JP5986775B2 - レーザ加工方法、レーザ加工装置 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の発明は、レーザノズルから被加工材にレーザビームを照射するとともに前記レーザビームを照射した部位をアシストガスで被覆して前記被加工材を切断するレーザ加工方法であって、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして不活性ガスを噴射して、前記被加工材にピアシング孔を形成する第1工程と、前記第1工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記ピアシング孔より外周側で前記レーザノズルを移動させながら、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして不活性ガスを噴射して、前記ピアシング孔を拡大する第2工程と、前記第2工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記第2工程で形成された孔より外周側で前記レーザノズルを移動させながら、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして酸素を噴射して、前記第2工程で形成された孔を拡大する第3工程と、前記レーザノズルの軸線を前記第3工程で形成された孔の軸線とずらして前記第3工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記第3工程で形成された孔より外周側に前記レーザノズルを移動させて、前記レーザノズルから除去ガスを噴射して、前記第3工程で酸化されたノロを除去する第4工程と、を備えることを特徴とする。
まず、第1工程で形成されたピアシング孔を、第2工程において、第1工程で被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつピアシング孔より外周側でレーザノズルを移動させながら、レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして不活性ガスを噴射することで、第3工程で生じる溶融物が排除されやすくするためと、上ノロの固着範囲を小さくするためにピアシング孔を拡大する。
また、第3工程で、第2工程で被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ第2工程で形成された孔より外周側でレーザノズルを移動させながら、レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして酸素を噴射して第2工程で形成された孔を拡大することで、第3工程で生じたノロは充分に酸化され、わずかに被加工材に接続される状態となるので、小さな力で容易に被加工材から分離可能となる。
また、第4工程で、第3工程で被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ第3工程で形成された孔より外周側にレーザノズルを移動させて、レーザノズルから除去ガスを噴射するので、孔を通過する除去ガスが少なくなり、多くの除去ガスがノロに直接噴射され、第3工程で接続が弱くなったノロが、除去ガスの風圧によって効率的に除去される。
図1は、第1の実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す図であり、符号1はレーザ加工装置を、符号10レーザノズルを示している。
また、第1の実施形態において、窒素ガスは、第4工程における除去ガスとして用いられるようになっている。
<第1工程>
レーザノズル10からレーザビームLを照射するとともにアシストガスGとして不活性ガスを噴射して、被加工材Wにピアシング孔を形成する(S1)。
<第2工程>
第1工程で被加工材W表面に生成された上ノロTの外縁より内周側かつピアシング孔より外周側でレーザノズル10を移動させながら、レーザノズル10からレーザビームLを照射するとともにアシストガスGとして不活性ガスを噴射して、ピアシング孔を拡大する(S2)。
<第3工程>
第2工程で被加工材W表面に生成された上ノロTの外縁より内周側かつ前記第2工程で形成された孔より外周側で前記レーザノズルを移動させながら、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスGとして酸素を噴射して、第2工程で形成された孔を拡大する(S3)。
<第4工程>
第3工程で被加工材W表面に生成された上ノロTの外縁より内周側かつ第3工程で形成された孔より外周側にレーザノズル10を移動させて、レーザノズル10から除去ガスを噴射して、第3工程で生成された上ノロを除去する(S4)。
(1)第1工程
制御部50は、アシストガス制御部35に窒素供給源31からレーザノズル10に窒素を供給する信号、レーザ発振器20にレーザビームLを照射する信号を出力する。
その結果、図3(A)に示すように、レーザノズル10から被加工材WにレーザビームLを照射しながらアシストガスGとして窒素を噴射して、被加工材Wに、例えば、φ1mmのピアシング孔H1を形成する(S1)。
このとき、ピアシング孔H1の周囲の被加工材Wの上面に上ノロTが生じる。なお、図3(A)に示した符号OLは、レーザノズル10の軸線を、符号OHは、ピアシング孔Hの軸線を示している。
第1工程が終了した段階では、上ノロTは被加工材Wと強固に接続されている。
制御部50は、アシストガス制御部35に窒素供給源31からレーザノズル10に窒素を供給する信号、レーザ発振器20にレーザビームLを照射する信号、サーボ制御器40にレーザノズル10を移動させる信号を出力する。
その結果、サーボ制御器40は、レーザノズル10を、図3(B)に示すように、第1工程で形成されたピアシング孔H1周囲の被加工材W表面に生成された上ノロTの外縁より内周側かつピアシング孔H1より外周側を、ピアシング孔H1の軸線OH周りを、例えば、矢印R方向に周回して移動させ、ピアシング孔H1を、例えばφ2mmのピアシング孔H2に拡大する。
第2工程が終了した段階では、上ノロTは被加工材Wと強固に接続されている。
制御部50は、アシストガス制御部35に酸素供給源33からレーザノズル10に酸素を供給する信号、レーザ発振器20にレーザビームLを照射する信号、サーボ制御器40にレーザノズル10を移動させる信号を出力する。
その結果、サーボ制御器40は、レーザノズル10を、図3(C)に示すように、第2工程で形成されたピアシング孔H2周囲の被加工材W表面に生成された上ノロTの外縁より内周側かつピアシング孔H2より外周側を、ピアシング孔H2の軸線OH周りを、例えば、矢印R方向に周回して移動させ、ピアシング孔H2を、例えばφ5mmのピアシング孔H3に拡大する。
第3工程が終了した段階で、上ノロTは酸化されて、動く状態となる。
制御部50は、レーザ発振器20に対するレーザビームLを停止する信号、アシストガス制御部35に対する窒素供給源31からレーザノズル10に窒素を供給する信号、サーボ制御器40に対するレーザノズル10の軸線OLがピアシング孔Hの軸線OHとずれる位置に移動する信号を出力する。また、制御部50は、この実施形態では、サーボ制御器40に対して、レーザノズル10がピアシング孔H3の軸線OH周りに、例えば、矢印R方向に周回する信号を出力する。
その結果、図3(D)に示すように、レーザノズル10は、窒素を噴射しながら、レーザノズル10の軸線OLが第3工程で形成されたピアシング孔H3の軸線OHとずれた位置に移動するとともにピアシング孔H3の軸線OH周りに周回する。レーザノズル10からの除去ガスが上ノロT全体に噴射されることで、上ノロTを確実に除去できる点で好適である。
第4工程が終了した段階では、図3(D)の写真に示すように、上ノロTは被加工材Wから完全に除去されている。
また、第4工程において、レーザノズル10が第3工程で形成されたピアシング孔H3の軸線OH周りを周回しながら除去ガスGを上ノロTに噴射するので、ピアシング孔H3の周囲の被加工材W表面に生成された上ノロTを効率的に除去することができる。
また、従来、41秒から60秒かかっていた上ノロ除去を、約10秒で行なうことができる。
第2の実施形態が第1の実施形態と異なるのは、第2の実施形態では、レーザノズル10のノズル孔10Aに加えて、サイドブローノズル12から上ノロTに対してサイドブローを噴射する点である。その他は、第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
図5において第1工程〜第3工程と対応するS1〜S3は、図2におけるS1〜S3と同一である。
第2の実施形態では、制御部50は、第4工程を、例えば、S14、S15に分けて実施するようになっている。
第3工程で被加工材W表面に生成された上ノロTの外縁より内周側かつ第3工程で形成された孔より外周側にレーザノズル10を移動させる(S14)。
次に、レーザノズル10から除去ガスを噴射するとともに、サイドブローノズル12から除去ガスをサイドブローとして噴射する(S15)。
例えば、上記実施の形態においては、第4工程において、レーザノズル10の軸線OLを第3工程で形成した孔H3の軸線OHとずらすとともに、レーザノズル10を軸線OH周りに周回させる場合について説明したが、レーザノズル10の軸線OLを第3工程で形成した孔H3の軸線OHとずらし、軸線OH周りに周回させない構成としてもよいし、周回以外の動作を行なわせてもよい。
また、サイドブローノズル12を設けて、サイドブローをさせるかどうかは、任意に設定することができる。
OH 孔の軸線
L レーザビーム
G アシストガス
H ピアシング孔(第1〜第4工程)
H1 ピアシング孔(第1工程)
H2 ピアシング孔(第2工程)
H3 ピアシング孔(第3工程)
T 上ノロ(ノロ)
W 被加工材
1 レーザ加工装置
10 レーザノズル
20 レーザ発振器
30 ガス供給回路(アシストガス供給手段)
40 サーボ制御器(ノズル移動手段)
50 制御部
Claims (6)
- レーザノズルから被加工材にレーザビームを照射するとともに前記レーザビームを照射した部位をアシストガスで被覆して前記被加工材を切断するレーザ加工方法であって、
前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして不活性ガスを噴射して、前記被加工材にピアシング孔を形成する第1工程と、
前記第1工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記ピアシング孔より外周側で前記レーザノズルを移動させながら、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして不活性ガスを噴射して、前記ピアシング孔を拡大する第2工程と、
前記第2工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記第2工程で形成された孔より外周側で前記レーザノズルを移動させながら、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして酸素を噴射して、前記第2工程で形成された孔を拡大する第3工程と、
前記レーザノズルの軸線を前記第3工程で形成された孔の軸線とずらして前記第3工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記第3工程で形成された孔より外周側に前記レーザノズルを移動させて、前記レーザノズルから除去ガスを噴射して、前記第3工程で酸化されたノロを除去する第4工程と、を備えることを特徴とするレーザ加工方法。 - 請求項1に記載のレーザ加工方法であって、
前記第4工程において、前記レーザノズルを前記第3工程で形成された孔の軸線周りに周回させることを特徴とするレーザ加工方法。 - 請求項1又は2に記載のレーザ加工方法であって、
前記第4工程において、前記第3工程で生成されたノロの外周側からサイドブローすることを特徴とするレーザ加工方法。 - レーザビームを被加工材に照射するとともに前記レーザビームが照射された部位をアシストガスで被覆して前記被加工材を切断するレーザ加工装置であって、
先端のノズル孔から前記レーザビームを照射するとともに前記アシストガスを噴射するレーザノズルと、
前記アシストガスを供給するアシストガス供給手段と、
前記レーザノズルを移動させるノズル移動手段と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして不活性ガスを噴射して、前記被加工材にピアシング孔を形成する第1工程と、
前記第1工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記ピアシング孔より外周側で前記レーザノズルを移動させながら、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして不活性ガスを噴射して、前記ピアシング孔を拡大する第2工程と、
前記第2工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記第2工程で形成された孔より外周側で前記レーザノズルを移動させながら、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして酸素を噴射して、前記第2工程で形成された孔を拡大する第3工程と、
前記レーザノズルの軸線を前記第3工程で形成された孔の軸線とずらして前記第3工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記第3工程で形成された孔より外周側に前記レーザノズルを移動させて、前記レーザノズルから除去ガスを噴射して、前記第3工程で酸化されたノロを除去する第4工程と、をこの順番で実行するように構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項4に記載のレーザ加工装置であって、
前記第4工程において、前記レーザノズルを前記第3工程で形成された孔の軸線周りに周回させるように構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項4又は5に記載のレーザ加工装置であって、
サイドブローノズルを備え、
前記第4工程において、前記第3工程で生成されたノロの外周側からサイドブローするように構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
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