JPH02241688A - 複合加工法 - Google Patents
複合加工法Info
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- JPH02241688A JPH02241688A JP1061802A JP6180289A JPH02241688A JP H02241688 A JPH02241688 A JP H02241688A JP 1061802 A JP1061802 A JP 1061802A JP 6180289 A JP6180289 A JP 6180289A JP H02241688 A JPH02241688 A JP H02241688A
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- Japan
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- tool
- gas injection
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- laser beam
- molten
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- Pending
Links
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- 238000000034 method Methods 0.000 title description 6
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 1
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P25/00—Auxiliary treatment of workpieces, before or during machining operations, to facilitate the action of the tool or the attainment of a desired final condition of the work, e.g. relief of internal stress
- B23P25/003—Auxiliary treatment of workpieces, before or during machining operations, to facilitate the action of the tool or the attainment of a desired final condition of the work, e.g. relief of internal stress immediately preceding a cutting tool
- B23P25/006—Heating the workpiece by laser during machining
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、従来の機械的加工法では困難であったセラミ
ックスに代表される高硬度・高脆性を有し、かつ熱伝導
の悪い材料に対する能率の高い溶融除去加工方法に間す
る。
ックスに代表される高硬度・高脆性を有し、かつ熱伝導
の悪い材料に対する能率の高い溶融除去加工方法に間す
る。
［従来の技術］
従来、セラミックスや超硬合金などの高硬度・？Ｅ脆性
を有する材料の機械的加工には、加工工具だけによる研
削・切削加工や加工工具とプラズマ加熱やレーザ加熱を
併用した複合加工などがある。 （たとえば公間特許昭
６１−１７２６９３など） 〔発明が解決しようとする課題］ 従来のセラミックスや超硬合金などの高硬度・′ｒｉ跪
性を有する材料の機械的加工法としては、研削・切削加
工が主に用いられている。しかし、これらの機械的加工
法では、工具のびびり振動等を抑制するため一般に剛性
の高い工作機械を使用する必要があり、工具も高価なダ
イヤモンド工具を用いている。さらに、工具摩耗の進行
が著しく、また工具の切込みが数μｍ〜数１０μｍと小
さく膨大な加工時間を必要とするため加工費用がかかる
等、加工に伴う多くの問題点がある。従って、高硬度・
高脆性材料に対する能率の高い加工法を確立することが
強く望まれている。
を有する材料の機械的加工には、加工工具だけによる研
削・切削加工や加工工具とプラズマ加熱やレーザ加熱を
併用した複合加工などがある。 （たとえば公間特許昭
６１−１７２６９３など） 〔発明が解決しようとする課題］ 従来のセラミックスや超硬合金などの高硬度・′ｒｉ跪
性を有する材料の機械的加工法としては、研削・切削加
工が主に用いられている。しかし、これらの機械的加工
法では、工具のびびり振動等を抑制するため一般に剛性
の高い工作機械を使用する必要があり、工具も高価なダ
イヤモンド工具を用いている。さらに、工具摩耗の進行
が著しく、また工具の切込みが数μｍ〜数１０μｍと小
さく膨大な加工時間を必要とするため加工費用がかかる
等、加工に伴う多くの問題点がある。従って、高硬度・
高脆性材料に対する能率の高い加工法を確立することが
強く望まれている。
これらの問題に対し、近年プラズマ加熱切削法や公開特
許時８１−１７２６９３のレーザを用いた複合加工法な
どが考案されているが、プラズマ加熱を利用したセラミ
ックスや超硬合金の切削加工は、使用する１阜が水冷式
の特殊形状工具に限定される点や、この加工法で実際の
加工部を観察する際、プラズマ発生中にでる青光や紫外
線を防止するための遮光板が必要であり、作業を目視で
きない等の問題がある。さらに、プラズマ加熱切削加工
は大電力を必要とし小さな被加工物を加工する場合は、
被削材全体が加熱されることにより被削材が変形したり
、割れる等の恐れがある。またレーザ加熱による複合加
工の場合は、体積を減少させることにより工具による加
工の際の工具寿命を延ばすことを目的としているが、レ
ーザ光照射部以外の被加工物は従来の性質を有している
ため、加工時には高価なダイヤモンド工具をしようする
必要がある。
許時８１−１７２６９３のレーザを用いた複合加工法な
どが考案されているが、プラズマ加熱を利用したセラミ
ックスや超硬合金の切削加工は、使用する１阜が水冷式
の特殊形状工具に限定される点や、この加工法で実際の
加工部を観察する際、プラズマ発生中にでる青光や紫外
線を防止するための遮光板が必要であり、作業を目視で
きない等の問題がある。さらに、プラズマ加熱切削加工
は大電力を必要とし小さな被加工物を加工する場合は、
被削材全体が加熱されることにより被削材が変形したり
、割れる等の恐れがある。またレーザ加熱による複合加
工の場合は、体積を減少させることにより工具による加
工の際の工具寿命を延ばすことを目的としているが、レ
ーザ光照射部以外の被加工物は従来の性質を有している
ため、加工時には高価なダイヤモンド工具をしようする
必要がある。
本発明はこれらの問題を鑑みて開発されたものであり、
汎用工具を用いてセラミックスなどの材料の高能率加工
を行うことを目的とする。
汎用工具を用いてセラミックスなどの材料の高能率加工
を行うことを目的とする。
［課題を解決するための手段」
本発明は上記目的を達成するために、セラミックス等の
被加工物表面を局所的に溶融しながら連続的にガス噴射
と切削加工を併用して除去加工を行い、除去量を多く設
定することができる加工方法としている。この加工方法
におけるガス噴射は加＃ｌ溶融部を除去すると同時に、
加熱している被加工物を冷却するためにも利用している
。このため被加工物内部は熱応力の発生が少なく、その
影響による被加工物のａ変形や割れが生じにくい利点が
ある。また、本発明は普通の作業環境で行うことができ
、青光・紫外線やＩ！射熱等による問題を発生させない
で直接目視で加工部を観察することができるようにして
いるため、より効果的に加工を行うことができる。さら
に、加工部を加熱溶融していることで工具にかかる切削
抵抗が小さくてすむことより、工具として高価なダイヤ
モンド工具ではなく、汎用性があり安価な超硬工具を使
用できる。
被加工物表面を局所的に溶融しながら連続的にガス噴射
と切削加工を併用して除去加工を行い、除去量を多く設
定することができる加工方法としている。この加工方法
におけるガス噴射は加＃ｌ溶融部を除去すると同時に、
加熱している被加工物を冷却するためにも利用している
。このため被加工物内部は熱応力の発生が少なく、その
影響による被加工物のａ変形や割れが生じにくい利点が
ある。また、本発明は普通の作業環境で行うことができ
、青光・紫外線やＩ！射熱等による問題を発生させない
で直接目視で加工部を観察することができるようにして
いるため、より効果的に加工を行うことができる。さら
に、加工部を加熱溶融していることで工具にかかる切削
抵抗が小さくてすむことより、工具として高価なダイヤ
モンド工具ではなく、汎用性があり安価な超硬工具を使
用できる。
このガス噴射による溶融除去と切削加工を併用すること
により、加工面の表面あらさをｌＯμｍ程度に仕上げる
ことができる。
により、加工面の表面あらさをｌＯμｍ程度に仕上げる
ことができる。
［作用］
第１図の実施例について説明すると、 １は円柱もしく
は円筒状の被加工物であり、への方向に回転する。２は
レーザ光を被加工物１の表面に集光するための集光レン
ズで、レーザ光軸が被加工物１の回転軸と直角方向にな
るように取り付けられている９回転している被加工物１
の表面に、この集光レンズ２を通してレーザ光を照射す
ることにより、局所的な溶融部５が形成される。それと
同時に、所定の位置に取り付けられているガス噴射ノズ
ル３からガスを噴射し、この溶融部５の大半の除去を行
う。さらに集光レンズ２と所定の角度及び位置に取り付
けられた工具４を用いて、ガス噴射ノズル３による溶融
部除去後に残フた前紡溶融部をさらに完全に除去する。
は円筒状の被加工物であり、への方向に回転する。２は
レーザ光を被加工物１の表面に集光するための集光レン
ズで、レーザ光軸が被加工物１の回転軸と直角方向にな
るように取り付けられている９回転している被加工物１
の表面に、この集光レンズ２を通してレーザ光を照射す
ることにより、局所的な溶融部５が形成される。それと
同時に、所定の位置に取り付けられているガス噴射ノズ
ル３からガスを噴射し、この溶融部５の大半の除去を行
う。さらに集光レンズ２と所定の角度及び位置に取り付
けられた工具４を用いて、ガス噴射ノズル３による溶融
部除去後に残フた前紡溶融部をさらに完全に除去する。
この方法において、照射するレーザ光に連続発振状態の
レーザ光を用い、集光レンズ２、ガス噴射ノズル３及び
工具４を同一の台上に固定して、被加工ｍｌの回転に伴
い所定の速度でＢの方向に移動させることにより、被加
工物１の連続除去加工を行うことができる。
レーザ光を用い、集光レンズ２、ガス噴射ノズル３及び
工具４を同一の台上に固定して、被加工ｍｌの回転に伴
い所定の速度でＢの方向に移動させることにより、被加
工物１の連続除去加工を行うことができる。
［実施例］
上記の実施例についてさらに詳細に説明すると、被加工
物として直径３５ｍｍの円筒状アルミナ系セラミックス
を用い、毎分３６３回転でへの方向に回転させ、この表
面に連続発振で５００Ｗの炭酸ガスレーザ光を照射する
。これにより生ずる溶融部を、ガス噴射ノズルから空気
を噴出させ、さらに工具には超硬工具を用いることによ
り連続除去加工を行った。またレーザ光、ガス噴射ノズ
ル及び工具がＢの方向に移動する速度は被加工物の一回
転当り０．０３ｍｍとし た。
物として直径３５ｍｍの円筒状アルミナ系セラミックス
を用い、毎分３６３回転でへの方向に回転させ、この表
面に連続発振で５００Ｗの炭酸ガスレーザ光を照射する
。これにより生ずる溶融部を、ガス噴射ノズルから空気
を噴出させ、さらに工具には超硬工具を用いることによ
り連続除去加工を行った。またレーザ光、ガス噴射ノズ
ル及び工具がＢの方向に移動する速度は被加工物の一回
転当り０．０３ｍｍとし た。
この条件で行った結果、被加工物の除去量はガス噴射と
工具による除去量を合わせて全体で０．５ｍｍとなり、
加工面の粗さで１０μｍ程度の面を得ることができた。
工具による除去量を合わせて全体で０．５ｍｍとなり、
加工面の粗さで１０μｍ程度の面を得ることができた。
［比較例〕
本装置において、レーザ光を照射せずダイヤモンド工具
や超硬工具で加工した場合は、工具の摩耗が激しく全く
加工できない状態である。
や超硬工具で加工した場合は、工具の摩耗が激しく全く
加工できない状態である。
また、 レーザ光を照射しながらガス噴射と切削加工を
併用した場合は、ガス噴射流量並びにガス噴射方向が除
去加工に大きく影響しており、これらの関係が不適当な
際には除去加工がスムーズに行えない。しかし、本発明
においては、その最適条件を見いだすことができたこと
により、溶融除去加工と切削加工を併用した高能率加工
が可能となった。
併用した場合は、ガス噴射流量並びにガス噴射方向が除
去加工に大きく影響しており、これらの関係が不適当な
際には除去加工がスムーズに行えない。しかし、本発明
においては、その最適条件を見いだすことができたこと
により、溶融除去加工と切削加工を併用した高能率加工
が可能となった。
［発明の効果コ
この加工方法により、従来の研削加工の切込み（数ｌＯ
μｍ）に比べ、はるかに大きな除去量を得ることができ
ると同時に、レーザ光出力とガス流量をコントロールす
ることにより、除去量を任意に設定することが可能であ
る。
μｍ）に比べ、はるかに大きな除去量を得ることができ
ると同時に、レーザ光出力とガス流量をコントロールす
ることにより、除去量を任意に設定することが可能であ
る。
また、本発明はレーザ光による局所加熱のため、加工物
全体の温度上昇がきわめて小さく、工具の冷却装置が不
要である。
全体の温度上昇がきわめて小さく、工具の冷却装置が不
要である。
さらに、工具による除去率は全体の除去量に比べて小さ
いうえ、溶融加熱部を除去するため、ダイヤモンド工具
に比べきわめて安価な超硬工具を使用しても工具摩耗は
少なく、かつ剛性の低い工作機械でも十分な加工が行え
る。
いうえ、溶融加熱部を除去するため、ダイヤモンド工具
に比べきわめて安価な超硬工具を使用しても工具摩耗は
少なく、かつ剛性の低い工作機械でも十分な加工が行え
る。
図面は本発明の一実施例を示す斜視図である。
１・・・被加工物、２・・・集光レンズ、３・・・ガス
噴射ノズル、 ４・・・工具、 ５・・・溶融部、Ａ・
・・被加工物の回転方向、Ｂ・・・集光レンズ、ガス噴
射ノズル及び工具の移動方向
噴射ノズル、 ４・・・工具、 ５・・・溶融部、Ａ・
・・被加工物の回転方向、Ｂ・・・集光レンズ、ガス噴
射ノズル及び工具の移動方向
Claims (1)
- 集光したレーザ光を被加工物の表面に照射することによ
り局所的に生じる流動性のある溶融部を、ガス噴射と機
械的な加工を併用して連続的に除去を行う加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1061802A JPH02241688A (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 複合加工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1061802A JPH02241688A (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 複合加工法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02241688A true JPH02241688A (ja) | 1990-09-26 |
Family
ID=13181587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1061802A Pending JPH02241688A (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 複合加工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02241688A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5859405A (en) * | 1996-04-02 | 1999-01-12 | Daimler-Benz Ag | Cutting tool precision turning method and apparatus for a heat-treatable steel workpiece |
| JP2004338137A (ja) * | 2003-05-13 | 2004-12-02 | Fuji Photo Film Co Ltd | 材料加工方法 |
| WO2007040528A1 (en) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | The Board Of Trustees Of Western Michigan University, A Corporation Of The State Of Michigan | Micro laser assisted machining |
| KR100835614B1 (ko) * | 2007-02-05 | 2008-06-05 | 아메코 주식회사 | 복합가공기 |
| JP2013123765A (ja) * | 2011-12-14 | 2013-06-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 複合加工機 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56139801A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-31 | Toyota Motor Corp | Cutting by beam |
-
1989
- 1989-03-14 JP JP1061802A patent/JPH02241688A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56139801A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-31 | Toyota Motor Corp | Cutting by beam |
Cited By (6)
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| US5859405A (en) * | 1996-04-02 | 1999-01-12 | Daimler-Benz Ag | Cutting tool precision turning method and apparatus for a heat-treatable steel workpiece |
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| WO2007040528A1 (en) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | The Board Of Trustees Of Western Michigan University, A Corporation Of The State Of Michigan | Micro laser assisted machining |
| US8933366B2 (en) | 2005-09-28 | 2015-01-13 | Western Michigan University Research Foundation | Micro laser assisted machining |
| KR100835614B1 (ko) * | 2007-02-05 | 2008-06-05 | 아메코 주식회사 | 복합가공기 |
| JP2013123765A (ja) * | 2011-12-14 | 2013-06-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 複合加工機 |
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