JP6609392B2 - Laser cutting nozzle and laser cutting processing method - Google Patents

Laser cutting nozzle and laser cutting processing method Download PDF

Info

Publication number
JP6609392B2
JP6609392B2 JP2019081254A JP2019081254A JP6609392B2 JP 6609392 B2 JP6609392 B2 JP 6609392B2 JP 2019081254 A JP2019081254 A JP 2019081254A JP 2019081254 A JP2019081254 A JP 2019081254A JP 6609392 B2 JP6609392 B2 JP 6609392B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
laser cutting
flow
flow rate
rate ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019081254A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019150881A (en
Inventor
正人 國廣
明彦 杉山
宏明 石黒
弘信 三吉
亮平 伊藤
祐也 溝口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amada Co Ltd
Original Assignee
Amada Holdings Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amada Holdings Co Ltd filed Critical Amada Holdings Co Ltd
Priority to JP2019081254A priority Critical patent/JP6609392B2/en
Publication of JP2019150881A publication Critical patent/JP2019150881A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6609392B2 publication Critical patent/JP6609392B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

本発明は、レーザ切断用ノズル及びレーザ切断加工方法に係る。   The present invention relates to a laser cutting nozzle and a laser cutting processing method.

レーザ切断加工に用いる加工ノズルとして、インナノズルとアウタノズルとを一体化した二重ノズルが知られており、一例が特許文献1に記載されている。   As a processing nozzle used for laser cutting processing, a double nozzle in which an inner nozzle and an outer nozzle are integrated is known, and an example is described in Patent Document 1.

特許文献1に記載された加工ノズルは、インナノズルの先端位置がアウタノズルの先端位置よりも内部に引き込んだ位置にある。
そして、レーザ光は、インナノズルの先端の中心孔からアウタノズルの先端アシストガス噴出口を通ってノズル外に出射させる。
一方、アシストガスは、インナノズルの中心孔を通ったガスと、インナノズルとアウタノズルとの間に設けられたバイパス用切り欠きを通ったガスと、を合流させ、アシストガス噴出孔からノズル外に噴出させるようになっている。
In the processing nozzle described in Patent Document 1, the tip position of the inner nozzle is at a position where the tip position of the inner nozzle is pulled in more than the tip position of the outer nozzle.
Then, the laser light is emitted from the central hole at the tip of the inner nozzle to the outside of the nozzle through the tip assist gas outlet of the outer nozzle.
On the other hand, the assist gas merges the gas that has passed through the center hole of the inner nozzle and the gas that has passed through the bypass notch provided between the inner nozzle and the outer nozzle, and ejects the gas from the assist gas ejection hole to the outside of the nozzle. It is like that.

特許第3749356号公報Japanese Patent No. 3749356

特許文献1に記載されたような加工ノズルは、アシストガスを酸素とした炭酸ガスレーザによる切断加工に用いた場合、軟鋼板の切断においては板厚によらず良好に切断することができる。
一方、この加工ノズルを、近年急速に普及したファイバレーザによる切断加工に用いた場合、軟鋼板の比較的厚いワークにおいてベベル量が増加する傾向にあることが経験的に把握されている。
ここでベベル量は、切断後の、ノズル側(ワークの表面側)のカーフ幅に対するノズル反対側(ワークの裏面側)のカーフ幅の増分である。すなわち、ベベル量が増加すると、切断面の傾斜が光軸に対してより大きくなり、ノズル反対側の切断幅が広がることになる。
When the machining nozzle described in Patent Document 1 is used for cutting with a carbon dioxide laser using oxygen as an assist gas, it can cut well regardless of the plate thickness when cutting a mild steel plate.
On the other hand, it has been empirically understood that when this machining nozzle is used for cutting with a fiber laser that has been rapidly widespread in recent years, the amount of bevel tends to increase in a relatively thick workpiece of mild steel sheet.
Here, the bevel amount is an increment of the kerf width on the nozzle opposite side (back surface side of the workpiece) with respect to the kerf width on the nozzle side (work surface side) after cutting. That is, when the bevel amount increases, the inclination of the cut surface becomes larger with respect to the optical axis, and the cut width on the opposite side of the nozzle is widened.

このベベル量の増加を、板厚に応じて抑制する方法は未だ確立してなく、最適条件設定を探りながら加工を行っているのが現状である。
そのため、ワークの板厚によらず、良好な切断加工を、安定的、かつ効率的に実行できる工夫が望まれていた。
A method for suppressing the increase in the bevel amount according to the plate thickness has not yet been established, and the present situation is that processing is performed while searching for the optimum condition setting.
For this reason, there has been a demand for a device that can stably and efficiently execute a good cutting process regardless of the thickness of the workpiece.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ワークの厚さによらず、良好な切断加工を安定的かつ効率的に行えるレーザ切断用ノズル及びレーザ切断加工方法を提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a laser cutting nozzle and a laser cutting processing method capable of stably and efficiently performing a good cutting process regardless of the thickness of the workpiece.

上記の課題を解決するために、本発明は次の構成、手順を有する。
1) 軸線上に貫通孔を有して一端側が縮径した管状を呈すると共に、他端側の外周面に前記軸線方向に延びる切り込み部を有するインナノズルと、
前記インナノズルの前記外周面に嵌合し、前記切り込み部を含み両端間を前記軸線方向に連通する通気路を形成するアウタノズルと、
を備え、
前記通気路の最小流路断面積が、前記他端側の端面における前記切り込み部の開口面積と一致していることを特徴とするレーザ切断用ノズルである。
2) 1)に記載のレーザ切断用ノズルを用いてワークをレーザ切断するレーザ切断加工方法であって、
前記レーザ切断用ノズルとして、前記切り込み部の前記開口面積が異なる複数種類の前記レーザ切断用ノズルの中から、次に切断する前記ワークの厚さに応じた前記レーザ切断用ノズルを選択して用いることを特徴とするレーザ切断加工方法である。
3) 前記開口面積を、アシストガスを前記貫通孔から噴出するインナ流と前記通気路から噴出するアウタ流とに分流させたときの前記インナ流に対する前記アウタ流の流量比に対応させると共に、前記ワークの厚さに応じてレーザ切断で生じるベベル量が所定値以下となる前記流量比を把握しておき、
前記レーザ切断用ノズルとして、次に切断する前記ワークの厚さにおいて前記ベベル量が所定値以下となる前記流量比に対応した前記開口面積を有する前記レーザ切断用ノズルを用いることを特徴とする2)に記載のレーザ切断加工方法である。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration and procedure.
1) An inner nozzle that has a through hole on the axis and has a tubular shape with one end reduced in diameter, and has an incision extending in the axial direction on the outer peripheral surface on the other end;
An outer nozzle that fits to the outer peripheral surface of the inner nozzle and forms a ventilation path that includes the cut portion and communicates between both ends in the axial direction;
With
The laser cutting nozzle according to claim 1, wherein a minimum flow path cross-sectional area of the air passage matches an opening area of the cut portion on the end face on the other end side.
2) A laser cutting method for laser cutting a workpiece using the laser cutting nozzle described in 1),
As the laser cutting nozzle, the laser cutting nozzle corresponding to the thickness of the workpiece to be cut next is selected and used from a plurality of types of the laser cutting nozzles having different opening areas of the cut portion. This is a laser cutting method characterized by the above.
3) The opening area is made to correspond to the flow rate ratio of the outer flow to the inner flow when the assist gas is divided into the inner flow ejected from the through hole and the outer flow ejected from the vent passage, and Understand the flow rate ratio at which the bevel amount generated by laser cutting is below a predetermined value according to the thickness of the workpiece,
The laser cutting nozzle having the opening area corresponding to the flow rate ratio in which the bevel amount is equal to or less than a predetermined value in the thickness of the workpiece to be cut next is used as the laser cutting nozzle. ).

本発明によれば、軟鋼板のワークの厚さによらず、良好な切断加工を安定的かつ効率的に行える、という効果が得られる。   According to the present invention, it is possible to obtain an effect that good cutting can be stably and efficiently performed regardless of the thickness of the workpiece of the mild steel plate.

図1は、本発明の実施の形態に係るレーザ切断用ノズルの実施例であるノズル51を説明するための断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a nozzle 51 that is an example of a laser cutting nozzle according to an embodiment of the present invention. 図2は、ノズル51を構成するインナノズル1の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the inner nozzle 1 constituting the nozzle 51. 図3は、インナノズル1の上面図である。FIG. 3 is a top view of the inner nozzle 1. 図4は、ノズル51を構成するアウタノズル11の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of the outer nozzle 11 constituting the nozzle 51. 図5は、図1におけるS1−S1位置での断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view at the position S1-S1 in FIG. 図6は、図1におけるS2−S2位置での断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view at the position S2-S2 in FIG. 図7は、図1におけるS3−S3位置での断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view at the position S3-S3 in FIG. 図8は、ノズル51を加工ヘッド61の筐体62に取り付けた状態及びアシストガスの流れを説明するための断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the state in which the nozzle 51 is attached to the housing 62 of the processing head 61 and the flow of the assist gas. 図9は、流路断面積Saとアウタ流FL2との関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the channel cross-sectional area Sa and the outer flow FL2. 図10は、板厚Tとベベル量が許容範囲となる流量比Qとの関係を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the plate thickness T and the flow rate ratio Q at which the bevel amount falls within the allowable range. 図11は、板厚Tと設定する流量比Qとの第1の対応づけを説明するためのグラフである。FIG. 11 is a graph for explaining a first association between the plate thickness T and the flow rate ratio Q to be set. 図12は、板厚T11〜T15と流量比Q11〜Q15とノズル511〜515との対応づけを説明するための表である。FIG. 12 is a table for explaining the correspondence among the plate thicknesses T11 to T15, the flow rate ratios Q11 to Q15, and the nozzles 511 to 515. 図13は、板厚Tと設定する流量比Qとの第2の対応づけを説明するためのグラフである。FIG. 13 is a graph for explaining the second association between the plate thickness T and the flow rate ratio Q to be set. 図14は、板厚T21〜T25と流量比Q21〜Q25とノズル521,522との対応づけを説明するための表である。FIG. 14 is a table for explaining the correspondence among the plate thicknesses T21 to T25, the flow rate ratios Q21 to Q25, and the nozzles 521 and 522. 図15は、ノズル1の基部1aの変形例を説明する図であり、(a)は基部1aAを、(b)は基部1aBを説明する図である。FIGS. 15A and 15B are diagrams illustrating a modification of the base 1a of the nozzle 1. FIG. 15A is a diagram illustrating the base 1aA, and FIG. 15B is a diagram illustrating the base 1aB.

本発明の実施の形態に係るレーザ切断用ノズルを、実施例のノズル51により説明する。ノズル51は、ファイバレーザ加工機における周知構造の加工ヘッドに着脱自在に装着される。   The nozzle for laser cutting according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the nozzle 51 of the example. The nozzle 51 is detachably attached to a processing head having a known structure in a fiber laser processing machine.

まず、ノズル51の構成について、図1〜図4を参照して説明する。以下の説明において、上下方向を、便宜的に使用姿勢における方向として図中矢印の方向に規定する。
ノズル51は、図1に示されるように、インナノズル1とアウタノズル11との組み合わせとして構成されている。まず、それぞれを詳述する。
First, the configuration of the nozzle 51 will be described with reference to FIGS. In the following description, the vertical direction is defined in the direction of the arrow in FIG.
As shown in FIG. 1, the nozzle 51 is configured as a combination of an inner nozzle 1 and an outer nozzle 11. First, each will be described in detail.

(インナノズル1:図1〜図3を参照)
図2はインナノズルの縦断面図であり、図3は上面図である。図2は、図3におけるS−S位置での断面図である。
(Inner nozzle 1: see FIGS. 1 to 3)
2 is a longitudinal sectional view of the inner nozzle, and FIG. 3 is a top view. FIG. 2 is a cross-sectional view at the SS position in FIG.

インナノズル1は、軸線CL1を中心軸とする管状に形成されている。
インナノズル1は、外径D1で上下方向に延びる基部1aと、基部1aの下部に連結された外径D1よりも小さい外径D2の中間部1bと、中間部1bの下部に接続し下方に向かうに従って傾斜角度θaで縮径して先端が外径D3となる縮径部1cと、を有する。傾斜角度θaは、図2において縮径部1cと軸線CL1とがなす劣角である。
The inner nozzle 1 is formed in a tubular shape having an axis CL1 as a central axis.
The inner nozzle 1 is connected to a base portion 1a extending in the vertical direction with an outer diameter D1, an intermediate portion 1b having an outer diameter D2 smaller than the outer diameter D1 connected to the lower portion of the base portion 1a, and a lower portion of the intermediate portion 1b. And a reduced diameter portion 1c whose diameter is reduced at an inclination angle θa and whose tip becomes the outer diameter D3. The inclination angle θa is an inferior angle formed by the reduced diameter portion 1c and the axis CL1 in FIG.

基部1aには、周方向に角度ピッチPt1にて切り込み部として形成された複数のDカット部1a1〜1a3が形成されている。この例において角度ピッチPt1は120°であって3つのDカット部1a1〜1a3が形成されている。
Dカット部1a1〜1a3は、軸線CL1に平行で上下方向に延び、軸線CL1に対し距離L1の平行平面として形成されている。ここで、Dカット部1a1〜1a3の最大切り込み量を距離L2とする。
すなわち、距離L2=(外径D1/2)−距離L1である。
The base portion 1a is formed with a plurality of D-cut portions 1a1 to 1a3 formed as cut portions at an angular pitch Pt1 in the circumferential direction. In this example, the angle pitch Pt1 is 120 °, and three D-cut portions 1a1 to 1a3 are formed.
The D cut portions 1a1 to 1a3 are parallel to the axis CL1 and extend in the vertical direction, and are formed as parallel planes having a distance L1 with respect to the axis CL1. Here, the maximum cutting amount of the D-cut portions 1a1 to 1a3 is defined as a distance L2.
That is, distance L2 = (outer diameter D1 / 2) −distance L1.

基部1aのDカット部1a1〜1a3が形成されていない部分の下端の周縁部には、下方に円弧状に突出した3つの突き当て部1a5が形成されている(図3において破線で図示)。
インナノズル1の製造工程に基づいて換言するならば、突き当て部1a5は、Dカット部1a1〜1a3を形成する前に環状で下方に突出した部分が、Dカット部1a1〜1a3の形成によってその部分が除去され円弧状に残存したものである。
Three abutting portions 1a5 projecting downward in an arc shape are formed on the peripheral edge of the lower end of the base 1a where the D-cut portions 1a1 to 1a3 are not formed (illustrated by broken lines in FIG. 3).
In other words, based on the manufacturing process of the inner nozzle 1, the abutting portion 1a5 has a ring-shaped portion that protrudes downward before forming the D-cut portions 1a1 to 1a3 by forming the D-cut portions 1a1 to 1a3. Is removed and remains in an arc shape.

インナノズル1は、貫通孔2を有する。貫通孔2は、インナノズル1の上端面3に開口し、下方へ向かうに従って縮径する内縮径部2aと、内縮径部2aの下部に接続し同一内径で下端面4に開口する出力孔2bと、を有する。   The inner nozzle 1 has a through hole 2. The through hole 2 opens to the upper end surface 3 of the inner nozzle 1 and is connected to the inner reduced diameter portion 2a that is reduced in diameter toward the lower side and the lower portion of the inner reduced diameter portion 2a, and is output to the lower end surface 4 with the same inner diameter. 2b.

(アウタノズル11:図1及び図4参照)
アウタノズル11は、軸線CL11を中心軸とする管状に形成されている。
アウタノズル11は、雄ねじ部11a1を有する基部11aと、軸線CL11に対し直交する当て面11b1を有して径方向外側に張り出したフランジ部11bと、フランジ部11bの下面側に接続し、下方先端に向かうに従って、軸線11a側に凹む曲面で縮径する縮径部11cと、を有する。
(Outer nozzle 11: See FIGS. 1 and 4)
The outer nozzle 11 is formed in a tubular shape having the axis CL11 as a central axis.
The outer nozzle 11 is connected to the lower surface side of the flange portion 11b, a base portion 11a having a male screw portion 11a1, a flange portion 11b having a contact surface 11b1 orthogonal to the axis CL11, and projecting radially outward. As it goes, it has a reduced diameter portion 11c that is reduced in diameter by a curved surface recessed toward the axis 11a side.

アウタノズル11は、上端面15と下端面16とを繋ぐ貫通孔12を有する。
貫通孔12は、内径D4で上下方向に延びる基孔部12aと、基孔部12aの下端に、軸線CL11に直交する突き当て面13aを有する上段部13を形成して内径D4より小さい内径D5で下方に延びる中間孔部12bと、中間孔部12bの下端に軸線CL11に直交する段付き面14aを有する下段部14を形成して下方に向かうに従って縮径し、アウタノズル11の下端面16に開口する縮径孔部12cと、を有する。縮径孔部12cは、インナノズル1の縮径部1cと同じ傾斜角度θaで傾斜している。
The outer nozzle 11 has a through hole 12 that connects the upper end surface 15 and the lower end surface 16.
The through hole 12 has an inner diameter D5 smaller than the inner diameter D4 by forming a base hole portion 12a extending in the vertical direction with an inner diameter D4 and an upper step portion 13 having an abutting surface 13a orthogonal to the axis CL11 at the lower end of the base hole portion 12a. An intermediate hole portion 12b extending downward and a lower step portion 14 having a stepped surface 14a orthogonal to the axis CL11 at the lower end of the intermediate hole portion 12b are formed, and the diameter is reduced toward the lower portion. And a reduced-diameter hole 12c that opens. The reduced diameter hole portion 12c is inclined at the same inclination angle θa as the reduced diameter portion 1c of the inner nozzle 1.

内径D4と内径D5との径差は、例えば0.4mmとされる。従って、突き当て面13aの径方向幅は0.2mmである。
一方、Dカット部1a1〜1a3の切り込み量である距離L2(図3)は、0.6mmとされる。
アウタノズル11の内径D4は、インナノズル1の基部1aの外径D1に対し最適な圧入しろを有するように設定されている。
The diameter difference between the inner diameter D4 and the inner diameter D5 is, for example, 0.4 mm. Accordingly, the radial width of the abutting surface 13a is 0.2 mm.
On the other hand, the distance L2 (FIG. 3), which is the cutting amount of the D cut portions 1a1 to 1a3, is set to 0.6 mm.
The inner diameter D4 of the outer nozzle 11 is set to have an optimum press-fitting margin with respect to the outer diameter D1 of the base 1a of the inner nozzle 1.

ノズル51の組み立てにおいて、インナノズル1とアウタノズル11とは、アウタノズル11の貫通孔12に対し上方からインナノズル1を強嵌合させることで一体化される。
詳しくは、インナノズル1の基部1aをアウタノズル11の貫通孔12の基孔部12aに圧入する。
In assembling the nozzle 51, the inner nozzle 1 and the outer nozzle 11 are integrated by strongly fitting the inner nozzle 1 from above to the through hole 12 of the outer nozzle 11.
Specifically, the base 1 a of the inner nozzle 1 is press-fitted into the base hole 12 a of the through hole 12 of the outer nozzle 11.

アウタノズル11に対するインナノズル1の軸方向位置は、インナノズル1の突き当て部1a5が、アウタノズル11の突き当て面13aに当接することで位置決めされる。
この位置決め済みの状態で、ノズル51は、インナノズル1の上端面3及び下端面4と、アウタノズル11の上端面15及び下端面16のそれぞれとが、ほぼ同じ面(同じ軸方向位置)となっている。
The position of the inner nozzle 1 in the axial direction with respect to the outer nozzle 11 is positioned by the abutting portion 1a5 of the inner nozzle 1 coming into contact with the abutting surface 13a of the outer nozzle 11.
In this positioned state, in the nozzle 51, the upper end surface 3 and the lower end surface 4 of the inner nozzle 1 and the upper end surface 15 and the lower end surface 16 of the outer nozzle 11 are substantially the same surface (same axial position). Yes.

図1に示されるように、ノズル51は、インナノズル1の貫通孔2とは別に独立して、インナノズル1とアウタノズル11との間に、軸線方向(上下方向)の両端面間を連通して気体流通を可能とする通気路GRを有する。
具体的には、通気路GRは、上方側から、上部通気路GRa,中間通気路GRb,及び下部通気路GRcの概ね3つの部分を有する。
As shown in FIG. 1, the nozzle 51 communicates between both end surfaces in the axial direction (vertical direction) between the inner nozzle 1 and the outer nozzle 11 independently of the through hole 2 of the inner nozzle 1. The air passage GR that enables distribution is provided.
Specifically, the air passage GR has approximately three portions from the upper side, that is, an upper air passage GRa, an intermediate air passage GRb, and a lower air passage GRc.

この3つの部分について、図5〜図7を参照して説明する。図5〜図7は、それぞれ図1におけるS1−S1位置〜S3−S3位置での断面図である。ここでS3−S3位置の図7は、下部通気路GRcの傾斜した延在方向に直交する方向での断面図である。   These three parts will be described with reference to FIGS. 5 to 7 are cross-sectional views at positions S1-S1 to S3-S3 in FIG. 1, respectively. Here, FIG. 7 at the position S3-S3 is a cross-sectional view in a direction orthogonal to the inclined extending direction of the lower air passage GRc.

まず、上部通気路GRaは、図5に示されるように、インナノズル1のDカット部1a1〜1a3と、アウタノズル11の基部11aとの間の上下に延びる隙間(網点部分)として形成される。この例で3つとなる各隙間の断面積(円弧と弦とに囲まれた弓形の断面積)の合計を、流路断面積Saとする。   First, as shown in FIG. 5, the upper air passage GRa is formed as a gap (halftone dot portion) extending vertically between the D cut portions 1 a 1 to 1 a 3 of the inner nozzle 1 and the base portion 11 a of the outer nozzle 11. In this example, the total of the cross-sectional areas of the three gaps (an arcuate cross-sectional area surrounded by the arc and the chord) is defined as a flow path cross-sectional area Sa.

中間通気路GRbは、図6に示されるように、3つの上部通気路GRaが下部で接続し1つの環状空間として形成されている。
詳しくは、中間通気路GRbは、インナノズル1の中間部1bの外周面1b1とアウタノズル11の中間孔部12bの内周面12b1との間の上下に延びる隙間(環状の網点部分)として形成される。この環状の隙間の断面積を、流路断面積Sbとする。
As shown in FIG. 6, the intermediate air passage GRb is formed as one annular space by connecting three upper air passages GRa at the lower part.
Specifically, the intermediate air passage GRb is formed as a vertically extending gap (annular halftone dot portion) between the outer peripheral surface 1b1 of the intermediate portion 1b of the inner nozzle 1 and the inner peripheral surface 12b1 of the intermediate hole portion 12b of the outer nozzle 11. The The cross-sectional area of the annular gap is defined as a flow path cross-sectional area Sb.

下部通気路GRcは、図7に示されるように、インナノズル1の縮径部1cの外周面1c1とアウタノズル11の縮径部11cの内周面11c1との間に上下で径拡縮する隙間(環状の網点部分)として形成される。下部通気路GRcは、ノズル51の下端面において、貫通孔2の出力孔2bを囲む開口部GRc1として開口している。この例において、開口部GRc1は環状であり、開口部GRc1の面積を開口面積Scとする。   As shown in FIG. 7, the lower air passage GRc is a gap (annular) that expands and contracts in diameter between the outer peripheral surface 1 c 1 of the reduced diameter portion 1 c of the inner nozzle 1 and the inner peripheral surface 11 c 1 of the reduced diameter portion 11 c of the outer nozzle 11. Halftone dot portion). The lower air passage GRc is opened as an opening GRc1 surrounding the output hole 2b of the through hole 2 on the lower end surface of the nozzle 51. In this example, the opening GRc1 is annular, and the area of the opening GRc1 is defined as an opening area Sc.

ノズル51は、上部通気路GRaの流路断面積Saが、流路断面積Sb及び開口面積Scよりも小さく設定されている。
より詳しくは、上部通気路GRaの流路断面積Saは、そのノズル51の上端面15の流入開口部GRa1(図1参照)における開口面積Sa1と等しく、通気路GRにおける上部通気路GRaよりも下方のいずれの位置の断面積よりも小さく設定されている。
In the nozzle 51, the flow passage cross-sectional area Sa of the upper air passage GRa is set to be smaller than the flow passage cross-sectional area Sb and the opening area Sc.
More specifically, the flow passage cross-sectional area Sa of the upper air passage GRa is equal to the opening area Sa1 in the inflow opening GRa1 (see FIG. 1) of the upper end surface 15 of the nozzle 51, and is larger than the upper air passage GRa in the air passage GR. It is set smaller than the cross-sectional area at any position below.

これにより、通気路GRの流路断面積は、上部通気路GRaにおいて最も狭い最小流路断面積Sminとなり、通気路GRに気体を流した場合の流量は、上部通気路GRaによって規制される。
従って、通気路GRの断面積が異なるノズル51を製造した場合、通気路GRに流せる流量の多少は、ノズル51を上方から見たときの流入開口部GRa1の開口面積Sa1の違いで判別可能である。
As a result, the flow passage cross-sectional area of the air passage GR becomes the narrowest minimum flow passage cross-sectional area Smin in the upper air passage GRa, and the flow rate when the gas flows through the air passage GR is regulated by the upper air passage GRa.
Therefore, when the nozzle 51 having a different cross-sectional area of the air passage GR is manufactured, the flow rate that can flow through the air passage GR can be determined by the difference in the opening area Sa1 of the inflow opening GRa1 when the nozzle 51 is viewed from above. is there.

図8は、上述のノズル51を、加工ヘッド61に取り付けた状態の一例を示す縦断面図である。ノズル51は、加工ヘッド61の筐体62の先端に着脱自在に螺着される。ノズル51が筐体62に螺着した状態で、軸線CL1は集光レンズ63の光軸CL63と一致している。
ノズル51に対し、ファイバレーザ発振器(不図示)から供給されたレーザ光LSが、集光レンズ63により集光されてノズル51の貫通孔2を通して下方に出射される。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing an example of a state where the nozzle 51 described above is attached to the machining head 61. The nozzle 51 is detachably screwed to the tip of the housing 62 of the processing head 61. In a state where the nozzle 51 is screwed to the housing 62, the axis line CL1 coincides with the optical axis CL63 of the condenser lens 63.
Laser light LS supplied from a fiber laser oscillator (not shown) to the nozzle 51 is condensed by the condenser lens 63 and emitted downward through the through hole 2 of the nozzle 51.

筐体62には、ガス供給口64が設けられており、外部からアシストガス(酸素など)が、ガス供給口64を通して筐体62の内部空間Vaに供給される。
内部空間Vaに供給されたアシストガスは、インナ流FL1とアウタ流FL2とに分流して外部に噴出する。すなわち、供給されたアシストガスの一部がインナ流FL1として貫通孔2の出力孔2bを通して下方に噴出すると共に、残りはアウタ流FL2として上部通気路GRaに流入開口部GRa1から進入し、中間通気路GRbを通って下部通気路GRcの開口部GRc1からインナ流FL1を環状に取り囲むように独立して下方に噴出される。
The housing 62 is provided with a gas supply port 64, and assist gas (oxygen or the like) is supplied from the outside to the internal space Va of the housing 62 through the gas supply port 64.
The assist gas supplied to the internal space Va is divided into an inner flow FL1 and an outer flow FL2, and is ejected to the outside. That is, a part of the supplied assist gas is jetted downward as an inner flow FL1 through the output hole 2b of the through-hole 2, and the rest enters the upper ventilation path GRa as an outer flow FL2 from the inflow opening GRa1 and passes through the intermediate ventilation. The inner flow FL1 is independently jetted downward from the opening GRc1 of the lower ventilation path GRc through the path GRb so as to surround the ring.

ここでインナ流FL1及びアウタ流FL2の流量を、それぞれQ1(L/min)、Q2(L/min)とする。インナ流FL1及びアウタ流FL2の圧力は、図8に示された共通の内部空間Vaからの分岐であり、等しくなる。   Here, the flow rates of the inner flow FL1 and the outer flow FL2 are Q1 (L / min) and Q2 (L / min), respectively. The pressures of the inner flow FL1 and the outer flow FL2 are branches from the common internal space Va shown in FIG. 8, and are equal.

発明者らは、アウタ流FL2とインナ流FL1との流量比Q(=Q2/Q1)に着目し、流量比Qとベベル量との関係を実験により調べた。
具体的には、ノズル51の貫通孔2の形状を流路断面積が同じになるものとし、上部通気路GRaの流路断面積Saを、例えば、切り込み量である距離L2を変えるなどして異ならせ、アウタ流FL2とインナ流FL1との流量比Q(=Q2/Q1)の異なる複数種のノズル51を作成した。
そして、流路断面積Saと流量比Qとの関係、及びそれぞれのノズルを用いて、軟鋼板の異なる板厚のワークの切断加工を行い、得られた切断面のベベル量を調べた。軟鋼板としてSS400の板を用いた。
The inventors paid attention to the flow rate ratio Q (= Q2 / Q1) between the outer flow FL2 and the inner flow FL1, and examined the relationship between the flow rate Q and the bevel amount by experiments.
Specifically, the shape of the through hole 2 of the nozzle 51 is assumed to have the same flow path cross-sectional area, and the flow path cross-sectional area Sa of the upper ventilation path GRa is changed, for example, by changing the distance L2 that is the cut amount. Different types of nozzles 51 having different flow ratios Q (= Q2 / Q1) between the outer flow FL2 and the inner flow FL1 were created.
Then, using the relationship between the flow path cross-sectional area Sa and the flow rate ratio Q and the respective nozzles, workpieces with different plate thicknesses of mild steel plates were cut, and the bevel amount of the obtained cut surfaces was examined. An SS400 plate was used as the mild steel plate.

その結果、まず、図9に示されるように、上部通気路GRaの流路断面積Saが極端に小さくない実用領域において、流路断面積Saとアウタ流FL2の流量Q2とは、概ね正の相関で線形関係にあることがわかった。
また、板厚の異なる各ワークの切断加工においてベベル量が許容範囲となる流量比Qを抽出したところ、図10に示される結果を得た。ここで、ベベル量の許容範囲を、0.15mm以下と設定している。
図10は、軟鋼板のワークの板厚T(横軸)と、切断面のベベル量が許容範囲となった流量比Q(縦軸)の範囲との関係を示している。
以下、12mmの板厚を板厚T1とし、25mmの板厚を板厚T2として説明する。板厚T1〜T2は、ファイバレーザ切断加工に供される軟鋼板の一般的な板厚範囲である。
As a result, first, as shown in FIG. 9, in the practical region where the channel cross-sectional area Sa of the upper air passage GRa is not extremely small, the channel cross-sectional area Sa and the flow rate Q2 of the outer flow FL2 are approximately positive. It was found that the correlation was linear.
Further, when the flow rate ratio Q at which the bevel amount is within an allowable range was extracted in the cutting of each workpiece having different plate thicknesses, the result shown in FIG. 10 was obtained. Here, the allowable range of the bevel amount is set to 0.15 mm or less.
FIG. 10 shows the relationship between the thickness T (horizontal axis) of the workpiece of the mild steel plate and the range of the flow rate ratio Q (vertical axis) in which the bevel amount of the cut surface is within the allowable range.
Hereinafter, the plate thickness of 12 mm will be described as a plate thickness T1, and the plate thickness of 25 mm will be described as a plate thickness T2. The plate thicknesses T1 to T2 are a general plate thickness range of mild steel plates used for fiber laser cutting.

図10に示される結果について、具体的に説明する。
流量比下限特性Qaは、板厚T1からT2までの、ベベル量が許容範囲となる流量比Qの下限値を示している。
流量比上限特性Qbは、板厚T1からT2までの、ベベル量が許容範囲となる流量比Qの上限値を示している。
流量比中央特性Qcは、板厚T1からT2までの、流量比上限特性Qbと流量比下限特性Qaとの中央値を示している。
板厚16mm、19mm、22mmに対応したプロットは、図10に示される特性を得るべく測定した複数の実測データの一部として記載してある。
各プロットの具体的なデータは次の通りである。
板厚16mm : インナ流FL1の流量Q1=19.6(L/min)
アウタ流FL2の流量Q2=20.0(L/min)
流量比Q=1.02
ベベル量:0.07mm
板厚19mm : インナ流FL1の流量Q1=22.1(L/min)
アウタ流FL2の流量Q2=27.7(L/min)
流量比Q=1.25
ベベル量:0.08mm
板厚22mm : インナ流FL1の流量Q1=24.9(L/min)
アウタ流FL2の流量Q2=31.7(L/min)
流量比Q=1.27
ベベル量:0.09mm
ここで、任意の板厚Tk(T1≦Tk≦T2)における流量比上限特性Qbと流量比下限特性Qaと間の範囲を、適正流量比範囲ΔQkとする。
The results shown in FIG. 10 will be specifically described.
The flow rate ratio lower limit characteristic Qa indicates the lower limit value of the flow rate ratio Q in which the bevel amount is within the allowable range from the plate thickness T1 to T2.
The flow rate ratio upper limit characteristic Qb indicates the upper limit value of the flow rate ratio Q in which the bevel amount is within the allowable range from the plate thickness T1 to T2.
The flow rate ratio central characteristic Qc indicates the median value of the flow ratio upper limit characteristic Qb and the flow ratio lower limit characteristic Qa from the plate thickness T1 to T2.
The plots corresponding to the plate thicknesses of 16 mm, 19 mm, and 22 mm are described as a part of a plurality of actual measurement data measured to obtain the characteristics shown in FIG.
Specific data for each plot is as follows.
Plate thickness 16 mm: Flow rate Q1 of inner flow FL1 = 19.6 (L / min)
Flow rate Q2 of outer flow FL2 = 20.0 (L / min)
Flow ratio Q = 1.02
Bevel amount: 0.07mm
Plate thickness 19 mm: Inner flow FL1 flow rate Q1 = 22.1 (L / min)
Flow rate Q2 of outer flow FL2 = 27.7 (L / min)
Flow ratio Q = 1.25
Bevel amount: 0.08mm
Plate thickness 22 mm: Flow rate Q1 of inner flow FL1 = 24.9 (L / min)
Flow rate Q2 of outer flow FL2 = 31.7 (L / min)
Flow ratio Q = 1.27
Bevel amount: 0.09mm
Here, the range between the flow ratio upper limit characteristic Qb and the flow ratio lower limit characteristic Qa at an arbitrary plate thickness Tk (T1 ≦ Tk ≦ T2) is defined as an appropriate flow ratio range ΔQk.

図10に示される結果から、次のことが判明した。
板厚T1から板厚T2の範囲で、ノズル51を用いた切断加工でベベル量が許容範囲となる流量比Qの範囲(適正流量比範囲ΔQk)が存在する。
適正流量比範囲ΔQkは、板厚T1から板厚T2の範囲で概ね一定となっている。
流量比中央特性Qcは、板厚T1〜T2の範囲において、板厚Tが増加するほど増加する傾向にある。
すなわち、板厚T1〜T2の範囲内において、薄厚いずれか一方(例えば薄い板厚)の板厚のワークの切断加工で適切なベベル量が得られる流量比Qで、他方(厚い板厚)の板厚のワークの切断加工を行った場合に、必ずしも適正なベベル量が得らないことを示している。これは、従来の二重ノズルを用いたファイバレーザ切断加工において、板厚が厚い場合にベベル量が増加して好ましい切断面が得られない傾向を、裏付けるものと言える。
The following was found from the results shown in FIG.
In the range from the plate thickness T1 to the plate thickness T2, there is a range of flow rate ratio Q (appropriate flow rate range ΔQk) in which the bevel amount is within an allowable range by cutting using the nozzle 51.
The appropriate flow rate ratio range ΔQk is substantially constant in the range from the plate thickness T1 to the plate thickness T2.
The flow rate ratio central characteristic Qc tends to increase as the plate thickness T increases in the range of the plate thicknesses T1 to T2.
In other words, within the range of the plate thicknesses T1 to T2, the flow rate ratio Q is such that an appropriate bevel amount can be obtained by cutting a thin workpiece (for example, a thin plate thickness), and the other (thick plate thickness). It shows that an appropriate bevel amount is not always obtained when a workpiece having a plate thickness is cut. This can be said to support the tendency that the bevel amount increases and a preferable cut surface cannot be obtained when the plate thickness is large in the conventional fiber laser cutting using a double nozzle.

図10からは直接得られないが、付随結果として、流量比中央特性Qcは、加工後の切断面の品質が、適正流量比範囲ΔQkの中で最も好ましくなる流量比であることが判明した。   Although not directly obtained from FIG. 10, as an incidental result, it was found that the flow rate ratio central characteristic Qc is the flow rate ratio at which the quality of the cut surface after processing is the most preferable in the appropriate flow rate range ΔQk.

この結果から、軟鋼板であるワークのファイバレーザでの切断加工を、加工するワークの板厚Tに適した流量比Qを有するノズル51を用いて実行することで、ベベル量が抑制された良好な切断品質が得られることが判明した。
そこで、ノズル51を用いたファイバレーザでの切断加工は、例えば、次の方法で行うとよく、図11及び図12を参照して説明する。
From this result, it is preferable that the bevel amount is suppressed by performing the cutting process with the fiber laser of the workpiece, which is a mild steel plate, using the nozzle 51 having the flow rate ratio Q suitable for the plate thickness T of the workpiece to be processed. It has been found that a good cutting quality can be obtained.
Therefore, the cutting with a fiber laser using the nozzle 51 may be performed by the following method, for example, and will be described with reference to FIGS.

(S1)予め、JISなどで定められる標準板厚毎に、試加工によって流量比下限特性Qa及び流量比上限特性Qbを求めて適正流量比範囲ΔQkを把握しておく。ここでは、流量比下限特性Qa及び流量比上限特性Qbが図11に示される特性として得られたものとする。
(S2)ワークの標準板厚のうちの板厚T11〜T15それぞれに対応した適正流量比範囲ΔQk内の流量比を有するノズル511〜515を作成する。
ここでは、図12に示されるように、ノズル511〜515を、板厚T11〜T15それぞれに対応した流量比中央特性Qcである流量比Q11〜Q15を有するものとして作成する。
(S3)加工ヘッド61に、次に加工するワークの板厚T11〜T15それぞれに応じたノズル511〜515を選択装着し、本加工を行う。例えば、板厚T13のワークを切断加工する場合、ノズル513を選択して装着し、本加工を行う。
(S1) The flow rate ratio lower limit characteristic Qa and the flow rate upper limit characteristic Qb are obtained in advance by trial machining for each standard plate thickness determined by JIS or the like, and the appropriate flow rate ratio range ΔQk is grasped. Here, it is assumed that the flow ratio lower limit characteristic Qa and the flow ratio upper limit characteristic Qb are obtained as the characteristics shown in FIG.
(S2) The nozzles 511 to 515 having flow ratios in the appropriate flow ratio range ΔQk corresponding to the plate thicknesses T11 to T15 of the standard plate thickness of the workpiece are created.
Here, as shown in FIG. 12, the nozzles 511 to 515 are created to have flow rate ratios Q11 to Q15 that are flow rate center characteristics Qc corresponding to the plate thicknesses T11 to T15, respectively.
(S3) The nozzles 511 to 515 corresponding to the plate thicknesses T11 to T15 of the workpiece to be processed next are selectively mounted on the processing head 61 to perform the main processing. For example, when cutting a workpiece having a thickness T13, the nozzle 513 is selected and mounted, and the main machining is performed.

ノズル51の作成にあたり、板厚Tに対応して設定する流量比Qとして、流量比中央特性Qcの値を採用することは、良好な切断面品質を得る観点で望ましい。ただし、採用する流量比Qの値は、これに限らず、適正流量比範囲ΔQkで得られる適正流量比領域ARR(図11の点P1〜P4で囲まれたハッチング領域)内の、各板厚Tに対応した値であればよい。   In creating the nozzle 51, it is desirable to adopt the value of the flow ratio central characteristic Qc as the flow ratio Q set corresponding to the plate thickness T from the viewpoint of obtaining good cut surface quality. However, the value of the flow rate ratio Q to be adopted is not limited to this, and each plate thickness in the appropriate flow rate ratio area ARR (hatched area surrounded by points P1 to P4 in FIG. 11) obtained in the appropriate flow ratio range ΔQk. Any value corresponding to T may be used.

そこで、加工するワークの板厚毎に異なるノズル51を用意する替わりに、適正流量比領域ARRに含まれる中で隣接する板厚を、できるだけ同じノズル51で対応づけるようにしてもよい。
この方法について図13及び図14を参照して説明する。
Therefore, instead of preparing different nozzles 51 for each plate thickness of the workpiece to be processed, adjacent plate thicknesses included in the appropriate flow rate ratio area ARR may be associated with the same nozzle 51 as much as possible.
This method will be described with reference to FIGS.

図13の流量比下限特性Qa及び流量比上限特性Qbは、板厚T21〜T25の範囲で便宜的に図11と同じとする。
図13及び図14に示されるように、板厚T21〜T23については、そのすべてにおいて適正流量比領域ARRに含まれる流量比Q21を設定する。そして、流量比Q21となるノズル521を作成し、図14のように板厚と対応づける。
The flow ratio lower limit characteristic Qa and the flow ratio upper limit characteristic Qb in FIG. 13 are the same as those in FIG. 11 for the sake of convenience in the range of the plate thicknesses T21 to T25.
As shown in FIGS. 13 and 14, for the plate thicknesses T21 to T23, the flow rate ratio Q21 included in the proper flow rate ratio region ARR is set for all of them. And the nozzle 521 used as the flow rate ratio Q21 is created, and it matches with plate | board thickness like FIG.

一方、板厚T24,T25については、流量比Q21は適正流量比領域ARRから外れている。そこで、板厚T24,T25両方について適正流量比領域ARR内となる、流量比Q21とは異なる流量比Q22を設定し、流量比Q22となるノズル522を作成し、板厚と対応づける。   On the other hand, for the plate thicknesses T24 and T25, the flow rate ratio Q21 deviates from the appropriate flow rate ratio region ARR. Therefore, a flow rate ratio Q22 different from the flow rate ratio Q21 within the appropriate flow rate ratio region ARR is set for both the plate thicknesses T24 and T25, and a nozzle 522 having the flow rate ratio Q22 is created and associated with the plate thickness.

この方法によれば、流量比中央特性Qcの値が異なる板厚毎に必ずしもノズルを作成する必要がない。そのため、製造及びノズル管理の観点でコスト低減可能であり、ノズル交換時間が短縮でき生産効率低下を抑制できる。   According to this method, it is not always necessary to create a nozzle for each plate thickness having a different flow rate ratio central characteristic Qc. Therefore, the cost can be reduced from the viewpoint of manufacturing and nozzle management, the nozzle replacement time can be shortened, and the decrease in production efficiency can be suppressed.

流量比Qの異なるノズル、例えば図12に示されたノズル511〜515は、アウタノズル11に対するインナノズル1の軸方向の位置決め構造が次のようになっている。
すなわち、インナノズル1の突き当て部1a5が突き当てられるアウタノズル11の突き当て部1a5の径方向幅が、Dカット部1a1〜1a3の最大切り込み距離L2に対して十分小さく設定され、突き当て部1a5が最小絞りとならないようになっている。
The nozzles having different flow rate ratios Q, for example, the nozzles 511 to 515 shown in FIG. 12, have an axial positioning structure of the inner nozzle 1 with respect to the outer nozzle 11 as follows.
That is, the radial width of the abutting portion 1a5 of the outer nozzle 11 against which the abutting portion 1a5 of the inner nozzle 1 is abutted is set sufficiently small with respect to the maximum cutting distance L2 of the D cut portions 1a1 to 1a3, and the abutting portion 1a5 is The minimum aperture is not set.

このように、通気路GRにおける最小絞りの、すなわち最小流路断面積Sminとなる部位は、上部通気路GRaに設定されている。
流量比Qの違いが、上端面3と上端面15との間の開口面積Sa1の違いとして反映される。すなわち、ノズル511〜515の判別が外観上で可能となっている。
これにより、ノズル511〜515は、加工ヘッド61の筐体62に誤装着する可能性が低減し、ワークの板厚Tに応じた最適な切断加工をより確実に実行できる。
As described above, the portion of the ventilation path GR that has the minimum restriction, that is, the minimum channel cross-sectional area Smin is set to the upper ventilation path GRa.
The difference in the flow rate ratio Q is reflected as the difference in the opening area Sa1 between the upper end surface 3 and the upper end surface 15. That is, the nozzles 511 to 515 can be distinguished on the appearance.
Thereby, the possibility that the nozzles 511 to 515 are erroneously attached to the casing 62 of the machining head 61 is reduced, and the optimum cutting process according to the plate thickness T of the workpiece can be more reliably performed.

既述のように、ノズル51は、インナノズル1の下端面4と、アウタノズル11の下端面16とが、ほぼ同じ高さ位置(軸方向位置)にある。
これにより、インナ流FL1とアウタ流FL2とが混合して噴出することはなく、それぞれ独立した気流としてワークに噴射される。
そのため、流量比Qは切断態様に直接影響を与えるものとなり、ベベル量を制御するパラメータとして有効になっている。
もちろん、インナノズル1の下端面4とアウタノズル11の下端面16との高さが異なって段差が生じていたとしても、インナ流FL1とアウタ流FL2とが独立気流としてワークに噴出されていれば、流量比Qはベベル量を制御するパラメータとして有効である。また、下端面4,16の高さ方向の段差の程度(高さ方向の位置の差)が大きくなってインナ流FL1及びアウタ流FL2の独立程度が低下しても、ある程度の独立性が確保されていれば、流量比Qのベベル量制御効果は、程度が小さくとも発揮されることは言うまでもない。
As described above, the nozzle 51 has the lower end surface 4 of the inner nozzle 1 and the lower end surface 16 of the outer nozzle 11 at substantially the same height position (axial position).
As a result, the inner flow FL1 and the outer flow FL2 are not mixed and ejected, but are jetted onto the work as independent air streams.
Therefore, the flow rate ratio Q directly affects the cutting mode, and is effective as a parameter for controlling the bevel amount.
Of course, even if the lower end surface 4 of the inner nozzle 1 and the lower end surface 16 of the outer nozzle 11 are different in height and have a step, if the inner flow FL1 and the outer flow FL2 are jetted to the workpiece as independent airflows, The flow rate ratio Q is effective as a parameter for controlling the bevel amount. Further, even if the level difference in the height direction of the lower end surfaces 4 and 16 (the difference in position in the height direction) increases and the degree of independence of the inner flow FL1 and the outer flow FL2 decreases, a certain degree of independence is ensured. If so, it goes without saying that the bevel amount control effect of the flow rate ratio Q is exhibited even if the degree is small.

上述のように、板厚の比較的大きな領域において、流量比Qを高くすることでベベル量の増加を抑制できる理由は、次のように推察される。
すなわち、流量比Qを高めるということは、インナ流FL1に対し、軸線CL1に収束する傾斜環流として噴出するアウタ流FL2の流量比率を高めることになり、ワークの下部(ノズルとは反対側)において、アシストガス全体の流束拡張が抑制されて酸素の供給過剰を回避できているため、と考えられる。
As described above, the reason why the increase in the bevel amount can be suppressed by increasing the flow rate ratio Q in a relatively large plate thickness region is assumed as follows.
In other words, increasing the flow rate ratio Q means increasing the flow rate ratio of the outer flow FL2 ejected as an inclined annular flow that converges on the axis CL1 with respect to the inner flow FL1, and at the lower part of the workpiece (opposite the nozzle). This is probably because the expansion of the flux of the assist gas as a whole is suppressed and an excessive supply of oxygen can be avoided.

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよい。   The embodiment of the present invention is not limited to the above-described configuration and procedure, and may be modified as long as it does not depart from the gist of the present invention.

インナノズル1の基部1aを、上部通気路GRaを形成する切り込み部として3つのDカット部1a1〜1a3を有するものとして説明したが、切り込み部の数Nは3に限定されない。
例えば、図15(a)に示されるように、基部1aを、切り込み部として4つのDカット部1aA1〜1aA4を有する基部1aAとしてもよい。 また、断面形状はDカット態様でなくてもよい。例えば、図15(b)に示されるように、基部1aを、上下方向に、例えば矩形断面で延びる切り込み部としての溝部1aB1〜1aB4を有する基部1aBとしてもよい。
図15(a),(b)では、切り込み部により形成された通気路GRaに対応する部分に、網点を付してある。
Although the base portion 1a of the inner nozzle 1 has been described as having three D-cut portions 1a1 to 1a3 as cut portions that form the upper air passage GRa, the number N of cut portions is not limited to three.
For example, as shown in FIG. 15A, the base 1a may be a base 1aA having four D-cut portions 1aA1 to 1aA4 as cut portions. Moreover, the cross-sectional shape may not be a D-cut mode. For example, as shown in FIG. 15B, the base 1a may be a base 1aB having grooves 1aB1 to 1aB4 as cut portions extending in the vertical direction, for example, in a rectangular cross section.
15A and 15B, halftone dots are added to portions corresponding to the air passage GRa formed by the cut portions.

図12及び図14で示された複数のノズルの流量比Qの違いを、上部通気路GRaを形成する切り込み部の数Nに対応させてもよい。
流量比Qの異なるノズルを、開口面積Sa1の違いではなく、切り込み部の数N、換言するならば、流入開口部GRa1の数Nで分別できるので、分別作業を、高効率かつ少ない判別エラーで行える。
The difference in the flow rate ratio Q between the plurality of nozzles shown in FIGS. 12 and 14 may be made to correspond to the number N of cut portions that form the upper air passage GRa.
Nozzles with different flow rate ratios Q can be sorted by the number of notches, not the difference in opening area Sa1, in other words, by the number N of inflow openings GRa1, so that the separation work can be performed with high efficiency and with a small number of discrimination errors. Yes.

流量比Qの異なるノズルを作成する場合、インナノズル1の貫通孔2の内径寸法を共通にする例を説明したが、貫通孔2の内径寸法を異ならせてもよい。
貫通孔2の内径寸法を異なるものとする場合は、上部通気路GRaの開口面積Sa1の違いが直接流量比Qの違いに対応しないことから、切り込み部の数Nと流量比Qとを対応させることが望ましい。
In the case of creating nozzles with different flow rate ratios Q, the example in which the inner diameter dimension of the through hole 2 of the inner nozzle 1 is made common has been described, but the inner diameter dimension of the through hole 2 may be varied.
When the inner diameter dimensions of the through holes 2 are different, the difference in the opening area Sa1 of the upper air passage GRa does not directly correspond to the difference in the flow rate ratio Q. Therefore, the number N of notches and the flow rate ratio Q are made to correspond. It is desirable.

流量比下限特性Qa及び流量比上限特性Qbを、ベベル量が所定値以下となる、という基準で判定する例を説明したが、ベベル量のみならず、ベベル量を含む切断面の品質全体が流量比Qに依存している。そこで、流量比下限特性Qa及び流量比上限特性Qbは、ベベル量以外の項目、例えば、表面粗さの大小や付着物の量、などに基づいて判定してもよい。もちろん、切断面のトータル品質の良否で判定してもよい。   The example in which the flow ratio lower limit characteristic Qa and the flow ratio upper limit characteristic Qb are determined based on the criterion that the bevel amount is equal to or less than the predetermined value has been described. However, not only the bevel amount but also the entire quality of the cut surface including the bevel amount is determined by the flow rate. It depends on the ratio Q. Therefore, the flow ratio lower limit characteristic Qa and the flow ratio upper limit characteristic Qb may be determined based on items other than the bevel amount, for example, the size of the surface roughness or the amount of deposits. Of course, you may determine by the quality of the total quality of a cut surface.

通気路GRの流路断面積は、下部通気路GRcの開口部GRc1における開口
面積Scを最小流路断面積Sminとしてもよい。この場合、通気路GRに気体を流した場合の流量は、開口部GRc1によって規制される。
換言するならば、下部通気路GRcにおける開口部GRc1の開口面積Scを、上部通気路GRaの流路断面積Saよりも小さく、かつ、中間通気路GRbの流路断面積Sbよりも小さく設定する。
この場合、最小流路断面積Sminが異なるノズル51を製造した場合、通気路GRに流せる流量の多少は、ノズル51を下方から見たときの開口部GRc1の開口面積Scの違いで判別可能となる。
The flow passage cross-sectional area of the air passage GR may be the minimum flow passage cross-sectional area Smin, which is the opening area Sc at the opening GRc1 of the lower air passage GRc. In this case, the flow rate when the gas flows through the ventilation path GR is regulated by the opening GRc1.
In other words, the opening area Sc of the opening GRc1 in the lower air passage GRc is set to be smaller than the flow passage cross-sectional area Sa of the upper air passage GRa and smaller than the flow passage cross-sectional area Sb of the intermediate air passage GRb. .
In this case, when the nozzle 51 having a different minimum channel cross-sectional area Smin is manufactured, the amount of flow that can flow through the ventilation path GR can be determined by the difference in the opening area Sc of the opening GRc1 when the nozzle 51 is viewed from below. Become.

1 インナノズル
1a,1aA,1aB 基部
1a1〜1a3,1aA1〜1aA4 Dカット部(切り込み部)
1aBa〜1aB4 溝部(切り込み部)、 1a5 突き当て部
1b 中間部、 1b1 外周面、 1c 縮径部、 1c1 外周面
2 貫通孔、 2a 内縮径部、 2b 出力孔
3 上端面
4 下端面
11 アウタノズル
11a 基部、 11a1 雄ねじ部、 11b フランジ部
11b1 当て面、 11c 縮径部、 11c1 内周面
12 貫通孔
12a 基孔部、 12b 中間孔部、 12b1 内周面
12c 縮径孔部
13 上段部、 13a 突き当て面
14 下段部、 14a 段付き面
15 上端面
16 下端面
51,511〜515,521,522 ノズル
61 加工ヘッド
62 筐体
63 集光レンズ
64 ガス供給口
ARR 適正流量比領域
CL1,CL11 軸線、 CL63 光軸
D1,D2,D3 外径、 D4,D5 内径
FL1 インナ流、 FL2 アウタ流
GR 通気路
GRa 上部通気路、 GRa1 流入開口部、 GRb 中間通気路
GRc 下部通気路、 GRc1 開口部
LS レーザ光、 L1,L2 距離
N (切り込み部の)数
Pt1 角度ピッチ
P1〜P4 点
Q,Q11〜Q15,Q21,Q22 流量比
Qa 流量比下限特性、 Qb 流量比上限特性、 Qc 流量比中央特性
Q1,Q2 流量
Sa,Sb 流路断面積
Sa1 開口面積、 Sc 開口面積、 Smin 最小流路断面積
T1〜T2,T11〜T15,T21〜T25 板厚
Va 内部空間
θa 傾斜角度
ΔQk 適正流量比範囲
1 Inner nozzle 1a, 1aA, 1aB Base 1a1 to 1a3, 1aA1 to 1aA4 D cut part (cut part)
1aBa to 1aB4 Groove portion (cut portion), 1a5 abutting portion 1b intermediate portion, 1b1 outer peripheral surface, 1c reduced diameter portion, 1c1 outer peripheral surface 2 through hole, 2a inner reduced diameter portion, 2b output hole 3 upper end surface 4 lower end surface 11 outer nozzle 11a base part, 11a1 male thread part, 11b flange part 11b1 contact surface, 11c reduced diameter part, 11c1 inner peripheral surface 12 through hole 12a base hole part, 12b intermediate hole part, 12b1 inner peripheral surface 12c reduced diameter hole part 13 upper stage part, 13a Abutting surface 14 Lower step portion, 14a Stepped surface 15 Upper end surface 16 Lower end surface 51, 511 to 515, 521, 522 Nozzle 61 Processing head 62 Housing 63 Condensing lens 64 Gas supply port ARR Appropriate flow ratio area
CL1, CL11 axis, CL63 Optical axis D1, D2, D3 Outer diameter, D4, D5 Inner diameter FL1 Inner flow, FL2 Outer flow GR ventilation path GRa Upper ventilation path, GRa1 inflow opening, GRb Intermediate ventilation path GRc Lower ventilation path, GRc1 Aperture LS Laser light, L1, L2 Distance N (number of notches) Pt1 Angular pitch P1-P4 Points Q, Q11-Q15, Q21, Q22 Flow ratio Qa Flow ratio lower limit characteristics, Qb Flow ratio upper limit characteristics, Qc Flow ratio Central characteristics Q1, Q2 Flow rate Sa, Sb Channel cross-sectional area Sa1 Open area, Sc Open area, Smin Minimum channel cross-sectional areas T1-T2, T11-T15, T21-T25 Plate thickness Va Internal space θa Inclination angle ΔQk Proper flow rate ratio range

Claims (3)

軸線上に貫通孔を有して一端側が縮径した管状を呈すると共に、他端側の外周面に前記軸線方向に延びる切り込み部を有するインナノズルと、
前記インナノズルの前記外周面に嵌合し、前記切り込み部を含み両端間を前記軸線方向に連通する通気路を形成するアウタノズルと、
を備え、
前記通気路の最小流路断面積が、前記他端側の端面における前記切り込み部の開口面積と一致していることを特徴とするレーザ切断用ノズル。
An inner nozzle having a through-hole on the axis and having a reduced diameter at one end, and an incision extending in the axial direction on the outer peripheral surface of the other end;
An outer nozzle that fits to the outer peripheral surface of the inner nozzle and forms a ventilation path that includes the cut portion and communicates between both ends in the axial direction;
With
The laser cutting nozzle according to claim 1, wherein a minimum flow path cross-sectional area of the air passage matches an opening area of the cut portion in the end face on the other end side.
請求項1記載のレーザ切断用ノズルを用いてワークをレーザ切断するレーザ切断加工方法であって、
前記レーザ切断用ノズルとして、前記切り込み部の前記開口面積が異なる複数種類の前記レーザ切断用ノズルの中から、次に切断する前記ワークの厚さに応じた前記レーザ切断用ノズルを選択して用いることを特徴とするレーザ切断加工方法。
A laser cutting method for laser cutting a workpiece using the laser cutting nozzle according to claim 1,
As the laser cutting nozzle, the laser cutting nozzle corresponding to the thickness of the workpiece to be cut next is selected and used from a plurality of types of the laser cutting nozzles having different opening areas of the cut portion. A laser cutting method characterized by the above.
前記開口面積を、アシストガスを前記貫通孔から噴出するインナ流と前記通気路から噴出するアウタ流とに分流させたときの前記インナ流に対する前記アウタ流の流量比に対応させると共に、前記ワークの厚さに応じてレーザ切断で生じるベベル量が所定値以下となる前記流量比を把握しておき、
前記レーザ切断用ノズルとして、次に切断する前記ワークの厚さにおいて前記ベベル量が所定値以下となる前記流量比に対応した前記開口面積を有する前記レーザ切断用ノズルを用いることを特徴とする請求項2記載のレーザ切断加工方法。
The opening area is made to correspond to the flow rate ratio of the outer flow to the inner flow when the assist gas is divided into the inner flow that ejects the assist gas from the through-hole and the outer flow that ejects from the ventilation path. Understand the flow rate ratio at which the bevel amount generated by laser cutting is below a predetermined value according to the thickness,
The laser cutting nozzle having the opening area corresponding to the flow rate ratio in which the bevel amount is equal to or less than a predetermined value in the thickness of the workpiece to be cut next is used as the laser cutting nozzle. Item 3. The laser cutting method according to Item 2.
JP2019081254A 2019-04-22 2019-04-22 Laser cutting nozzle and laser cutting processing method Active JP6609392B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019081254A JP6609392B2 (en) 2019-04-22 2019-04-22 Laser cutting nozzle and laser cutting processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019081254A JP6609392B2 (en) 2019-04-22 2019-04-22 Laser cutting nozzle and laser cutting processing method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017146747A Division JP6542848B2 (en) 2017-07-28 2017-07-28 Laser cutting nozzle manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019150881A JP2019150881A (en) 2019-09-12
JP6609392B2 true JP6609392B2 (en) 2019-11-20

Family

ID=67947695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019081254A Active JP6609392B2 (en) 2019-04-22 2019-04-22 Laser cutting nozzle and laser cutting processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6609392B2 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2998517B2 (en) * 1992-10-23 2000-01-11 三菱電機株式会社 Processing head and laser processing device
DE4402000C2 (en) * 1994-01-25 1996-04-11 Fraunhofer Ges Forschung Nozzle arrangement for laser beam cutting
JP3749356B2 (en) * 1997-09-24 2006-02-22 株式会社アマダ Laser nozzle machining nozzle
JP2000351090A (en) * 1999-06-10 2000-12-19 Ehime Prefecture Laser thermal spraying nozzle

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019150881A (en) 2019-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2019025511A (en) Laser cutting method and laser cutting nozzle production method
US6288363B1 (en) Machining head and laser machining apparatus
CN1040514C (en) Working head and laser working apparatus
KR101732790B1 (en) Blade positioning structure of disposable milling cutter
EP3045258B1 (en) Laser machining head
JP2998517B2 (en) Processing head and laser processing device
JP2006523006A5 (en)
JP6609392B2 (en) Laser cutting nozzle and laser cutting processing method
JP4816496B2 (en) Drilling tool
US11027343B2 (en) Cutting tool
JP7257317B2 (en) Highly positioned laser treatment nozzle
US10569360B2 (en) Highly positioned laser processing nozzle
US10549383B2 (en) Highly positioned laser processing nozzle
US20060243709A1 (en) Method and device for restoring and producing geometrically complex components
JP6874292B2 (en) Part-Time Job
CN114633018A (en) Optical lens module for optical axis inclination processing
EP4090491A1 (en) Highly positioned laser processing nozzle
JP7071971B2 (en) Metal drilling tool
US20200198057A1 (en) Highly Positioned Laser Processing Nozzle
US7523552B2 (en) Milling bleed holes into honeycomb process
JP2020131223A (en) Laser machining nozzle and laser machining device
US20230226625A1 (en) Milling tool and coolant sleeve therefor
TWI842072B (en) Machine tool spindle with cutting fluid pipeline
KR20230059855A (en) Cutting tool with porous internal cooling channel
CN216227564U (en) Laser cutting nozzle and laser cutting equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190423

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20190423

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20190604

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190919

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191001

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191025

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6609392

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350