JP2618730B2 - レーザ加工方法およびレーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工方法およびレーザ加工装置Info
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- JP2618730B2 JP2618730B2 JP2018571A JP1857190A JP2618730B2 JP 2618730 B2 JP2618730 B2 JP 2618730B2 JP 2018571 A JP2018571 A JP 2018571A JP 1857190 A JP1857190 A JP 1857190A JP 2618730 B2 JP2618730 B2 JP 2618730B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザ光を用いて切断および穴あけ等を行
なうレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関する。
なうレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関する。
従来の技術 レーザ光を集光して加工材料の表面に照射して切断加
工を行なう場合、初めに切断開始点に貫通した穴をあ
け、その穴を開始点として切断を進めて行く。この穴あ
け加工をピアッシングと呼び、レーザ切断加工における
加工時間の多くを占めている。特に、加工材料の板厚が
厚くなるとピアッシングに要する時間が長くなり、この
加工時間を短縮することが、切断加工時間を短縮する上
で大きな比重を占めることになる。
工を行なう場合、初めに切断開始点に貫通した穴をあ
け、その穴を開始点として切断を進めて行く。この穴あ
け加工をピアッシングと呼び、レーザ切断加工における
加工時間の多くを占めている。特に、加工材料の板厚が
厚くなるとピアッシングに要する時間が長くなり、この
加工時間を短縮することが、切断加工時間を短縮する上
で大きな比重を占めることになる。
発明が解決しようとする課題 ピアッシング時間を短縮するために、照射レーザ光の
強度を高くすることが考えられる。しかしながら、レー
ザ光の強度を高めた場合、加工材料のレーザ光照射部分
の温度が上昇し過ぎ、レーザ光による溶融や燃焼に加
え、材料自身が酸素等のアシストガスによって燃焼する
セルフバーニング現象が発生し、加工時間を短縮する上
で障害となっていた。
強度を高くすることが考えられる。しかしながら、レー
ザ光の強度を高めた場合、加工材料のレーザ光照射部分
の温度が上昇し過ぎ、レーザ光による溶融や燃焼に加
え、材料自身が酸素等のアシストガスによって燃焼する
セルフバーニング現象が発生し、加工時間を短縮する上
で障害となっていた。
本発明は、このような従来の問題を解決するものであ
り、ピアッシング時間を短縮することのできる優れたレ
ーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することを目
的とする。
り、ピアッシング時間を短縮することのできる優れたレ
ーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することを目
的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、前記目的を達成するために、ピアッシング
中にアシストガスの圧力を変化させるようにしたもので
ある。すなわち、ピアッシング開始時には高い圧力のア
シストガスを用い、ピアッシングの進行に伴ってアシス
トガスの圧力を減少させる工程および手段を備えてい
る。
中にアシストガスの圧力を変化させるようにしたもので
ある。すなわち、ピアッシング開始時には高い圧力のア
シストガスを用い、ピアッシングの進行に伴ってアシス
トガスの圧力を減少させる工程および手段を備えてい
る。
作用 したがって、本発明によれば、ピアッシングすなわち
穴あけ開始時には、高い圧力のアシストガスを用いるの
で、レーザ光１パルス当たりの穴あけ深さが深くなり、
ピアッシング時間の短縮を図ることができる。また穴あ
けの進行に伴ってアシストガスの圧力を減少させるの
で、セルフバーニングの発生を抑えて穴径を適切に保つ
ことができる。
穴あけ開始時には、高い圧力のアシストガスを用いるの
で、レーザ光１パルス当たりの穴あけ深さが深くなり、
ピアッシング時間の短縮を図ることができる。また穴あ
けの進行に伴ってアシストガスの圧力を減少させるの
で、セルフバーニングの発生を抑えて穴径を適切に保つ
ことができる。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例を示すレーザ加工装置の概略
構成図である。第１図において、１はレーザ光、２は集
光レンズ、３は加工材料、４はレーザ光１を発生するレ
ーザ発振器、５はレーザ光１を集光レンズ２へ導くため
のビームベンダー、６は集光レンズ２を保持してレーザ
光１を加工材料３へ向けて照射するためのビームノズ
ル、７はアシストガス供給装置、８はアシストガス供給
装置７からビームノズル６へ向けてアシストガスを供給
するアシストガス供給管、９はアシストガス供給管８の
途中に設けられた圧力調整器、10は加工材料３を保持し
てＸ−Ｙ方向に移動させるためのＸ−Ｙテーブル、11は
Ｘ−Ｙテーブル10を駆動するためのサーボモータ、12は
圧力調整器９およびサーボモータ11を制御する数値制御
装置、13は数値制御装置12を制御するCAD/CAMシステム
である。
第１図は本発明の一実施例を示すレーザ加工装置の概略
構成図である。第１図において、１はレーザ光、２は集
光レンズ、３は加工材料、４はレーザ光１を発生するレ
ーザ発振器、５はレーザ光１を集光レンズ２へ導くため
のビームベンダー、６は集光レンズ２を保持してレーザ
光１を加工材料３へ向けて照射するためのビームノズ
ル、７はアシストガス供給装置、８はアシストガス供給
装置７からビームノズル６へ向けてアシストガスを供給
するアシストガス供給管、９はアシストガス供給管８の
途中に設けられた圧力調整器、10は加工材料３を保持し
てＸ−Ｙ方向に移動させるためのＸ−Ｙテーブル、11は
Ｘ−Ｙテーブル10を駆動するためのサーボモータ、12は
圧力調整器９およびサーボモータ11を制御する数値制御
装置、13は数値制御装置12を制御するCAD/CAMシステム
である。
次に、前記レーザ加工装置の動作について説明する。
レーザ発振器４から発せられたパルス状のレーザ光１
は、ビームベンダー５を経て集光レンズ２によりスポッ
ト状に集光され、アシストガス供給装置７からアシスト
ガスの供給を受けながら加工材料３の表面を照射する。
加工材料３は、集光されたレーザ光１の熱エネルギおよ
び酸素等のアシストガスにより加熱溶融されて穴をあけ
られる。ビームノズル６内に供給されるアシストガスの
圧力は、穴あけの初期には切断時の圧力よりも高く、穴
あけが進行するに従って徐々に低くなり、穴あけが完了
したときには切断時の圧力に戻るように、圧力調整器９
によって調整される。加工材料３の表面に焦点を合わさ
れたレーザ光１は、その焦点位置で最もエネルギ密度が
高く、そのエネルギはレーザ光１のスポット径の２乗に
比例する。
レーザ発振器４から発せられたパルス状のレーザ光１
は、ビームベンダー５を経て集光レンズ２によりスポッ
ト状に集光され、アシストガス供給装置７からアシスト
ガスの供給を受けながら加工材料３の表面を照射する。
加工材料３は、集光されたレーザ光１の熱エネルギおよ
び酸素等のアシストガスにより加熱溶融されて穴をあけ
られる。ビームノズル６内に供給されるアシストガスの
圧力は、穴あけの初期には切断時の圧力よりも高く、穴
あけが進行するに従って徐々に低くなり、穴あけが完了
したときには切断時の圧力に戻るように、圧力調整器９
によって調整される。加工材料３の表面に焦点を合わさ
れたレーザ光１は、その焦点位置で最もエネルギ密度が
高く、そのエネルギはレーザ光１のスポット径の２乗に
比例する。
加工材料３に穴があけられると、切断図形パターンに
従ってＸ−Ｙテーブル10が移動し、切断が行なわれる。
この制御は、CAD/CAMシステム13内に格納された切断図
形パターンに基づき、数値制御装置12を介してサーボモ
ータ11を駆動することにより行なわれる。また、アシス
トガスの圧力調整は、同じくCAD/CAMシステム13内に格
納されたテーブルに従って、数値制御装置12を介して圧
力調整器９を動作させることにより行なわれる。このよ
うにして、ピアッシング時間を短縮された切断加工が行
なわれる。
従ってＸ−Ｙテーブル10が移動し、切断が行なわれる。
この制御は、CAD/CAMシステム13内に格納された切断図
形パターンに基づき、数値制御装置12を介してサーボモ
ータ11を駆動することにより行なわれる。また、アシス
トガスの圧力調整は、同じくCAD/CAMシステム13内に格
納されたテーブルに従って、数値制御装置12を介して圧
力調整器９を動作させることにより行なわれる。このよ
うにして、ピアッシング時間を短縮された切断加工が行
なわれる。
このようなレーザ加工装置において、アシストガスの
圧力を高めてゆくと、第２図に示すように、レーザ光１
パルス当たりの穴あけ深さが深くなってゆく。このた
め、アシストガスの圧力を高めることは、ピッシング時
間を短縮させる効果がある。しかしながら、アシストガ
ス、特に酸素を含んだガスの圧力を高くした場合、レー
ザ光１を照射した加工材料３の部分の酸化が促進されて
セルフバーニングが発生しやすくなる。しかも、アシス
トガスの圧力が高い場合、集光ビームのエネルギ密度が
高い部分による加工材料の除去が多くなり、その除去さ
れた材料によりピアッシング穴の直径が小さくなる。こ
の結果、切断開始時にアシストガスの加工材料３に裏面
への抜けが不十分となり、加工不良を発生させることが
ある。
圧力を高めてゆくと、第２図に示すように、レーザ光１
パルス当たりの穴あけ深さが深くなってゆく。このた
め、アシストガスの圧力を高めることは、ピッシング時
間を短縮させる効果がある。しかしながら、アシストガ
ス、特に酸素を含んだガスの圧力を高くした場合、レー
ザ光１を照射した加工材料３の部分の酸化が促進されて
セルフバーニングが発生しやすくなる。しかも、アシス
トガスの圧力が高い場合、集光ビームのエネルギ密度が
高い部分による加工材料の除去が多くなり、その除去さ
れた材料によりピアッシング穴の直径が小さくなる。こ
の結果、切断開始時にアシストガスの加工材料３に裏面
への抜けが不十分となり、加工不良を発生させることが
ある。
このため、前記実施例においては、第３図に示すよう
に、アシストガスの設定圧力Ｐをピアッシング開始時に
高くして加工時間を短縮するとともに、ピアッシング後
半に圧力を低減させてセルフバーニングの発生を防止
し、かつ切断開始に必要な大きさのピアッシング穴が得
られるようにしている。すなわち、ピアッシング穴が貫
通した時間t1においては、既に切断開始に必要なピアッ
シング穴径φ1が得られるようになっている。
に、アシストガスの設定圧力Ｐをピアッシング開始時に
高くして加工時間を短縮するとともに、ピアッシング後
半に圧力を低減させてセルフバーニングの発生を防止
し、かつ切断開始に必要な大きさのピアッシング穴が得
られるようにしている。すなわち、ピアッシング穴が貫
通した時間t1においては、既に切断開始に必要なピアッ
シング穴径φ1が得られるようになっている。
本発明の第１の実施例によると、アシストガスの初期
圧力を５〜8kg/cm2、アシストガス最終圧力を0.5〜1kg/
cm2に設定することにより、軟鋼板6mm厚の材料のピアッ
シング時間を30〜40％短縮することができる。さらに、
切断時のアシストガス圧力は、切断面を滑らかにするた
めに通常は0.5〜1.5kg/cm2程度の低い圧力に設定される
が、圧力を徐々に減少させるこの実施例では、切断時の
アシストガス圧力への切り換えに時間を必要とせず、加
工能率を高めることができる。
圧力を５〜8kg/cm2、アシストガス最終圧力を0.5〜1kg/
cm2に設定することにより、軟鋼板6mm厚の材料のピアッ
シング時間を30〜40％短縮することができる。さらに、
切断時のアシストガス圧力は、切断面を滑らかにするた
めに通常は0.5〜1.5kg/cm2程度の低い圧力に設定される
が、圧力を徐々に減少させるこの実施例では、切断時の
アシストガス圧力への切り換えに時間を必要とせず、加
工能率を高めることができる。
本発明の第２の実施例を第４図に示す。横軸は加工時
間であり、縦軸はアシストガス設定圧力Ｐ、ピアッシン
グ深さＨおよびピアッシング穴径Ｄである。材料は軟鋼
板9mm厚である。アシストガスの初期設定圧力は５〜6kg
/cm2、最終切断開始時の圧力は0.4〜0.5kg/cm2であり、
前述した軟鋼板6mm厚の場合より低目に設定してある。
ピアッシング貫通時間t1は４〜５秒、必要穴径φ1は材
料表面で0.6〜0.8mm程度である。
間であり、縦軸はアシストガス設定圧力Ｐ、ピアッシン
グ深さＨおよびピアッシング穴径Ｄである。材料は軟鋼
板9mm厚である。アシストガスの初期設定圧力は５〜6kg
/cm2、最終切断開始時の圧力は0.4〜0.5kg/cm2であり、
前述した軟鋼板6mm厚の場合より低目に設定してある。
ピアッシング貫通時間t1は４〜５秒、必要穴径φ1は材
料表面で0.6〜0.8mm程度である。
前記した各実施例では、アシストガスの圧力を連続的
に減少させているが、第５図はアシストガスの圧力を段
階状に変化させた例である。この場合においてもピアッ
シング時間を大幅に短縮でき、特に板厚の厚い材料の場
合に効果が大きい。
に減少させているが、第５図はアシストガスの圧力を段
階状に変化させた例である。この場合においてもピアッ
シング時間を大幅に短縮でき、特に板厚の厚い材料の場
合に効果が大きい。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のレーザ加工
方法およびレーザ加工装置によれば、切断開始点に穴あ
けを行ない、穴あけの初期にはアシストガスの圧力を高
く設定し、穴あけが進行するに従ってアシストガスの圧
力を低くして穴あけ加工を行なうので、ピアッシング時
間の短縮を図ることができ、レーザ切断加工全体の時間
を著しく短縮できるとともに、生産性を飛躍的に高める
ことができる効果がある。
方法およびレーザ加工装置によれば、切断開始点に穴あ
けを行ない、穴あけの初期にはアシストガスの圧力を高
く設定し、穴あけが進行するに従ってアシストガスの圧
力を低くして穴あけ加工を行なうので、ピアッシング時
間の短縮を図ることができ、レーザ切断加工全体の時間
を著しく短縮できるとともに、生産性を飛躍的に高める
ことができる効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示すレーザ加工装置の概略
構成図、第２図はレーザ加工方法における穴あけ加工深
さとアシストガス圧力との関係を示すグラフ、第３図は
本発明の一実施例におけるアシストガス設定圧力および
ピアッシング穴径の加工時間に対する変化を示すグラ
フ、第４図は本発明の第１の実施例におけるアシストガ
ス設定圧力、ピアッシング深さおよびピアッシング穴径
の加工時間に対する変化を示すグラフ、第５図は本発明
の第２の実施例におけるアシストガス設定圧力の加工時
間に対する変化を示すグラフである。 １…レーザ光、２…集光レンズ、３…加工材料、４…レ
ーザ発振器、５…ビームベンダー、６…ビームノズル、
７…アシストガス供給装置、８…アシストガス供給管、
９…圧力調整器、10…X/Yテーブル、11…サーボモー
タ、12…数値制御装置、13…CAD/CAMシステム。
構成図、第２図はレーザ加工方法における穴あけ加工深
さとアシストガス圧力との関係を示すグラフ、第３図は
本発明の一実施例におけるアシストガス設定圧力および
ピアッシング穴径の加工時間に対する変化を示すグラ
フ、第４図は本発明の第１の実施例におけるアシストガ
ス設定圧力、ピアッシング深さおよびピアッシング穴径
の加工時間に対する変化を示すグラフ、第５図は本発明
の第２の実施例におけるアシストガス設定圧力の加工時
間に対する変化を示すグラフである。 １…レーザ光、２…集光レンズ、３…加工材料、４…レ
ーザ発振器、５…ビームベンダー、６…ビームノズル、
７…アシストガス供給装置、８…アシストガス供給管、
９…圧力調整器、10…X/Yテーブル、11…サーボモー
タ、12…数値制御装置、13…CAD/CAMシステム。
Claims (4)
- 【請求項１】レーザ発振器からのレーザ光を集光し、加
工材料に照射して切断加工を行なう切断工程を有し、前
記切断工程が切断開始点に穴あけを行ない、穴あけの初
期にはアシストガスの圧力を高く設定し、穴あけが進行
するに従ってアシストガスの圧力を低くして穴あけ加工
を行なうことを含むレーザ加工方法。 - 【請求項２】穴あけ初期のアシストガスの圧力を切断時
の圧力よりも高くし、穴あけが完了するときには切断時
の圧力に戻すことを特徴とする請求項（１）記載のレー
ザ加工方法。 - 【請求項３】レーザ発振器からのレーザ光を加工材料の
表面に集光してアシストガスを噴射しながら穴をあけ、
次いで切断を行なう切断加工手段と、前記アシストガス
の圧力を穴あけ初期には高くし、穴あけが進行するに従
って低くするアシストガス圧力調整手段とを備えたレー
ザ加工装置。 - 【請求項４】アシストガス圧力調整手段が、穴あけ初期
のアシストガスの圧力を切断時の圧力よりも高くし、穴
あけが完了するときには切断時の圧力に戻すことを特徴
とする請求項（３）記載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018571A JP2618730B2 (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018571A JP2618730B2 (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03226390A JPH03226390A (ja) | 1991-10-07 |
| JP2618730B2 true JP2618730B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=11975310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018571A Expired - Lifetime JP2618730B2 (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2618730B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3198095B2 (ja) * | 1998-10-21 | 2001-08-13 | ファナック株式会社 | レーザ加工装置 |
| JP2002331377A (ja) * | 2001-05-08 | 2002-11-19 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | レーザピアシング方法 |
| CN105665942A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-06-15 | 深圳华工激光设备有限公司 | 一种用于薄膜加工中的激光设备及其方法 |
-
1990
- 1990-01-29 JP JP2018571A patent/JP2618730B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03226390A (ja) | 1991-10-07 |
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Legal Events
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