JPH02292142A - Cutting machine used also for laser heat treatment and cutting tool - Google Patents
Cutting machine used also for laser heat treatment and cutting toolInfo
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野1
本発明は金属材料等の切削加工とレーザ熱処理加工とを
同時的に行なうようにしたレーザ熱処理兼用切削機械に
関し、また、この装置に使用される切削用バイトに関す
るものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field 1] The present invention relates to a laser heat treatment/cutting machine that simultaneously performs cutting of metal materials and laser heat treatment, and also relates to a cutting machine that can be used for laser heat treatment. The present invention relates to a cutting tool.
[従米扶術]
亮い加工精度と表面硬度を必要とする例えば電動ほの駆
動紬のような被加工物は、切削加工工程と熱処理工程と
が従来別個に行われていた。そのため段取りに手間取り
、運搬等によるロス時間もかかり生産効率が低かった。[Juniorai Fujutsu] For workpieces that require high machining accuracy and surface hardness, such as electrically driven pongee, the cutting process and heat treatment process have conventionally been performed separately. As a result, production efficiency was low due to time consuming setups and lost time due to transportation, etc.
これをM一伏すべく、切削加工等とレーザ熱処理加工と
をインプロセスで行なうレーザ熱処理兼用工作機械が、
特開昭59’−50983号公報によりすでに知られて
いる。In order to overcome this problem, a laser heat treatment machine tool that performs cutting, etc. and laser heat treatment in-process has been developed.
This is already known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 59'-50983.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、該公知技術においては旋盤の刃物台の側
面にレーザビーム集光レンズを設置し、レーザビームを
その集光レンズを介して被加工物の切削面に対し鉛直に
照射していた。従って、例えば被加工物の切削面に段部
を有する場合、その小径段部側のコーナ一部に、レーザ
ビームを集中するのが困難であった。そのためにこの段
付部における焼入等を十分に行なうことができず、硬度
が得られず、疲労破壊や亀裂発生の原因となっていた。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the known technique, a laser beam condensing lens is installed on the side of the tool rest of the lathe, and the laser beam is directed to the cutting surface of the workpiece through the condensing lens. It was shining vertically. Therefore, for example, when the cut surface of a workpiece has a stepped portion, it is difficult to concentrate the laser beam on a part of the corner on the side of the small diameter stepped portion. For this reason, it was not possible to sufficiently harden the stepped portion, resulting in failure to obtain hardness and causing fatigue failure and cracking.
本発明は上述した問題点を解決するためになされたもの
であり、金属材料等の被加工物を加工する旋g1等によ
る切削加工と、レーザ熱処理加工とをインプロセスで行
なうようにしたレーザ熱処理兼用切削機械及びそれに使
用される切削用バイトに関し、切削用バイト本体にレー
ザビーム用ミラーを取付けることにより、レーザビーム
を被加工物の段付部位のコーナ一部に照射できるように
して、その部位の十分な熱処理を達成する二とを目的と
する。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and is a laser heat treatment in which cutting by turning g1 etc. for processing workpieces such as metal materials and laser heat treatment are performed in-process. Regarding the dual-purpose cutting machine and the cutting tool used therein, by attaching a laser beam mirror to the cutting tool body, the laser beam can be irradiated to a part of the corner of the stepped part of the workpiece, and the part can be The second purpose is to achieve sufficient heat treatment of
[課題を解決するための手段1
この目的を達成するために本発明のレーザ熱処理兼用切
削機械は、被加工物の切削用バイトと、該被加工物の切
削面にレーザ光線を照射すべく配置されるレーザ発振器
とを備え、前記切削用バイトに前記レーザ発振器のレー
ザ光線を被加工物の切削面に向けて反射させるミラーが
設けられている。さらに上記レーザ熱処理兼用切削磯械
において、萌記反射ミラーをレーザ光線の入反射角度が
可変なるように回勤可能に設けるとよい。[Means for Solving the Problems 1 To achieve this object, the laser heat treatment and cutting machine of the present invention includes a cutting tool for cutting a workpiece, and a cutting tool arranged to irradiate the cutting surface of the workpiece with a laser beam. The cutting tool is provided with a mirror that reflects the laser beam of the laser oscillator toward the cutting surface of the workpiece. Furthermore, in the above-mentioned laser heat treatment and cutting stone machine, it is preferable that the moeki reflection mirror is provided so as to be movable so that the angle of incidence and reflection of the laser beam can be varied.
また、上記レーザ熱処理兼用切削代械において、前記切
削用バイト本体中にレーザ光線の入反射光路を形成する
と共に、該光路中に前記反射ミラーを配置し、かつその
光路開口部に開閉シャッタを設けるとよい。Further, in the laser heat treatment and cutting allowance machine, an input/reflection optical path for the laser beam is formed in the cutting tool body, the reflection mirror is disposed in the optical path, and an opening/closing shutter is provided at the opening of the optical path. Good.
さらに、上記反射ミラーの背面に冷却板を設けるとよ《
、該冷却板に冷媒貫流手段を設けるとよい
[作用1
上記の構成を有する本発明によれば、切削加工終了後被
加]二物を取外すことなく、レーザ発振器から発振した
レーザビームを被加工物に対し斜め力向から照射できる
ため、段付部位のコーナ一部にも十分な照射が行なわれ
る。Furthermore, it is recommended to install a cooling plate on the back of the above reflecting mirror.
, it is preferable to provide a coolant flow means on the cooling plate [Effect 1 According to the present invention having the above-mentioned configuration, the laser beam oscillated from the laser oscillator can be applied to the workpiece without removing the two objects. Since the object can be irradiated from an oblique force direction, sufficient irradiation can also be performed on some corners of stepped areas.
さらに、ミラー外面にあるシャッタにより被加工物より
飛散する切削油及び切削屑を遮断する。Further, a shutter provided on the outer surface of the mirror blocks cutting oil and cutting debris flying away from the workpiece.
また、レーザビーム照射により熱発生し加熱されるミラ
ーを貫通孔中に冷媒を流すことによって冷却する。Further, the mirror, which is heated by heat generated by laser beam irradiation, is cooled by flowing a coolant into the through hole.
[実施例]
以下、本発明を具体化したー実施例を図面を参照して説
明する。[Example] Hereinafter, examples embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図に本発明を適用した切削クランブバイトの構成を
示す。中空で直方体状のバイトホルダ2の一側面の両端
部にビーム入射窓7及びビーム出射窓8が開口されてい
る。また、バイトホルグ2の一端には交換可能な刃先で
あるスロアウェイチップ3がネジ等により取付けられて
いる。FIG. 1 shows the configuration of a cutting clamp bit to which the present invention is applied. A beam entrance window 7 and a beam exit window 8 are opened at both ends of one side of the hollow rectangular parallelepiped cutting tool holder 2 . Furthermore, a throw-away tip 3, which is a replaceable cutting edge, is attached to one end of the bite holder 2 with a screw or the like.
一方、ビーム入射窓7の内部には入射反射鏡4がミラー
面をビーム入射窓7に対し45度の角度で取付けられて
いる。同様にビーム出射窓8の内部には出射反射鏡5が
取付けられている。両反射鏡の背面には反射鏡冷却板1
2が取付けられている。一方バイトホルグ2には冷却水
11を通すための貫通孔である冷却水路10が両端部に
設けられており、冷却板12が冷却水路10の通路壁の
一部を構成している。また、ビーム出射窓8には開閉ス
ライド機構を有するシャッタ6が取付けられている。On the other hand, an entrance reflecting mirror 4 is mounted inside the beam entrance window 7 with its mirror surface at an angle of 45 degrees with respect to the beam entrance window 7. Similarly, an exit reflector 5 is attached inside the beam exit window 8. There is a reflector cooling plate 1 on the back of both reflectors.
2 is installed. On the other hand, cooling water channels 10, which are through holes for passing cooling water 11, are provided at both ends of the Beitholg 2, and the cooling plates 12 constitute part of the passage walls of the cooling water channels 10. Further, a shutter 6 having an opening/closing sliding mechanism is attached to the beam exit window 8.
次に上記溝成による本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment using the above-mentioned groove structure will be explained.
図示しないレーザ発振器から出たレーザビーム1はバイ
トホルグ2の端にあるビーム入射+B7がらパイトホル
グ2内に入り入射反射鏡4により方向転換し、バイトホ
ルグ2の中空部を通り出射反射鏡5で再度方向転換され
てビーム出射窓8より被加工物13の切削面に照射され
る。ここで反射鏡冷却板12が両方の反射鏡4,5にお
いて加工中発生する熱を奪う。さらにその熱は反射鏡冷
却板12に取り付けられた冷却水路10を流れる冷却水
11に吸収される。A laser beam 1 emitted from a laser oscillator (not shown) enters the Beitholg 2 through the beam incidence +B7 at the end of the Beitholg 2, changes direction by the input reflector 4, passes through the hollow part of the Beitholg 2, and changes direction again by the exit reflector 5. The beam is irradiated from the beam exit window 8 onto the cut surface of the workpiece 13. Here, the reflector cooling plate 12 removes the heat generated during processing in both the reflectors 4 and 5. Further, the heat is absorbed by the cooling water 11 flowing through the cooling water channel 10 attached to the reflector cooling plate 12.
ところで、被加工物13にレーザビーム1を照射する場
合、被加工物13に対する入射角度を変えることができ
る。fjS2,3図のように反射鏡冷却板12を固定す
る締めねじ9をゆるめ都合の良い位置まで回転させ、そ
の後締めっければよい。By the way, when the workpiece 13 is irradiated with the laser beam 1, the angle of incidence on the workpiece 13 can be changed. As shown in Figures fjS2 and 3, it is sufficient to loosen the tightening screw 9 that fixes the reflector cooling plate 12, rotate it to a convenient position, and then tighten it.
次に第4図において本発明のバイトを用いた加工実施例
を説明する。通常の切削加工を終えたパイ}Aは第4図
(a)Bのように右方向に移動される。このとき加工時
の切粉のビーム出射窓8がらの侵入を防ぐためシャγタ
6は閉じた状態にする。Next, a working example using the cutting tool of the present invention will be explained with reference to FIG. After the normal cutting process, the pie }A is moved to the right as shown in FIGS. 4(a) and 4(B). At this time, the shutter 6 is kept closed to prevent chips from entering the beam exit window 8 during processing.
次に第4図(b)で示すように被加工物13を回転しな
からレーザ熱加工を要する部分にレーザビーム吸収剤供
給ノズル15がら黒色のレーザビーム吸収剤16を塗布
する。該吸収剤乾燥後シャツタ6を開け第4図(e)で
示すように回転している被加工物13にレーザビーム1
を照射し熱処理を行なう。これにより、コーナ一部17
への焼入れが打なわれる。さらに#S4図(d)のよう
にバイトホルダ2を右方向へ移動させ、被加工物13を
全周にわたって焼入れする。第7図に焼入れした被加工
物の断面図を示す。@線で示した部分は焼入れ硬化wJ
21であるが、(a)は特開昭5 9−5 0 983
号公報で実施されたときの従来の焼入方法で行われたと
きのもので、(b)が本発明で得られたバイトを用いて
行ったときのものである。塗布されたレーザビーム吸収
剤16を速やかに乾燥させるため図示しない別のノズル
から強制的に空気を送ってもよいし、出力を弱めたレー
ザビーム1を照射してもよい。Next, as shown in FIG. 4(b), while the workpiece 13 is being rotated, a black laser beam absorbent 16 is applied using the laser beam absorbent supply nozzle 15 to the portion that requires laser thermal processing. After drying the absorbent, the shutter 6 is opened and the laser beam 1 is applied to the rotating workpiece 13 as shown in FIG. 4(e).
irradiation and heat treatment. As a result, corner part 17
Hardening is applied. Furthermore, the tool holder 2 is moved to the right as shown in FIG. #S4 (d), and the workpiece 13 is hardened over its entire circumference. FIG. 7 shows a sectional view of the hardened workpiece. The part indicated by the @ line is quenched and hardened wJ
21, but (a) is published in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1989-59-5 0983.
The hardening process was performed using the conventional hardening method used in the above publication, and (b) is the hardening process performed using the cutting tool obtained according to the present invention. In order to quickly dry the applied laser beam absorbent 16, air may be forcibly sent from another nozzle (not shown), or the laser beam 1 with a weakened output may be irradiated.
本発明のバイトは刃物の向きが右側に曲げられた右勝手
の形状をしているが、逆の左勝手の場合も同様である.
また、本発明のバイトは、反射鏡を変更すれぱJIS規
格B4105に掲載されているバイトに対しても適用で
きる。fj4 5図はその一実施例である。The cutting tool of the present invention has a right-handed shape with the cutting tool bent to the right, but the same applies to the opposite case where the cutting tool is left-handed. Further, the cutting tool of the present invention can also be applied to cutting tools listed in JIS standard B4105, provided the reflecting mirror is changed. Figure fj45 is an example of this.
また、本発明のバイトの形態は上記一実施例に限定され
るものではない。たとえば、反射鏡はバイトに取付ける
際、バイトホルグ2の外部側面でもよい。第6図はその
一実施例でレーザビーム1は外部反射鏡19で反射後、
側面反射fi 2 0 1:集光されて被加工物13を
加工する。Further, the form of the cutting tool of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, the reflector may be on the external side of the tool holder 2 when attached to the tool. FIG. 6 shows one example of this, in which the laser beam 1 is reflected by an external reflector 19, and then
Side reflection fi 2 0 1: The light is focused and the workpiece 13 is processed.
[発明の効果1
以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、切削加工どレーザ熱処理加工をインプロセスで行なう
ことができるばかりではなく、段付き部位のコーナ一部
についても十分な熱処理により必要な硬度を得ることが
できる。これにより、応力集中による疲労破壊の起点と
なりやすいコーナ一部を表面硬化させることができ、段
付紬等の疲労強度を向上させ耐久性をよ《することがで
きる。さらに、シャッタを取付けることにより、切削油
等によりミラーが汚れることを防ぎ、また冷却手段を設
けることにより、レーザビームによるミラーの加熱変形
を防止できるため、安定して上記熱処理を行なうことが
できる。[Effect of the Invention 1] As is clear from the detailed description above, according to the present invention, not only can cutting and laser heat treatment be performed in-process, but also a portion of the corner of a stepped portion can be sufficiently processed. The required hardness can be obtained by heat treatment. As a result, it is possible to harden the surface of a portion of the corner, which is likely to become a starting point for fatigue failure due to stress concentration, thereby improving the fatigue strength and durability of stepped pongee and the like. Furthermore, by installing a shutter, it is possible to prevent the mirror from being contaminated by cutting oil, etc., and by providing a cooling means, it is possible to prevent the mirror from being heated and deformed by the laser beam, so that the above-mentioned heat treatment can be performed stably.
第1図から第7図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第1図は本発明を適用したバイトの内部構造
図であり、第2図及び第3図は上記バイトの変形した実
施例を示す内部構造図であり、第4図(a)〜(d)は
上記バイトによりインプロセスで複合加工を行なう工程
図であり、第5図は上記バイトの変形した実施例を示す
内部構造図であり、第6図はミラーをバイト外周部に設
けた実施例を示す斜視図であり、tJ&7図はレーザビ
ーム焼入れした被加工物断面図である。
2・・・バイトホルダ、4・・・入射反射鏡、5・・・
出射反射鏡、6・・・シャッタ、7・・・ビーム入射窓
、8・・・ビーム出射窓、9・・・締めねじ、10・・
・冷却水路、12・・・反射IR冷却板、13・・・被
加工物、17・・・コーナ一部,
特許出願人 ブラザー工業株式会社
取締役社艮 安井a博
第4図
第2図
第6図
117図
(a)
(b)1 to 7 show embodiments embodying the present invention, FIG. 1 is an internal structure diagram of a cutting tool to which the invention is applied, and FIG. 2 and 3 are diagrams of the above-mentioned cutting tool. Fig. 4(a) to (d) are process diagrams for performing complex processing in-process using the above-mentioned cutting tool, and Fig. 5 is an internal structure diagram showing a modified embodiment of the above-mentioned cutting tool. FIG. 6 is a perspective view showing an embodiment in which a mirror is provided on the outer periphery of the cutting tool, and FIG. tJ&7 is a sectional view of a workpiece hardened by a laser beam. 2...Bite holder, 4...Incidence reflector, 5...
Output reflecting mirror, 6...Shutter, 7...Beam entrance window, 8...Beam exit window, 9...Tightening screw, 10...
・Cooling channel, 12... Reflective IR cooling plate, 13... Workpiece, 17... Corner part, Patent applicant Brother Industries, Ltd. Director A. Yasui Figure 4 Figure 2 Figure 6 Figure 117 (a) (b)
Claims (1)
レーザ光線を照射すべく配置されるレーザ発振器とを備
えるレーザ熱処理兼用切削機械において、前記切削用バ
イトに前記レーザ発振器のレーザ光線を被加工物の切削
面に向けて反射させるミラーが設けられることを特徴と
するもの。 2、前記反射ミラーはレーザ光線の入反射角度が可変な
るように回動可能に設けられることを特徴とする請求項
1に記載のレーザ熱処理兼用切削機械。 3、前記切削用バイトはそのバイト本体中にレーザ光線
の入反射光路が形成されると共に、該光路中に前記反射
ミラーが配置され、かつその光路開口部に開閉シャッタ
が設けられることを特徴とする請求項1または2記載の
レーザ熱処理兼用切削機械。 4、前記反射ミラーの背面に冷却板が設けられることを
特徴とする請求項1、2または3に記載のレーザ熱処理
兼用切削機械。 5、冷却板には冷媒貫流手段が設けられることを特徴と
する請求項4に記載のレーザ熱処理兼用切削機械。 6、バイト本体に反射ミラーを設けてなることを特徴と
する切削バイト。[Scope of Claims] 1. A laser heat treatment/cutting machine comprising a cutting tool for cutting a workpiece and a laser oscillator arranged to irradiate a cutting surface of the workpiece with a laser beam, wherein the cutting tool The method is characterized in that a mirror is provided for reflecting the laser beam from the laser oscillator toward the cutting surface of the workpiece. 2. The laser heat treatment and cutting machine according to claim 1, wherein the reflecting mirror is rotatably provided so that the angle of incidence and reflection of the laser beam is variable. 3. The cutting tool is characterized in that an input/reflection optical path for the laser beam is formed in the tool body, the reflection mirror is disposed in the optical path, and an opening/closing shutter is provided at the opening of the optical path. A laser heat treatment and cutting machine according to claim 1 or 2. 4. The laser heat treatment and cutting machine according to claim 1, wherein a cooling plate is provided on the back surface of the reflecting mirror. 5. The laser heat treatment and cutting machine according to claim 4, wherein the cooling plate is provided with a coolant flow means. 6. A cutting tool which is characterized by having a reflecting mirror provided on the main body of the tool.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10975989A JPH02292142A (en) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | Cutting machine used also for laser heat treatment and cutting tool |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH02292142A true JPH02292142A (en) | 1990-12-03 |
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JP10975989A Pending JPH02292142A (en) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | Cutting machine used also for laser heat treatment and cutting tool |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH02292142A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009515758A (en) * | 2005-11-18 | 2009-04-16 | ジョンソン コントロールズ インテリアズ ゲーエムベーハー アンド カンパニー カーゲー | Method, components and apparatus for producing a weakened zone for opening an airbag outlet, in particular a predetermined breaking point |
CN112975408A (en) * | 2021-02-22 | 2021-06-18 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | Multi-laser multi-axis turning-CNC milling composite machining method and system |
-
1989
- 1989-04-28 JP JP10975989A patent/JPH02292142A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009515758A (en) * | 2005-11-18 | 2009-04-16 | ジョンソン コントロールズ インテリアズ ゲーエムベーハー アンド カンパニー カーゲー | Method, components and apparatus for producing a weakened zone for opening an airbag outlet, in particular a predetermined breaking point |
CN112975408A (en) * | 2021-02-22 | 2021-06-18 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | Multi-laser multi-axis turning-CNC milling composite machining method and system |
CN112975408B (en) * | 2021-02-22 | 2022-02-11 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | Multi-laser multi-axis turning-CNC milling composite machining method and system |
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