JPH0263693A - レーザ加工方法 - Google Patents
レーザ加工方法Info
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- JPH0263693A JPH0263693A JP63217079A JP21707988A JPH0263693A JP H0263693 A JPH0263693 A JP H0263693A JP 63217079 A JP63217079 A JP 63217079A JP 21707988 A JP21707988 A JP 21707988A JP H0263693 A JPH0263693 A JP H0263693A
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、レーザ加工時にアシストガスを用いて金属
を加工する方法に関するものである。
を加工する方法に関するものである。
レーザ加工とは、レーザ発振器から出力されたレーザ光
をレンズなどの光学部分によって加工面に集束し、この
ときの高密度エネルギーを利用して切断、溶接などを行
う熱加工法である。
をレンズなどの光学部分によって加工面に集束し、この
ときの高密度エネルギーを利用して切断、溶接などを行
う熱加工法である。
この方法においては、上記エネルギーによって発生する
被加工物の溶融物を除去するために、高圧のアシストガ
スが加工部分に噴射されてｂる。
被加工物の溶融物を除去するために、高圧のアシストガ
スが加工部分に噴射されてｂる。
例ｔｌｆ、アルミニウム、ステンレス、チタンなどの金
属をレーザ切断する場合には、切断能力（切断速度、材
料の厚さ）の関係から、アシストガスとして酸素を含ん
だ酸化性のガスを用いる方法が採用されている。この理
由としては、レーザ光の照射によって加熱された切断部
分に酸化性ガスを吹き付けることにより、酸化反応が促
進して切断能力が向上するからである。
属をレーザ切断する場合には、切断能力（切断速度、材
料の厚さ）の関係から、アシストガスとして酸素を含ん
だ酸化性のガスを用いる方法が採用されている。この理
由としては、レーザ光の照射によって加熱された切断部
分に酸化性ガスを吹き付けることにより、酸化反応が促
進して切断能力が向上するからである。
しかしながら、酸化性ガスを用いた結果、酸化作用によ
る切断部分の酸化は避けられず、切断面に酸化皮膜が形
成されたり、切断部周辺に焼けこばか発生するなどの問
題がある。この−例として、酸化皮膜が形成された材料
を突き合わせて溶接する場合、切断面に付着している酸
化皮膜の影響によりて、融合不良による溶接欠陥が生じ
るという不具合がある。
る切断部分の酸化は避けられず、切断面に酸化皮膜が形
成されたり、切断部周辺に焼けこばか発生するなどの問
題がある。この−例として、酸化皮膜が形成された材料
を突き合わせて溶接する場合、切断面に付着している酸
化皮膜の影響によりて、融合不良による溶接欠陥が生じ
るという不具合がある。
そこで、これらの間順点を解決するために、切断能力は
低下するものの、酸化の度合が極端に少なく、かつ、切
断面に光沢を呈し商品質な切断が得られる、アルゴン、
ヘリウム、チッソなどの非酸化性ガスがアシストガスと
して採用されている。
低下するものの、酸化の度合が極端に少なく、かつ、切
断面に光沢を呈し商品質な切断が得られる、アルゴン、
ヘリウム、チッソなどの非酸化性ガスがアシストガスと
して採用されている。
ここで、アシストガスの相違による切断能力の差につい
て具体的に述べる。
て具体的に述べる。
例えば、１ｋＷのレーザ出力でステンレス鋼を切断した
場合、アシストガスに酸化性ガスを用いたときは、材料
の厚さが９１程度まで切断可能であるが、非酸化性ガス
を用いたときは８闘稈度が限度である。なお、この切断
における切断速度は両者とも同じである。
場合、アシストガスに酸化性ガスを用いたときは、材料
の厚さが９１程度まで切断可能であるが、非酸化性ガス
を用いたときは８闘稈度が限度である。なお、この切断
における切断速度は両者とも同じである。
ところで、非酸化性ガスをアシストガスとして金属切断
に用りた場合は、切断面の裏面ζζドロスやバリが付着
し易く、しかも、ドロスにおいては、酸化性ガスを用い
た場合に比べて非常に強固で除去しにくめ点がある。こ
のために、切断部分に噴射するアシストガスの圧力を高
くしたり、レーザ光の焦点位置を調整してドロスの発生
を防止するような工夫がなされている。
に用りた場合は、切断面の裏面ζζドロスやバリが付着
し易く、しかも、ドロスにおいては、酸化性ガスを用い
た場合に比べて非常に強固で除去しにくめ点がある。こ
のために、切断部分に噴射するアシストガスの圧力を高
くしたり、レーザ光の焦点位置を調整してドロスの発生
を防止するような工夫がなされている。
以上のように、従来のレーザ加工方法ではアシストガス
に非酸化性のガスを用いているので、加工可能な材料の
厚さに自から限界があった。
に非酸化性のガスを用いているので、加工可能な材料の
厚さに自から限界があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、材料の厚さに制約されることのなりレーザ加
工方法を得ることを目的とする。
たもので、材料の厚さに制約されることのなりレーザ加
工方法を得ることを目的とする。
この発明に係るレーザ加工方法は、加工の第１段階で酸
化性のアシストガスを用い、加工の第２段階で非酸化性
の７ンストガスを用いて加工を行うようにしたものであ
る。
化性のアシストガスを用い、加工の第２段階で非酸化性
の７ンストガスを用いて加工を行うようにしたものであ
る。
この発明においては、酸化性のアシストガスにより酸化
反応が促進して加工が短時間で行われ、非酸化性のアン
ストガスにより無酸化の加工部が形成される。
反応が促進して加工が短時間で行われ、非酸化性のアン
ストガスにより無酸化の加工部が形成される。
以下、この発明の一夾施例について説明する。
前Ｍしたように、アルミニウム、ステンレス、チタンな
どの金属材料をレーザ光にて切断する際、切断部に発生
する溶融物を吹き飛ばす１こめに、切断部分にはアシス
トガスが吹き付けられている。
どの金属材料をレーザ光にて切断する際、切断部に発生
する溶融物を吹き飛ばす１こめに、切断部分にはアシス
トガスが吹き付けられている。
このアシストガスは、レーザ光を集光して１１ｒ＋工面
に照射する加工ヘッドの先端に設置ｆらゎたノズルから
噴射されるのが一般的である。
に照射する加工ヘッドの先端に設置ｆらゎたノズルから
噴射されるのが一般的である。
次に、上記のような構成ｉこおけろ金Ｕ材料の切断方法
について説明する。矢ず、加工の第１段階として、 ＃
緊ガス又は酸素を含んだガスなど、いわゆる酸化性のガ
スをアシストガスとして、材料のｈ１１回にノズルから
噴射しつつ、レーザ光を照射して切断加工を行う。
について説明する。矢ず、加工の第１段階として、 ＃
緊ガス又は酸素を含んだガスなど、いわゆる酸化性のガ
スをアシストガスとして、材料のｈ１１回にノズルから
噴射しつつ、レーザ光を照射して切断加工を行う。
この切断におりでは、金腕と酸化性ガスとが激しく化学
反応して切断部付近は発熱し、この酸化反応熱とレーザ
光によって切断部が溶融する。そして、この溶融物をア
シストガスで吹き飛ばすことにより切断が行われるので
ある。以上のようにして所定形状の切断を行った彼・の
切断面には、アバ なお、酸化性ガスを用いることで酸化反応が促進するた
め、厚い材料の切断が可能であるとともに、切断速度も
速くなることは前述したとおりである。
反応して切断部付近は発熱し、この酸化反応熱とレーザ
光によって切断部が溶融する。そして、この溶融物をア
シストガスで吹き飛ばすことにより切断が行われるので
ある。以上のようにして所定形状の切断を行った彼・の
切断面には、アバ なお、酸化性ガスを用いることで酸化反応が促進するた
め、厚い材料の切断が可能であるとともに、切断速度も
速くなることは前述したとおりである。
次−こ、ｍ２段階古して、上記切断が終了した鏝にアシ
ストガスを、ヘリウム、チッソなどの非酸化性のガスに
切換える。そし−Ｃ，第１段階の加工で切断された材料
の切断面に、非酸化性カスを噴射する一方、微少−のレ
ーザ光を闇討して所定形状の加工を行う。この７ＪＩＩ
Ｉを１回又は場合によっては数回行うことにより、切断
後の材料の切断面は、照射されるレーザ光が販社である
ために徐々に削られ、やがて、切断面に形成された酸化
膜も除去されることになる。このような方法によって切
断された金属材料は、その切断面に酸化皮膜を形成する
ことなく、光沢を有した高質量なものが得られるため、
例えば、上記材料を突き合わせて溶接しても融合不良が
発生することはない。
ストガスを、ヘリウム、チッソなどの非酸化性のガスに
切換える。そし−Ｃ，第１段階の加工で切断された材料
の切断面に、非酸化性カスを噴射する一方、微少−のレ
ーザ光を闇討して所定形状の加工を行う。この７ＪＩＩ
Ｉを１回又は場合によっては数回行うことにより、切断
後の材料の切断面は、照射されるレーザ光が販社である
ために徐々に削られ、やがて、切断面に形成された酸化
膜も除去されることになる。このような方法によって切
断された金属材料は、その切断面に酸化皮膜を形成する
ことなく、光沢を有した高質量なものが得られるため、
例えば、上記材料を突き合わせて溶接しても融合不良が
発生することはない。
ここで、第Ｈ４こ示すような図形を切断する場合につｂ
て説明する。上記と同様に加工の第１段階として、アシ
ストカ゛スｌζ１俊化性ガスを用いてレーザ切断を行う
が、このとき、加工すべき図形の数箇所（第１図の例で
は８箇所）に、切断後の加工物（２）が落下しないよう
にミクロジョイン）（１）を施しながら所定形状の切断
を行う。そして、酸化性ガフによる切断が終了した後、
アシストガスを非酸化性ガスに切換えて、前記によ−で
形成された切断溝（３）に噴射しつつ、所定のレーザ光
を照射して回度切断を行う。この切断でＩＪ、切断面に
付着している酸化皮膜が除゛去さ才するとともに、数箇
所に施されたミクロジョイン）（１）も、その残存部分
が微少であるため比較的容易に切断されることになる。
て説明する。上記と同様に加工の第１段階として、アシ
ストカ゛スｌζ１俊化性ガスを用いてレーザ切断を行う
が、このとき、加工すべき図形の数箇所（第１図の例で
は８箇所）に、切断後の加工物（２）が落下しないよう
にミクロジョイン）（１）を施しながら所定形状の切断
を行う。そして、酸化性ガフによる切断が終了した後、
アシストガスを非酸化性ガスに切換えて、前記によ−で
形成された切断溝（３）に噴射しつつ、所定のレーザ光
を照射して回度切断を行う。この切断でＩＪ、切断面に
付着している酸化皮膜が除゛去さ才するとともに、数箇
所に施されたミクロジョイン）（１）も、その残存部分
が微少であるため比較的容易に切断されることになる。
ところで、一般のレーザ加工においでは、図形の切断を
行う場合、材料の端部から切断を開始するのではなく、
中央部から切断が開始される。この場合、切断を開始す
る前にスタート部にイニシアルホールを明ける必（′／
Ｊ′あり、このイニシアルホールを明ける作業を正常ビ
アツシングと呼んでいる。以下、ビ丁・ンシングの方法
について第２図で説明する。図では、切ｉｆｒされるべ
き様々の形状の図形（４）がＡ、Ｍで示されており、図
中の黒点はビアツシング部（５）を表わしている。この
ように、複数のビアツシングを行う場合、予め酸化性ガ
スを用いて全てのビアツシング部（５）に穴を明けてお
き、その後、非酸化性ガスに切換えて所定の加ニブログ
ラムに従い、既に貫通しているビアツシング部（５）の
穴をスタート位置としてそれぞれの図形（４）の切断を
行う。この方法では、アシストガスの切換えが１回で済
むことになるので、多数の図形（４）の切断を行う場合
でも効率良く行うことが可能となる。
行う場合、材料の端部から切断を開始するのではなく、
中央部から切断が開始される。この場合、切断を開始す
る前にスタート部にイニシアルホールを明ける必（′／
Ｊ′あり、このイニシアルホールを明ける作業を正常ビ
アツシングと呼んでいる。以下、ビ丁・ンシングの方法
について第２図で説明する。図では、切ｉｆｒされるべ
き様々の形状の図形（４）がＡ、Ｍで示されており、図
中の黒点はビアツシング部（５）を表わしている。この
ように、複数のビアツシングを行う場合、予め酸化性ガ
スを用いて全てのビアツシング部（５）に穴を明けてお
き、その後、非酸化性ガスに切換えて所定の加ニブログ
ラムに従い、既に貫通しているビアツシング部（５）の
穴をスタート位置としてそれぞれの図形（４）の切断を
行う。この方法では、アシストガスの切換えが１回で済
むことになるので、多数の図形（４）の切断を行う場合
でも効率良く行うことが可能となる。
時
なお、ビアツシング番に明けられるイニシアルホールは
、直径０．２ｆｌ程度と非常に小さく、場合によっては
次の様な不具合が生じる場合もある。
、直径０．２ｆｌ程度と非常に小さく、場合によっては
次の様な不具合が生じる場合もある。
つまり、ビアツシングと図形の切断（本切断という）を
別工程（例えば、２台のレーザ加工機を用いる場合）で
行う場合、ピアツシング完了後の材料を本切断用のレー
ザ加工機にセットするときの位置決めが困難である。ま
た、ビアツシングと本切断とを１台のレーザ加工機で、
かつ、一連のプログラムにて加工する場合、本切断の過
程で材料に僅かながら熱変形が発生するため、次の加工
部に移行したときに加工のスタート部が一致しなくなる
。そこで、これらの不具合を回避する方法として次のよ
うなことが考えられる。即ち、切断すべき図形より小さ
く、かつ、イニシアルホールより大きい穴を予備切断穴
きし７て設けろ方法である。
別工程（例えば、２台のレーザ加工機を用いる場合）で
行う場合、ピアツシング完了後の材料を本切断用のレー
ザ加工機にセットするときの位置決めが困難である。ま
た、ビアツシングと本切断とを１台のレーザ加工機で、
かつ、一連のプログラムにて加工する場合、本切断の過
程で材料に僅かながら熱変形が発生するため、次の加工
部に移行したときに加工のスタート部が一致しなくなる
。そこで、これらの不具合を回避する方法として次のよ
うなことが考えられる。即ち、切断すべき図形より小さ
く、かつ、イニシアルホールより大きい穴を予備切断穴
きし７て設けろ方法である。
この予備切断穴は直径１〜２！０Ｉ程度でよ（、イニシ
アルホールと同様に、切断すべき図形の中央部に設けら
れ、穴明けも上記で述べたビアツシングと同一の方法で
行われる。この結果、予備切断穴の加工と本切断を別々
のレーザ加工機を用いて行う場合、又は本切断中に材料
に熱変形が生じた場合でも、切断の開始位置となる予備
切断穴が、ビアツシングによるイニシアルホールに比べ
て数倍大きいために、間頌なく切断を続行オろことが可
能となるのである。
アルホールと同様に、切断すべき図形の中央部に設けら
れ、穴明けも上記で述べたビアツシングと同一の方法で
行われる。この結果、予備切断穴の加工と本切断を別々
のレーザ加工機を用いて行う場合、又は本切断中に材料
に熱変形が生じた場合でも、切断の開始位置となる予備
切断穴が、ビアツシングによるイニシアルホールに比べ
て数倍大きいために、間頌なく切断を続行オろことが可
能となるのである。
以上述べたような加工方法においては、壓い材料でも短
時間での切断が可能になるとともに、切断面の酸化皮膜
が除去されるｔ：め、あたかも、切断の全過程に非酸化
性ガスを用いたような、無酸化で、しかも光沢のある高
品質の切断状態が得られることになる。
時間での切断が可能になるとともに、切断面の酸化皮膜
が除去されるｔ：め、あたかも、切断の全過程に非酸化
性ガスを用いたような、無酸化で、しかも光沢のある高
品質の切断状態が得られることになる。
以上のようにこの発明によれば、アシストガスとして、
加工の第１段階で酸化性ガスを用い、加工の第２段階で
非酸化性ガスを用いてレーザ）ＪＤ工を行うようにし１
こので、材料の厚さに制約されることのないレーザ加工
方法が得られろ効果がある。
加工の第１段階で酸化性ガスを用い、加工の第２段階で
非酸化性ガスを用いてレーザ）ＪＤ工を行うようにし１
こので、材料の厚さに制約されることのないレーザ加工
方法が得られろ効果がある。
第１図はこの発明の一実施−Ｊに＝るシー４メ却工方法
の説明図、第２図はこの発明の他の実施例によるレーザ
加工方法の説明図である。 図において、（１）はミクロジョインド、（２）は加工
物、（３）は切断溝、（４）は図形、（５）はビ゛ｊ′
ツシンゲ部である。 なお、図中、１同一部号は同一部分を示す。
の説明図、第２図はこの発明の他の実施例によるレーザ
加工方法の説明図である。 図において、（１）はミクロジョインド、（２）は加工
物、（３）は切断溝、（４）は図形、（５）はビ゛ｊ′
ツシンゲ部である。 なお、図中、１同一部号は同一部分を示す。
Claims (1)
- アシストガスを用いて金属をレーザ加工する方法におい
て、上記アシストガスとして、レーザ加工の第１段階で
酸素を含む酸化性ガスを用い、レーザ加工の第２段階で
酸素を含まない非酸化性ガスを用いることを特徴とする
レーザ加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63217079A JP2600323B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | レーザ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63217079A JP2600323B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | レーザ加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0263693A true JPH0263693A (ja) | 1990-03-02 |
| JP2600323B2 JP2600323B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=16698499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63217079A Expired - Lifetime JP2600323B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | レーザ加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2600323B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5801355A (en) * | 1994-05-25 | 1998-09-01 | Komatsu Ltd. | Plasma piercing with non-oxidative plasma gas and plasma cutting with oxidative plasma gas |
| US7741579B2 (en) | 2005-02-25 | 2010-06-22 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Flushing lines or cavities of a laser processing machine |
| DE102012212566A1 (de) | 2012-07-18 | 2014-01-23 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren zur trennenden Bearbeitung eines plattenförmigen Werkstücks mit Microjoints |
| CN112317978A (zh) * | 2020-10-26 | 2021-02-05 | 中国科学院力学研究所 | 一种多脉冲激光打孔用移动离焦方法 |
| CN113172300A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-27 | 渤海造船厂集团有限公司 | 一种防止厚板零件内孔缺口的数控切割方法 |
| DE102020131869A1 (de) | 2020-12-01 | 2022-06-02 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Laserschneidverfahren zum Ausschneiden eines Werkstückteils |
-
1988
- 1988-08-31 JP JP63217079A patent/JP2600323B2/ja not_active Expired - Lifetime
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