动至从边缘部A离开1.0mm的位置C的代码。代码102是指示使加工头35移动到边缘部A的代码。代码103是指示调用预先设定的加工条件E025,一边以脉冲振荡射出激光束,一边使加工头35沿着第二边L2从边缘部A移动至离开1.0mm的位置D的代码。代码104是指示停止激光束的射出而使加工头35在第二边L2的延长线上移动至从边缘部A离开距离1.0mm的位置E的代码。代码105是指示使加工头35移动到边缘部A的代码。代码106是指示开始激光束的射出而使加工头35沿着第二边L2移动到下一个边缘部的代码。
另一方面,在边缘部A为外角的情况下,操作者例如将“切入量”设定为1.0mm,将“边缘长度”设定为1.0mm。然后,当操作者按下追加按钮86时,制作在以往的G代码90中追加了用于在边缘部A执行边缘加工处理的坐标及指令代码201~207的G代码91。
图10是表示在本发明的第一实施方式中进行外角的边缘部的边缘加工处理时的加工程序的内容的图。在图10中,代码201是指示一边射出激光束一边使加工头35从边缘部A沿着第一边L1的延长线移动至离开1.0mm的位置B的代码。代码202是指示停止激光束的射出而减速,并使加工头35沿着第一边L1的延长线移动至从位置B离开1.0mm的位置F的代码。代码203是指示使加工头35移动到边缘部A的代码。代码204是指示调用预先设定的加工条件E025,一边以脉冲振荡射出激光束,一边使加工头35沿着第二边L2从边缘部A移动至离开1.0mm的位置D的代码。代码205是指示停止激光束的射出而使加工头35在第二边L2的延长线上移动至从边缘部A离开距离1.0mm的位置E的代码。代码206是指示使加工头35移动到边缘部A的代码,代码207是指示开始激光束的射出而使加工头35沿着第二边L2移动到下一个边缘部的代码。
NC装置60A通过执行追加了用于执行边缘加工处理的坐标以及指令代码的加工程序,在边缘部执行边缘加工处理。
在以上的说明中,以在激光加工机1A的激光加工方法中沿着切断加工轨迹进行切断加工为前提进行了说明。然而,在第一实施方式的激光加工机1A中,存在基于激光束在工件上表面的照射半径r来进行对使加工头35移动的轨迹进行校正的工具直径校正的情况。图11及图12是用于说明工具直径校正的图。在不进行工具直径校正的情况下,如图11所示,加工机主体50A在切断第一边L1时,一边射出激光束LB1一边使加工头35沿着第一边L1移动至边缘部A。然后,加工机主体50A在沿着第一边L1移动的加工头35到达边缘部A之后,停止激光束LB1的射出。另外,加工机主体50A在停止了激光束的射出的状态下,在使加工头35移动到第二边L2的延长线上且比边缘部A更靠近前的位置之后,使加工头35朝向边缘部A加速。加工机主体50A在朝向边缘部A加速的加工头35到达边缘部A时,开始激光束LB2的射出,使加工头35沿着第二边L2移动。即,切断第一边L1后停止射出激光束LB1的位置和切断第二边L2时开始射出激光束LB2的位置均为边缘部A。
另一方面,在进行工具直径校正的情况下,如图12所示,加工机主体50A在切断第一边L1时,一边射出激光束LB1一边使加工头35沿着从第一边L1向上方偏移了半径r的相应量的路径L1’移动。加工机主体50A使加工头35沿着路径L1’从边缘部A移动至上方半径r的相应量的位置A1。然后,加工机主体50A在沿着路径L1’移动的加工头35到达位置A1之后,停止激光束LB1的射出。即,加工机主体50A在切断第一边L1时,在比边缘部A靠上方的位置A1停止激光束LB1的射出。
另外,加工机主体50A在停止了激光束的射出的状态下,在使加工头35移动到从第二边L2向左偏移了半径r的相应量的路径L2’的延长线上且比边缘部A更靠近前的位置之后,使加工头35从边缘部A向左方半径r的相应量的位置A2加速。加工机主体50A在朝向位置A2加速的加工头35到达位置A2时,开始激光束LB2的射出,使加工头35沿着路径L2’移动。即,加工机主体50A在第二边L2的切断时,在比边缘部A靠里侧的位置A2开始激光束LB2的射出。因此,在切断第一边L1后停止射出激光束LB1的位置A1和切断第二边L2时开始射出激光束LB2的位置A2,从边缘部A在路径L1’的方向产生半径r的相应量的偏移,在路径L2’的方向产生半径r的相应量的偏移。
对进行上述的工具直径校正的激光加工机1A应用边缘加工处理,在位置A2开始脉冲振荡的激光束的射出并沿着路径L2’切入预定距离。在该情况下,有时在边缘部A附近的热量不足,在切入时激光未到达工件W的下表面,在切断第二边L2时引起因累积热而过度燃烧所造成的***。即,有可能在边缘部A产生加工不良。在第一实施方式的激光加工机1A的加工方法中进行了工具直径校正的情况下,加工机主体50A使停止激光束LB1的射出的位置A1在路径L1’的方向上向左偏移半径r的相应量,使开始激光束LB2的射出的位置A2在路径L2’的方向上向上方偏移半径r的相应量,由此能够消除位置A1与位置A2的位置的偏移,能够抑制边缘加工处理时的加工不良。
(第一实施方式的作用效果)
如以上说明的那样,根据本发明的第一实施方式,能够得到以下的作用效果。
本发明的第一实施方式的激光加工方法和激光加工机1A一边射出激光束,一边使加工头35沿着第一边L1不减速地移动至角部(边缘部A),在沿着第一边L1移动的加工头35到达角部之后,停止激光束的射出。一边间歇地射出激光束,一边使加工头35从角部沿着第二边L2移动至离开第一预定距离(距离D1)的第一预定位置(位置D),在加工头35到达第一预定位置时,停止激光束的射出及加工头35的移动。在停止了激光束的射出的状态下,在使加工头35移动到第二边L2的延长线上且比角部更靠近前的位置E之后,使加工头35向角部加速,在向角部加速的加工头35到达角部时开始激光束的射出,使加工头35沿着第二边L2移动。
第一实施方式的激光加工方法不进行减速而在维持通常的切断时的速度的状态下进行切断加工直至边缘部A,在加工头35到达边缘部A之后停止激光束。由此,能够抑制在到达边缘部A之前加工头35减速而使切断条件变得不稳定的情况,能够抑制边缘部A的烧穿。
另外,第一实施方式的激光加工方法在边缘部A停止激光束的射出,因此也能够应用于切口的边缘部A。能够减小工件W的切断范围,能够抑制成品率的降低。
第一实施方式的激光加工方法能够从边缘部A利用脉冲振荡的激光束沿着第二边L2切入预定距离。通过利用脉冲振荡的激光束进行切入,由此在从边缘部A沿着第二边L2开始切断加工时,能够抑制在已经切断的第一边L1的附近累积热而引起过度燃烧的情况。由此,能够抑制在切断侧面产生凹陷。另外,能够在边缘部A中接下来要切断的第二边L2的切断轨迹上形成切割前沿,能够抑制在第二边L2的切断开始时在边缘部A的下表面产生烧穿。
第一实施方式的激光加工方法能够以通常的切断时的速度从边缘部A开始第二边L2的切断加工。由此,能够抑制切断条件变得不稳定,能够抑制边缘部A的烧穿。
根据以上,能够在具有厚度的工件W的热切断加工中实现边缘部A的品质提高,并且也能够应用于切口的边缘部。
在本发明的第一实施方式的激光加工方法中,角部是切断轨迹上的外角的角部,在沿着第一边L1移动的加工头35到达角部之后,停止激光束的射出的情况包括:在沿着第一边L1移动的加工头35到达角部之后,一边射出激光束,一边使加工头35从角部沿着第一边L1的延长线移动到离开了第二预定距离(距离D2)的第二预定位置(位置B),在加工头到达第二预定位置时,停止激光束的射出。
由此,第一实施方式的激光加工方法能够从边缘部A沿着第一边L1的延长线切入预定距离。通过进行切入,能够进一步抑制边缘部A的下表面的烧穿。另外,能够进一步抑制因在切断第一边L1时产生的热累积而过度燃烧造成的***的发生。
在第一实施方式的激光加工方法中,角部是切断轨迹上的切口的角部,在沿着第一边L1移动的加工头35到达角部之后,停止激光束的射出的情况包括:在沿着第一边L1移动的加工头35到达角部时停止激光束的射出。
由此,第一实施方式的激光加工方法在角部的切断加工时能够抑制加工头35减速而切断条件变得不稳定的情况,能够抑制边缘部A的烧穿。另外,通过在边缘部A停止激光束的射出,也能够应用于切口的边缘部A。
在第一实施方式的激光加工方法中,基于工件W的材质设定第二预定距离。能够将从边缘部A沿着第一边L1的延长线切入的预定距离设定为最适合于材质的值,能够进一步提高边缘部A的品质。
在第一实施方式的激光加工方法中,基于工件W的材质设定第一预定距离。能够将从边缘部A通过脉冲振荡的激光束沿着第二边L2进行切入的预定距离设定为最适合于材质的值,能够进一步提高边缘部A的品质。
[第二实施方式]
以下,参照附图说明本发明的第二实施方式的激光加工方法和激光加工机。图13是表示本发明的第二实施方式的激光加工机1B的整体结构的一例的图。图14A~图17A是表示控制部60B对基于图13的加工机主体50B的工件的切断加工进行的控制的内容的图。图14B~图17B是图14A~图17A的IIB~VB线的各剖视图。
如图13所示,第二实施方式所涉及的激光加工机1B具备:
加工机主体50B,其以与对工件W进行切断加工而得到的产品的形状对应的轨迹向工件W照射激光束;
控制部(NC装置)60B,其对加工机主体50B进行控制,
如图14A以及图14B所示,控制部60B对加工机主体50B进行如下控制:
使沿着在产品400的外角的边缘部401的顶点对接的两条边中的一条边在工件W上移动并到达顶点的通常加工条件的激光束LB通过顶点并沿着一条边的延长线进一步在工件W上移动至位于一条边的延长线上的第一加工点403,
激光束LB在工件W上的照射位置从第一加工点403移动到位于两条边中的另一条边的延长线上的第二加工点405,
如图15A以及图15B所示,激光束LB在比通常加工条件低速低输出的角部加工条件下,在工件W上沿着另一条边的延长线以及另一条边,从第二加工点405经由顶点移动到另一条边上的第三加工点407,
如图16A以及图16B所示,激光束LB在工件W上的照射位置在使激光束LB的输出停止的状态下,从第三加工点407移动到第二加工点405,
如图17A以及图17B所示,在通常加工条件下在工件W上沿着另一条边的延长线从第二加工点405移动到顶点的激光束LB在工件W上通过第三加工点407并沿着另一条边进一步在通常加工条件下移动。
以下,对第二实施方式的激光加工机1B的详细情况进行说明。
在图13中,激光加工机1B是通过激光束进行工件W的切断加工的加工机。如图13所示,激光加工机1B具备激光振荡器10、工艺光纤12、加工机主体50B以及作为控制部的NC装置60B。NC装置60B控制激光振荡器10和加工机主体50B。激光振荡器10生成激光束并射出。从激光振荡器10射出的激光束经由工艺光纤12向加工机主体50B传送。加工机主体50B向工件W照射激光束,并且使工件W与激光束的射束点的相对位置变化,由此将工件W切断加工成最终加工产品(产品)的形状。
激光振荡器10具备与第一实施方式的激光加工机1A中的激光振荡器10相同的结构。激光振荡器10除了使用以激光二极管为介质的激光振荡器以外,还能够使用将二氧化碳气体用于介质的二氧化碳激光器。
第二实施方式的激光加工机1B的激光加工方法对于抑制工件W在下表面侧过度熔化是有效的。在将工件W在下表面侧过度熔化的可能性高的激光二极管光束用于工件W的切断加工时,使用基于第二实施方式的激光加工机1B的激光加工方法当然是有意义的。在将二氧化碳激光器用于工件W的切断加工时,也无法完全去除工件W在下表面侧过度熔化的可能性,因此使用基于第二实施方式的激光加工机1B的激光加工方法是有意义的。根据以上说明的情况,第二实施方式的激光加工机1B的激光振荡器10也可以是二氧化碳激光器。
加工机主体50B具有载置工件W的加工台21、门型的X轴滑架22、Y轴滑架23、加工单元300以及工具轨迹控制部301。从激光振荡器10射出的激光束经由工艺光纤12向加工机主体50B的加工单元300传送。工具轨迹控制部301收纳于加工单元300的内部。
X轴滑架22以及Y轴滑架23的结构与第一实施方式的激光加工机1A中的X轴滑架22以及Y轴滑架23相同,因此省略说明。
安装有加工单元300喷嘴303。在喷嘴303的前端部形成有圆形的开口部302。传送到加工单元300的激光束从喷嘴303的开口部302射出,照射到工件W的上表面。
向加工单元300供给氧的辅助气体。在对工件W进行加工时,辅助气体从喷嘴303的开口部302向工件W吹送。
工具轨迹控制部301作为使在加工单元300内行进并从开口部302射出的激光束以非圆形状的振动模式振动的光束振动机构发挥功能。工具轨迹控制部301使激光束以非圆形状的振动模式振动,由此加工单元300利用非圆形状的工具轨迹对工件W进行切断加工。关于工具轨迹控制部301的具体结构例以及工具轨迹控制部301使激光束的射束点以非圆形状的振动模式振动的方法在后面叙述。
在此,工具轨迹是指振动工具形状,就是描绘了通过在一定时间内以非圆形的振动模式进行振动的射束振动而形成的射束的轨迹的图形。即,通常从喷嘴303射出的圆形的激光束本身是切断工具,其射束半径量成为工具直径校正,但是这里,将以振动模式描绘的图形的工具轨迹作为切断工具。喷嘴303与加工台21的相对位置被固定的状态下的切断加工轨迹与工具轨迹对应。
CAD(计算机辅助设计:Computer Aided Design)装置601基于包含对工件W进行切断加工而由此得到的最终加工产品的尺寸及形状的产品形状信息,生成产品形状数据(CAD数据)SD。CAD装置601将所生成的产品形状数据SD向CAM装置602输出。CAM装置602基于产品形状数据SD,生成用于激光加工机1B对工件W进行切断加工的加工程序(NC数据)PP,并指定加工条件CP。即,加工程序PP和加工条件CP基于包含最终加工产品的尺寸和形状的产品形状信息来设定。
在加工程序PP中包含使切断工具的轨迹向切断加工的行进方向的左侧偏移工具直径校正量的G41(左工具直径校正)、或者向行进方向的右侧偏移的G42(右工具直径校正)的G代码。通过用G代码控制切断工具的轨迹,能够避免射束的轨迹向最终加工产品的轮廓的内侧或外侧偏移。
CAM装置602指定与切断工具相当的工具轨迹作为加工条件CP。工具轨迹例如具有非圆形状。CAM装置602能够指定形状或工具直径不同的多个工具轨迹。加工条件CP中包含用于在切断加工中变更工具轨迹的切断工具信息。
加工条件CP中包含指定了工件W的材质及厚度等材料参数的加工对象信息。加工条件CP中包含激光束的输出、加工速度、以及喷嘴303的开口部302的直径(喷嘴直径)等加工参数、以及辅助气体条件等切断加工信息。即,在加工条件CP中包含工具轨迹等切断工具信息、加工对象信息以及切断加工信息。
CAM装置602将加工程序PP和加工条件CP向激光加工机1B的NC装置60B输出。NC装置60B基于加工程序PP和加工条件CP来控制激光振荡器10。NC装置60B基于加工程序PP和加工条件CP,控制加工机主体50B来驱动X轴滑架22和Y轴滑架23,从而使喷嘴303向目标位置移动。
NC装置60B基于加工程序PP和加工条件CP,控制工具轨迹控制部301,由此控制从喷嘴303的开口部302射出的激光束的射束点的轨迹。射束点的轨迹相当于工具轨迹。
NC装置60B具有工具直径校正量运算部64、加工轨迹运算部65以及驱动控制部66。从CAM装置602向工具直径校正量运算部64和加工轨迹运算部65输入加工程序PP和加工条件CP。工具直径校正量运算部64基于加工程序PP和加工条件CP,生成用于校正用于对工件W进行切断加工的切断工具的工具直径的工具直径校正信息TC。
工具直径校正量运算部64识别加工条件CP所包含的工具轨迹。工具直径校正量运算部64基于识别出的工具轨迹和喷嘴303的轨迹(以下,称为喷嘴轨迹)和切断加工的进行方向,生成工具直径校正信息TC。工具轨迹相当于用于对工件W进行切断加工的切断工具。工具轨迹的形状相当于切断工具的形状。工具轨迹例如具有非圆形状。
工具直径校正信息TC包括工具轨迹中的控制中心点和喷嘴轨迹中的喷嘴303的中心点(以下,称为喷嘴中心点)。此外,控制中心点相当于一般的激光加工的工具直径校正时的激光束的中心。在第二实施方式中,将工具轨迹设为非圆形的切断工具,在将切断线作为切断工具与产品的边界时,工具轨迹的控制中心点成为对切断线进行控制的切断工具的中心的位置。喷嘴轨迹具体而言是喷嘴中心点的轨迹。喷嘴303的中心点与开口部302的中心点一致。
在激光加工机的情况下,工具轨迹相当于激光束的射束点的轨迹。射束点在工具轨迹上往复移动。或者,射束点只要是非圆形,则也可以进行周期移动。
工具直径校正量运算部64识别加工条件CP所包含的工具轨迹,基于加工程序PP和加工条件CP,生成包含基于工具轨迹的校正信息和基于喷嘴轨迹的校正信息的工具直径校正信息TC。工具直径校正量运算部64将工具直径校正信息TC向加工轨迹运算部65输出。另外,工具直径校正量运算部64向加工轨迹运算部65输出包含左工具直径校正和右工具直径校正双方的校正信息的工具直径校正信息TC。
从CAM装置602向加工轨迹运算部65输入加工程序PP和加工条件CP,从工具直径校正量运算部64向加工轨迹运算部65输入工具直径校正信息TC。加工轨迹运算部65对加工程序PP所包含的G代码进行翻译。此外,加工程序PP也可以包含机器人语言等来代替G代码。
加工轨迹运算部65基于翻译结果、加工程序PP、加工条件CP以及工具直径校正信息TC,决定切断加工校正条件。切断加工校正条件例如可以是使用喷嘴轨迹通过左工具直径校正或右工具直径校正进行切断加工,或者使用工具轨迹通过左工具直径校正或右工具直径校正进行切断加工中的任一种。
在使用工具轨迹进行切断加工的情况下,驱动控制部66基于工具轨迹和工具轨迹中的控制中心点来生成驱动控制信号CS。在使用喷嘴轨迹进行切断加工的情况下,驱动控制部66基于喷嘴轨迹和喷嘴轨迹中的喷嘴中心点来生成驱动控制信号CS。
驱动控制部66通过驱动控制信号CS来控制加工机主体50B的工具轨迹控制部301。工具轨迹控制部301基于驱动控制信号CS来控制从喷嘴303的开口部302射出的激光束的射束点的轨迹。
图18是表示图13的工具轨迹控制部301的结构例的图。使用图18,对工具轨迹控制部301使激光束的射束点以非圆形状的振动模式进行振动的方法的一例进行说明。
如图18所示,工具轨迹控制部301收纳于加工单元300的内部。工具轨迹控制部301具有准直透镜331、检流计扫描器单元340、弯曲镜334以及聚焦透镜335。准直透镜331将从工艺光纤12射出的激光束转换为平行光(准直光)。
驱动部342通过驱动控制部66的控制,能够使扫描镜341在预定的方向(例如X方向)上以预定的角度范围往复驱动。扫描镜341将由准直透镜331转换成平行光的激光束朝向扫描镜343反射。
驱动部344通过驱动控制部66的控制,能够使扫描镜343在与扫描镜341的驱动方向不同的方向(例如Y方向)上以预定的角度范围往复驱动。扫描镜343将由扫描镜341反射的激光束朝向弯曲镜334反射。
弯曲镜334使由扫描镜343反射的激光束朝向与X轴和Y轴垂直的Z轴方向下方反射。聚焦透镜335聚焦由弯曲镜334反射的激光束并照射工件W。
检流计扫描器单元340通过使扫描镜341和扫描镜343中的任一方或双方高速地往复振动,能够使切断加工轨迹成为多种非圆形状。即,通过使一定的光强度以上的激光束在每单位时间内向多个部位聚焦,能够使与工件W接触而实质上有助于加工的工具形状成为多种非圆形状。
在不使激光束振动的情况下,能够省略与光束振动机构相关联的工具轨迹控制部301的扫描镜341、扫描镜343、弯曲镜334。在不使激光束振动的情况下,使通过了准直透镜331的激光束的平行光通过聚焦透镜335会聚而向工件W照射。不使激光束振动时的工具轨迹与从喷嘴303的开口部302射出的激光束的射束点的轮廓一致。
图13的工具直径校正量运算部64识别在加工条件CP中是否包含工具轨迹切换信息。在加工条件CP中不包含工具轨迹切换信息的情况下,工具直径校正量运算部64识别加工条件CP中包含的工具轨迹。在加工条件CP中包含工具轨迹切换信息的情况下,工具直径校正量运算部64识别工具轨迹切换信息所包含的多个工具轨迹。
工具直径校正量运算部64基于加工条件CP,生成具有包含多个工具轨迹的上述工具轨迹切换信息的工具直径校正信息TC。另外,工具直径校正量运算部64基于加工程序PP和加工条件CP,生成具有包含多个工具轨迹中的控制中心点的工具轨迹变更信息的工具直径校正信息TC。即,工具直径校正信息TC中包含上述的工具轨迹切换信息和工具轨迹变更信息。工具直径校正量运算部64将工具直径校正信息TC向加工轨迹运算部65输出。
加工轨迹运算部65对加工程序PP所包含的G代码进行翻译。加工轨迹运算部65基于翻译结果、加工程序PP、加工条件CP和工具直径校正信息TC,决定切断加工校正条件。加工轨迹运算部65能够将切断加工校正条件决定为使用喷嘴轨迹通过左工具直径校正或右工具直径校正进行切断加工、或者使用工具轨迹通过左工具直径校正或右工具直径校正进行切断加工中的任一个。
加工轨迹运算部65将工具直径校正控制信号TS向驱动控制部66输出。驱动控制部66基于工具直径校正控制信号TS生成驱动控制信号CS。驱动控制部66通过驱动控制信号CS控制加工机主体50B。加工机主体50B基于驱动控制信号CS驱动X轴滑架22和Y轴滑架23来控制喷嘴轨迹。另外,加工机主体50B基于驱动控制信号CS驱动工具轨迹控制部301来控制工具轨迹。
加工机主体50B能够通过NC装置60B的控制,利用从喷嘴303的开口部302射出的激光束,沿着最终加工产品的轮廓对工件W进行切断加工。
图19A是表示在本发明的第二实施方式中的利用激光束LB进行的工件W的切断加工中在工件W的切断面上产生的切割波痕的一例的图。当利用激光束LB对工件W进行切断加工时,如图19A所示,在工件W的切断面500形成大量切割波痕(drag lines)501。切割波痕501成为与因激光束LB对于工件W的上表面的照射而产生的热输入而熔融的金属的流动相应的形状。
基于激光束LB的照射的工件W的熔融,相比于照射激光束LB的上表面侧,在相反侧的下表面侧将延迟产生,因此切割波痕501的朝向越靠近工件W的下表面侧越向激光束LB的移动方向R的上游侧偏移。激光束LB的移动速度越快,则切割波痕501的偏移越大。
图19B是表示在本发明的第二实施方式中的基于激光束LB的工件W的切断加工中在工件W的外角的边缘部的切断面产生的异常的烧穿部(以下,称为熔损部(abnormalmeltdown portion,异常熔化部分))的一例的图。当在最终加工产品的外角的边缘部将激光束的移动方向R改变为沿着下一条边的方向时,越是来自激光束的热输入延迟到达的下表面侧,工件W的比边缘部的顶点更靠内侧的部分越由于热输入而熔融。通过该熔融,在工件W的下表面侧,在边缘部503产生图19B所示的熔损部505。
为了减少边缘部503的熔损部505,等待延迟的工件W的下表面侧的熔融到达边缘部503的顶点,使激光束LB从边缘部503的顶点向沿着下一条边的方向移动是有效的。
图20是表示在本发明的第二实施方式中,使利用激光束LB进行的工件W的切断加工在工件W的边缘部503的顶点暂时停止而再次开始的情况下的、边缘部503的切断面的一例的图。假设若在延迟的下表面侧的熔融到达边缘部503的顶点之前,在边缘部503的顶点暂时停止激光束的照射,则如图20所示,减少边缘部503的熔损部505的产生。
当以沿着下一条边的朝向再次开始在边缘部503的顶点暂时停止的激光束的照射时,在切断后的工件W的切断面507产生不规则的表面的凹凸509。该不规则的表面的凹凸509将在从以沿着下一条边的朝向再次开始激光束LB的照射至激光束LB的移动速度稳定为止的期间,在下一条边的切断面507产生。
图21是表示使激光束LB的照射位置在工件W上呈环状移动来切断最终加工产品的外角的边缘部503的情况下的激光束LB的移动轨迹的一例的图。在图21中,将通过激光束LB的照射而形成于工件W的切口511图示为激光束LB的移动轨迹。
如图21所示,也考虑在边缘部503使激光束LB呈环状移动,在使工件W的下表面侧熔融至边缘部503的顶点后,形成下一条边的切断面507。环部分的曲率越小,即使不降低环部分的激光束LB的通过速度,也能够避免热输入过多,能够在保持与直线移动时相同的通常加工条件的状态下,使环部分移动到激光束LB。
在保持通常加工条件的状态下移动了环部分的激光束LB通过衔接部513,该衔接部513将通过环前的激光束LB的照射而已经形成于工件W的切口511从近前侧衔接到对面侧。
图22A是表示工件W的照射了激光束LB的部位的热输入的分布的图。图22B是表示激光束LB跨越工件W的已经形成的切口511而移动的部位处的热输入的分布的图。图22C是表示跨越工件W的已经形成的切口511而低速低输出的激光束LB所移动的部位处的热输入的分布的图。
如图22A所示,在工件W的激光束LB的照射部位,来自激光束LB的热输入沿着被照射激光束LB的工件W的上表面放射而呈同心圆状分布。在激光束LB通过衔接部513时,来自向切口511的近前侧照射的激光束LB的热输入不向切口511的对面侧传递。如图22B所示,来自照射到衔接部513的近前侧的激光束LB的热输入累积在工件W的衔接部513的近前侧。
图23A是表示利用通过图21的环部分并通过工件W的已经形成的切口511的近前侧与对面侧的衔接部513之后的激光束而形成于工件W的切断面的一例的图。图23B是将图23A的切断面与利用通过环部分前的激光束而形成于工件W的切断面的一例一起示出的立体图。
在衔接部513的近前侧所具有的热输入在通过环部分后的由激光束LB切断的工件W的切断面515的上表面侧产生图23A及图23B所示的凹部517。
若在衔接部513的近前侧将激光束的加工条件变更为比通常加工条件低速低输出,则如图22C所示,在衔接部513的近前侧累积的热输入减少,能够抑制图23A及图23B的凹部517的产生。
在衔接部513的近前侧将激光束变更为低速低输出的加工条件的情况下,在激光束LB的照射部位跨越衔接部513时,使激光束恢复到原来的高速高输出的通常加工条件。若使激光束LB恢复到通常加工条件而继续进行下一条边的切断,则由于激光束LB的移动速度及输出的急剧变化,工件W的熔融金属的流动骤变。
图24是表示在衔接部513将利用激光束LB进行的工件W的切断加工从低速低输出恢复为通常加工条件的情况下,在下一条边的切断面515产生的凹部的一例的图。当通过恢复到通常加工条件的激光束LB继续下一条边的切断时,如图24所示,工件W的熔融金属的流动急剧变化,在下一条边的切断面515产生凹部519。
在第二实施方式的激光加工机1B中,在将工件W切断加工成最终加工产品的形状时,在最终加工产品的各外角的边缘部使在边缘部对接的两条边的激光束LB移动成环状。在通过了环部分的激光束LB通过从已经形成于工件W的切口的近前侧衔接到对面侧的衔接部时,向工件W的衔接部照射设为低速低输出的角部加工条件的激光束LB。通过在角部加工条件下向衔接部照射激光束LB,在衔接部的对面侧形成切割前沿。
在切割前沿的形成后,重新从衔接部通过切割前沿并沿着下一条边照射通常加工条件的激光束LB,沿着下一条边切断工件W。
图25是表示图13的NC装置60B进行的处理的步骤的一例的流程图。在第二实施方式的激光加工机1B中,加工机主体50B以与对工件W进行切断加工而得到的产品的形状对应的轨迹向工件W照射激光束LB。NC装置60B为了在产品的各外角的边缘部由加工机主体50B进行与产品的形状对应的切断加工,按照图25的顺序执行控制加工机主体50B的处理。
图13的NC装置60B通过图25所示的第一~第五这五个步骤(步骤S1~步骤S9)执行加工机主体50B的控制处理。
在第一步骤(步骤S1)中,如图14A和图14B所示,NC装置60B控制激光束LB的移动,该激光束LB沿着在产品400的外角的边缘部401的顶点对接的两条边中的一条边在工件W上移动。在图14A和图14B中,将通过激光束LB的照射而形成于工件W上的切口409图示为激光束LB的移动轨迹。
具体而言,NC装置60B在第一步骤中,使沿着边缘部401的一条边移动并到达边缘部401的顶点的通常加工条件的激光束LB通过边缘部401的顶点,并沿着一条边的延长线进一步在工件W上移动。NC装置60B使通过了边缘部401的顶点的激光束LB移动至位于一条边的延长线上的第一加工点403。
在图25的第二步骤(步骤S3)中,NC装置60B使激光束LB在工件W上的照射位置从第一加工点403向位于边缘部401的两条边中的另一条边的延长线上的第二加工点405移动。在图14A及图14B中,使激光束LB在工件W上的照射位置沿着边缘部401的一条边的延长线从第一加工点403开始,通过沿着另一条边的延长线到达第二加工点405的环411而移动。在图14A和图14B中,示出了在继续输出激光束LB的状态下使激光束LB的照射部位从第一加工点403移动到第二加工点405的情况。即,在图14A和图14B中,使通常加工条件的激光束LB在工件W上从第一加工点403移动到第二加工点405。
越是环411的曲率小且环411的半径大,越是能够在保持与直线移动时相同的通常加工条件的状态下,即使不降低环411的激光束LB的通过速度也会避免热输入过多。环411的半径越大,越是能够在保持与直线移动时相同的通常加工条件的状态下,使环411移动到激光束LB。
在图25的第三步骤(步骤S5)中,如图15A和图15B所示,NC装置60B使激光束LB在工件W上沿着另一条边及其延长线的边,从第二加工点405移动到另一条边上的第三加工点407。NC装置60B在比通常加工条件低速低输出的角部加工条件下,使激光束LB从第二加工点405经由边缘部401的顶点移动至第三加工点407。
通过该移动,激光束LB通过在环411之前照射激光束LB而将形成于工件W的切口409从近前侧衔接到对面侧的衔接部415。通过了衔接部415的角部加工条件的激光束LB在工件W的切口409的对面侧形成成为切割前沿的切口413。
图15A所示的来自衔接部415的切口413的长度S只要是在使通常加工条件的激光束LB从衔接部415向切口413移动时,能够将切口413作为激光束LB的切割前沿发挥功能的长度即可。虽然也基于工件W的板厚、材料等,但切口413的长度S例如能够设为1mm。
形成成为切割前沿的切口413的激光束LB以低速低输出的角部加工条件照射到工件W。由此,在形成切口413时,能够抑制图23A、图23B、图24所示的凹部517、519的产生。
在图25的第四步骤(步骤S7)中,NC装置60B在使激光束LB的输出停止的状态下,如图16A及图16B所示,使激光束LB在工件W上的照射位置从第三加工点407移动至第二加工点405。
在图25的第五步骤(步骤S9)中,如图17A和图17B所示,NC装置60B使激光束LB在通常加工条件下在工件W上沿着边缘部401的另一条边的延长线从第二加工点405移动到边缘部401的顶点。NC装置60B进一步使激光束LB在通常加工条件下在工件W上从边缘部401的顶点通过第三加工点407并沿着边缘部401的另一条边移动。
通过该移动,在工件W上,从第二加工点405经过边缘部401的顶点,形成沿着边缘部401的另一条边的切口409。在激光束LB以通常加工条件从第二加工点405移动时,不变更激光束LB的加工条件。因此,能够抑制由于激光束LB的速度及输出的急剧变化引起的工件W的熔融金属的流动的骤变而在形成于工件W的切口409的切断面产生图24的凹部519那样的变形。
在第五步骤中使激光束LB从第二加工点405经由边缘部401的顶点移动时,激光束LB需要在通过边缘部401的顶点之前以通常加工条件的速度及输出稳定。因此,第二加工点405需要在与边缘部401的顶点之间具有足以使从第二加工点405开始移动的激光束LB的速度和输出在通过边缘部401的顶点之前在通常加工条件的速度和输出下稳定的间隔。
此外,在步骤S1~步骤S9的步骤中用于使NC装置60B控制加工机主体50B的动作的输入例如也可以是在图13的CAM装置602中在边缘部401的部件分配菜单中指定通过环411的路径的形式。在该情况下,CAM装置602将确定边缘部401以及环411的位置所需的坐标值输出到NC装置60B。NC装置60B使用来自CAM装置602的坐标值,生成用于通过环411使激光束LB移动的NC代码。
另外,在步骤S1~步骤S9的步骤中用于使NC装置60B控制加工机主体50B的动作的输入例如也可以是经由加工机主体50B的操作盘(未图示)向NC装置60B直接输入G代码等NC代码的形式。
(第二实施方式的作用效果)
在本发明的第二实施方式的激光加工方法和激光加工机1B中,如图14A和图14B所示,使沿着产品400的外角的边缘部401的一条边到达边缘部401的顶点的通常加工条件的激光束LB移动到一条边的延长线上的第一加工点403。于是,从工件W的一条边到第一加工点403,形成通过边缘部401的顶点的切口409。到第一加工点403为止的切口409沿着边缘部401的一条边呈直线状配置在工件W上。如图15A及图15B所示,切口409配置在另一条边及其延长线上以夹着边缘部401的顶点的方式设置的第二加工点405与第三加工点407之间。
当使激光束LB从第二加工点405向第三加工点407移动时,激光束LB通过衔接部415,该衔接部415对通过边缘部401的顶点的切口409的近前侧与对面侧进行衔接。通过了衔接部415的激光束LB在工件W的切口409与第三加工点407之间形成沿着边缘部401的另一条边的切口413。该切口413作为通过衔接部415的激光束LB的切割前沿发挥功能。
通过衔接部415的激光束LB是比通常加工条件低速及低输出的角部加工条件。因此,在形成作为切割前沿发挥功能的切口409时,抑制热输入累积于衔接部415而在切口409的切断面产生变形。
第二加工点405及第三加工点407配置在产品的边缘部401的另一条边或其延长线上的夹着边缘部401的顶点的两侧。在形成作为切割前沿发挥功能的切口409之后,如图17A和图17B所示,使激光束LB从第二加工点405通过边缘部401的顶点和第三加工点407,沿着另一条边移动。激光束LB能够在另一条边或其延长线上不降低速度及输出地在直线条件(通常加工条件)下移动。
因此,在沿着产品的边缘部401的两条边对工件W进行切断加工时,不易产生由加工条件的变化引起的切断面的变形。
在第二实施方式的激光加工机1B中,能够利用直线移动时的通常加工条件的激光束LB对通过对工件W进行切削加工而得到的产品400的两条边对接的边缘部401进行切断加工,能够以高品质加工产品的边缘部401。
图25的第二步骤中的从第一加工点403向第二加工点405的激光束LB的照射部位的移动也可以通过环411以外的路径。第二步骤中的从第一加工点403向第二加工点405的激光束LB的照射部位的移动也可以在使激光束LB的输出停止的状态下进行。
在不停止输出地使激光束LB移动的情况下,降低环411的曲率而增大环411的半径。通过使环411的半径变大,能够不从通常加工条件改变速度以及输出的加工条件,而使激光束LB的照射部位从第一加工点403移动到第二加工点405。通过不改变激光束LB的加工条件,在通过激光束LB的照射对第二加工点405的前端进行切断加工时,能够使切断面不易产生变形。
通过以上说明的结构,能够公开以下所示的激光加工方法的发明。
在第二实施方式的激光加工方法中,使激光束在工件上的照射位置从第一加工点向位于两条边中的另一条边的延长线上的第二加工点移动的第二步骤也可以是以下的内容。例如,也可以使第二步骤中的激光束在工件上的照射位置通过沿着一条边的延长线从第一加工点开始沿着另一条边的延长线到达第二加工点的环而移动。另外,在第二步骤中,也可以使通常加工条件的激光束在工件上从第一加工点移动到第二加工点。
在所公开的上述的发明中,能够在第二步骤中不降低激光束的输出地使激光束从第一加工点移动到第二加工点,在第二步骤后的移动时不需要使激光束恢复到原来的输出。通过减少变更激光束的输出的需要,能够抑制由激光束的输出变更引起的工件的熔融金属的流动的变化,抑制在产品的外角的边缘部的切断面产生变形。
本申请的公开与在2021年9月9日申请的日本特愿2021-146945号以及2021年9月9日申请的日本特愿2021-146965号中记载的主题相关联,它们的全部公开内容通过引用并入本文。
Claims (10)
1.一种激光加工方法,使将激光束朝向工件射出的加工头沿着具有第一边、第二边、以及所述第一边和第二边相交的一个角部的切断加工轨迹相对地移动,由此进行所述工件的切断加工,其特征在于,
一边射出所述激光束,一边使所述加工头沿着所述第一边不减速地移动至所述角部,
在沿着所述第一边移动的所述加工头到达所述角部之后,停止所述激光束的射出,
一边间歇地射出所述激光束,一边使所述加工头从所述角部沿着所述第二边移动到离开了第一预定距离的第一预定位置,在所述加工头到达所述第一预定位置时,停止所述激光束的射出以及所述加工头的移动,
在停止了所述激光束的射出的状态下,在使所述加工头移动到所述第二边的延长线上且比所述角部更靠近前的位置之后,使所述加工头朝向所述角部加速,
在朝向所述角部加速的所述加工头到达所述角部时,开始所述激光束的射出,使所述加工头沿着所述第二边移动。
2.根据权利要求1所述的激光加工方法,其特征在于,
所述角部是呈现朝向所述切断轨迹上的产品的外侧的凸部的角部,
在沿着所述第一边移动的所述加工头到达所述角部之后,停止所述激光束的射出的情况包括:
在沿着所述第一边移动的所述加工头到达所述角部之后,一边射出所述激光束,一边使所述加工头从所述角部沿着所述第一边的延长线移动至离开了第二预定距离的第二预定位置;
在所述加工头到达所述第二预定位置时,停止所述激光束的射出。
3.根据权利要求1或2所述的激光加工方法,其特征在于,
所述角部是所述切断轨迹上的切口的角部,
在沿着所述第一边移动的所述加工头到达所述角部之后,停止所述激光束的射出的情况包括:
在沿着所述第一边移动的所述加工头到达所述角部时,停止所述激光束的射出。
4.根据权利要求2所述的激光加工方法,其特征在于,
基于所述工件的材质设定所述第二预定距离。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光加工方法,其特征在于,
基于所述工件的材质设定所述第一预定距离。
6.一种激光加工机,其特征在于,具备:
加工机主体,其使将激光束朝向工件射出的加工头沿着具有第一边、第二边、以及所述第一边和第二边相交的一个角部的切断加工轨迹相对地移动,由此进行所述工件的切断加工;以及
控制部,其控制所述加工机主体,
所述控制部对所述加工机主体进行以下方式的控制:
一边射出所述激光束,一边使所述加工头沿着所述第一边不减速地移动至所述角部,
在沿着所述第一边移动的所述加工头到达所述角部后,停止所述激光束的射出以及所述加工头的移动,
一边间歇地射出所述激光束,一边使所述加工头从所述角部沿着所述第二边移动到离开了第一预定距离的第一预定位置,在所述加工头到达所述第一预定位置时,停止所述激光束的射出,
在停止了所述激光束的射出的状态下,在使所述加工头移动到所述第二边的延长线上且比所述角部更靠近前的位置后,使所述加工头朝向所述角部加速,
在朝向所述角部加速的所述加工头到达所述角部时,开始所述激光束的射出,使所述加工头沿着所述第二边移动。
7.一种激光加工方法,其特征在于,
使沿着在角部的顶点对接的2条边中的一条边在工件上移动而到达所述顶点的通常加工条件的激光束通过所述顶点并沿着所述一条边的延长线进一步在所述工件上移动至位于所述一条边的延长线上的第一加工点,其中,所述角部呈现朝向通过对所述工件进行切断加工而得到的产品的外侧的凸部,
使所述激光束在所述工件上的照射位置从所述第一加工点移动到位于所述2条边中的另一条边的延长线上的第二加工点,
沿着所述另一条边的延长线和所述另一条边,使所述激光束在比所述通常加工条件低速低输出的角部加工条件下在所述工件上从所述第二加工点经由所述顶点移动到所述另一条边上的第三加工点,
在使所述激光束的输出停止的状态下,使所述激光束在所述工件上的照射位置从所述第三加工点移动到所述第二加工点,
使在所述通常加工条件下在所述工件上沿着所述另一条边的延长线从所述第二加工点移动到所述顶点的所述激光束在所述工件上沿着所述另一条边进一步在所述通常加工条件下移动。
8.根据权利要求7所述的激光加工方法,其特征在于,
使所述激光束在所述工件上的照射位置沿着环线移动,所述环线是沿着所述一条边的延长线从所述第一加工点开始沿着所述另一条边的延长线到达所述第二加工点的环线。
9.根据权利要求7或8所述的激光加工方法,其特征在于,
使所述通常加工条件的所述激光束在所述工件上从所述第一加工点移动至所述第二加工点。
10.一种激光加工机,其特征在于,具备:
加工机主体,其以与对工件进行切断加工而得到的产品的形状对应的轨迹向所述工件照射激光束;以及
控制部,其控制所述加工机主体,
所述控制部对所述加工机主体进行以下方式的控制:
使沿着在角部的顶点对接的两条边中的一条边在所述工件上移动而到达所述顶点的通常加工条件的所述激光束通过所述顶点并沿着所述一条边的延长线进一步在所述工件上移动至位于所述一条边的延长线上的第一加工点,其中,所述角部呈现朝向所述产品的外侧的凸部,
所述激光束在所述工件上的照射位置从所述第一加工点移动到位于所述两条边中的另一条边的延长线上的第二加工点,
所述激光束在比所述通常加工条件低速低输出的角部加工条件下,在所述工件上沿着所述另一条边的延长线和所述另一条边,从所述第二加工点经由所述顶点移动到所述另一条边上的第三加工点,
在使所述激光束的输出停止的状态下,所述激光束在所述工件上的照射位置从所述第三加工点移动到所述第二加工点,
在所述通常加工条件下在所述工件上沿着所述另一条边的延长线从所述第二加工点移动到所述顶点的所述激光束,在所述工件上通过所述第三加工点并沿着所述另一条边进一步在所述通常加工条件下移动。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021146965 | 2021-09-09 | ||
JP2021-146945 | 2021-09-09 | ||
JP2021-146965 | 2021-09-09 | ||
PCT/JP2022/032343 WO2023037915A1 (ja) | 2021-09-09 | 2022-08-29 | レーザ加工方法及びレーザ加工機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117999147A true CN117999147A (zh) | 2024-05-07 |
Family
ID=90892896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202280060930.9A Pending CN117999147A (zh) | 2021-09-09 | 2022-08-29 | 激光加工方法及激光加工机 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117999147A (zh) |
-
2022
- 2022-08-29 CN CN202280060930.9A patent/CN117999147A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2019176431A1 (ja) | レーザ加工機及びレーザ加工方法 | |
JP3235389B2 (ja) | レーザ加工装置および加工方法 | |
EP3871827B1 (en) | Laser machining device and laser machining method | |
JP6684872B2 (ja) | レーザ加工機及びレーザ加工方法 | |
EP3766630B1 (en) | Laser processing machine and laser processing method | |
JP2001334379A (ja) | ワーク切断方法及びその方法の実施に直接使用するワーク切断装置 | |
EP3871825B1 (en) | Laser beam machine, laser beam machining method | |
JP7129469B2 (ja) | 切削加工機及び切削加工方法 | |
CN117999147A (zh) | 激光加工方法及激光加工机 | |
JP2008290135A (ja) | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 | |
WO2023037915A1 (ja) | レーザ加工方法及びレーザ加工機 | |
EP3819068B1 (en) | Cutting machine and cutting method | |
JP6719683B2 (ja) | 切削加工機及び切削加工方法 | |
EP3831527B1 (en) | Laser machining device and laser machining method | |
WO2020075632A1 (ja) | レーザ加工機及びレーザ加工方法 | |
JP2005014009A (ja) | ワーク切断方法 | |
WO2020008778A1 (ja) | 切削加工機及び切削加工方法 | |
WO2023085160A1 (ja) | レーザ加工方法及びレーザ加工機 | |
EP3871826B1 (en) | Laser beam machine, method for setting machining conditions, and control device for laser beam machine | |
WO2023085156A1 (ja) | レーザ加工方法及びレーザ加工機 | |
EP3766628B1 (en) | Cut-processing machine and cut-processing method | |
JP2004114090A (ja) | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 | |
WO2020045081A1 (ja) | レーザ加工機及びレーザ加工方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |