JP2008214750A

JP2008214750A - Heat treatment apparatus, heat treatment method, and compound machine using the same

Info

Publication number: JP2008214750A
Application number: JP2008023703A
Authority: JP
Inventors: Takaya Nagahama; 貴也長濱; Koji Nishi; 幸二西
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2008-09-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat treatment apparatus and a heat treatment method by which the whole of or a part of workpiece to be worked can be heated, and to provide a compound machine using the apparatus. <P>SOLUTION: The heat treatment apparatus has: a furnace surrounding the workpiece to be worked; and a locally heating unit, which is arranged in the inner part of the furnace and locally heats the workpiece. The heat treatment apparatus is configured so that the heating furnace or a heat-insulating furnace is compounded with the locally heating unit using laser beams, thereby shortening a heating time, and also obtaining the compact apparatus capable performing various kinds of heat treatment such as quenching, tempering, normalizing and annealing. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、熱処理装置、熱処理方法、及びこれを使用した複合加工機に関し、特に、加工されるワークの全体と一部分を加熱することができる熱処理装置、熱処理方法、及びこれを使用した複合加工機に関するものである。 The present invention relates to a heat treatment apparatus, a heat treatment method, and a composite processing machine using the same, and more particularly, a heat treatment apparatus, a heat treatment method, and a composite processing machine using the same. It is about.

金属ワークの熱処理は、そのワークの材質、形状等を基に固有の温度に加熱し、加熱後に冷却することにより処理される。ワーク全体を加熱する装置としては、電気加熱方式、燃焼加熱方式等により、大型の加熱炉を用いて複数のワークを一度に加熱するバッチ式と、加熱炉内をコンベアで流しながら処理する連続式の加熱炉が一般的に使用される。 The heat treatment of the metal workpiece is performed by heating to a specific temperature based on the material, shape, etc. of the workpiece, and cooling after the heating. As a device that heats the entire workpiece, a batch type that heats multiple workpieces at once using a large heating furnace by an electric heating method, a combustion heating method, etc., and a continuous type that processes while flowing in the heating furnace with a conveyor The heating furnace is generally used.

例えば、一連の連続炉が開閉扉で仕切られることにより区画形成された昇温室、浸炭室、冷却室、再昇温室及び窒化室と、被処理物を上記一連の連続炉に沿って順次移送する移送手段とを備えた熱処理装置がある（例えば、特許文献１）。これによれば、複数のワークのそれぞれ全体を加熱して所定の熱処理を施すことができ、一度に大量の熱処理が可能である。 For example, a heating chamber, a carburizing chamber, a cooling chamber, a reheating chamber and a nitriding chamber, which are partitioned by a series of continuous furnaces separated by an open / close door, and the workpiece are sequentially transferred along the series of continuous furnaces. There exists a heat processing apparatus provided with the transfer means (for example, patent document 1). According to this, a predetermined heat treatment can be performed by heating each of the plurality of workpieces, and a large amount of heat treatment can be performed at a time.

また、複合加工機の近傍にレーザ発振器を備え、この発振器から加工機に取り付けたミラーを介して集光レンズによりワークの被加工部分へレーザ照射することにより加熱して熱処理を行なう熱処理装置がある（例えば、特許文献２）。これによれば、ワークを局所的に加熱して熱処理を行なうことができるので、ワークの一部分を急加熱でき、高精度な熱処理をすることができる。
特開平０５−５１７１号公報特開昭５９−５０９８３号公報 There is also a heat treatment apparatus that includes a laser oscillator in the vicinity of the multi-tasking machine, and heats and heats the workpiece by irradiating the part to be processed with a condensing lens through a mirror attached to the processing machine. (For example, patent document 2). According to this, since the workpiece can be locally heated to perform the heat treatment, a part of the workpiece can be rapidly heated, and a highly accurate heat treatment can be performed.
Japanese Patent Laid-Open No. 05-5171 JP 59-50983 A

しかし、特許文献１に示された熱処理装置は、加熱炉が大型で少量生産に向かない、一連のワーク加工ラインへのインライン化が困難、高精度な温度制御が困難、および、熱処理に時間を要する等の問題がある。一方、特許文献２に示された熱処理装置は、ワーク全体を加熱することが困難で、焼入れ以外の熱処理が困難であり、熱処理方法が限られるという問題がある。 However, the heat treatment apparatus disclosed in Patent Document 1 has a large heating furnace that is not suitable for small-scale production, is difficult to inline into a series of work processing lines, difficult to control temperature with high accuracy, and takes time for heat treatment. There is a problem such as cost. On the other hand, the heat treatment apparatus disclosed in Patent Document 2 has a problem that it is difficult to heat the entire workpiece, heat treatment other than quenching is difficult, and heat treatment methods are limited.

従って、本発明の目的は、加工されるワークの全体と一部分を加熱することができる熱処理装置、熱処理方法、及びこれを使用した複合加工機を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus, a heat treatment method, and a composite processing machine using the heat treatment apparatus capable of heating the whole and a part of a workpiece to be machined.

［１］本発明は、上記目的を達成するために、加工されるワークを囲む炉と、前記炉の内部に配置され、前記ワークを局所的に加熱する局所加熱ユニットと、を有することを特徴とする熱処理装置を提供する。
［２］前記炉は、分割可能とされ、前記ワークを囲むことにより前記ワークを炉内に位置するものとし、前記加熱炉を分割して前記ワークを囲まないことにより前記ワークを炉外に位置するものとすることを特徴とする上記［１］に記載の熱処理装置であってもよい。
［３］また、前記局所加熱ユニットは、レーザ照射ユニットまたは高周波加熱ユニットであることを特徴とする上記［１］に記載の熱処理装置であってもよい。
［４］また、前記炉は、加工されるワークの全体を加熱するための加熱炉であることを特徴とする上記［１］に記載の熱処理装置であってもよい。
［５］また、前記炉は、前記炉内の内面をレーザ吸収性の高い黒体とした断熱炉であることを特徴とする上記［１］に記載の熱処理装置であってもよい。
［６］本発明は、上記目的を達成するために、加工されるワークの全体を加熱すると共に、前記ワークを局所的に加熱することにより、前記ワークの所定の領域に熱処理を施すことを特徴とする熱処理方法を提供する。
［７］前記ワークの全体加熱は、加熱炉により行なわれると共に、前記局所的加熱は、レーザ発振器を有して構成された局所加熱ユニットにより行なわれることを特徴とする上記［６］に記載の熱処理方法であってもよい。
［８］また、前記ワークの前記局所的加熱は、レーザ発振器を有して構成された局所加熱ユニットにより行なわれると共に、全体加熱は、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光の一部を内面をレーザ吸収性の高い黒体とした断熱炉により吸収して炉内温度を上昇させることにより行なわれることを特徴とする上記［６］に記載の熱処理方法であってもよい。
［９］本発明は、上記目的を達成するために、予め定めた方向に設定されたX軸、及び前記X軸に直交するＺ軸のＸＺ平面内で移動するワーク加工ユニットと、ワークに加工を施す所定の加工ツールを前記ワーク加工ユニットに装着するツール装着ユニットと、前記ワークを囲む炉と、前記加熱炉の内部に配置され前記ワークを局所的に加熱する局所加熱ユニットを有する熱処理装置と、を有することを特徴とする複合加工機を提供する。
［１０］前記熱処理装置の前記炉は、分割可能とされ、前記ワーク加工ユニットにより前記ワークに加工を施すときには、前記炉を分割して前記ワークを囲まないことにより前記ワークを炉外に位置させることを特徴とする上記［９］に記載の複合加工機であってもよい。
［１１］前記炉は、加工されるワークの全体を加熱するための加熱炉であることを特徴とする上記［９］に記載の複合加工機であってもよい。
［１２］また、前記炉は、前記炉内の内面をレーザ吸収性の高い黒体とした断熱炉であることを特徴とする上記［９］に記載の複合加工機であってもよい。 [1] In order to achieve the above object, the present invention includes a furnace that encloses a workpiece to be processed, and a local heating unit that is disposed inside the furnace and locally heats the workpiece. A heat treatment apparatus is provided.
[2] The furnace can be divided, and the work is positioned in the furnace by surrounding the work, and the work is positioned outside the furnace by dividing the heating furnace and not surrounding the work. The heat treatment apparatus according to the above [1] may be used.
[3] The heat treatment apparatus according to [1], wherein the local heating unit is a laser irradiation unit or a high-frequency heating unit.
[4] The heat treatment apparatus according to [1], wherein the furnace is a heating furnace for heating the entire workpiece to be processed.
[5] The heat treatment apparatus according to [1], wherein the furnace is a heat insulation furnace in which an inner surface of the furnace is a black body having high laser absorption.
[6] In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that the entire workpiece to be processed is heated, and the workpiece is locally heated to heat-treat a predetermined region of the workpiece. A heat treatment method is provided.
[7] The whole heating of the work is performed by a heating furnace, and the local heating is performed by a local heating unit having a laser oscillator. It may be a heat treatment method.
[8] Further, the local heating of the workpiece is performed by a local heating unit having a laser oscillator, and the entire heating is performed on the inner surface of a part of the laser light emitted from the laser oscillator. The heat treatment method described in [6] above may be performed by increasing the temperature in the furnace by absorbing with a heat insulating furnace having a black body with high laser absorption.
[9] In order to achieve the above object, the present invention provides a workpiece machining unit that moves in an XZ plane that is set in a predetermined direction and a Z axis that is orthogonal to the X axis, and a workpiece that is machined. A tool mounting unit that mounts a predetermined processing tool on the workpiece processing unit, a furnace that surrounds the workpiece, and a heat treatment apparatus that includes a local heating unit that is disposed inside the heating furnace and locally heats the workpiece. A multi-tasking machine is provided.
[10] The furnace of the heat treatment apparatus can be divided, and when the workpiece is processed by the workpiece processing unit, the furnace is divided and the workpiece is positioned outside the furnace by not enclosing the workpiece. The combined processing machine described in [9] above may be used.
[11] The combined processing machine according to [9], wherein the furnace is a heating furnace for heating the entire workpiece to be processed.
[12] The combined processing machine according to [9], wherein the furnace is a heat insulating furnace in which an inner surface of the furnace is a black body with high laser absorption.

本発明によれば、加工されるワークの全体と一部分を加熱することができる熱処理装置、熱処理方法、及びこれを使用した複合加工機を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat processing apparatus which can heat the whole workpiece | work and a part to be processed, the heat processing method, and a composite processing machine using the same can be provided.

（本発明の第1の実施の形態）
［熱処理装置１の構成］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る熱処理装置１の正面図である。熱処理装置１は、加工されるワークＷを囲み全体を加熱する加熱炉２と、この加熱炉２の内部に配置されワークＷを局所的に加熱する局所加熱ユニット３とを有して構成されている。 (First embodiment of the present invention)
[Configuration of Heat Treatment Apparatus 1]
FIG. 1 is a front view of a heat treatment apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. The heat treatment apparatus 1 includes a heating furnace 2 that encloses the workpiece W to be processed and heats the entire workpiece, and a local heating unit 3 that is disposed inside the heating furnace 2 and locally heats the workpiece W. Yes.

加熱炉２は、加熱外装体２１と加熱炉ベース２２とが分割及び合体可能に構成されている。加熱外装体２１の内部には、電熱線２３、局所加熱ユニット３、スライダ４１、送り機構レール４２、赤外線放射温度計４３、熱電対５０、撹拌ファン５１が所定の位置に設けられている。また、加熱炉ベース２２上には、ワーククランプ６０、回転駆動機６１が所定の位置に設けられている。 The heating furnace 2 is configured such that the heating exterior body 21 and the heating furnace base 22 can be divided and combined. Inside the heating exterior body 21, a heating wire 23, a local heating unit 3, a slider 41, a feed mechanism rail 42, an infrared radiation thermometer 43, a thermocouple 50, and a stirring fan 51 are provided at predetermined positions. On the heating furnace base 22, a work clamp 60 and a rotary drive 61 are provided at predetermined positions.

電熱線２３は、抵抗発熱体としてのニクロム線が加熱外装体２１の内部に設けられている。電熱線２３は、外部への熱の拡散を抑制するために断熱層を介して加熱外装体２１の内壁に設けられるのが好ましい。また、必要に応じて、加熱炉ベース２２に設けることもできる。 In the heating wire 23, a nichrome wire as a resistance heating element is provided inside the heating exterior body 21. The heating wire 23 is preferably provided on the inner wall of the heating exterior body 21 via a heat insulating layer in order to suppress the diffusion of heat to the outside. Moreover, it can also provide in the heating furnace base 22 as needed.

局所加熱ユニット３は、ワークＷを局所的に加熱するレーザヘッド３１、レーザヘッド３１をワークＷに対して移動させるためのスライダ４１を有して構成される。スライダ４１は、加熱外装体２１の内部に取付けられた送り機構レール４２にガイドされることによりワークＷに対して相対的に移動可能な構成とされている。スライダ４１と送り機構レール４２は、いわゆるリニアガイド、Ｘ軸ステージ等が使用できるが、これらの組合せによりワークＷに対して３軸方向に移動可能な構成としてもよい。尚、スライダ４１の駆動は図示しないアクチュエータによるが、例えば、ボールネジ駆動、リニアモータ駆動等が使用できる。 The local heating unit 3 includes a laser head 31 that locally heats the workpiece W and a slider 41 that moves the laser head 31 relative to the workpiece W. The slider 41 is configured to be movable relative to the workpiece W by being guided by a feed mechanism rail 42 attached inside the heating exterior body 21. As the slider 41 and the feed mechanism rail 42, a so-called linear guide, an X-axis stage, or the like can be used. However, a combination thereof may be configured to be movable in the three-axis direction with respect to the workpiece W. Although the slider 41 is driven by an actuator (not shown), for example, ball screw drive, linear motor drive, or the like can be used.

レーザヘッド３１は、ワークＷに対して所定の距離（ワーキングディスタンス）で設けられ、ワークＷを所定のスポット径のレーザ光で局所的に加熱する。レーザ光として、高出力の半導体レーザをレーザヘッド３１に内蔵し、レーザスポット径を微小に絞ることでワークＷの表面を局所的に加熱することができる。より広範囲に、また、ワークＷの表面から深く、かつ、急加熱を行なうためには、加熱炉２の外部にレーザ発振器３２を備え、光ファイバでレーザヘッド３１に接続してワークＷをレーザ照射、加熱することができる。 The laser head 31 is provided at a predetermined distance (working distance) with respect to the workpiece W, and locally heats the workpiece W with laser light having a predetermined spot diameter. As the laser light, a high-power semiconductor laser is built in the laser head 31 and the surface of the workpiece W can be locally heated by narrowing the laser spot diameter. In order to perform heating more extensively and deeply from the surface of the workpiece W, a laser oscillator 32 is provided outside the heating furnace 2 and connected to the laser head 31 with an optical fiber to irradiate the workpiece W with laser. Can be heated.

図２は、レーザヘッド３１が光ファイバ３３および光ファイバカップラ３４を介して高出力のレーザ発振器３２によりレーザ照射、加熱する構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration in which the laser head 31 irradiates and heats a laser with a high-power laser oscillator 32 via an optical fiber 33 and an optical fiber coupler 34.

高出力のレーザ発振器３２は、加熱炉２の外部に載置され、光ファイバカップラ３４を介して光ファイバ３３の一端に光学的に接続され、光ファイバ３３の他端は光ファイバカップラ３４を介してレーザヘッド３１へ光学的に接続されている。レーザヘッド３１は、ワークＷに対する距離を制御して所定のレーザビームサイズでレーザ発振器３２から導光したレーザビームを照射するための集光レンズを有する。 The high-power laser oscillator 32 is placed outside the heating furnace 2 and is optically connected to one end of the optical fiber 33 via the optical fiber coupler 34, and the other end of the optical fiber 33 is connected via the optical fiber coupler 34. And optically connected to the laser head 31. The laser head 31 has a condensing lens for irradiating the laser beam guided from the laser oscillator 32 with a predetermined laser beam size by controlling the distance to the workpiece W.

レーザ発振器３２は、レーザスタックモジュール３５ａ、３５ｂ、３５ｃ及び３５ｄ、偏光カップリング板３６、波長カップリング板３７を有して構成されている。レーザスタックモジュール３５は、レーザ発光素子を多数積層（スタック）して高出力化したものである。各レーザスタックモジュール３５は、ビーム整形し、所定の直線偏光状態のコリメート光にした後、偏光カップリング板３６によりビーム合成を行う。 The laser oscillator 32 includes laser stack modules 35a, 35b, 35c and 35d, a polarization coupling plate 36, and a wavelength coupling plate 37. The laser stack module 35 is a module in which a large number of laser light emitting elements are stacked to increase the output. Each laser stack module 35 shapes the beam to collimated light in a predetermined linear polarization state, and then performs beam synthesis using the polarization coupling plate 36.

合成されるレーザスタックモジュール３５ａと３５ｂの偏光方向は互いに直交しており、例えばポラロイドフィルムで構成された偏光カップリング板３６では、レーザスタックモジュール３５ａから出射するレーザビームは透過し、３５ｂから出射するレーザビームは反射することで、1つのレーザビームに合成される。３５ｃ及び３５ｄのレーザビームも同様に合成される。 The polarization directions of the laser stack modules 35a and 35b to be combined are orthogonal to each other. For example, in the polarization coupling plate 36 made of a polaroid film, the laser beam emitted from the laser stack module 35a is transmitted and emitted from 35b. The laser beam is reflected to be combined into one laser beam. The laser beams 35c and 35d are similarly synthesized.

レーザスタックモジュール３５ａ、３５ｂの発振波長と、レーザスタックモジュール３５ｃ、３５ｄの発振波長とを異なる発振波長に設定しておき、波長カップリング板３７を上記異なる発振波長の一方を透過し他の一方を反射する波長フィルタで構成することにより、波長カップリング板３７の出射側で１つのレーザビームに合成される。 The oscillation wavelengths of the laser stack modules 35a and 35b and the oscillation wavelengths of the laser stack modules 35c and 35d are set to different oscillation wavelengths, and the wavelength coupling plate 37 transmits one of the different oscillation wavelengths and transmits the other. By constituting the wavelength filter to reflect, it is combined into one laser beam on the emission side of the wavelength coupling plate 37.

このように構成されたレーザ発振器３２は、例えば、発光点間隔２ｍｍで２５段スタックとすることにより、合成されたレーザビームの光出力は１ｋＷとなる。また、発振波長は、８００ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外光であり、本構成では、８００ｎｍと８３０ｎｍの２波長を有する構成となっている。 The laser oscillator 32 configured in this manner is, for example, a 25-stage stack with an emission point interval of 2 mm, so that the combined laser beam has a light output of 1 kW. Further, the oscillation wavelength is near-infrared light of 800 nm to 1000 nm, and this configuration has two wavelengths of 800 nm and 830 nm.

レーザヘッド３１は、光ファイバカップラ３４を介して光ファイバ３３から導光されたレーザビームをワークＷの加工表面に所定のビーム径で集光させる。 The laser head 31 condenses the laser beam guided from the optical fiber 33 via the optical fiber coupler 34 on the processing surface of the workpiece W with a predetermined beam diameter.

集光されるレーザビーム径は、レーザヘッド３１のワークＷの加工表面に対する位置により制御することができ、例えば、１ｍｍ〜１０ｍｍまで変化するよう設定できる。あるいは、レーザヘッド３１内の集光レンズを光軸方向へ移動させる機構を有する構成とすることにより、ワークＷの加工表面までの距離を変化させるようにして、集光されるレーザビームの径を変化させることもできる。 The diameter of the focused laser beam can be controlled by the position of the laser head 31 with respect to the processing surface of the workpiece W, and can be set to vary from 1 mm to 10 mm, for example. Alternatively, by adopting a configuration having a mechanism for moving the condensing lens in the laser head 31 in the optical axis direction, the diameter of the condensed laser beam is changed so as to change the distance to the processing surface of the workpiece W. It can also be changed.

尚、レーザヘッド３１によりワークＷを局所的に加熱する以外に、高周波誘導加熱装置を使用してもよい。高周波誘導加熱装置は、コイルに交流電源を接続し、交流電流によってワークＷの表面付近に高密度のうず電流を発生させてそのジュール熱でワークＷの表面を局所的に加熱するものである。 In addition to locally heating the workpiece W by the laser head 31, a high frequency induction heating device may be used. The high-frequency induction heating device connects an AC power source to a coil, generates a high-density eddy current in the vicinity of the surface of the workpiece W by an AC current, and locally heats the surface of the workpiece W with the Joule heat.

赤外線放射温度計４３は、ワークＷの局所的に加熱される位置の温度を測定するためのスポット温度計であり、スライダ４１の所定の位置に装着されている。局所加熱ユニット３と一緒に移動するので、常にレーザヘッド３１によるワークＷの局所的加熱位置の温度を非接触で測定できる。 The infrared radiation thermometer 43 is a spot thermometer for measuring the temperature of the position where the workpiece W is locally heated, and is mounted at a predetermined position of the slider 41. Since it moves together with the local heating unit 3, the temperature of the local heating position of the workpiece W by the laser head 31 can always be measured in a non-contact manner.

熱電対５０は、炉内の温度を測定するためのセンサーであって、異なる金属材料、例えば、ニッケルおよびクロムを主とした合金（クロメル）とニッケルを主とした合金（アルメル）を接合させ、このふたつの接点に温度差を与えるとゼーベック効果により熱起電力が発生する。この熱起電力は温度差により決まるのでこれに対応させて炉内の温度を測定することができる。 The thermocouple 50 is a sensor for measuring the temperature in the furnace, and joins different metal materials, for example, an alloy mainly composed of nickel and chromium (chromel) and an alloy mainly composed of nickel (alumel), When a temperature difference is given to these two contacts, a thermoelectromotive force is generated by the Seebeck effect. Since this thermoelectromotive force is determined by the temperature difference, the temperature in the furnace can be measured corresponding to this.

撹拌ファン５１は、電熱線２３の発熱による炉内温度を均一にするために、プロペラを回転させて炉内の空気を撹拌させる構成とされている。撹拌ファン５１は、電熱線２３への通電中は回転駆動させておくことが好ましい。 The agitating fan 51 is configured to agitate the air in the furnace by rotating the propeller in order to make the temperature inside the furnace due to heat generated by the heating wire 23 uniform. The stirring fan 51 is preferably driven to rotate while the heating wire 23 is energized.

ワークＷは、端部を両センターでワーククランプ６０により回転可能な状態で支持され、回転駆動機６１により図示しない回し金等により所定の回転速度で回転される。 The workpiece W is supported in a state in which the end portion can be rotated by the workpiece clamp 60 at both centers, and is rotated at a predetermined rotation speed by a rotary drive (not shown) or the like by the rotary driving device 61.

（第１の実施の形態の作用）
熱処理されるワークＷを加熱炉ベース２２上のワーククランプ６０により回転可能な状態で支持する。この状態で、加熱炉ベース２２の上に加熱外装体２１を被せてワークＷが加熱外装体２１により囲まれることにより炉内に位置するようセットする。 (Operation of the first embodiment)
The workpiece W to be heat-treated is supported in a rotatable state by a workpiece clamp 60 on the heating furnace base 22. In this state, the heating exterior body 21 is placed on the heating furnace base 22 so that the workpiece W is surrounded by the heating exterior body 21 so as to be positioned in the furnace.

例えば、熱処理として焼入れを行なう場合は、ワークＷを回転駆動機６１により所定の回転速度で回転させながら、レーザヘッド３１からレーザ照射を行いながらワークＷの外周面を局所的に急加熱する。赤外線放射温度計４３によりワークＷの加熱部の温度を測定しながら、オーステナイト変態温度（約７３０℃）まで加熱し、所定の時間だけその温度をほぼ一定に維持する。レーザヘッド３１は、スライダ４１と送り機構レール４２により、ワークＷの軸方向に所定の送り速度で所定の量だけ移動されるので、レーザヘッド３１からレーザ照射されたワークＷの所定の幅の外周面だけが変態温度に上昇する。その後、レーザヘッド３１からのレーザ照射を停止して油冷または水冷等により急冷することで、上記したワークＷの所定の幅の外周面だけを焼入れ処理することができる。 For example, when quenching is performed as the heat treatment, the outer peripheral surface of the workpiece W is locally rapidly heated while irradiating the laser from the laser head 31 while rotating the workpiece W at a predetermined rotation speed by the rotary driving device 61. While measuring the temperature of the heated portion of the workpiece W with the infrared radiation thermometer 43, the temperature is heated to the austenite transformation temperature (about 730 ° C.), and the temperature is maintained substantially constant for a predetermined time. Since the laser head 31 is moved by a predetermined amount at a predetermined feed speed in the axial direction of the workpiece W by the slider 41 and the feed mechanism rail 42, the outer periphery of the workpiece W irradiated with laser from the laser head 31 has a predetermined width. Only the surface rises to the transformation temperature. Thereafter, the laser irradiation from the laser head 31 is stopped and quenched by oil cooling or water cooling, so that only the outer peripheral surface of the workpiece W having a predetermined width can be quenched.

また、例えば、ワークＷが炭素鋼で、熱処理として焼戻しを行なう場合は、電熱線２３に所定の電流を通電し、炉内を加熱していく。撹拌ファン５１を回転させることにより炉内の温度を均一にしながら、また、熱電対５０により炉内の温度を測定しながら、炉内が所定の温度になるまで電熱線２３に通電を行なう。約２００℃になるまで炉内の温度を上昇させ、所定の時間だけその温度をほぼ一定に維持する。 For example, when the workpiece W is carbon steel and tempering is performed as a heat treatment, a predetermined current is applied to the heating wire 23 to heat the inside of the furnace. While the temperature in the furnace is made uniform by rotating the stirring fan 51 and the temperature in the furnace is measured by the thermocouple 50, the heating wire 23 is energized until the temperature in the furnace reaches a predetermined temperature. The temperature in the furnace is increased until the temperature reaches about 200 ° C., and the temperature is maintained substantially constant for a predetermined time.

（第１の実施の形態の効果）
本発明の第1の実施の形態に係る熱処理装置によれば、次のような効果を有する。
（１）加熱炉とレーザ等の局所加熱ユニットを複合させた熱処理装置としているので、加熱時間の短縮が可能となる。すなわち、ある温度までは加熱炉でワーク全体を加熱し、レーザ等である領域だけ局所的に急加熱することで短時間での熱処理が可能となる。例えば、鋼の焼入れをする場合に、加熱炉でワーク全体を変態温度近くまで加熱しておき、レーザ等で焼入れをする部分だけを急加熱することにより極めて短時間で焼入れすることが可能となる。
（２）加熱炉とレーザ等の局所加熱ユニットを複合させているので、焼入れ、焼戻し、焼ならし、焼きなまし等の種々の熱処理が可能なコンパクトな熱処理装置が可能となる。すなわち、加熱炉とレーザ等の併用により、主に焼入れ、焼戻しができ、加熱炉中の炉内温度をコントロールすることでワークの保温または炉冷が可能となり、主に焼ならし、焼きなましが可能となる。
（３）加熱炉による炉内温度とレーザ等の局所加熱ユニットによるワークの局所加熱により、高精度な熱処理制御が可能となる。特に、ワークの焼入れにおいて、焼入れ深さの制御を高精度に行なうことが出来るようになる。 (Effects of the first embodiment)
The heat treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention has the following effects.
(1) Since the heat treatment apparatus is a combination of a heating furnace and a local heating unit such as a laser, the heating time can be shortened. That is, the entire workpiece is heated in a heating furnace up to a certain temperature, and only a region such as a laser is rapidly heated locally, thereby enabling heat treatment in a short time. For example, when quenching steel, the entire workpiece is heated to near the transformation temperature in a heating furnace, and only a portion to be quenched with a laser or the like is rapidly heated so that it can be quenched in a very short time. .
(2) Since a heating furnace and a local heating unit such as a laser are combined, a compact heat treatment apparatus capable of various heat treatments such as quenching, tempering, normalizing, and annealing becomes possible. In other words, the combined use of a heating furnace and laser enables quenching and tempering mainly. By controlling the furnace temperature in the heating furnace, the work can be kept warm or cooled, and mainly normalizing and annealing are possible. It becomes.
(3) High-precision heat treatment control is possible by the furnace temperature in the heating furnace and the local heating of the workpiece by the local heating unit such as a laser. In particular, the quenching depth can be controlled with high accuracy in quenching the workpiece.

（本発明の第２の実施の形態）
［熱処理装置１の構成］
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る熱処理装置１の正面図である。熱処理装置１は、加工されるワークＷを囲む断熱炉７０と、この断熱炉７０の内部に配置されワークＷを局所的に加熱する局所加熱ユニット３とを有して構成されている。 (Second embodiment of the present invention)
[Configuration of Heat Treatment Apparatus 1]
FIG. 6 is a front view of the heat treatment apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention. The heat treatment apparatus 1 includes a heat insulating furnace 70 that surrounds a workpiece W to be processed, and a local heating unit 3 that is disposed inside the heat insulating furnace 70 and locally heats the work W.

断熱炉７０は、断熱外装体７１と断熱炉ベース７２とが分割及び合体可能に構成されている。断熱外装体７１の内部には、局所加熱ユニット３、スライダ４１、送り機構レール４２、赤外線放射温度計４３、熱電対５０、撹拌ファン５１が所定の位置に設けられている。また、断熱炉ベース７２上には、ワーククランプ６０、回転駆動機６１が所定の位置に設けられている。ここで、図６に示すように、断熱外装体７１の内面は、レーザ吸収性の高い黒体７３とされており、必要に応じて断熱炉ベース７２上もレーザ吸収性の高い黒体７３とすることができる。 The heat insulation furnace 70 is configured such that a heat insulation exterior body 71 and a heat insulation furnace base 72 can be divided and combined. Inside the heat insulation exterior body 71, the local heating unit 3, the slider 41, the feed mechanism rail 42, the infrared radiation thermometer 43, the thermocouple 50, and the stirring fan 51 are provided at predetermined positions. On the heat insulation furnace base 72, a work clamp 60 and a rotary drive 61 are provided at predetermined positions. Here, as shown in FIG. 6, the inner surface of the heat insulation outer body 71 is a black body 73 having a high laser absorption, and the black body 73 having a high laser absorption is also provided on the heat insulation furnace base 72 as necessary. can do.

局所加熱ユニット３は、ワークＷを局所的に加熱するレーザヘッド３１、レーザヘッド３１をワークＷに対して移動させるためのスライダ４１を有して構成される。スライダ４１は、断熱外装体７１の内部に取付けられた送り機構レール４２にガイドされることによりワークＷに対して相対的に移動可能な構成とされている。スライダ４１と送り機構レール４２は、いわゆるリニアガイド、Ｘ軸ステージ等が使用できるが、これらの組合せによりワークＷに対して３軸方向に移動可能な構成としてもよい。尚、スライダ４１の駆動は図示しないアクチュエータによるが、例えば、ボールネジ駆動、リニアモータ駆動等が使用できる。 The local heating unit 3 includes a laser head 31 that locally heats the workpiece W and a slider 41 that moves the laser head 31 relative to the workpiece W. The slider 41 is configured to be movable relative to the workpiece W by being guided by a feed mechanism rail 42 attached to the inside of the heat insulating exterior body 71. As the slider 41 and the feed mechanism rail 42, a so-called linear guide, an X-axis stage, or the like can be used. However, a combination thereof may be configured to be movable in the three-axis direction with respect to the workpiece W. Although the slider 41 is driven by an actuator (not shown), for example, ball screw drive, linear motor drive, or the like can be used.

レーザヘッド３１は、ワークＷに対して所定の距離（ワーキングディスタンス）で設けられ、ワークＷを所定のスポット径のレーザ光で局所的に加熱する。レーザ光として、高出力の半導体レーザをレーザヘッド３１に内蔵し、レーザスポット径を微小に絞ることでワークＷの表面を局所的に加熱することができる。より広範囲に、また、ワークＷの表面から深く、かつ、急加熱を行なうためには、断熱炉７０の外部にレーザ発振器３２を備え、光ファイバでレーザヘッド３１に接続してワークＷをレーザ照射、加熱することができる。尚、レーザヘッド３１が光ファイバ３３および光ファイバカップラ３４を介して高出力のレーザ発振器３２によりレーザ照射、加熱する構成は、図２に示す第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。 The laser head 31 is provided at a predetermined distance (working distance) with respect to the workpiece W, and locally heats the workpiece W with laser light having a predetermined spot diameter. As the laser light, a high-power semiconductor laser is built in the laser head 31 and the surface of the workpiece W can be locally heated by narrowing the laser spot diameter. In order to perform heating more extensively and deeply from the surface of the workpiece W, a laser oscillator 32 is provided outside the heat insulation furnace 70 and connected to the laser head 31 with an optical fiber to irradiate the workpiece W with laser. Can be heated. The configuration in which the laser head 31 performs laser irradiation and heating by the high-power laser oscillator 32 via the optical fiber 33 and the optical fiber coupler 34 is the same as that of the first embodiment shown in FIG. Omitted.

撹拌ファン５１は、断熱炉７０の炉内温度を均一にするために、プロペラを回転させて炉内の空気を撹拌させる構成とされている。撹拌ファン５１は、レーザ発振器３２によるレーザ照射、加熱中は回転駆動させておくことが好ましい。 The stirring fan 51 is configured to rotate the propeller and stir the air in the furnace in order to make the temperature in the furnace 70 uniform. The stirring fan 51 is preferably driven to rotate during laser irradiation and heating by the laser oscillator 32.

（第２の実施の形態の作用）
熱処理されるワークＷを断熱炉ベース７２上のワーククランプ６０により回転可能な状態で支持する。この状態で、断熱炉ベース７２の上に断熱外装体７１を被せてワークＷが断熱外装体７１により囲まれることにより炉内に位置するようセットする。 (Operation of the second embodiment)
The workpiece W to be heat-treated is supported in a rotatable state by a workpiece clamp 60 on the heat insulating furnace base 72. In this state, the heat insulation exterior body 71 is placed on the heat insulation furnace base 72 and the work W is surrounded by the heat insulation exterior body 71 so as to be positioned in the furnace.

図７は、ワークＷを回転させながら、レーザ照射により熱処理を行なう場合の動作説明図である。例えば、熱処理として焼入れを行なう場合は、ワークＷを回転駆動機６１により所定の回転速度で回転させながら、レーザヘッド３１からレーザ照射を行いながらワークＷの外周面を局所的に急加熱する。赤外線放射温度計４３によりワークＷの加熱部の温度を測定しながら、オーステナイト変態温度（約７３０℃）まで加熱し、所定の時間だけその温度をほぼ一定に維持する。レーザヘッド３１は、スライダ４１と送り機構レール４２により、ワークＷの軸方向に所定の送り速度で所定の量だけ移動されるので、レーザヘッド３１からレーザ照射されたワークＷの所定の幅の外周面だけが変態温度に上昇する。その後、レーザヘッド３１からのレーザ照射を停止して油冷または水冷等により急冷することで、上記したワークＷの所定の幅の外周面だけを焼入れ処理することができる。 FIG. 7 is an operation explanatory diagram when heat treatment is performed by laser irradiation while the workpiece W is rotated. For example, when quenching is performed as the heat treatment, the outer peripheral surface of the workpiece W is locally rapidly heated while irradiating the laser from the laser head 31 while rotating the workpiece W at a predetermined rotation speed by the rotary driving device 61. While measuring the temperature of the heated portion of the workpiece W with the infrared radiation thermometer 43, the temperature is heated to the austenite transformation temperature (about 730 ° C.), and the temperature is maintained substantially constant for a predetermined time. Since the laser head 31 is moved by a predetermined amount at a predetermined feed speed in the axial direction of the workpiece W by the slider 41 and the feed mechanism rail 42, the outer periphery of the workpiece W irradiated with laser from the laser head 31 has a predetermined width. Only the surface rises to the transformation temperature. Thereafter, the laser irradiation from the laser head 31 is stopped and quenched by oil cooling or water cooling, so that only the outer peripheral surface of the workpiece W having a predetermined width can be quenched.

上記の熱処理動作において、レーザ照射によりワークＷで反射された反射光８０は、断熱外装体７１の内面に形成されたレーザ吸収性の高い黒体７３に吸収され、断熱炉７０内の温度上昇に寄与する。すなわち、第１の実施の形態で使用した電熱線２３による加熱動作によらずに効率よく断熱炉７０内の温度を上昇させることができる。 In the above heat treatment operation, the reflected light 80 reflected by the workpiece W by the laser irradiation is absorbed by the black body 73 having high laser absorbability formed on the inner surface of the heat insulation exterior body 71, and the temperature inside the heat insulation furnace 70 is increased. Contribute. That is, the temperature in the heat insulation furnace 70 can be increased efficiently without depending on the heating operation by the heating wire 23 used in the first embodiment.

（第２の実施の形態の効果）
本発明の第２の実施の形態に係る熱処理装置によれば、第１の実施の形態の効果に加え、次のような効果を有する。
（１）種々のレーザの中で吸収性の高い半導体レーザであっても、金属への吸収率は約４０％と低く、残りのエネルギーは反射により拡散してしまっている。第２の実施の形態によれば、この反射光を有効に活用することができ、鉄鋼材料へのレーザ照射による焼入れの効率を約２倍に向上させることができる。
（２）焼戻しや焼きならしなど、ワークＷの熱処理部位を一定時間等温にする処理（例えば、炭素の均一な拡散を行なうために一定時間均熱する）に関しても断熱炉７０内の温度を高め、一般の熱処理炉と同様に雰囲気温度によりワークＷを一定温度に保つことができる。
（３）焼入れ効率の向上に伴い、焼入れランニングコスト低減に繋がり、更に効率を上げる事で、低出力発振器での熱処理が可能となる事から、レーザ発振器コスト（イニシャルコスト）も低減することができる。
（４）レーザ反射光を再利用する熱処理の対象加工物として、従来は平板に適用する例（例えば、特開平５−５１６２７）があった。この従来技術では、平板の面粗状態や対象形状が丸棒の場合には対応が困難であるが、本実施の形態によれば、丸棒に対応することも可能となる。
（５）第２の実施の形態において、第１の実施の形態で使用した電熱線２３を併用することができる。電熱線２３による加熱と黒体７３によるレーザ吸収により、さらに効率的な熱処理が可能となる。 (Effect of the second embodiment)
The heat treatment apparatus according to the second embodiment of the present invention has the following effects in addition to the effects of the first embodiment.
(1) Even among semiconductor lasers having high absorbability among various lasers, the absorption rate into metal is as low as about 40%, and the remaining energy is diffused by reflection. According to the second embodiment, this reflected light can be used effectively, and the efficiency of quenching by irradiating the steel material with laser can be improved about twice.
(2) The temperature in the heat insulation furnace 70 is also increased with respect to a process (for example, soaking for a certain period of time for uniform diffusion of carbon) in which the heat treatment portion of the workpiece W is isothermal for a certain period of time, such as tempering and normalizing. Like the general heat treatment furnace, the workpiece W can be kept at a constant temperature by the atmospheric temperature.
(3) With the improvement of quenching efficiency, it leads to a reduction in quenching running cost. By further increasing the efficiency, it becomes possible to perform heat treatment with a low-power oscillator, so the laser oscillator cost (initial cost) can also be reduced. .
(4) As an object to be heat-treated for reusing laser reflected light, there has conventionally been an example applied to a flat plate (for example, JP-A-5-51627). In this prior art, it is difficult to cope with the case where the flat surface of the flat plate or the target shape is a round bar, but according to the present embodiment, it is also possible to deal with the round bar.
(5) In the second embodiment, the heating wire 23 used in the first embodiment can be used in combination. Heating by the heating wire 23 and laser absorption by the black body 73 enable more efficient heat treatment.

（本発明の第３の実施の形態）
［本発明の第１の実施の形態に係る熱処理装置の複合加工機への適用例］
本発明の第３の実施の形態は、本発明の第１又は第２の実施の形態に係る熱処理装置１を複合加工機１００に適用したもので、以下に、本発明の第１の実施の形態に係る熱処理装置１を複合加工機１００に適用した場合について説明する。 (Third embodiment of the present invention)
[Example of application of the heat treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention to a multi-task machine]
In the third embodiment of the present invention, the heat treatment apparatus 1 according to the first or second embodiment of the present invention is applied to the multi-tasking machine 100. Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described. The case where the heat processing apparatus 1 which concerns on a form is applied to the composite processing machine 100 is demonstrated.

図３および４は、本発明の第１の実施の形態に係る熱処理装置１を適用した複合加工機１００の平面図である。図３は、複合加工機１００に搭載された熱処理装置１を使用して、ワークＷの熱処理を行なっている場合を示す平面図である。また、図４は、複合加工機１００に搭載された熱処理装置１を使用せず、砥石車６００により研削加工を行なっている場合を示す平面図である。尚、図３および４において、加熱外装体２１のみを断面することにより内部に位置するワークＷを図示している。詳細は後述する図５Ａ〜５Ｄに示す。また、上下にＸ方向及び左右にＺ方向を規定する。 3 and 4 are plan views of the multi-tasking machine 100 to which the heat treatment apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention is applied. FIG. 3 is a plan view showing a case where the workpiece W is heat-treated using the heat treatment apparatus 1 mounted on the multi-tasking machine 100. FIG. 4 is a plan view showing a case where grinding is performed by the grinding wheel 600 without using the heat treatment apparatus 1 mounted on the multi-tasking machine 100. 3 and 4, the workpiece W positioned inside is illustrated by cross-sectioning only the heating exterior body 21. Details are shown in FIGS. Further, the X direction is defined vertically and the Z direction is defined horizontally.

この複合加工機１００は、図示しないコンピュータ数値制御装置（ＣＮＣ）により全体の駆動が制御されるものであり、複合加工機本体と図示しない付属装置からなる。主な付属装置は、オイル供給装置、冷却装置、エア供給機器、クーラント供給装置、切屑収集装置及びこれらの装置を複合加工機本体と接続するダクト装置等からなっている。 The multi-tasking machine 100 is controlled by a computer numerical control device (CNC) (not shown), and is composed of a multi-tasking machine body and an auxiliary device (not shown). Main accessory devices include an oil supply device, a cooling device, an air supply device, a coolant supply device, a chip collecting device, a duct device for connecting these devices to the multi-tasking machine body, and the like.

複合加工機１００は、ベッド１１０上に載置され軸物あるいは長尺状のワークＷを回転駆動可能に支持するワーク支持駆動ユニット１２０と、ベッド１１０上に装架されてＸ及びＺ方向の移動及び位置決めを行なうＸステージ３０１及びＺステージ３０２と、Ｚステージ３０２上に載置され各種の加工ツールを着脱可能に搭載するワーク加工ユニット２００と、加工ツール５０１をワーク加工ユニット２００の所定位置に着脱するツール装着ユニット４００とを有する。尚、ワーク加工ユニット２００は、Ｘステージ３０１及びＺステージ３０２によりＸ及びＺ方向の移動を行うだけでなく、例えば、閉リンク機構を並列に配置したいわゆるパラレル機構等によりＸＺ平面内で移動するものであってもよい。 The multi-tasking machine 100 is mounted on a bed 110 and supports a workpiece or a long workpiece W so as to be rotationally driven, and is mounted on the bed 110 to move in the X and Z directions. The X stage 301 and the Z stage 302 for positioning, the workpiece processing unit 200 that is mounted on the Z stage 302 so as to be detachable, and the processing tool 501 is attached to and detached from a predetermined position of the workpiece processing unit 200. A tool mounting unit 400. The workpiece machining unit 200 not only moves in the X and Z directions by the X stage 301 and the Z stage 302, but also moves in the XZ plane by a so-called parallel mechanism in which closed link mechanisms are arranged in parallel, for example. It may be.

ワーク支持駆動ユニット１２０は、ベッド１１０上に載置された主軸台ベース１２１に、左右の主軸台スライドガイド１２２を介してスライド可能に移動可能な左右の主軸台１２３を有し、主軸台１２３には、主軸１２５を所定の回転数で回転駆動する主軸駆動モータ１２４が搭載されている。各々左右の主軸台１２３は、左右独立にＺ方向にスライドして、ワークＷを所定の心間で挟持して、その位置を固定できる構成となっている。ワークＷは、図示しない回し金を介して主軸１２５の回転によって回転駆動される。 The work support drive unit 120 includes a headstock base 121 placed on a bed 110 and a left and right headstock 123 that is slidably movable via left and right headstock slide guides 122. Is equipped with a main shaft drive motor 124 that rotates the main shaft 125 at a predetermined rotational speed. Each of the left and right headstocks 123 is configured to be able to slide in the Z direction independently on the left and right sides, hold the workpiece W between predetermined centers, and fix its position. The workpiece W is rotationally driven by the rotation of the main shaft 125 via a non-illustrated screw.

ワーク加工ユニット２００は、ユニットハウジング２０１により回転可能に支持されたツール回転主軸２０２と、このツール回転主軸２０２を所定の回転速度で回転駆動するためのツール駆動モータ２０３を有して構成されている。図３および４には、加工ツールとして、砥石車６００をツール回転主軸２０２に装着した図が示されている。 The workpiece processing unit 200 includes a tool rotation main shaft 202 that is rotatably supported by a unit housing 201, and a tool drive motor 203 that rotationally drives the tool rotation main shaft 202 at a predetermined rotation speed. . 3 and 4 show a grinding wheel 600 mounted on the tool rotation main shaft 202 as a processing tool.

図５Ａ〜５Ｄは、図３および４で示した熱処理装置１の部分を詳細に示す図である。図５Ａは、図３および４と同様に、複合加工機１００の熱処理装置１の部分を詳細に示した平面図である。図５Ｂは、図５ＡのＡ−Ａ断面を示す断面図である。図５Ｃは、図５ＡのＢ−Ｂ断面を示す断面図であって、加熱外装体２１が閉じた状態、すなわち、加熱炉２がワークＷの部分において加熱外装体２１と加熱炉ベース２２とが合体した状態を示す図である。図５Ｄは、図５ＡのＢ−Ｂ断面を示す断面図であって、加熱外装体２１が開いた状態、すなわち、加熱炉２がワークＷの部分において加熱外装体２１と加熱炉ベース２２とが分割された状態を示す図である。尚、図５Ｂ〜５Ｄにおいては加熱外装体２１と加熱炉ベース２２を断面で示し、その他の部分は他の図を参照すれば位置関係が不明確とならない限りにおいて断面とせずに形状を示している。 5A to 5D are views showing in detail the portion of the heat treatment apparatus 1 shown in FIGS. FIG. 5A is a plan view showing in detail a portion of the heat treatment apparatus 1 of the multi-tasking machine 100 as in FIGS. 3 and 4. FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 5A. FIG. 5C is a cross-sectional view showing a BB cross section of FIG. 5A, in which the heating exterior body 21 is closed, that is, the heating furnace 2 is in the part of the workpiece W and the heating exterior body 21 and the heating furnace base 22 are It is a figure which shows the state which united. FIG. 5D is a cross-sectional view showing a BB cross section of FIG. 5A, in which the heating exterior body 21 is open, that is, the heating furnace 2 is in a portion of the workpiece W, and the heating exterior body 21 and the heating furnace base 22 are It is a figure which shows the state divided | segmented. 5B to 5D, the heating exterior body 21 and the heating furnace base 22 are shown in cross section, and the other parts are shown in a shape without a cross section unless the positional relationship becomes unclear with reference to other drawings. Yes.

熱処理装置１は、加工されるワークＷの全体を加熱する加熱炉２とワークＷを局所的に加熱する局所加熱ユニット３とを有して構成されている。熱処理装置１は、ワークＷが加熱炉２の内部に収容可能な位置関係で、図５Ｂに示すようにベッド１１０上の所定の位置に載置されている。加熱炉２を構成する加熱外装体２１と加熱炉ベース２２は、図５Ｃおよび５Ｄに示すように回転軸２５を中心にして、固定された加熱炉ベース２２に対して加熱外装体２１が回転して開閉できる構成とされている。加熱外装体２１は、加熱炉ベース２２に取り付けられた回転アクチュエータ２４により、回転軸２５を中心にして開閉可能とされている。回転アクチュエータ２４としては、回転モータあるいは回転ソレノイド等が使用可能である。 The heat treatment apparatus 1 includes a heating furnace 2 that heats the entire workpiece W to be processed and a local heating unit 3 that locally heats the workpiece W. The heat treatment apparatus 1 is placed at a predetermined position on the bed 110 as shown in FIG. 5B in such a positional relationship that the workpiece W can be accommodated inside the heating furnace 2. As shown in FIGS. 5C and 5D, the heating exterior body 21 and the heating furnace base 22 constituting the heating furnace 2 rotate about the rotating shaft 25 with respect to the fixed heating furnace base 22. It can be opened and closed. The heating exterior body 21 can be opened and closed around the rotation shaft 25 by a rotary actuator 24 attached to the heating furnace base 22. As the rotary actuator 24, a rotary motor or a rotary solenoid can be used.

図５Ｃの状態は、加熱外装体２１が閉じた状態である。この状態では、ワークＷを囲むことによりワークＷを炉内に位置するものとでき、加熱炉２がワークＷを全体として加熱可能な状態である。また、ワークＷは、加熱外装体２１の略半円形状に形成された半円窓部２１ａと加熱炉ベース２２の略半円形状に形成された半円窓部２２ａとにより、加熱炉２の外部に位置する主軸１２５がワークＷを両センタで回転可能な状態で支持できる。 The state of FIG. 5C is a state in which the heating exterior body 21 is closed. In this state, the work W can be positioned in the furnace by surrounding the work W, and the heating furnace 2 can heat the work W as a whole. Further, the workpiece W is formed by the semicircular window portion 21a formed in a substantially semicircular shape of the heating exterior body 21 and the semicircular window portion 22a formed in a substantially semicircular shape of the heating furnace base 22 in the heating furnace 2. The main shaft 125 located outside can support the workpiece W in a state in which it can rotate at both centers.

図５Ｄの状態は、加熱炉ベース２２から加熱外装体２１が開いた状態であり、加熱炉２が分割された状態である。この状態では、ワークＷを囲まないことによりワークＷを炉外に位置するものとすることができる。よって、ワークＷを冷却剤等による急冷、空気中での徐冷等に適した状態である。また、加熱外装体２１がワークＷを囲んでない状態であるので、加工ツールにより研削、切削等の機械加工ができる。 The state of FIG. 5D is a state in which the heating exterior body 21 is opened from the heating furnace base 22, and the heating furnace 2 is divided. In this state, the work W can be positioned outside the furnace by not surrounding the work W. Therefore, the workpiece W is in a state suitable for rapid cooling with a coolant or the like, or slow cooling in the air. Further, since the heating exterior body 21 does not surround the workpiece W, machining such as grinding and cutting can be performed with a processing tool.

加熱外装体２１の内部に設けられる、電熱線２３、局所加熱ユニット３（レーザヘッド３１）、スライダ４１、送り機構レール４２、赤外線放射温度計４３、熱電対５０、撹拌ファン５１は、第1の実施の形態と同様であるので説明を省略する。 The heating wire 23, the local heating unit 3 (laser head 31), the slider 41, the feed mechanism rail 42, the infrared radiation thermometer 43, the thermocouple 50, and the stirring fan 51 provided inside the heating exterior body 21 are the first Since it is the same as that of embodiment, description is abbreviate | omitted.

尚、レーザヘッド３１がレーザ発振器を外部に備えている場合は、図示しない光ファイバによりレーザ発振器と接続される。 When the laser head 31 includes a laser oscillator outside, the laser head 31 is connected to the laser oscillator by an optical fiber (not shown).

ツール装着ユニット４００は、ベッド１１０上の所定の位置に載置され、種々の加工ツール５０１を保持可能な複数のツールポッド４０２を有したツールタレット４０３と、Ｘ軸回りに割出し制御をするサーボモータ４０４により構成されている。ツールポッド４０２には、加工ツール５０１の結合部に形成されたＶ溝部を保持するためのクリック部が形成され、また、加工ツール５０１のテーパ穴部５１０とツール回転主軸２０２とのクランプ及びアンクランプ動作の一部を行なう機構が組み込まれている。 The tool mounting unit 400 is placed at a predetermined position on the bed 110 and has a tool turret 403 having a plurality of tool pods 402 capable of holding various processing tools 501 and a servo that performs indexing control around the X axis. The motor 404 is configured. The tool pod 402 is formed with a click portion for holding a V-groove formed in the joint portion of the processing tool 501, and clamping and unclamping of the tapered hole portion 510 of the processing tool 501 and the tool rotation main shaft 202. A mechanism for performing part of the operation is incorporated.

加工ツール５０１は、砥石車６００以外に、図３および４に図示されているツールポッド４０２に装着されている旋削加工に使用される旋削用電着ホイール６０１等の旋削工具、穴あけ、溝加工等に使用されるドリル、エンドミル等の切削工具、超仕上げ、ＥＬＩＤ研削等に使用される表面仕上げ工具がある。 In addition to the grinding wheel 600, the machining tool 501 is a turning tool such as a turning electrodeposition wheel 601 used for turning that is mounted on the tool pod 402 shown in FIGS. 3 and 4, drilling, grooving, etc. There are cutting tools such as drills, end mills, etc., surface finishing tools used for super finishing, ELID grinding and the like.

図３および4において、ツール回転主軸２０２に装着された砥石車６００を、他の加工ツール５０１、例えば、旋削用電着ホイール６０１に交換する場合について説明する。Ｘステージ３０１及びＺステージ３０２により、加工ツールが交換可能な所定の位置まで移動させ、図３に図示された加工ツール５０１が装着されていないツールポッド４０２に砥石車６００を把持させる。この後、ツール回転主軸２０２と加工ツール５０１とのクランプ状態を解除してアンクランプ状態にして、砥石車６００をツール装着ユニット４００側へ回収する。 3 and 4, a case where the grinding wheel 600 mounted on the tool rotation spindle 202 is replaced with another machining tool 501, for example, an electrodeposition wheel 601 for turning will be described. The X stage 301 and the Z stage 302 are used to move the machining tool to a predetermined position where the machining tool can be exchanged, and the tool pod 402 on which the machining tool 501 shown in FIG. Thereafter, the clamping state of the tool rotation main shaft 202 and the processing tool 501 is released to an unclamping state, and the grinding wheel 600 is recovered to the tool mounting unit 400 side.

サーボモータ４０４により割出し制御をして、加工ツール５０１（旋削用電着ホイール６０１）をツール回転主軸２０２に装着可能な位置にセットする。Ｚステージ３０２によりツール回転主軸２０２を移動させて、加工ツール５０１のテーパ穴部にツール回転主軸２０２を装着し、クランプ状態にすることで加工ツール５０１をツール回転主軸２０２に装着する。 Indexing control is performed by the servo motor 404, and the machining tool 501 (turning electrodeposition wheel 601) is set at a position where it can be mounted on the tool rotation spindle 202. The tool rotation main shaft 202 is moved by the Z stage 302, the tool rotation main shaft 202 is mounted in the tapered hole portion of the processing tool 501, and the processing tool 501 is mounted on the tool rotation main shaft 202 in a clamped state.

上記示したような一連の操作により、所望の加工ツール５０１をツール回転主軸２０２に着脱して自動工具交換できる。この加工ツールの交換は、コンピュータ数値制御装置によりプログラムされて行なうことができるので、ワークＷに種々の加工（旋削、研削、切削、熱処理等）を施す間に工具交換を行う自動工具交換装置（ＡＴＣ）を備えた複合加工機が可能となる。 Through a series of operations as described above, a desired processing tool 501 can be attached to and detached from the tool rotation spindle 202 to automatically change tools. Since the machining tool can be changed by being programmed by a computer numerical control device, an automatic tool changing device (for changing tools while performing various types of machining (turning, grinding, cutting, heat treatment, etc.) on the workpiece W ( A multi-tasking machine equipped with ATC) becomes possible.

（本発明の第３の実施の形態に係る複合加工機１００による加工工程例）
図８は、第３の実施の形態に係る複合加工機１００による加工工程の例を時間軸に沿って説明する図である。この加工工程例は、切削加工、焼入れ、焼戻し、および研削加工の各工程を順に行うものである。 (Example of processing steps by the multi-tasking machine 100 according to the third embodiment of the present invention)
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a machining process performed by the multi-tasking machine 100 according to the third embodiment along the time axis. In this processing step example, cutting, quenching, tempering, and grinding are sequentially performed.

［切削加工工程］０≦ｔ≦ｔ_１
加熱炉２が分割された状態（図５Ｄの状態）で、ワークＷが主軸１２５により両センタで回転可能な状態で支持されている。この状態では、加工温度は常温（外気温）で約２５℃である。ワーク加工ユニット２００には、ツール装着ユニット４００により旋削用電着ホイール６０１が装着され、主軸駆動モータ１２４によりワークＷが回転駆動されると共に旋削用電着ホイール６０１が所定の回転速度および送り速度でワークＷの外周面を切削加工する。 [Cutting Process] 0 ≦ t ≦ t ₁
In a state where the heating furnace 2 is divided (the state shown in FIG. 5D), the workpiece W is supported by the main shaft 125 so as to be rotatable at both centers. In this state, the processing temperature is about 25 ° C. at room temperature (outside temperature). The workpiece machining unit 200 is mounted with the electrodeposition wheel 601 for turning by the tool mounting unit 400, the workpiece W is rotationally driven by the spindle drive motor 124, and the electrodeposition wheel 601 for turning is at a predetermined rotation speed and feed rate. The outer peripheral surface of the workpiece W is cut.

［焼入れ工程］ｔ_１≦ｔ≦ｔ_５
加熱外装体２１が回転アクチュエータ２４により回転駆動されて、加熱外装体２１が閉じることにより、加熱外装体２１と加熱炉ベース２２とが合体した状態（図５Ｃの状態）となる（ｔ＝ｔ_１）。 [Quenching step] t ₁ ≦ t ≦ t ₅
When the heating exterior body 21 is rotationally driven by the rotary actuator 24 and the heating exterior body 21 is closed, the heating exterior body 21 and the heating furnace base 22 are combined (state of FIG. 5C) (t = t ₁ ). ).

ワークＷが加熱炉２の炉内に位置する状態で、電熱線２３に通電し、熱電対５０により炉内温度をモニタリングしながら炉内温度を上昇させる。また、レーザヘッド３１から赤外線放射温度計４３によりワークＷの表面温度をモニタリングしながらレーザを照射させることにより、ワークＷの表面を局所的に変態温度以上（約８００℃）に加熱する（ｔ_１≦ｔ≦ｔ_２）。この変態温度以上の温度を維持した状態で、ワークＷは主軸駆動モータ１２４により所定の回転速度で回転駆動されると主に、レーザヘッド３１がスライダ４１と送り機構レール４２とにより所定の送り速度でワークＷの軸方向に移動しながらワークＷの所定の外周領域に所定の焼入れ深さまで焼入れする（ｔ_２≦ｔ≦ｔ_３）。 In a state where the workpiece W is located in the furnace of the heating furnace 2, the heating wire 23 is energized, and the furnace temperature is raised while monitoring the furnace temperature by the thermocouple 50. Further, the surface of the workpiece W is locally heated to the transformation temperature or higher (about 800 ° C.) by irradiating the laser while monitoring the surface temperature of the workpiece W from the laser head 31 with the infrared radiation thermometer 43 (t _1). ≦ t ≦ t ₂ ). When the workpiece W is rotationally driven at a predetermined rotational speed by the spindle driving motor 124 while maintaining a temperature equal to or higher than the transformation temperature, the laser head 31 is mainly driven by the slider 41 and the feed mechanism rail 42 at a predetermined feed speed. Then, while moving in the axial direction of the workpiece W, quenching is performed to a predetermined outer peripheral region of the workpiece W to a predetermined quenching depth (t ₂ ≦ t ≦ t ₃ ).

加熱外装体２１を回転アクチュエータ２４により回転駆動して、加熱外装体２１が開いた状態にする。ワークＷは炉外にあり、油冷または水冷等により急冷させる（ｔ_３≦ｔ≦ｔ_４）。 The heating exterior body 21 is rotationally driven by the rotary actuator 24 so that the heating exterior body 21 is opened. The workpiece W is outside the furnace and is rapidly cooled by oil cooling or water cooling (t ₃ ≦ t ≦ t ₄ ).

上記の急冷時に、赤外線放射温度計４３によりワークＷの表面温度をモニタリングしながら、危険温度に到達する前に急冷から空冷などの徐冷に移行する（ｔ_４≦ｔ≦ｔ_５）。 During the rapid cooling described above, the surface temperature of the workpiece W is monitored by the infrared radiation thermometer 43, and before the critical temperature is reached, the cooling shifts from rapid cooling to slow cooling such as air cooling (t ₄ ≦ t ≦ t ₅ ).

以上のｔ_１からｔ_５までの一連の工程により焼入れ工程が終了する。 The quenching process is completed by the series of processes from t ₁ to t _{5 described} above.

［焼戻し工程］ｔ_５≦ｔ≦ｔ_８
加熱外装体２１を回転アクチュエータ２４により回転駆動して、再び、加熱外装体２１が閉じた状態にする（ｔ＝ｔ_５）。 [Tempering step] t ₅ ≦ t ≦ t ₈
The heating exterior body 21 is rotationally driven by the rotary actuator 24 so that the heating exterior body 21 is closed again (t = t ₅ ).

ワークＷが加熱炉２の炉内に位置する状態で、電熱線２３に通電すると共にレーザヘッド３１からレーザを照射させることにより、熱電対５０または赤外線放射温度計４３により温度をモニタリングしながら短時間で焼戻し温度（約２００℃）に到達させる（ｔ_５≦ｔ≦ｔ_６）。 While the work W is positioned in the furnace of the heating furnace 2, the heating wire 23 is energized and the laser is irradiated from the laser head 31, so that the temperature is monitored by the thermocouple 50 or the infrared radiation thermometer 43 for a short time. To reach the tempering temperature (about 200 ° C.) (t ₅ ≦ t ≦ t ₆ ).

ワークＷの温度を一定にするため、加熱炉２の炉内温度を管理すると共に、必要に応じて局所加熱ユニット３によるワークＷの局所加熱を行なうことで加熱時間の短縮を行なう（ｔ_６≦ｔ≦ｔ_７）。 In order to keep the temperature of the workpiece W constant, the temperature in the furnace of the heating furnace 2 is controlled, and if necessary, the heating time is shortened by locally heating the workpiece W by the local heating unit 3 (t ₆ ≦ t ≦ t ₇ ).

再び、加熱外装体２１を回転アクチュエータ２４により回転駆動して、加熱外装体２１が開いた状態にする。ワークＷを空冷などにより徐冷して常温にする（ｔ_７≦ｔ≦ｔ_８）。 Again, the heating exterior body 21 is rotationally driven by the rotary actuator 24 so that the heating exterior body 21 is opened. The workpiece W is gradually cooled to room temperature by air cooling or the like (t ₇ ≦ t ≦ t ₈ ).

以上のｔ_５からｔ_８までの一連の工程により焼戻し工程が終了する。 Tempering process is completed by a series of steps from t ₅ above to t _8.

［研削加工工程］ｔ_８≦ｔ≦ｔ_９
Ｘステージ３０１及びＺステージ３０２により、加工ツールが交換可能な所定の位置まで移動させ、ツール装着ユニット４００により、加工ツールを旋削用電着ホイール６０１から砥石車６００に工具交換する（ｔ＝ｔ_８）。再び、Ｘステージ３０１及びＺステージ３０２により、砥石車６００がワークＷを加工可能な位置にセットされ、主軸駆動モータ１２４によりワークＷが回転駆動されると共に砥石車６００が所定の回転速度でワークＷの外周面を常温にて研削加工する（ｔ_８≦ｔ≦ｔ_９）。 [Grinding process] t ₈ ≦ t ≦ t ₉
The machining tool is moved to a predetermined position where the machining tool can be replaced by the X stage 301 and the Z stage 302, and the tool is exchanged from the turning electrodeposition wheel 601 to the grinding wheel 600 by the tool mounting unit 400 (t = t _8). ). Again, the grinding wheel 600 is set at a position where the workpiece W can be processed by the X stage 301 and the Z stage 302, the workpiece W is rotated by the spindle drive motor 124, and the grinding wheel 600 is rotated at a predetermined rotational speed. Is ground at room temperature (t ₈ ≦ t ≦ t ₉ ).

以上の一連の加工工程（切削加工、焼入れ、焼戻し、研削加工）により、複合加工機１００による所定の加工が終了する。 With the above series of processing steps (cutting, quenching, tempering, grinding), the predetermined processing by the multi-task machine 100 is completed.

（第３の実施の形態の効果）
本発明の第３の実施の形態に係る複合加工機によれば、次のような効果を有する。
（１）従来の工作機械では困難であった機上焼入れ等の熱処理加工を、ワークＷを主軸から取り外すことなくインライン化して、切削または研削等の加工の間に行なうことが可能となり、工程集約してプロセス一貫した効率のよい加工方法を実現することができる。
（２）熱処理加工をインライン化できワークＷを主軸から取り外すことがないので、無駄な加熱工程が大幅に低減できる。これにより、ワークＷの全体加工時間が大幅に低減でき、製造コストの大幅な低減が可能となる。
（３）工作機械にコンパクトな熱処理装置を組み込むことで、１個生産または少量生産において大型の熱処理装置を使用する必要がなく、熱処理工程を含む少量生産において大きなメリットが生じる。 (Effect of the third embodiment)
The multi-task machine according to the third embodiment of the present invention has the following effects.
(1) Heat treatment such as on-machine quenching, which was difficult with conventional machine tools, can be performed in-line without removing the workpiece W from the spindle, and can be performed during machining such as cutting or grinding. As a result, a process-consistent and efficient processing method can be realized.
(2) Since the heat treatment can be inlined and the workpiece W is not removed from the main shaft, useless heating processes can be greatly reduced. Thereby, the whole processing time of the workpiece | work W can be reduced significantly and manufacturing cost can be reduced significantly.
(3) By incorporating a compact heat treatment apparatus into the machine tool, it is not necessary to use a large heat treatment apparatus in single-piece production or small-scale production, and a great merit arises in small-scale production including a heat treatment step.

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る熱処理装置１の正面図である。FIG. 1 is a front view of a heat treatment apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. 図２は、レーザヘッド３１が光ファイバ３３および光ファイバカップラ３４を介して高出力のレーザ発振器３２によりレーザ照射、加熱する構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration in which the laser head 31 irradiates and heats a laser with a high-power laser oscillator 32 via an optical fiber 33 and an optical fiber coupler 34. 図３は、複合加工機１００に搭載された熱処理装置１を使用して、ワークＷの熱処理を行なっている場合を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a case where the workpiece W is heat-treated using the heat treatment apparatus 1 mounted on the multi-tasking machine 100. 図４は、複合加工機１００に搭載された熱処理装置１を使用せず、砥石車６００により研削加工を行なっている場合を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a case where grinding is performed by the grinding wheel 600 without using the heat treatment apparatus 1 mounted on the multi-tasking machine 100. 図５Ａは、図３および４と同様に、複合加工機１００の熱処理装置１の部分を詳細に示した平面図である。FIG. 5A is a plan view showing in detail a portion of the heat treatment apparatus 1 of the multi-tasking machine 100 as in FIGS. 3 and 4. 図５Ｂは、図５ＡのＡ−Ａ断面を示す断面図である。FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 5A. 図５Ｃは、図５ＡのＢ−Ｂ断面を示す断面図であって、加熱外装体２１が開いた状態、すなわち、加熱炉２がワークＷの部分において加熱外装体２１と加熱炉ベース２２とが分割された状態を示す図である。FIG. 5C is a cross-sectional view showing a BB cross section of FIG. 5A, in which the heating exterior body 21 is open, that is, the heating furnace 2 is in a portion of the workpiece W, and the heating exterior body 21 and the heating furnace base 22 are It is a figure which shows the state divided | segmented. 図５Ｄは、図５ＡのＢ−Ｂ断面を示す断面図であって、加熱外装体２１が閉じた状態、すなわち、加熱炉２がワークＷの部分において加熱外装体２１と加熱炉ベース２２とが合体した状態を示す図である。FIG. 5D is a cross-sectional view showing a BB cross section of FIG. 5A, in which the heating exterior body 21 is closed, that is, the heating furnace 2 is in the part of the workpiece W, and It is a figure which shows the state which united. 図６は、本発明の第２の実施の形態に係る熱処理装置１の正面図である。FIG. 6 is a front view of the heat treatment apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention. 図７は、ワークＷを回転させながら、レーザ照射により熱処理を行なう場合の動作説明図である。FIG. 7 is an operation explanatory diagram when heat treatment is performed by laser irradiation while the workpiece W is rotated. 図８は、第３の実施の形態に係る複合加工機１００による加工工程の例を時間軸に沿って説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a machining process performed by the multi-tasking machine 100 according to the third embodiment along the time axis.

符号の説明Explanation of symbols

１熱処理装置
２加熱炉
３局所加熱ユニット
２１加熱外装体
２１ａ半円窓部
２２加熱炉ベース
２２ａ半円窓部
２３電熱線
２４回転アクチュエータ
２５回転軸
３１レーザヘッド
３２レーザ発振器
３３光ファイバ
３４光ファイバカップラ
３５ａ、３５ｃレーザスタックモジュール
３６偏光カップリング板
３７波長カップリング板
４１スライダ
４２送り機構レール
４３赤外線放射温度計
５０熱電対
５１撹拌ファン
６０ワーククランプ
６１回転駆動機
７０断熱炉
７１断熱外装体
７２断熱炉ベース
７３黒体
８０反射光
１００複合加工機
１１０ベッド
１２０ワーク支持駆動ユニット
１２１主軸台ベース
１２２主軸台スライドガイド
１２３主軸台
１２４主軸駆動モータ
１２５主軸
２００ワーク加工ユニット
２０１ユニットハウジング
２０２ツール回転主軸
２０３ツール駆動モータ
３０１Ｘステージ
３０２Ｚステージ
４００ツール装着ユニット
４０２ツールポッド
４０３ツールタレット
４０４サーボモータ
５０１加工ツール
５１０テーパ穴部
６００砥石車
６０１旋削用電着ホイール
Ｗワーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat processing apparatus 2 Heating furnace 3 Local heating unit 21 Heating exterior body 21a Semicircle window part 22 Heating furnace base 22a Semicircle window part 23 Heating wire 24 Rotating actuator 25 Rotating shaft 31 Laser head 32 Laser oscillator 33 Optical fiber 34 Optical fiber coupler 35a, 35c Laser stack module 36 Polarization coupling plate 37 Wavelength coupling plate 41 Slider 42 Feed mechanism rail 43 Infrared radiation thermometer 50 Thermocouple 51 Stirring fan 60 Work clamp 61 Rotating drive 70 Heat insulation furnace 71 Heat insulation exterior body 72 Heat insulation furnace Base 73 Black body 80 Reflected light 100 Combined processing machine 110 Bed 120 Work support drive unit 121 Spindle base 122 Spindle base slide guide 123 Spindle base 124 Spindle drive motor 125 Spindle 200 Work processing unit 201 Unit housing 202 tool rotating spindle 203 tool driving motor 301 X stage 302 Z stage 400 tool mounting unit 402 Tool pod 403 tool turret 404 electrodeposited wheel W workpiece servomotor 501 processing tool 510 tapered hole portion 600 grinding wheel 601 turning

Claims

加工されるワークを囲む炉と、
前記炉の内部に配置され、前記ワークを局所的に加熱する局所加熱ユニットと、
を有することを特徴とする熱処理装置。 A furnace surrounding the workpiece to be machined,
A local heating unit that is arranged inside the furnace and locally heats the workpiece;
The heat processing apparatus characterized by having.

前記炉は、分割可能とされ、前記ワークを囲むことにより前記ワークを炉内に位置するものとし、前記炉を分割して前記ワークを囲まないことにより前記ワークを炉外に位置するものとすることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。 The furnace can be divided, and the work is positioned in the furnace by surrounding the work, and the work is positioned outside the furnace by dividing the furnace and not surrounding the work. The heat treatment apparatus according to claim 1.

前記局所加熱ユニットは、レーザ発振器を有して構成されていることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the local heating unit includes a laser oscillator.

前記炉は、加工されるワークの全体を加熱するための加熱炉であることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the furnace is a heating furnace for heating the entire workpiece to be processed.

前記炉は、前記炉内の内面をレーザ吸収性の高い黒体とした断熱炉であることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the furnace is a heat insulation furnace in which an inner surface of the furnace is a black body having high laser absorption.

加工されるワークの全体を加熱すると共に、前記ワークを局所的に加熱することにより、前記ワークの所定の領域に熱処理を施すことを特徴とする熱処理方法。 A heat treatment method characterized by heating a predetermined region of the work by heating the whole work to be processed and locally heating the work.

前記ワークの全体加熱は、加熱炉により行なわれると共に、前記局所的加熱は、レーザ発振器を有して構成された局所加熱ユニットにより行なわれることを特徴とする請求項６記載の熱処理方法。 The heat treatment method according to claim 6, wherein the entire heating of the workpiece is performed by a heating furnace, and the local heating is performed by a local heating unit having a laser oscillator.

前記ワークの前記局所的加熱は、レーザ発振器を有して構成された局所加熱ユニットにより行なわれると共に、全体加熱は、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光の一部を内面をレーザ吸収性の高い黒体とした断熱炉により吸収して炉内温度を上昇させることにより行なわれることを特徴とする請求項６記載の熱処理方法。 The local heating of the workpiece is performed by a local heating unit configured with a laser oscillator, and the entire heating is performed by partially absorbing a part of the laser light emitted from the laser oscillator with high laser absorption. The heat treatment method according to claim 6, wherein the heat treatment is performed by increasing the temperature in the furnace by absorbing the black body in a heat insulating furnace.

予め定めた方向に設定されたX軸、及び前記X軸に直交するＺ軸のＸＺ平面内で移動するワーク加工ユニットと、
ワークに加工を施す所定の加工ツールを前記ワーク加工ユニットに装着するツール装着ユニットと、
前記ワークを囲む炉と、前記炉の内部に配置され前記ワークを局所的に加熱する局所加熱ユニットを有する熱処理装置と、
を有することを特徴とする複合加工機。 A workpiece machining unit that moves in an XZ plane that is set in a predetermined direction and a Z-axis that is orthogonal to the X-axis;
A tool mounting unit for mounting a predetermined processing tool for processing a workpiece on the workpiece processing unit;
A heat treatment apparatus having a furnace surrounding the workpiece, and a local heating unit that is disposed inside the furnace and locally heats the workpiece;
A combined processing machine characterized by comprising:

前記熱処理装置の前記炉は、分割可能とされ、前記ワーク加工ユニットにより前記ワークに加工を施すときには、前記炉を分割して前記ワークを囲まないことにより前記ワークを炉外に位置させることを特徴とする請求項９記載の複合加工機。 The furnace of the heat treatment apparatus can be divided, and when processing the workpiece by the workpiece processing unit, the workpiece is positioned outside the furnace by dividing the furnace and not surrounding the workpiece. The combined processing machine according to claim 9.

前記炉は、加工されるワークの全体を加熱するための加熱炉であることを特徴とする請求項９記載の複合加工機。 The combined processing machine according to claim 9, wherein the furnace is a heating furnace for heating the entire workpiece to be processed.

前記炉は、前記炉内の内面をレーザ吸収性の高い黒体とした断熱炉であることを特徴とする請求項９記載の複合加工機。 The combined processing machine according to claim 9, wherein the furnace is an adiabatic furnace in which an inner surface of the furnace is a black body having high laser absorption.