JP2002273588A - Laser cutting processing method - Google Patents

Laser cutting processing method

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JP2002273588A
JP2002273588A JP2001075272A JP2001075272A JP2002273588A JP 2002273588 A JP2002273588 A JP 2002273588A JP 2001075272 A JP2001075272 A JP 2001075272A JP 2001075272 A JP2001075272 A JP 2001075272A JP 2002273588 A JP2002273588 A JP 2002273588A
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laser beam
work
assist gas
laser
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Takeshi Kasai
彪 葛西
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P25/00Auxiliary treatment of workpieces, before or during machining operations, to facilitate the action of the tool or the attainment of a desired final condition of the work, e.g. relief of internal stress
    • B23P25/003Auxiliary treatment of workpieces, before or during machining operations, to facilitate the action of the tool or the attainment of a desired final condition of the work, e.g. relief of internal stress immediately preceding a cutting tool
    • B23P25/006Heating the workpiece by laser during machining

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To cut a thick plate workpiece accurately and at high speed by eliminating cutting defects in the deep part of the thick plate workpiece which is a problem in a conventional laser cutting method. SOLUTION: In this laser cutting processing method by which the irradiation position of a laser beam is moved in a cutting direction P to cut the workpiece while carrying out irradiation of the laser beam and the feed of an assist gas towards the workpiece 4 of a thick plate metallic material from a processing head 1 provided with a condensing lens 3 and an assist gas lead-in opening 2b, an auxiliary torch 5 provided with a condensing lens 6 is additionally equipped behind the processing head 1, and the laser beam is used as a main laser beam, and the auxiliary torch is directed to the deeper part of a workpiece cutting plane 4a to be irradiated with an auxiliary laser beam. Power attenuation associated with the reflection of the main laser beam is compensated by the auxiliary laser beam. Thereby, a cutting delay in the workpiece rear side and a cutting failure which are the problems in the conventional laser cutting processing method are prevented to enable the high-speed cutting of the thick plate workpiece.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームを照
射して厚板の金属材料(構造物)のワークを切断するレ
ーザ切断加工方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser cutting method for cutting a work of a thick metal material (structure) by irradiating a laser beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】頭記したレーザ切断加工方法は、レーザ
発振器から出射したレーザビームをミラー,集光レンズ
を使って集光した上で、そのビームスポットをワークの
表面に照射しつつレーザビームの照射位置を切断方向に
歩進移動し、その照射位置でワーク材料を溶融,蒸発さ
せて切断する加工方法であり、レーザビームは微小なス
ポットに集束して単位面積当たりの照射エネルギーを非
常に高くすることができ、かつ操作性にも優れているこ
とから現在では各分野で広く用いられるようになってい
る。
2. Description of the Related Art The laser cutting method described above focuses a laser beam emitted from a laser oscillator using a mirror and a condensing lens, and irradiates the beam spot onto the surface of a workpiece while irradiating the laser beam. This is a processing method in which the irradiation position is moved step by step in the cutting direction, and the work material is melted and evaporated at the irradiation position to cut it. The laser beam is focused on a minute spot and the irradiation energy per unit area is extremely high. It has been widely used in various fields at present because of its excellent operability.

【0003】また、レーザ切断の加工性能を高めるため
に、レーザビームの照射と同時にアシストガスを供給す
ることが一般に行われている。このアシストガスは、周
知のようにレーザ切断によって生じた溶融ドロスや蒸発
物を加工部位から速やかに除去させる役目を果たすほ
か、ワークがステンレス鋼,炭素鋼などの鋼材である場
合に、アシストガスに酸素ガスを用いることで、主成分
の鉄とアシストガスとが酸化反応して発熱し、これによ
りワークの切断速度を高める。なお、アシストガスに窒
素などの不活性ガスを用い、ワークの切断速度は犠牲に
なるものの切断面の不要な酸化を防ぐようした使い方も
ある。
Further, in order to improve the processing performance of laser cutting, it is common practice to supply an assist gas simultaneously with the irradiation of a laser beam. As is well known, this assist gas serves to quickly remove molten dross and evaporated matter generated by laser cutting from a processing portion, and when the work is a steel material such as stainless steel or carbon steel, the assist gas is used as an assist gas. By using oxygen gas, iron as the main component and the assist gas oxidize and generate heat, thereby increasing the cutting speed of the workpiece. Note that there is also a method of using an inert gas such as nitrogen as an assist gas to prevent unnecessary oxidation of a cut surface while sacrificing a cutting speed of a work.

【0004】次に、前記のレーザ切断加工に用いられて
いる従来の同軸型加工ヘッドおよび切断加工法を図4で
説明する。すなわち、レーザ加工ヘッド1は、先端にノ
ズル2aを形成したトーチ2に集光レンズ3を内蔵する
とともに、トーチ2の側面にノズル2aに通じるアシス
トガス導入口2bが開口した構成になる。そして、ワー
ク(鋼材構造物など)4を切断加工する際には、図示の
ように加工ヘッド1のトーチノズル2aをワーク4の上
面に対向してセットし、この状態でレーザ発振器(図示
せず)から出射したレーザビームおよびアシストガスを
加工ヘッド1からワーク4の板面に照射,供給しなが
ら、レーザビームをワーク4に対し切断方向Pへ移動
(加工ヘッド2を切断方向Pに移動するか、あるいは加
工ヘッドを固定のままワーク4を切断方向Pと逆方向に
移動する)する。
[0004] Next, a conventional coaxial processing head and a cutting method used for the laser cutting processing will be described with reference to FIG. That is, the laser processing head 1 has a structure in which the condenser lens 3 is built in the torch 2 having the nozzle 2a formed at the tip, and the assist gas introduction port 2b communicating with the nozzle 2a is opened on the side surface of the torch 2. When cutting the work (steel structure or the like) 4, the torch nozzle 2a of the processing head 1 is set to face the upper surface of the work 4 as shown in the figure, and a laser oscillator (not shown) is set in this state. While irradiating and supplying the laser beam and the assist gas emitted from the processing head 1 to the plate surface of the work 4, the laser beam is moved in the cutting direction P with respect to the work 4 (moving the processing head 2 in the cutting direction P, Alternatively, the work 4 is moved in the direction opposite to the cutting direction P while the processing head is fixed.

【0005】これにより、上方から加工ヘッド1に入射
したレーザビームは集光レンズ3で微小径なビームスポ
ットに集束され、トーチ2のノズル2aを通じてワーク
4の上面に照射される。なお、集光レンズ3の焦点位置
は、通常はワーク4の表面に合わせて設定することが多
いが、場合によっては焦点位置をワーク4の表面より内
側にデフォーカスして設定することもある。また、レー
ザビームの照射と同時にアシストガス導入口2bからト
ーチ2に供給したアシストガスがレーザビームと同軸的
に流れ、ガスジェットとなってノズル2bからワーク4
に向けて吹き出す。これにより、頭記した加工原理によ
りワーク4が切断される。
[0005] Thereby, the laser beam incident on the processing head 1 from above is focused by the condenser lens 3 into a beam spot having a small diameter, and is irradiated on the upper surface of the work 4 through the nozzle 2 a of the torch 2. The focus position of the condenser lens 3 is usually set in accordance with the surface of the work 4 in many cases. However, in some cases, the focus position is set such that the focus position is defocused inside the work 4 surface. At the same time as the irradiation of the laser beam, the assist gas supplied to the torch 2 from the assist gas inlet 2b flows coaxially with the laser beam, becomes a gas jet, and becomes a gas jet from the nozzle 2b.
Blow out towards. Thereby, the work 4 is cut according to the processing principle described above.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来のレーザ切断加工方法においては、レーザビームの焦
点位置,集光角度、さらにアシストガスの種類,流量,
圧力,吹出し方向などの条件を様々に変えたとしても、
ワークの切断可能な厚さはレーザ発振器の出力によっ決
まり、例えば平均出力2kW程度のパルス発振YAGレ
ーザを使用した場合の切断可能なワークの板厚が高々1
0mm程度であり、それ以上に板厚が厚いワークでは切断
速度が極端に遅くなったり、レーザビームがワークの裏
面側まで貫通せずに切断不能になることがある。
By the way, in the above-mentioned conventional laser cutting method, the focal position and the converging angle of the laser beam, and the type and flow rate of the assist gas,
Even if the conditions such as pressure and blowing direction are variously changed,
The thickness of the work that can be cut is determined by the output of the laser oscillator. For example, when a pulsed YAG laser having an average output of about 2 kW is used, the thickness of the work that can be cut is 1 at most.
In the case of a work having a plate thickness of about 0 mm or more, the cutting speed may be extremely slow, or the laser beam may not be able to be cut without penetrating to the back side of the work.

【0007】一方、実用面では数十mmの鋼板を切断でき
る要請がある。そこで、発明者等はレーザ切断の限界拡
大化を図るために、従来の切断加工法における問題点を
究明したところその原因が次記の点にあることが判明し
た。次に、これを図5(a) 〜(c) で述べる。すなわち、
図4に示したレーザ加工ヘッド1を用い、集光レンズ3
の焦点位置をワーク4の表面(上面)に合わせて上方か
らレーザビームを照射した場合に、レーザビームはワー
ク4の板厚tに相当する距離を伝播すると、図5(a) で
表すように末広がりパターンになる。このことから特に
ワーク4が厚板であると、ワークの裏面(下面)側に近
い領域ではレーザのパワー密度が低下して切断の進行が
低下し、このためにワーク4を切断できても図4で表す
ようにワーク4の裏面側の領域で切断遅れ(切断面4a
が垂直とならずに後方に向けて弧状となる)が生ずるよ
うになる。
On the other hand, there is a demand for cutting a steel plate of several tens of mm in practical use. The inventors of the present invention have investigated the problems in the conventional cutting method in order to expand the limit of laser cutting, and found that the cause is as follows. Next, this will be described with reference to FIGS. That is,
Using the laser processing head 1 shown in FIG.
When a laser beam is irradiated from above by adjusting the focal position of the work 4 to the surface (upper surface) of the work 4 and the laser beam propagates a distance corresponding to the plate thickness t of the work 4, as shown in FIG. It becomes a spreading pattern. For this reason, particularly when the work 4 is a thick plate, the power density of the laser is reduced in a region near the back surface (lower surface) side of the work, and the cutting progress is reduced. 4, the cutting delay (the cut surface 4a)
Are not vertical but arc backwards).

【0008】なお、実際のレーザ切断加工では、図5
(b) で示すように切断方向に沿って生成した切断溝4b
のカーフ幅dは左程に広がらない。これは、レーザビー
ムが切断溝4bの内壁面で反射を繰り返しながらワーク
の裏面側まで伝播し、この過程でレーザパワーがワーク
の壁面に吸収され、その発熱によるワーク材料の溶融,
蒸発によって切断がワーク4の表面から深部まで進行す
るものと考えられるが、切断溝4bの深部に行くにした
がってレーザパワーが減衰するために、先記のようなワ
ークの切断遅れ,切断不能が生じるようになる。
In actual laser cutting, FIG.
The cutting groove 4b generated along the cutting direction as shown in FIG.
Calf width d does not spread to the left. This is because the laser beam propagates to the back surface of the work while being repeatedly reflected on the inner wall surface of the cutting groove 4b. In this process, the laser power is absorbed by the wall surface of the work, and the heat of the work material is melted by the heat generated.
It is considered that the cutting progresses from the surface of the work 4 to the deep part due to evaporation, but the laser power is attenuated toward the deep part of the cutting groove 4b, so that the cutting delay of the work and the inability to cut as described above occur. Become like

【0009】さらに、アシストガスの供給方法にも問題
がある。すなわち、図4の加工ヘッド1からワーク4に
向けて吹出したアシストガスのガスジェットは、図5
(c) で示すようにワーク4の切断溝4bの中を流下する
につれて広がり、ワークの裏面側に近い領域ではレーザ
ビームが照射される切断面4aから離れていく。つま
り、アシストガスの切断面4bからの剥離が生じ、この
部分ではアシストガスの機能が十分に果たせずにワーク
4との酸化発熱反応が低下する。このために、ワーク4
の裏面側では表面側に比べて切断の進行が遅れ、このこ
とが切断可能な最大厚さに限界を与える原因となってい
ると考えられる。
Furthermore, there is a problem in the method of supplying the assist gas. That is, the gas jet of the assist gas blown from the processing head 1 toward the work 4 in FIG.
As shown in (c), it spreads as it flows down in the cutting groove 4b of the work 4, and in a region near the back surface side of the work, it moves away from the cut surface 4a irradiated with the laser beam. That is, the assist gas is separated from the cut surface 4b, and in this portion, the function of the assist gas is not sufficiently performed, and the oxidative heat generation reaction with the work 4 is reduced. For this, work 4
On the back side, the cutting progresses more slowly than on the front side, which is considered to be the cause of limiting the maximum thickness that can be cut.

【0010】そこで、本発明の目的は、前記した従来の
切断加工方法の問題点を解消し、ワーク切断面の深部に
おける照射レーザのパワーの低下,およびアシストガス
の機能低下を補償して厚板金属材のワークを高速で精度
よく切断できるように改良したレーザ切断加工方法を提
供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional cutting method and to compensate for a decrease in the power of the irradiation laser and a decrease in the function of the assist gas in the deep part of the workpiece cut surface. An object of the present invention is to provide an improved laser cutting method capable of cutting a metal work at high speed and with high accuracy.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、加工ヘッドより厚板金属材のワー
クに向けてレーザビームの照射とアシストガスの供給を
行いつつ、レーザビームの照射位置を切断方向に移動し
て行うレーザ切断加工方法において、 (1) 前記レーザビームを主レーザビームとして、その照
射位置に対応したワーク切断面の深部に向けて切断方向
の後方から別な補助レーザビームを照射し、主レーザビ
ームのパワー低下分を補償して溝内深部における切断を
支援するようにする(請求項1)。
According to the present invention, in order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, a laser beam is irradiated from a processing head to a work of a thick metal material and an assist gas is supplied to the work. In the laser cutting method performed by moving the irradiation position in the cutting direction, (1) using the laser beam as a main laser beam, from the rear in the cutting direction toward the deep portion of the work cutting surface corresponding to the irradiation position, An auxiliary laser beam is radiated to compensate for a reduction in power of the main laser beam to assist cutting at a deep portion in the groove.

【0012】(2) 前記アシストガスを主アシストガスと
して、レーザビームの照射位置に対応したワーク切断溝
内の深部に向け、切断方向の後方からに補助アシストガ
スを補給してレーザ照射による切断面に作用するアシス
トガスの剥離を抑えてその機能回復を図るようにする
(請求項2)。 (3) 前記レーザビームおよびアシストガスをそれぞれ主
レーザビーム,主アシストガスとして、主レーザビーム
の照射位置に対応したワーク切断面の深部に向け、切断
方向の後方から補助レーザビームの照射と、補助アシス
トガスの吹きつを併用し、前項(1),(2) の機能が同時に
作用するようにする(請求項3)。
(2) Using the assist gas as a main assist gas, the auxiliary assist gas is supplied from the rear in the cutting direction toward a deep portion in the work cutting groove corresponding to the irradiation position of the laser beam, and the cut surface by the laser irradiation. The function of the assist gas is recovered by suppressing the separation of the assist gas acting on the gas. (3) Using the laser beam and the assist gas as a main laser beam and a main assist gas, respectively, irradiating the auxiliary laser beam from the rear in the cutting direction toward the deep part of the workpiece cutting surface corresponding to the irradiation position of the main laser beam, The functions (1) and (2) are simultaneously operated by using the assist gas blow (claim 3).

【0013】(4) 前項(2),(3) において、鋼材のワーク
に対して主アシストガスを酸素ガス,補助アシストガス
を窒素などの不活性ガスとし、主アシストガスである酸
素ガスが切断面から剥離するのを防ぐように、補助アシ
ストガスで周りから主アシストガスの流れを抑え込むと
ともに、同時に切断面を除く切断溝内の壁面に酸素ガス
が作用するのを防いで切断溝幅が広がるのを防ぐように
する(請求項4)。
(4) In the above items (2) and (3), for a steel workpiece, the main assist gas is an oxygen gas and the auxiliary assist gas is an inert gas such as nitrogen, and the oxygen gas as the main assist gas is cut off. Auxiliary assist gas suppresses the flow of the main assist gas from around so as to prevent peeling from the surface, and at the same time, prevents the oxygen gas from acting on the wall surface inside the cut groove except for the cut surface, increasing the cut groove width (Claim 4).

【0014】上記のように厚板金属材のワークを切断す
る際に、その加工地点がワークの表面側から切断面の深
部にまで進行していつたときに現れるレーザのパワー密
度低下,およびアシストガスの拡散による切断面からの
剥離に起因する切断進行の低下を補償するように、切断
後方から切断溝内の深部に向けて補助レーザビームの照
射,補助アシストガスの吹きつけ供給を行うことによ
り、ワーク裏面側での切断遅れ,切断不能を生じること
なく厚板ワークの高速切断が可能となる。
As described above, when cutting a work made of a thick metal material, a reduction in the laser power density which appears when the processing point advances from the surface side of the work to the deep part of the cut surface, and assist gas By irradiating an auxiliary laser beam and blowing auxiliary assist gas from behind the cutting to the deep part of the cutting groove to compensate for the decrease in cutting progress due to separation from the cutting surface due to diffusion of High-speed cutting of a thick work can be performed without causing a cutting delay or inability to cut on the back side of the work.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
〜図3に示す各実施例について説明する。なお、各実施
例の図中において図4に対応する部材には同じ符号を付
してその説明は省略する。 〔実施例1〕図1は本発明の請求項1に対応する実施例
を示すものである。この実施例においては、図4で述べ
た加工ヘッド1に加えて切断方向Pの後方側に補助トー
チ5が傾斜姿勢に追加装備されており、この補助トーチ
5に集光レンズ6を組み込み、ワーク4に対してその切
断面4aの深部に向けて補助レーザビームを照射するよ
うにしている。ここで、補助トーチ5から出射した補助
レーザビームは、主レーザビームを照射する切断面4a
に対して、後方から切断溝4bの中を斜め方向に通過し
て切断面4aの深部を照射するようにその焦点位置を図
中のQ点に合わせて設定しており、その集光レンズ6に
は主レーザを集光する集光レンズ3よりも焦点距離の長
いレンズを用いている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
3 to 3 will be described. In the drawings of each embodiment, members corresponding to those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. [Embodiment 1] FIG. 1 shows an embodiment corresponding to claim 1 of the present invention. In this embodiment, in addition to the processing head 1 described with reference to FIG. 4, an auxiliary torch 5 is additionally provided in an inclined posture on the rear side in the cutting direction P. 4 is irradiated with an auxiliary laser beam toward a deep portion of the cut surface 4a. Here, the auxiliary laser beam emitted from the auxiliary torch 5 is applied to the cut surface 4a for irradiating the main laser beam.
On the other hand, the focal point is set in accordance with the point Q in the drawing so as to pass obliquely through the cutting groove 4b from behind and irradiate the deep portion of the cutting surface 4a. Uses a lens having a longer focal length than the focusing lens 3 for focusing the main laser.

【0016】なお、補助トーチ5は加工ヘッド1に対し
て相対角度などをワーク4の板厚に合わせて微調整でき
るようにし、ワーク4の切断時に加工ヘッド1を切断方
向Pに移動する場合には、補助トーチ5が加工ヘッドと
一緒に移動するように組立てられている。これにより、
図5(b) で述べたようにワーク4の切断時に、その切断
溝4bの側壁面で反射を繰り返しながら主レーザビーム
がワーク4の裏面側に向けて伝播する過程で、ワーク壁
面への吸収によって低下するレーザパワーの減衰を補助
レーザビームの照射によって補償することができる。こ
れにより、ワーク切断面4aに対してワーク表面側から
その深部に至るまでの全域で強力なレーザパワーを維持
してレーザビームを照射することができ、その結果、従
来のレーザ切断加工方法で問題となっていたワーク裏面
側での切断遅れ,切断不能を伴うことなく、厚板なワー
ク4の高速切断が可能となる。
The auxiliary torch 5 allows the relative angle with respect to the processing head 1 to be finely adjusted in accordance with the thickness of the work 4 so that the processing head 1 is moved in the cutting direction P when the work 4 is cut. Is assembled such that the auxiliary torch 5 moves together with the processing head. This allows
As described with reference to FIG. 5B, when the work 4 is cut, the main laser beam propagates toward the back surface of the work 4 while being repeatedly reflected on the side wall surface of the cut groove 4b, and is absorbed by the work wall. The attenuation of the laser power, which decreases due to this, can be compensated for by the irradiation of the auxiliary laser beam. This makes it possible to irradiate the laser beam while maintaining a strong laser power over the entire area from the work surface side to the deep part of the work cutting surface 4a. As a result, there is a problem with the conventional laser cutting method. Thus, high-speed cutting of a thick work 4 can be performed without delay and inability to cut on the back side of the work.

【0017】〔実施例2〕図2は本発明の請求項2に対
応する実施例を示すものである。この実施例において
は、先記実施例1で述べた補助トーチと同様な補助トー
チ5を通じて外部から供給した補助アシストガスをワー
ク4の切断面4aの深部に向けて吹き出すようにしてい
る。
[Embodiment 2] FIG. 2 shows an embodiment corresponding to claim 2 of the present invention. In this embodiment, an auxiliary assist gas supplied from the outside through an auxiliary torch 5 similar to the auxiliary torch described in the first embodiment is blown toward the deep portion of the cut surface 4a of the work 4.

【0018】この実施例によれば、補助トーチ5を通じ
てワーク4の切断溝4bの深部に向けて吹き出した補助
アシストガスが、加工ヘッド1から真下に吹き出す主ア
シストガスの流れを斜め後方から抑え込んで主アシスト
ガスが拡散するのを防止する。これにより、主アシスト
ガスは図5(b) で述べたようにワーク4の切断面4aか
ら剥離することが抑止され、切断面4aの深部において
もアシストガスの機能を十分に発揮させることができ
る。特に、鋼材のワーク4に対して主アシストガスに酸
素ガスを用い、ワークとの酸化反応熱を利用してワーク
切断を促進する場合にはその効果が大であり、これによ
り厚板ワークの高速切断が可能となる。
According to this embodiment, the auxiliary assist gas blown out toward the deep portion of the cutting groove 4b of the work 4 through the auxiliary torch 5 suppresses the flow of the main assist gas blown right below the processing head 1 from obliquely rearward. Prevent the main assist gas from diffusing. As a result, the main assist gas is prevented from being separated from the cut surface 4a of the work 4 as described with reference to FIG. 5B, and the function of the assist gas can be sufficiently exerted even in the deep portion of the cut surface 4a. . In particular, when oxygen gas is used as the main assist gas for the steel workpiece 4 and the heat of oxidation reaction with the workpiece is used to promote the cutting of the workpiece, the effect is great. Cutting becomes possible.

【0019】また、この場合に、補助アシストガスに窒
素などの不活性ガスを用いることにより次記のような効
果が得られる。すなわち、ワーク4が例えば炭素鋼のよ
うに鉄成分の割合がが高く、かつ熱伝導性も良い材質で
ある場合に、加工ヘッド1を通じて供給する主アシスト
ガスに酸素ガスを使用すれば、厚板の高速切断が可能で
あるが、ワーク4の高い熱伝導性によりレーザ照射地点
に生じた発熱が周辺に伝熱し、これが原因で切断面の周
辺に不要な溶融ドロスが付着したり、切断溝幅が広がっ
て切断精度が低下するなどの不具合が生じる。
In this case, the following effects can be obtained by using an inert gas such as nitrogen as the auxiliary assist gas. That is, when the work 4 is made of a material having a high iron component ratio and a good thermal conductivity, such as carbon steel, and using oxygen gas as the main assist gas supplied through the processing head 1, High-speed cutting is possible, but the heat generated at the laser irradiation point is transferred to the periphery due to the high thermal conductivity of the work 4, causing unnecessary molten dross to adhere to the periphery of the cut surface and the cutting groove width Causes a problem that the cutting accuracy is reduced and the cutting accuracy is reduced.

【0020】かかる点、主アシストガスに酸素ガス、補
助アシストガスに窒素などの不活性ガスを用い、前記の
ように主アシストガスが切断面から剥離して周辺に拡散
するのを防ぐようにすることにより、酸素アシストガス
とワークとの酸化反応が切断面4aの周辺にまで広がる
のを防いで、切断精度の向上化が図れる。 〔実施例3〕図3は本発明の請求項3に対応する実施例
を示すものである。この実施例は、先記した実施例1と
実施例2の構成を併用しており、加工ヘッド1に組合せ
てその後方に配した補助トーチ5には、集光レンズ6の
ほかアシストガス導入口7を備えている。そして、補助
レーザビームは集光レンズ6の焦点位置をワーク4の切
断面4aの深部(Q点)に合わせワーク4に照射するよ
うにし、補助アシストガスは補助レーザビームと同軸に
ワーク4の切断溝4bを通じて切断面4aの深部に向け
て吹きつけるようにする。
In this respect, an oxygen gas is used as the main assist gas and an inert gas such as nitrogen is used as the auxiliary assist gas so as to prevent the main assist gas from being separated from the cut surface and diffused to the periphery as described above. This prevents the oxidation reaction between the oxygen assist gas and the work from spreading to the vicinity of the cut surface 4a, thereby improving cutting accuracy. [Embodiment 3] FIG. 3 shows an embodiment corresponding to claim 3 of the present invention. In this embodiment, the configuration of the first embodiment and the second embodiment described above are used in combination. The auxiliary torch 5 which is combined with the processing head 1 and disposed at the rear thereof has a condensing lens 6 and an assist gas inlet. 7 is provided. Then, the auxiliary laser beam is applied to the work 4 by adjusting the focal position of the condenser lens 6 to the deep portion (point Q) of the cut surface 4a of the work 4, and the auxiliary assist gas is used to cut the work 4 coaxially with the auxiliary laser beam. It sprays toward the deep part of the cut surface 4a through the groove 4b.

【0021】この実施例によれば、先記した実施例1の
機能と実施例2の機能を同時に発揮することができ、そ
の相乗効果により板厚がより一層厚いワーク4を高速で
精度良く切断することかできるようになる。なお、図示
実施例においては、補助トーチ5を1箇所として該補助
トーチを通じて補助アシストガスをワークの切断面の深
部に供給するようにしているが、応用実施例として補助
トーチを複数箇所に設け、ワークの材質,板厚などに合
わせて補助アシストガスの種類を選択したり、同時に複
数箇所から切断面の異なる深部位置に補助アシストガス
を供給することも可能である。
According to this embodiment, the function of the first embodiment and the function of the second embodiment can be simultaneously exhibited, and the work 4 having a larger thickness can be cut at high speed and with high accuracy by the synergistic effect. You can do it. In the illustrated embodiment, the auxiliary torch 5 is provided at one position, and the auxiliary assist gas is supplied to the deep portion of the cut surface of the work through the auxiliary torch. However, as an application example, the auxiliary torch is provided at a plurality of positions. It is also possible to select the type of auxiliary assist gas in accordance with the material and the thickness of the work, or to simultaneously supply the auxiliary assist gas from a plurality of locations to different deep positions of the cut surface.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上述べたように、本発明のレーザ切断
加工方法によれば、ワークの表面側から加工ヘッドを通
じて照射,供給する主レーザビーム,主アシストガスに
対して、切断方向の後方からワーク切断面の深部に向け
て補助レーザビーム,ないし補助アシストガスを照射,
供給するようにしたことにより、従来のレーザ切断方法
で問題となっていた厚板ワークの深部における切断不良
の問題を解消して厚板ワークを高速で精度よく切断する
ことができ、これによりレーザ切断加工に要求される厚
板金属材の切断要請にも十分に対応可能なレーザ切断加
工方法を得ることができる。
As described above, according to the laser cutting method of the present invention, the main laser beam and the main assist gas irradiated and supplied from the front surface side of the work through the processing head from behind the cutting direction. Auxiliary laser beam or auxiliary assist gas is irradiated toward the deep part of the workpiece cut surface,
By supplying the material, the problem of poor cutting at the deep part of the thick work, which has been a problem with the conventional laser cutting method, can be solved and the thick work can be cut at high speed and with high accuracy. A laser cutting method capable of sufficiently responding to a request for cutting a thick metal material required for cutting can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1に係るレーザ切断加工法に適
用する装置の略示構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus applied to a laser cutting method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例2に係るレーザ切断加工法に適
用する装置の略示構成図
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an apparatus applied to a laser cutting method according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例3に係るレーザ切断加工法に適
用する装置の略示構成図
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an apparatus applied to a laser cutting method according to a third embodiment of the present invention.

【図4】従来のレーザ切断加工法に使用する同軸型加工
ヘッドの略示構成図
FIG. 4 is a schematic structural view of a coaxial processing head used in a conventional laser cutting method.

【図5】図4の加工ヘッドによるレーザ切断加工の動作
説明図であり、(a) はワークの板厚とレーザビームの伝
播による広がりとの関係を表す図、(b) はワークに照射
したレーザビームが切断溝の中を伝播する際の経路を表
す図、(c) はワークの切断面近傍を通流するアシストガ
スの流れ状態を表す図
5A and 5B are explanatory diagrams of the operation of laser cutting by the processing head of FIG. 4; FIG. 5A is a diagram showing the relationship between the thickness of a work and the spread due to the propagation of a laser beam; Diagram showing the path when the laser beam propagates through the cut groove, and (c) shows the flow state of the assist gas flowing near the cut surface of the work

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加工ヘッド 2 トーチ 2a ノズル 2b アシストガス導入口 3 集光レンズ 4 ワーク 4a 切断面 4b 切断溝 5 補助トーチ 6 補助レーザビームの集光レンズ 7 補助アシストガス導入口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing head 2 Torch 2a Nozzle 2b Assist gas introduction port 3 Condensing lens 4 Work 4a Cutting surface 4b Cutting groove 5 Auxiliary torch 6 Condensing lens of auxiliary laser beam 7 Auxiliary assist gas introduction port

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】加工ヘッドより厚板金属材のワークに向け
てレーザビームの照射とアシストガスの供給を行いつ
つ、レーザビームの照射位置を切断方向に移動してワー
クを切断するレーザ切断加工方法において、前記レーザ
ビームを主レーザビームとして、その照射位置に対応し
たワーク切断面の深部に向け、切断方向の後方から補助
レーザビームを照射するようにしたことを特徴とするレ
ーザ切断加工方法。
1. A laser cutting method for cutting a work by moving a laser beam irradiation position in a cutting direction while irradiating a laser beam and supplying an assist gas from a processing head to a work of a thick metal material. , Wherein the laser beam is used as a main laser beam, and an auxiliary laser beam is irradiated from behind the cutting direction toward a deep portion of a workpiece cutting surface corresponding to the irradiation position.
【請求項2】加工ヘッドより厚板金属材のワークに向け
てレーザビームの照射とアシストガスの供給を行いつ
つ、レーザビームの照射位置を切断方向に移動してワー
クを切断するレーザ切断加工方法において、前記アシス
トガスを主アシストガスとして、レーザビームの照射位
置に対応したワーク切断溝内の深部に向け、切断方向の
後方からに補助アシストガスを吹きつけるようにしたこ
とを特徴とするレーザ切断加工方法。
2. A laser cutting method for cutting a work by moving a laser beam irradiation position in a cutting direction while irradiating a laser beam and supplying an assist gas from a processing head to a work of a thick metal material. In the laser cutting, the assist gas is used as a main assist gas, and an auxiliary assist gas is blown from the rear in a cutting direction toward a deep portion in a work cutting groove corresponding to a laser beam irradiation position. Processing method.
【請求項3】加工ヘッドより厚板金属材のワークに向け
てレーザビームの照射とアシストガスの供給を行いつ
つ、レーザビームの照射位置を切断方向に移動してワー
クを切断するレーザ切断加工方法において、前記レーザ
ビームおよびアシストガスをそれぞれ主レーザビーム,
主アシストガスとして、主レーザビームの照射位置に対
応したワーク切断面の深部に向け、切断方向の後方から
補助レーザビームの照射と、補助アシストガスの吹きつ
供給を行うようにしたことを特徴とするレーザ切断加工
方法。
3. A laser cutting method for cutting a work by moving a laser beam irradiation position in a cutting direction while irradiating a laser beam and supplying an assist gas from a processing head to a work of a thick metal material. In the method, the laser beam and the assist gas are respectively used as a main laser beam,
As the main assist gas, the auxiliary laser beam is radiated from behind the cutting direction and the auxiliary assist gas is blown and supplied toward the deep part of the workpiece cutting surface corresponding to the irradiation position of the main laser beam. Laser cutting processing method.
【請求項4】請求項2または3のいずれかに記載のレー
ザ切断加工方法において、鋼材のワークに対して主アシ
ストガスを酸素ガス、補助アシストガスを不活性ガスと
したことを特徴とするレーザ切断加工方法。
4. A laser cutting method according to claim 2, wherein the main assist gas is an oxygen gas and the auxiliary assist gas is an inert gas for a steel workpiece. Cutting processing method.
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