JP2010089137A - Manufacturing method, cutting method, and laser beam machining apparatus of workpiece - Google Patents
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Description
本発明は、レーザビーム加工によるワークの切断方法、ワーク製造方法、及びワークを切断するためのレーザビーム加工装置に関する。 The present invention relates to a workpiece cutting method, a workpiece manufacturing method, and a laser beam machining apparatus for cutting a workpiece by laser beam machining.
レーザビーム加工によるワークの切断方法では、ワーク切断部位を貫通したレーザビームがワーク支持台に反射して、ワーク裏面に接触し、ワークを焼損するため、ワークと支持台との接地面を最小とする方法が知られているが、ワーク下方にある切り屑等に反射して、再び切断部位を通り抜けて周囲に散乱し、光路形成部品などを焼損するという問題点があった。これを防ぐ方法として、特許文献1には、被加工物支持台(テーブル)の、加工媒体(ワーク)の直行方向軸と垂直に交わる面に対して傾斜させるように第1の支持板を設置して、上記被加工物を貫通した加工媒体を第1の支持板が反射させ、そして、前記第1の支持板で反射された加工媒体を第2の支持板が反射させるように構成し、前記第1の支持板と上記第2の支持板とで上記加工媒体を交互に反射させて加工媒体のエネルギーを減衰させる方法や、前記支持板の角度を任意に選択するための支持板傾斜角調整手段を備えることで、支持板の角度を容易に変化させることが可能であることが記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、ワークが複雑な三次元形状を有する場合や、剛性が低いため容易に変形してしまう場合には、ワークをしっかりと固定することが出来なかった。
In the method of cutting a workpiece by laser beam processing, the laser beam penetrating the workpiece cutting site is reflected on the workpiece support base and touches the back surface of the workpiece to burn out the workpiece. Therefore, the ground contact surface between the workpiece and the support platform is minimized. However, there is a problem in that it is reflected by chips or the like below the workpiece, and again passes through the cutting portion and is scattered to the surroundings to burn out the optical path forming component. As a method for preventing this, in
However, in the method described in
また、特許文献2には、ワークを密着させるためのテーブルに、テーパ面によって外方向に拡がるように開口する複数の貫通穴が形成されており、強度を下げることなくレーザビームのワーク裏面への反射を減らすことが可能であることが記載されている。
しかしながら、特許文献2に記載の方法では、レーザ切断部位のワークとテーブルの接地面積が大きくなるため、耐熱性の低い汎用樹脂成形体や、剛性が低いため容易に変形してしまう場合には、接地部での直接反射もしくは接地部の温度上昇により、ワークの焼損または変形を防止することが出来ない。また、複雑な三次元形状の場合には貫通孔の設定が困難になる場合がある。
However, in the method described in
本発明が解決しようとする課題は、レーザビーム加工によるワークの切断にあたり、ワーク切断部位を貫通したレーザビームの反射光または貫通光が、万が一ワーク裏面に接触しても、ワークを焼損することのないワークの製造方法、及び、ワークを切断するためのレーザビーム加工装置を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is that when a workpiece is cut by laser beam machining, the reflected light or penetrating light of the laser beam penetrating the workpiece cutting portion may burn the workpiece even if it contacts the back surface of the workpiece. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a workpiece, and a laser beam processing apparatus for cutting the workpiece.
本発明者らは鋭意検討した結果、樹脂成形体からなるワークの内面形状と類似した表面形状を有し且つワークのレーザ切断部位と一致する位置に貫通溝が設けられたワークを載せるためのテーブルに、ワークを載せてレーザビームを走査照射してワークを切断する際の、ワーク切断部におけるレーザビーム光量と、ワークを切断し貫通溝を通過した後再度貫通溝を通過してワーク裏側に到達した時のレーザビーム光量とを特定することで、前記課題を解決した。 As a result of intensive studies, the present inventors have found a table on which a workpiece having a surface shape similar to the inner surface shape of a workpiece made of a resin molded body and having a through groove provided at a position coinciding with the laser cutting site of the workpiece is placed. When the workpiece is placed and scanned with a laser beam to cut the workpiece, the amount of the laser beam at the workpiece cutting section and the workpiece cut through the through groove and then through the through groove again to reach the back of the workpiece The problem was solved by specifying the amount of laser beam at the time.
すなわち本発明は、樹脂成形体であるワークの内面形状と類似した表面形状を有し且つワークのレーザ切断部位と一致する位置に貫通溝が設けられた、ワークを載せるためのテーブルに、ワークの内面をテーブルの表面形状に沿わせて載せる工程と、
前記テーブルに向けてレーザビームを走査照射してワークを切断する工程とを含む、切断されたワークの製造方法であって、
ワーク切断部位におけるレーザビーム光量A1が、A0×1.2〜A0×3.0の範囲内であり、
且つ、ワークを切断し貫通溝を通過した後再度貫通溝を通過してワーク裏側に到達した時のレーザビーム光量A2が、A0×0.90未満(但しA0は、前記ワークを切断するために必要なレーザビームの最低光量である)である切断されたワークの製造方法を提供する。
ここで、レーザビームの最低光量A0とは、炭酸ガスレーザ加工機を用いて、走査速度1000mm/分、ワークとレーザビームが垂直である場合に、ワークが完全に切断できるレーザビーム光量の最低値のことを言う。
That is, the present invention has a surface shape similar to the shape of the inner surface of a workpiece, which is a resin molded body, and is provided with a through groove provided at a position coinciding with the laser cutting site of the workpiece, A process of placing the inner surface along the surface shape of the table;
A method of manufacturing a cut workpiece, comprising a step of cutting a workpiece by scanning and irradiating a laser beam toward the table,
The amount of laser beam A1 at the workpiece cutting site is in the range of A0 × 1.2 to A0 × 3.0,
In addition, when the workpiece is cut and passed through the through groove, the laser beam light quantity A2 when passing through the through groove again and reaching the back side of the workpiece is less than A0 × 0.90 (however, A0 is for cutting the workpiece) A method of manufacturing a cut workpiece that is the minimum amount of laser beam required).
Here, the minimum light amount A0 of the laser beam is the minimum value of the light amount of the laser beam that can completely cut the workpiece when the workpiece and the laser beam are vertical using a carbon dioxide laser processing machine when the scanning speed is 1000 mm / min. Say that.
また本発明は、樹脂成形体であるワークの内面形状と類似した表面形状を有し且つワークのレーザ切断部位と一致する位置に貫通溝が設けられた、ワークを載せるためのテーブルに、ワークの内面をテーブルの表面形状に沿わせて載せる工程と、
前記テーブルに向けてレーザビームを走査照射してワークを切断する工程とを含む、ワークの切断方法であって、
ワーク切断部位におけるレーザビーム光量A1が、A0×1.2〜A0×3.0の範囲内であり、
且つ、ワークを切断し貫通溝を通過した後再度貫通孔を通過してワーク裏側に到達した時のレーザビーム光量A2が、A0×0.90未満(但しA0は、前記ワークを切断するために必要なレーザビームの最低光量である)であるワークの切断方法を提供する。
Further, the present invention provides a table for placing a workpiece having a surface shape similar to the inner surface shape of the workpiece, which is a resin molded body, and having a through groove provided at a position coincident with the laser cutting portion of the workpiece. A process of placing the inner surface along the surface shape of the table;
A method of cutting a workpiece, comprising a step of scanning a laser beam toward the table and cutting the workpiece.
The amount of laser beam A1 at the workpiece cutting site is in the range of A0 × 1.2 to A0 × 3.0,
In addition, the amount of laser beam A2 when the workpiece is cut and passed through the through groove and then again passes through the through hole and reaches the back side of the workpiece is less than A0 × 0.90 (however, A0 is for cutting the workpiece) Provided is a method for cutting a workpiece, which is the minimum light amount of a necessary laser beam.
また本発明は、樹脂成形体であるワークの内面形状と類似した表面形状を有し且つワークのレーザ切断部位と一致する位置に貫通溝が設けられた、ワークを載せるためのテーブルと、ワークをレーザビーム加工するために、前記テーブルに向けてレーザビームを走査照射するレーザー発振機と、ワークを切断し貫通溝を通過したレーザビームを反射もしくは吸収させるための遮蔽板と、を有するレーザビーム加工装置を提供する。 Further, the present invention provides a table for placing a workpiece having a surface shape similar to the inner surface shape of the workpiece, which is a resin molded body, and having a through groove provided at a position coinciding with the laser cutting portion of the workpiece, In order to perform laser beam processing, laser beam processing includes a laser oscillator that scans and irradiates a laser beam toward the table, and a shielding plate that reflects or absorbs the laser beam that has cut the workpiece and passed through the through groove. Providing equipment.
本発明により、樹脂成形体からなるワークについて、ワークを貫通したレーザビームの反射光または貫通光の影響による焼損や変形がなく、きれいに切断できる。特に、前記ワークがシート状の三次元成形体の場合には、前記の焼損や変形が効果的に防止できることから、本発明の効果が高い。 According to the present invention, a workpiece made of a resin molded body can be cut cleanly without being burned or deformed by the reflected light of the laser beam penetrating the workpiece or the influence of the penetrating light. In particular, when the workpiece is a sheet-like three-dimensional molded body, the above-described burnout and deformation can be effectively prevented, and thus the effect of the present invention is high.
以下に、図面を参照して、本発明の切断されたワークの製造方法を説明する。
本発明の切断されたワークの製造方法は、樹脂成形体であるワークの内面形状と類似した表面形状を有し且つワークのレーザ切断部位と一致する位置に貫通溝が設けられた、ワークを載せるためのテーブルに、ワークの内面をテーブルの表面形状に沿わせて載せる工程と、前記テーブルに向けてレーザビームを走査照射してワークを切断する工程とを含み、前記ワーク切断部位におけるレーザビーム光量A1が、A0×1.2〜A0×3.0の範囲内であり、且つ、ワークを切断し貫通孔を通過した後再度貫通溝を通過してワーク裏側に到達した時のレーザビーム光量A2が、A0×0.90未満(但しA0は、前記ワークを切断するために必要なレーザビームの最低光量である)であることを特徴とする。
図1に本発明の具体的態様の一例1を示す。図1において、樹脂成形体からなるワーク2の内面形状を類似した表面形状を有するテーブル3には、貫通溝4が設けられている。貫通溝4はワーク2の切断部位に一致するように設けられている。
Below, with reference to drawings, the manufacturing method of the cut work of the present invention is explained.
The method of manufacturing a cut workpiece according to the present invention places a workpiece having a surface shape similar to the inner surface shape of the workpiece, which is a resin molded body, and having a through groove provided at a position coinciding with the laser cutting portion of the workpiece. A step of placing the inner surface of the work along the surface shape of the table on the table for cutting, and a step of cutting the work by scanning and irradiating a laser beam toward the table, and the amount of laser beam at the work cutting site The amount of laser beam A2 when A1 is in the range of A0 × 1.2 to A0 × 3.0, and when the workpiece is cut and passed through the through hole, then again passes through the through groove and reaches the back side of the workpiece. Is less than A0 × 0.90 (where A0 is the minimum amount of laser beam necessary to cut the workpiece).
FIG. 1 shows an example 1 of a specific embodiment of the present invention. In FIG. 1, a
本発明で使用するワーク2は樹脂成形体である。中でも、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂の成形体が本発明の効果を良く発揮でき好ましく、該樹脂成形体の肉厚の薄いものが、本発明の方法に特に適している。従来レーザ加工機による切断は、レーザ照射部の局所的な加熱により材料を溶融させて切断するため、熱可塑性樹脂等の耐熱性の低い材料、特に肉厚が薄いものは熱変形し易いという問題があったが、本発明の製造方法では、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂の成形体であって、その肉厚が薄いものであっても良好に切断することが可能である。
肉厚は具体的には、容易にレーザ切断できる5mmまでの範囲内が好ましく、ワーク2を貫通したレーザビームの反射光または貫通光の影響による焼損や変形が効果的に防止できることから、0.1〜1mmの範囲内が更に好ましい。また、前述の理由から、ワーク2の引張弾性率としては、100〜5000MPaの範囲内が好ましい。なお引張弾性率は、JIS K−7127に従った方法による測定による弾性率である。
The
Specifically, the wall thickness is preferably within a range of up to 5 mm where laser cutting can be easily performed, and it is possible to effectively prevent burnout and deformation due to the reflected light of the laser beam penetrating the
ワーク2の形状は特に限定はないが、通常は完成品となる前の切断を要する形状であり、例えば平板(シート)状や三次元立体形状であることが多い。例えばシート状の熱可塑性樹脂を熱成形させた三次元立体形状を有する成形体は、シートの一部を立体成形させており該立体成形部のみが完成品となる場合が多く、立体成形部と成形されていないシート部分とを切断する必要がある。本発明の方法は、このようなシート状の熱可塑性樹脂を熱成形させた三次元立体形状を有する樹脂成形体の切断に特に適している。
The shape of the
前記ワーク2の主成分となる熱可塑性樹脂としては、具体的には、真空成形または射出成型等の加熱成形を行なうため、軟化点が30〜300℃の範囲にある熱可塑性樹脂を主体とすることが好ましい。例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレートやポリエチルメタクリレートなどのアクリル樹脂、アイオノマー樹脂、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリル−スチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、アクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン樹脂、アクリロニトリル−エチレンゴム−スチレン樹脂、メチルメタクリレート−スチレン樹脂、スチレン−ブタジエン−スチレン樹脂、スチレン−イソプレン−ブタジエン−スチレン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、エチレン−アクリル酸樹脂、エチレン−エチルアクリレート樹脂、エチレン−ビニルアルコール樹脂、ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリデンなどの塩素樹脂、ポリフッ化ビニルやポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、メチルペンテン樹脂、セルロース系樹脂、および、オレフィン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、スチレン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー等の熱可塑性エラストマー等を単独または2種類以上混合して用いることができる。
また、これらの熱可塑性樹脂には成形性が阻害しない範囲で慣用の添加剤を添加してもよく、例えば、可塑剤、耐光性添加剤(紫外線吸収剤、安定剤等)、酸化防止剤、オゾン化防止剤、活性剤、耐電防止剤、滑剤、耐摩擦剤、表面調節剤(レベリング剤、消泡剤、ブロッキング防止剤等)、防カビ剤、抗菌剤、分散剤、難燃剤及び加流促進剤や加流促進助剤等の添加剤を配合してもよい。また熱変形等を改良する目的で無機フィラーを適宜添加してもよい。また意匠性を付与する目的で、着色材を添加してもよい。これら添加剤は単独で使用しても2種類以上を併用してもよい。
Specifically, the thermoplastic resin as the main component of the
In addition, conventional additives may be added to these thermoplastic resins as long as the moldability is not inhibited. For example, plasticizers, light-resistant additives (ultraviolet absorbers, stabilizers, etc.), antioxidants, Ozonization inhibitor, activator, antistatic agent, lubricant, antifriction agent, surface conditioner (leveling agent, antifoaming agent, antiblocking agent, etc.), antifungal agent, antibacterial agent, dispersant, flame retardant and vortex You may mix | blend additives, such as a promoter and a wake-promoting auxiliary. Moreover, you may add an inorganic filler suitably for the purpose of improving a heat deformation. Moreover, you may add a coloring material in order to provide the designability. These additives may be used alone or in combination of two or more.
前記ワーク2がシート状である場合は、前記熱可塑性樹脂の単体あるいは混合物を単独もしくは2種類以上積層したシートを用いることができる。また、前記シートの表面に、インキまたは塗料を常法により展着させたり、真空蒸着法、スパッタリング法等により金属薄膜を形成させても良い。
更に、耐摩擦性、耐摩傷性、耐候性、耐汚染性、耐水性、耐薬品性、耐熱性等の特性を付与する目的で、前記シートの最表面に透明または半透明の表面保護層を1層以上有していても良い。このような表面保護層には、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーの他、イソシアネート基やエポキシ基を利用した熱硬化橋性樹脂、アクリレートモノマーやオリゴマー等を使用したUV、EB硬化性樹脂等を使用することができる。
When the
Furthermore, a transparent or translucent surface protective layer is provided on the outermost surface of the sheet for the purpose of imparting characteristics such as friction resistance, abrasion resistance, weather resistance, stain resistance, water resistance, chemical resistance, and heat resistance. One or more layers may be provided. For such a surface protective layer, in addition to thermoplastic resins and thermoplastic elastomers, thermosetting bridge resins using isocyanate groups and epoxy groups, UV and EB curable resins using acrylate monomers and oligomers, etc. are used. can do.
前記ワーク2が三次元成形体の場合、前記シートを常法により熱成形する方法や、射出成形等の方法により、溶融あるいはペレット状の熱可塑性樹脂を熱成形する方法等がある。前述の前記シートを常法により熱成形する方法としては、例えば、熱板圧空成形法、真空成形法、超高圧成形法、圧空成形法、圧空真空成形法、マッチモールド成形法、プレス成形法、真空積層プレス成形法等の既存の熱成形方法により得ることができる。また必要に応じてプラグを使用するするストレート法、ドレープ法、プラグアシスト法、エアスリップ法、スナップバック法等の方法を併用しても良い。また加熱方法は、輻射熱や誘電加熱等の間接加熱法、熱板等に接触させて加熱を行なう直接加熱法のどちらを用いても良い。この場合、使用するテーブルにおいて、ワークの内面形状と類似した表面形状を設計し易いことから、凸形状金型により熱成形されることが好ましい。
When the
樹脂成形体であるワーク2のうち、肉厚の薄いワーク2は剛性が低く変形し易いため、ワーク2の内面形状と類似した表面形状を有したテーブルが必要となる。そのため、図1におけるテーブル3は、ワーク2の内面形状と類似した表面形状を有し、その寸法誤差は1%未満であることが好ましい。テーブル3の作製方法としは、ワーク2を成形する金型の内面形状に、ワーク2固有の成形収縮率を考慮して、ワーク2の内面形状と類似した表面形状を有するテーブル3を作製する方法があげられる。具体的には、ワーク2固有の成形収縮率がa%である場合、ワーク2を成形する金型の内面形状のCADデータに対して、X軸、Y軸、Z軸方向それぞれを(100−a)±0.5%に縮小したCADデータを用いて、切削加工、鋳造加工、樹脂反転加工等によりテーブル3を作製することが好ましい。また、ワーク2がある程度の剛性を有する場合には、ワーク2の内面に直接、硬化性樹脂や石膏等を流し込む注型加工によりテーブル3を作製しても良い。
また、テーブル3は、レーザビーム加工を行いやすいよう、テーブル支柱7や側板5等で保持することが好ましい。こうすることで、高さを調整できる。またテーブル3内部に入ったレーザビームが予期せぬ部分から漏れることを防止する目的として、側板5はテーブル下部を全て覆う形状とすることが好ましい。
テーブル3の材質は特に限定されないが、ワーク2を貫通したレーザビームがテーブル3の内側に接触しても耐久性を保てるといった観点から、熱硬化性樹脂、あるいはアルミニウムや鉄等の鋼材であることが好ましい。またテーブル3の厚みは、レーザビームが接触しても耐久性を保つことができ発熱を防止できるといった観点から、5〜25mmの範囲内が好ましい。また、レーザビームがテーブル3内部に接触して発熱し、ワーク2自体の温度を著しく上昇させるおそれがある場合には、テーブル3内部に冷却機構(不図示)を設けても良い。該冷却機構としては特に限定されず、通常冷却媒体として使用される水や空気を適宜使用することが出来る。
また、テーブル3に設ける貫通溝4の幅は、ワーク2の形状保持性およびレーザビーム切断面の放射冷却の観点から、1〜10mmの範囲内が好ましい。すなわち、貫通溝4の幅が前記範囲を超えると、切断部位付近のワーク2が変形し易くなり、また、前記範囲より小さいと、レーザビームにより切断されたワーク2が冷却不足となり変形し易くなる。
また、テーブル3の内部に後述の遮蔽板(図2 8)を設ける場合は、該内部を空洞として遮蔽板を設置し易くすることが好ましい。
Of the
Moreover, it is preferable to hold | maintain the table 3 with the table support |
The material of the table 3 is not particularly limited, but it should be a thermosetting resin or a steel material such as aluminum or iron from the viewpoint of maintaining durability even when the laser beam penetrating the
Further, the width of the through
Moreover, when providing the below-mentioned shielding board (FIG. 28) inside the table 3, it is preferable to make it easy to install a shielding board by making this inside into a cavity.
レーザビームを走査照射してワーク2を切断する際には、テーブル3にワーク2を載せて、テーブル3とワーク2をある程度密着させることが必要である。このために、ワーク2の外面形状と類似の押さえ治具(不図示)を用いる方法や、ワーク2をテーブル3側から真空パット等(不図示)で吸引する方法が挙げられる。
真空パットの設置方法は特に限定されないが、テーブル3の表面形状を損ねないよう設置する必要があり、例えば、テーブル3の表面に凹み形状を設けて、真空パッドがテーブル3の表面から突出しないよう設置することが好ましい。また、真空パッドの設置部位は、特に限定されないが、ワーク2がシート状の三次元成形体の場合は、シート状の三次元成形体であるワーク2に真空パッドが吸着した際に変形する恐れがあるため、吸引によるワーク2の変形を考慮する必要があり、例えば、レーザ切断部より5mm以上離れた位置に設置することが好ましい。また、真空パットの形状および吸引力は、特に限定されず、ワークの肉厚や剛性によって適宜選定すれば良い。
When cutting the
The method of installing the vacuum pad is not particularly limited, but it is necessary to install the vacuum pad so as not to impair the surface shape of the table 3. For example, a concave shape is provided on the surface of the table 3 so that the vacuum pad does not protrude from the surface of the table 3. It is preferable to install. Moreover, although the installation site | part of a vacuum pad is not specifically limited, When the workpiece |
前記テーブル3に向けてレーザビームを走査照射してワーク2を切断する工程について、具体的に以下に述べる。
レーザビームの種類は、特に限定されず、炭酸ガスレーザ、YAGレーザ、エキシマレーザ、高調波レーザ、半導体レーザ等を用いることができるが、前述の熱可塑性樹脂を主成分とするワーク2を切断可能であり、且つ汎用性が高いことから、炭酸ガスレーザを用いることが好ましい。また、レーザ切断部位が三次元形状を有する場合は、三次元レーザ加工機を使用することが好ましい。三次元レーザ加工機は、レーザ発振ヘッドが三次元に自在可動する機能を備えており、具体的には、3軸以上が可動するロボットアームの先端にレーザ発振ヘッドを配するレーザ加工機を指す。
図1におけるレーザ発振ヘッド1の先端とワーク2表面との距離については、特に限定されず、レーザ集光レンズの焦点距離により適宜調整すれば良いが、レーザ切断面がきれいであることから、1mm以上、前記のレーザ集光レンズの焦点位置+10mm以内の範囲内であることが好ましい。また、ワーク2表面とレーザビームとの角度は、ワーク2の切断面がきれいであることから、ワーク2に対して90度(面直)であることが最も好ましいが、ワーク2の形状とレーザ発振ノズル1の形状の関係により90度に保つことが困難である場合にはワーク2に対して30度〜90度の範囲内となるようにすることが好ましく、45度〜90度がより好ましい。レーザ走査速度は、ワーク2の材質および肉厚により適宜調整が必要であるが、切断面がきれいであることから、500〜10000mm/minの範囲内であることが好ましい。
The step of cutting the
The type of the laser beam is not particularly limited, and a carbon dioxide laser, a YAG laser, an excimer laser, a harmonic laser, a semiconductor laser, or the like can be used, but the
The distance between the tip of the
通常、レーザ発振ヘッド1の先端からは、アシストガスと呼ばれる圧搾ガスが吹き出しており、レーザビームによる溶融物をワーク2から排除したり、溶融飛散物から集光レンズを保護する役割を有する。本発明では樹脂成形体からなるワークを使用するため、アシストガスとしては、窒素ガス、空気またはアルゴンガスが好ましい。またアシストガスとして酸素ガスを用いると、材料の燃焼を促進し切断効率をあげることもできるが、レーザ切断部が酸化劣化する可能性があるため、酸化劣化し易い熱可塑性樹脂を使用する場合には注意が必要である。また、アシストガスの噴出圧力および風量については、特に限定されないが、ワークの材質および肉厚により適宜調整する必要がある。
Usually, a compressed gas called assist gas is blown out from the tip of the
本発明においては、ワーク切断部位におけるレーザビーム光量A1が、A0×1.2〜A0×3.0の範囲内であり、且つ、ワークを切断し貫通溝を通過した後再度貫通溝を通過してワーク裏側に到達した時のレーザビーム光量A2が、A0×0.90未満(但しA0は、前記ワークを切断するために必要なレーザビームの最低光量である)とすることが特徴である。
このようにレーザビーム光量を設定することで、樹脂成形体からなるワークが、ワークを貫通したレーザビームの反射光または貫通光の影響による焼損や変形がなく、きれいに切断できる。特にワークがシート状の三次元成形体の場合には、前記の焼損や変形が効果的に防止できる。
In the present invention, the amount of laser beam A1 at the workpiece cutting site is in the range of A0 × 1.2 to A0 × 3.0, and after cutting the workpiece and passing through the through groove, it passes through the through groove again. The amount of laser beam A2 when reaching the back side of the workpiece is less than A0 × 0.90 (where A0 is the minimum amount of laser beam necessary to cut the workpiece).
By setting the amount of laser beam in this way, the workpiece made of a resin molded body can be cut cleanly without being burned or deformed by the influence of reflected light or penetrating light of the laser beam penetrating the workpiece. In particular, when the workpiece is a sheet-like three-dimensional molded body, the above-mentioned burnout and deformation can be effectively prevented.
前記ワークを切断するために必要なレーザビームの最低光量A0は、ワーク材質の主成分である熱可塑性樹脂の種類あるいは膜厚 により変化する。従って、ワーク材質が変わる毎、あるいは材質が同じ場合であっても膜厚が異なる毎に最低光量A0を設定することが必要となる。このとき、熱可塑性樹脂の種類による最低光量A0は、Tgに依存する場合が多い。
一方、材質が同じであり膜厚が異なる複数のワークの最低光量A0は、膜厚差が小さい場合には該光量A0の変化が微々である場合が多い。例えば膜厚差が500μm以下のワークの各々の最低光量光量A0は殆ど差がない。従って、例えばワークが、熱可塑性樹脂を主体成分とするシートを真空成形等により熱成形されて得られる三次元成形体である場合、真空成形前のシートと真空成形後のシートとの切断すべき部位の膜厚差が500μm以下であれば、熱成形前のシートで設定した最低光量A0を用いることができる。具体的には、厚み1mmのシートから得られる三次元成形体の切断部位の最大展開倍率が200%以内であれば、切断部位内での膜厚差は500μm以下となるため、熱成形前のシートにより設定された最低光量A0を用いることが可能である。このように、成形前のシート厚みと最大展開倍率から逆算して最低光量A0を設定する方法は、複雑な3次元形状であるワークの最低光量A0を設定するのに容易な方法である。
The minimum amount A0 of the laser beam necessary for cutting the workpiece varies depending on the type or film thickness of the thermoplastic resin that is the main component of the workpiece material. Therefore, it is necessary to set the minimum light amount A0 every time the workpiece material changes or every time the film thickness changes even if the material is the same. At this time, the minimum light quantity A0 depending on the type of the thermoplastic resin often depends on Tg.
On the other hand, the minimum amount of light A0 of a plurality of works having the same material and different film thicknesses is often small when the difference in film thickness is small. For example, there is almost no difference in the minimum light amount A0 of each workpiece having a film thickness difference of 500 μm or less. Therefore, for example, when the workpiece is a three-dimensional molded body obtained by thermoforming a sheet mainly composed of a thermoplastic resin by vacuum forming or the like, the sheet before vacuum forming and the sheet after vacuum forming should be cut. If the difference in film thickness at the part is 500 μm or less, the minimum light amount A0 set in the sheet before thermoforming can be used. Specifically, if the maximum expansion ratio of the cut portion of the three-dimensional molded body obtained from the sheet having a thickness of 1 mm is within 200%, the difference in film thickness within the cut portion is 500 μm or less. It is possible to use the minimum light amount A0 set by the sheet. As described above, the method of setting the minimum light amount A0 by calculating backward from the sheet thickness before forming and the maximum unfolding magnification is an easy method for setting the minimum light amount A0 of a workpiece having a complicated three-dimensional shape.
前記ワーク切断部位におけるレーザビーム光量A1の下限であるA0×1.2(具体的には前記ワークを切断するために必要なレーザビームの最低光量A0の1.2倍を表す)とは、ワーク2を綺麗に切断するための出力光量の下限値であり、該値を下回る場合、ワークは切断できるものの、レーザ切断面に凸凹の段差が生じてしまい市場価値が下がってしまう。また前記ワーク切断部位におけるレーザビーム光量A1の上限であるA0×3.0(具体的には前記ワークを切断するために必要なレーザビームの最低光量A0の3.0倍を表す)とは、ワーク2を綺麗に切断するための出力光量の上限値であり、該範囲を超えると、レーザ切断面にワークの溶融物が付着して異物が発生し易くなり好ましくない。
また、前記ワークを切断し貫通溝を通過した後再度貫通溝を通過してワーク裏側に到達した時のレーザビーム光量A2がA0×0.90未満であるとは、具体的には、ワークを切断した後のレーザビームが何らかの原因でテーブル内で反射し、再度貫通溝(この場合の貫通溝は、入射した箇所の貫通溝である場合と他の箇所の貫通溝である場合とがある)を通過してワーク裏面に到達する場合を想定しており、仮にそのような事態が生じたとしても、ワーク裏面が焼損および変形が発生することのない光量を示している。(具体的には、前記ワークを切断するために必要なレーザビームの最低光量A0の0.9倍未満を表す)。該範囲を超えると、前記事態が生じた場合に、ワーク2を切断し貫通溝4を通過した後のレーザビームが再度貫通溝4を通過してワーク裏側に到達した時に、ワークの焼損および変形が発生するため好ましくない。
A0 × 1.2, which is the lower limit of the laser beam light amount A1 at the workpiece cutting site (specifically, 1.2 times the minimum light amount A0 of the laser beam necessary for cutting the workpiece). 2 is a lower limit value of the output light amount for neatly cutting 2. If the value is less than this value, the workpiece can be cut, but an uneven step is formed on the laser cutting surface, and the market value is lowered. Further, A0 × 3.0 (specifically, 3.0 times the minimum light amount A0 of the laser beam necessary for cutting the workpiece), which is the upper limit of the laser beam amount A1 at the workpiece cutting site, This is the upper limit value of the output light amount for cutting the
In addition, when the workpiece is cut and passed through the through groove and then again passes through the through groove and reaches the back side of the workpiece, the laser beam quantity A2 is less than A0 × 0.90. The laser beam after cutting is reflected in the table for some reason and is again a through groove (in this case, the through groove may be a through groove at an incident place or a through groove at another place) The amount of light that does not cause burnout or deformation of the back surface of the work is shown even if such a situation occurs. (Specifically, it represents less than 0.9 times the minimum light amount A0 of the laser beam necessary for cutting the workpiece). If the above range is exceeded, when the above situation occurs, when the laser beam after cutting the
(レーザビーム光量の測定方法)
本発明において、レーザビーム光量は、レーザ加工機として、三菱電機株式会社製の三次元炭酸ガスレーザ加工機「VZ−1」を、レーザ光量測定装置として、Macken Instruments,INC製「Laser Power Probe」を用いて、以下の要領によりレーザビーム光量を測定したものとした。また、レーザビームの最低光量A0は以下のように測定したものとした。ただし、通常のレーザ加工機での切断と異なり、レーザ光量測定装置にレーザビームを20秒間照射し続ける必要があるため、レーザ発振ヘッドとレーザ光量測定装置を固定し、ワークを動かして切断しながら測定を行った。
(Measurement method of laser beam quantity)
In the present invention, the laser beam quantity is a three-dimensional carbon dioxide laser machine “VZ-1” manufactured by Mitsubishi Electric Corporation as a laser beam machine, and “Laser Power Probe” manufactured by Macken Instruments, Inc. as a laser beam quantity measuring device. The laser beam quantity was measured according to the following procedure. Further, the minimum light amount A0 of the laser beam was measured as follows. However, unlike cutting with a normal laser processing machine, it is necessary to continue irradiating the laser beam measuring device with a laser beam for 20 seconds, so the laser oscillation head and the laser beam measuring device are fixed and the workpiece is moved while cutting. Measurements were made.
(レーザビームの最低光量A0)
ワークとレーザ発振ヘッドの先端との距離を3mm、レーザ発振ヘッドの走査速度を1000mm/minとし、アシストガスとして設定圧力0.03MPaの乾燥空気を用いて、レーザ加工機の設定出力を変化させながらレーザビームを発振し、ワークが切断可能である最低設定出力を決める(図3−1参照)。次に、前記の最低設定出力で、レーザ発振ヘッドから3mmの位置にレーザ光量測定装置を固定し、レーザビームを20秒間発振し、レーザビーム光量A0を測定する(図3−2参照)。
(Minimum amount of laser beam A0)
While changing the set output of the laser processing machine, the distance between the workpiece and the tip of the laser oscillation head is 3 mm, the scanning speed of the laser oscillation head is 1000 mm / min, and dry air with a set pressure of 0.03 MPa is used as an assist gas. The laser beam is oscillated to determine the minimum set output at which the workpiece can be cut (see FIG. 3-1). Next, the laser light quantity measuring device is fixed at a
また、前記ワーク切断部位におけるレーザビーム光量A1の測定は、A0の測定方法に準拠する。また、前記ワークを切断し貫通溝を通過した後再度貫通溝を通過してワーク裏側に到達した時のレーザビーム光量A2の測定は、下記の通り行うものとする。 The measurement of the laser beam light amount A1 at the workpiece cutting site is based on the measurement method A0. In addition, the measurement of the laser beam light amount A2 when the workpiece is cut and passed through the through groove and then again passes through the through groove and reaches the back side of the workpiece is performed as follows.
(レーザビーム光量A2)
レーザビーム光量A2は、図2における遮蔽板8を有する場合と有さない場合とで測定方法が異なる。具体的には以下の方法により測定したものである。
(Laser beam light quantity A2)
The measurement method of the laser beam quantity A2 is different depending on whether the shielding plate 8 in FIG. 2 is provided or not. Specifically, it was measured by the following method.
(遮蔽板を有さない場合 レーザビーム光量A2の測定方法(1))
図4に示すように、レーザ発振ヘッドとレーザ光量測定装置を固定し、ヘッド先端から3mmの位置に置いたシート状のワークを速度1000mm/minで動かしながら、アシストガスとして設定圧力0.03MPaの乾燥空気を用いて、レーザビームを20秒間発振し、ワークを貫通したレーザビーム光量A2を測定する。なお、レーザ発振ヘッドとレーザ光量測定装置との距離は、「ワークを切断し貫通溝を通過した後再度貫通溝を通過してワーク裏側に到達した時」を想定していることから、使用するワークの複数ある貫通溝同士を結んだ最も長い距離とするか、もしくは、テスト用ワークを予め用意し、過剰のレーザビームで切断し、テスト用ワークの裏面を確認し、焼損および変形が発生している部位を特定し、その距離とする方法がある。後者の方法が簡便であり且つ確実であることから好ましい。
(When there is no shielding plate Measuring method (1) of laser beam quantity A2)
As shown in FIG. 4, the laser oscillation head and the laser light quantity measuring device are fixed, and a sheet-like workpiece placed at a
(遮蔽板を有する場合 レーザビーム光量A2の測定方法(2))
図5に示すように、レーザ発振ヘッド、レーザ光量測定装置および遮蔽板を固定し、ヘッド先端から3mmの位置に置いたシート状のワークを速度1000mm/minで動かしながら、アシストガスとして設定圧力0.03MPaの乾燥空気を用いて、レーザビームを20秒間発振し、ワークを貫通し、遮蔽板で反射したレーザビーム光量A2を測定する。なお、レーザ発振ヘッドとレーザ光量測定装置との距離、あるいはレーザ光量測定装置の位置は、「ワークを切断し貫通溝を通過した後再度貫通溝を通過してワーク裏側に到達した時」を想定していることから、遮蔽版を介して使用するワークの複数ある貫通溝同士を結んだ最も長い距離とするか、もしくは、テスト用ワークを予め用意し、過剰のレーザビームで切断し、テスト用ワークの裏面を確認し、焼損および変形が発生している部位を特定し、その距離あるいは位置とする方法がある。後者の方法が簡便であり且つ確実であることから好ましい。
(When having a shielding plate Measuring method (2) of laser beam light quantity A2)
As shown in FIG. 5, the laser oscillation head, the laser light quantity measuring device, and the shielding plate are fixed, and the set pressure 0 is set as the assist gas while moving the sheet-like workpiece placed at a
ワーク2を切断し貫通溝4を通過した後、再度貫通溝4を通過してワーク2裏側に到達するレーザビーム光量を前記、前記A2の範囲内とするための具体的方法としては、レーザビームを反射もしくは減衰させるための遮蔽板(図2参照 8)をテーブル3内に設ける方法が好ましい。遮蔽板の材質としては、カーボンまたは比較的融点の高い金属鋼材等が挙げられる。また、レーザビームは、レーザ発振ヘッド1先端からの距離が一定以上になるとレーザ光量の減衰が大きくなる傾向にある。このことから、ワーク2を切断し貫通溝4を通過した後再度貫通溝4を通過してワーク裏側に到達するまでの距離が30mm以上であると、レーザビームが減衰されなお前記A2の範囲内に収めることが可能である。
As a specific method for setting the amount of laser beam passing through the through
以下、本発明を実施例により説明する。
(実施例1)
(ワーク(1)を使用した、切断されたワークの製造方法)
光輝性加飾シート「メタラーレ」(平均厚み0.49mm、DIC株式会社製)を用い、シート温度140℃で真空成形することにより、縦154mm×横160mm×奥行き30mm(凹形状金型、角部:15mmR)の箱形状を有するワーク(1)(図6参照)を作成した。このワークでの最大展開倍率は150%であった。
なおメタラーレの層構成としては、表層側から、(1)ポリエチレン系カバーフィルム(50μm)、(2)アクリルウレタン系表面保護層(10μm)、ゴム変性PMMAフィルム層(125μm)、(4)光輝性インキ層(1μm)、(5)ポリエステルウレタン系接着剤層(5μm)、(6)ポリプロピレン系バッキングシート(300μm)であり、表層側(1)を前記凹形状金型に接触するように真空成形した。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.
Example 1
(Manufacturing method of a cut workpiece using workpiece (1))
Using a glittering decorative sheet “Metallare” (average thickness 0.49 mm, manufactured by DIC Corporation) and vacuum forming at a sheet temperature of 140 ° C., the length is 154 mm × width 160 mm × depth 30 mm (concave mold, corner : A workpiece (1) (see FIG. 6) having a box shape of 15 mmR) was produced. The maximum expansion ratio for this work was 150%.
In addition, as a layer structure of the metallare, from the surface layer side, (1) polyethylene-based cover film (50 μm), (2) acrylic urethane-based surface protective layer (10 μm), rubber-modified PMMA film layer (125 μm), (4) glitter Ink layer (1 μm), (5) Polyester urethane adhesive layer (5 μm), (6) Polypropylene backing sheet (300 μm), vacuum forming so that the surface layer side (1) is in contact with the concave mold did.
(レーザビーム光量測定および貫通光による裏面損傷評価)
ワーク(1)について、レーザ加工機として、三菱電機株式会社製の三次元炭酸ガスレーザ加工機「VZ−1」を、レーザ光量測定装置として、Macken Instruments,INC製「Laser Power Probe」を用いて、レーザビームの最低光量A0を測定した。
(Laser beam light quantity measurement and back surface damage evaluation by penetrating light)
For the workpiece (1), a three-dimensional carbon dioxide laser processing machine “VZ-1” manufactured by Mitsubishi Electric Corporation is used as a laser processing machine, and a “Laser Power Probe” manufactured by Macken Instruments, Inc. is used as a laser light quantity measuring device. The minimum light amount A0 of the laser beam was measured.
(レーザビームの最低光量A0)
ワーク(1)とレーザ発振ヘッドの先端との距離を3mm、レーザ発振ヘッドの走査速度を1000mm/minとし、アシストガスとして設定圧力0.03MPaの乾燥空気を用いて、レーザ加工機の設定出力を変化させながらレーザビームを発振し、ワーク切断部位(図6の11)のワークが切断可能である最低設定出力を決めた。次に、前記の最低設定出力で、レーザ発振ヘッドから3mmの位置にレーザ光量測定装置を固定し、レーザビームを20秒間発振し、レーザビーム光量A0を測定した。この結果、ワーク(1)のレーザビーム光量A0は70Wであった。
(Minimum amount of laser beam A0)
The distance between the workpiece (1) and the tip of the laser oscillation head is 3 mm, the scanning speed of the laser oscillation head is 1000 mm / min, and dry air with a set pressure of 0.03 MPa is used as the assist gas. The laser beam was oscillated while changing, and the minimum set output that can cut the workpiece at the workpiece cutting site (11 in FIG. 6) was determined. Next, the laser light quantity measuring device was fixed at a
レーザビーム光量A1(W)を130W(A0×1.6)、レーザビーム光量A2(W)を60W(A0×0.86)となるように、レーザ加工機「VZ−1」の設定出力を160Wとし、遮蔽版を使用せずにワーク(1)を切断した。レーザビーム光量A1(W)の測定位置は図6の11、レーザビーム光量A2(W)の測定部位は図6の12である。 The setting output of the laser processing machine “VZ-1” is set so that the laser beam light amount A1 (W) is 130 W (A0 × 1.6) and the laser beam light amount A2 (W) is 60 W (A0 × 0.86). The workpiece (1) was cut at 160 W without using a shielding plate. The measurement position of the laser beam light quantity A1 (W) is 11 in FIG. 6, and the measurement site of the laser beam light quantity A2 (W) is 12 in FIG.
ワーク切断部位における切断面の評価基準A、ワークを切断し貫通孔を通過した後再度貫通溝を通過してワーク裏側に到達した場合の評価基準Bを下記に示す。 Evaluation criteria A for the cut surface at the workpiece cutting site and evaluation criteria B when the workpiece is cut and passed through the through hole and then passed through the through groove again to reach the workpiece back side are shown below.
[評価基準A]
○:切断面が滑らかできれいに切断できる。
△:切断面にギザギザ状の段差、あるいは切断面に溶融したダマ状の段差が発生している。
×:切断できない
[Evaluation criteria A]
○: The cut surface is smooth and can be cut cleanly.
(Triangle | delta): The jagged-shaped level | step difference generate | occur | produced on the cut surface, or the flaw-like level | step difference fuse | melted on the cut surface has generate | occur | produced.
N: Cannot be cut
[評価基準B]
○:貫通光による裏面焼損無し
△:貫通光による焼損は無いが変形有り
×:貫通光による焼損有り
[Evaluation criteria B]
○: Backside burnout due to penetrating light △: No burning due to penetrating light but deformation ×: Burnout due to penetrating light
その結果、ワーク切断状態は切断面が滑らかで綺麗であった。また、貫通溝による裏面焼損も見られなかった。結果を表1に示す。 As a result, the cut state of the workpiece was smooth and clean. Moreover, the back surface burnout by the through-groove was not seen. The results are shown in Table 1.
(比較例1〜4)
レーザビーム光量A1(W)、レーザビーム光量A2、及びレーザ加工機「VZ−1」の設定出力を表1の記載とした以外は、実施例1と同様にして、遮蔽版を使用せずにワーク(1)を切断した。結果を表1に示す。
(Comparative Examples 1-4)
Except for the laser beam light amount A1 (W), the laser beam light amount A2, and the setting output of the laser processing machine “VZ-1” as described in Table 1, the shielding plate is not used in the same manner as in Example 1. The work (1) was cut. The results are shown in Table 1.
(実施例2、比較例5)
レーザビーム光量A1(W)、レーザビーム光量A2、及びレーザ加工機「VZ−1」の設定出力を表1の記載とし、遮蔽版を図6のように設置した以外は、実施例1と同様にして、遮蔽版を使用してワーク(1)を切断した。レーザビーム光量A1(W)の測定位置は図7の11、レーザビーム光量A2(W)の測定部位は図7の12である。
結果を表1に示す。
(Example 2, Comparative Example 5)
Example 1 except that the laser beam light amount A1 (W), the laser beam light amount A2, and the setting output of the laser processing machine “VZ-1” are described in Table 1, and the shielding plate is installed as shown in FIG. Then, the workpiece (1) was cut using a shielding plate. The measurement position of the laser beam light quantity A1 (W) is 11 in FIG. 7, and the measurement site of the laser beam light quantity A2 (W) is 12 in FIG.
The results are shown in Table 1.
実施例1及び2は、レーザビーム光量A1を、A0×1.2〜A0×3.0(=84W〜210W)であり且つレーザビーム光量A2を、A0×0.9(=63W)未満となるようにレーザ加工機の設定出力を設定したものである。この場合、ワーク切断状態は良好であり、且つワークを切断し貫通溝を通過した後再度貫通溝を通過してワーク裏側に到達した場合でも、ワーク裏面の焼損や変形が発生しなかった。
比較例1及び2は、レーザビーム光量A1がA0×1.2(=84W)に満たないようにレーザ加工機の設定出力を設定したものである。この場合レーザ出力が低いため、一部切断されていない部位が発生するとともに、切断面にギザギザ状の段差が発生した。
また、比較例3は、レーザビーム光量A2がA0×0.9(=63W)以上となるようにレーザ加工機の設定出力を設定したものである。この場合、貫通光による裏面焼損が生じた。
比較例4及び5は、レーザビーム光量A1がA0×3.0(=210W)以上でありかつA0×0.9(=63W)以上となるようにレーザ加工機の設定出力を設定したものである。この場合、切断面に切断面に溶融したダマ状の段差が発生するとともに、ワーク裏面の一部で焼損が発生した。また貫通光による裏面焼損も生じてしまった。
In Examples 1 and 2, the laser beam light amount A1 is A0 × 1.2 to A0 × 3.0 (= 84 W to 210 W) and the laser beam light amount A2 is less than A0 × 0.9 (= 63 W). The setting output of the laser processing machine is set so as to be. In this case, the workpiece cutting state was good, and even when the workpiece was cut and passed through the through groove and then again passed through the through groove and reached the workpiece back side, no burning or deformation of the workpiece back surface occurred.
In Comparative Examples 1 and 2, the set output of the laser beam machine is set so that the laser beam light amount A1 does not satisfy A0 × 1.2 (= 84 W). In this case, since the laser output was low, a part that was not cut was generated, and a jagged step was generated on the cut surface.
In Comparative Example 3, the set output of the laser beam machine is set so that the laser beam light amount A2 is A0 × 0.9 (= 63 W) or more. In this case, backside burnout due to penetrating light occurred.
In Comparative Examples 4 and 5, the set output of the laser beam machine is set so that the laser beam quantity A1 is A0 × 3.0 (= 210 W) or more and A0 × 0.9 (= 63 W) or more. is there. In this case, a flaw-like step melted on the cut surface occurred on the cut surface, and burnout occurred on a part of the back surface of the workpiece. Moreover, the back surface burnout by penetrating light has also occurred.
(実施例3)
(真空成形後の三次元形状ワーク(2)を使用した、切断されたワークの製造方法)
「メタラーレ」を真空成形機にて140℃に加熱し、所定形状の金型(凸形状金型)を用いて、前記シートの裏面側(6)が前記金型に接触するように真空成形を行い、三次元形状のワーク(2)を得た。ワーク(2)の成形収縮率は0.4%であり展開倍率は140〜165%であり、前記ワーク(2)の切断部の膜厚は300μm〜350μmの範囲内であった。これより、前記ワーク(1)で測定したA0=70Wをそのままワーク(2)のA0とした。
(Example 3)
(Manufacturing method of the cut workpiece using the three-dimensional workpiece (2) after vacuum forming)
The “metallare” is heated to 140 ° C. with a vacuum forming machine, and vacuum forming is performed using a predetermined shape mold (convex shape mold) so that the back surface side (6) of the sheet is in contact with the mold. This gave a three-dimensional workpiece (2). The molding shrinkage rate of the workpiece (2) was 0.4%, the expansion ratio was 140 to 165%, and the film thickness of the cut portion of the workpiece (2) was in the range of 300 μm to 350 μm. From this, A0 = 70 W measured with the workpiece (1) was taken as A0 of the workpiece (2) as it was.
(前記ワーク(2)を載せるためのテーブル作製方法)
前記のワーク(2)用の金型(凸形状金型)のCADデータに対して、X軸、Y軸、Z軸方向それぞれを99.6%に縮小して、テーブル表面形状用CADデータを作成した。このデータを用いて、レーザ切断部位に幅5mmの貫通溝を配したワークを載せるためのテーブルを作製した。また、真空パットを使用し、前記ワークの内面が前記テーブルの表面としっかりと密着できるようにした。
(Table preparation method for placing the workpiece (2))
The CAD data for the table surface shape is reduced to 99.6% in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions with respect to the CAD data of the mold (convex mold) for the workpiece (2). Created. Using this data, a table for mounting a work having a through groove having a width of 5 mm at the laser cutting site was prepared. In addition, a vacuum pad was used so that the inner surface of the workpiece could be firmly attached to the surface of the table.
次に、テスト用の前記ワーク(2)を前記テーブルにしっかりと密着させて載せた後、三次元レーザ加工機の設定出力を実施例1と同様の160W、ワーク切断部位におけるレーザビーム光量A1は130W(A0×1.6)として、ヘッド先端からワークまでの距離を3〜5mm、レーザ出力方向とワークの角度を50〜90度の範囲として、レーザ発振ヘッドの走査速度1000mm/min、アシストガスとして設定圧力0.03MPaの乾燥空気を用いて、テスト用の前記ワーク(2)をレーザ切断した。テスト用ワーク(2)の裏面を確認し、焼損および変形が発生している部位を特定し、該部位のレーザビーム光量が63W(A0×0.9)未満となるようにテーブル内部に2mm厚の鉄板である遮蔽板を設置した。 Next, after placing the test work (2) in close contact with the table, the set output of the three-dimensional laser processing machine is 160 W as in Example 1, and the laser beam light amount A1 at the work cutting site is 130 W (A0 × 1.6), the distance from the head tip to the workpiece is 3 to 5 mm, the laser output direction and the workpiece angle are in the range of 50 to 90 degrees, the laser oscillation head scanning speed is 1000 mm / min, the assist gas The workpiece (2) for testing was laser-cut using dry air with a set pressure of 0.03 MPa. Check the back side of the test work (2), identify the part where burnout and deformation occurred, and 2 mm thick inside the table so that the amount of laser beam at this part is less than 63 W (A0 × 0.9) A shielding plate which is an iron plate was installed.
ワーク(2)およびテーブルを用いて、レーザ発振ヘッドの走査速度を6000mm/minとした以外は、前項のレーザ加工条件と同様にして、三次元レーザ加工機にてワーク(2)を切断した。その結果、ワーク裏面の焼損および変形がなく、切断面が滑らかできれいに切断されたワークを得た。 Using the workpiece (2) and the table, the workpiece (2) was cut with a three-dimensional laser beam machine in the same manner as the laser machining conditions described in the previous section, except that the scanning speed of the laser oscillation head was changed to 6000 mm / min. As a result, there was obtained a work in which the back surface of the work was not burned and deformed, and the cut surface was smooth and clean.
(実施例4)
(ワーク(3)を使用した、切断されたワークの製造方法)
シートとして厚み0.5mmのゴム変性PMMAシート(商品名:テクノロイS001G、住友化学工業株式会社製)を用いた以外は実施例1と同様にして、縦154mm×横160mm×奥行き30mm(凹形状金型、角部:15mmR)の箱形状を有するワーク(3)(図6参照)を作成しワーク切断を実施した。このワークでの最大展開倍率は150%であった。
Example 4
(Manufacturing method of cut workpiece using workpiece (3))
The same as in Example 1 except that a rubber-modified PMMA sheet having a thickness of 0.5 mm (trade name: Technoloy S001G, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was used as the sheet. A workpiece (3) (see FIG. 6) having a box shape of a mold and corners: 15 mmR was created and the workpiece was cut. The maximum expansion ratio for this work was 150%.
前記ワーク(3)について、前述のレーザビーム測定方法を用いて、レーザビーム光量A0の測定を行った結果、A0=95Wであった。
レーザビーム光量A1(W)を130W(A0×1.37)、レーザビーム光量A2(W)を65W(A0×0.68)となるように、レーザ加工機「VZ−1」の設定出力を160Wとし、遮蔽版を使用せずにワーク(3)を切断した。結果を表1に示す。この結果、ワーク切断状態は切断面が滑らかで綺麗であった。また、貫通溝による裏面焼損も見られなかった。
The workpiece (3) was measured for the amount of laser beam A0 using the laser beam measurement method described above. As a result, A0 = 95W.
The setting output of the laser processing machine “VZ-1” is set so that the laser beam light amount A1 (W) is 130 W (A0 × 1.37) and the laser beam light amount A2 (W) is 65 W (A0 × 0.68). The workpiece (3) was cut without using a shielding plate at 160 W. The results are shown in Table 1. As a result, the cut state of the workpiece was smooth and clean. Moreover, the back surface burnout by the through-groove was not seen.
(比較例6〜9)
レーザビーム光量A1(W)、レーザビーム光量A2、及びレーザ加工機「VZ−1」の設定出力を表2の記載とした以外は、実施例4と同様にして、遮蔽版を使用せずにワーク(3)を切断した。結果を表2に示す。
(Comparative Examples 6-9)
Except that the laser beam light quantity A1 (W), the laser beam light quantity A2 and the setting output of the laser processing machine “VZ-1” are described in Table 2, the shielding plate is not used in the same manner as in Example 4. Work (3) was cut. The results are shown in Table 2.
(実施例5、比較例10)
レーザビーム光量A1(W)、レーザビーム光量A2、及びレーザ加工機「VZ−1」の設定出力を表2の記載とし、遮蔽版を図6のように設置した以外は、実施例4と同様にして、遮蔽版を使用してワーク(3)を切断した。結果を表2に示す。
(Example 5, Comparative Example 10)
The laser beam light amount A1 (W), the laser beam light amount A2, and the setting output of the laser processing machine “VZ-1” are described in Table 2, and the shield plate is installed as shown in FIG. Then, the workpiece (3) was cut using a shielding plate. The results are shown in Table 2.
実施例4及び5は、レーザビーム光量A1を、A0×1.2〜A0×3.0(=114W〜285W)であり且つレーザビーム光量A2を、A0×0.9(=85.5W)未満となるようにレーザ加工機の設定出力を設定したものである。この場合、ワーク切断状態は良好であり、且つワークを切断し貫通溝を通過した後再度貫通溝を通過してワーク裏側に到達した場合でも、ワーク裏面の焼損や変形が発生しなかった。
比較例6及7は、レーザビーム光量A1がA0×1.2(=114W)に満たないようにレーザ加工機の設定出力を設定したものである。この場合レーザ出力が低いため、一部切断されていない部位が発生するとともに、切断面にギザギザ状の段差が発生した。
また、比較例8は、レーザビーム光量A2がA0×0.9(=85.5W)以上となるようにレーザ加工機の設定出力を設定したものである。この場合、貫通光による裏面焼損が生じた。
比較例9及び10は、レーザビーム光量A1がA0×3.0(=285W)以上でありかつA0×0.9(=85.5W)以上となるようにレーザ加工機の設定出力を設定したものである。この場合、切断面に切断面に溶融したダマ状の段差が発生するとともに、ワーク裏面の一部で焼損が発生した。また貫通光による裏面焼損も生じてしまった。
In Examples 4 and 5, the laser beam light amount A1 is A0 × 1.2 to A0 × 3.0 (= 114 W to 285 W), and the laser beam light amount A2 is A0 × 0.9 (= 85.5 W). The set output of the laser processing machine is set so as to be less than. In this case, the workpiece cutting state was good, and even when the workpiece was cut and passed through the through groove and then again passed through the through groove and reached the workpiece back side, no burning or deformation of the workpiece back surface occurred.
In Comparative Examples 6 and 7, the set output of the laser processing machine is set so that the laser beam light amount A1 is less than A0 × 1.2 (= 114 W). In this case, since the laser output was low, a part that was not cut was generated, and a jagged step was generated on the cut surface.
In Comparative Example 8, the set output of the laser beam machine is set so that the laser beam light amount A2 is A0 × 0.9 (= 85.5 W) or more. In this case, backside burnout due to penetrating light occurred.
In Comparative Examples 9 and 10, the setting output of the laser processing machine was set so that the laser beam light amount A1 was A0 × 3.0 (= 285 W) or more and A0 × 0.9 (= 85.5 W) or more. Is. In this case, a flaw-like step melted on the cut surface occurred on the cut surface, and burnout occurred on a part of the back surface of the workpiece. Moreover, the back surface burnout by penetrating light has also occurred.
1:レーザ発振ヘッド
2:ワーク
3:テーブル
4:スリット(貫通孔)
5:側板
6:底板
7:テーブル支柱
8:遮蔽板
9:レーザ光量測定装置
10:箱形状を有するワーク
11:レーザビーム光量A0及びA1の測定位置
12:レーザビーム光量A2の測定位置
1: Laser oscillation head 2: Work piece 3: Table 4: Slit (through hole)
5: Side plate 6: Bottom plate 7: Table column 8: Shield plate 9: Laser light quantity measuring device 10: Box-shaped workpiece 11: Measurement position of laser beam quantity A0 and A1 12: Measurement position of laser beam quantity A2
Claims (5)
ワーク切断部位におけるレーザビーム光量A1が、A0×1.2〜A0×3.0の範囲内であり、
且つ、ワークを切断し貫通孔を通過した後再度貫通溝を通過してワーク裏側に到達した時のレーザビーム光量A2が、A0×0.90未満(但しA0は、前記ワークを切断するために必要なレーザビームの最低光量である)であることを特徴とする、切断されたワークの製造方法。 The surface of the work is the surface of the table, which has a surface shape similar to the shape of the inner surface of the work, which is a resin molded body, and has a through groove provided at a position that coincides with the laser cutting part of the work. A method of manufacturing a cut workpiece, comprising a step of placing along a shape, and a step of cutting a workpiece by scanning and irradiating a laser beam toward the table,
The amount of laser beam A1 at the workpiece cutting site is in the range of A0 × 1.2 to A0 × 3.0,
In addition, the amount of laser beam A2 when the workpiece is cut and passed through the through hole and then again passes through the through groove and reaches the back side of the workpiece is less than A0 × 0.90 (however, A0 is for cutting the workpiece) A method for manufacturing a cut workpiece, characterized in that the minimum light intensity of a necessary laser beam.
前記テーブルに向けてレーザビームを走査照射してワークを切断する工程とを含む、ワークの切断方法であって、
ワーク切断部位におけるレーザビーム光量A1が、A0×1.2〜A0×3.0の範囲内であり、
且つ、ワークを切断し貫通溝を通過した後再度貫通孔を通過してワーク裏側に到達した時のレーザビーム光量A2が、A0×0.90未満(但しA0は、前記ワークを切断するために必要なレーザビームの最低光量である)であることを特徴とする、ワークの切断方法。 The surface of the work is the surface of the table, which has a surface shape similar to the shape of the inner surface of the work, which is a resin molded body, and has a through groove provided at a position that coincides with the laser cutting part of the work. A process of placing along the shape;
A method of cutting a workpiece, comprising a step of scanning a laser beam toward the table and cutting the workpiece.
The amount of laser beam A1 at the workpiece cutting site is in the range of A0 × 1.2 to A0 × 3.0,
In addition, the amount of laser beam A2 when the workpiece is cut and passed through the through groove and then again passes through the through hole and reaches the back side of the workpiece is less than A0 × 0.90 (however, A0 is for cutting the workpiece) A method for cutting a workpiece, characterized in that the minimum amount of laser beam required).
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Cited By (2)
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JP2014018839A (en) * | 2012-07-20 | 2014-02-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Laser cutting method |
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JPS5719194A (en) * | 1980-03-24 | 1982-02-01 | Reedaa Barutaa | Working treating machine for molding to be worked |
-
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- 2008-10-09 JP JP2008262709A patent/JP2010089137A/en active Pending
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