JPH03106583A - レーザ加工方法 - Google Patents
レーザ加工方法Info
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- JPH03106583A JPH03106583A JP1243013A JP24301389A JPH03106583A JP H03106583 A JPH03106583 A JP H03106583A JP 1243013 A JP1243013 A JP 1243013A JP 24301389 A JP24301389 A JP 24301389A JP H03106583 A JPH03106583 A JP H03106583A
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- JP
- Japan
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- machining
- acute angle
- cutting
- tip
- laser beam
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- Granted
Links
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
- B23K26/0853—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/182—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by the machine tool function, e.g. thread cutting, cam making, tool direction control
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
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- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/45—Nc applications
- G05B2219/45165—Laser machining
-
- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
- G05B2219/49163—Stop, dwell in corner edge, allow for cooling, go on machining, better surface
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〕
本発明はレーザビームを使用して、鋭角を有する加工通
路を加工するレーザ加工方法に関し、特に熱影響が生じ
易い鋭角加工部においても自動的に切断加工を効率よく
施工するためのレーザ加工方法に関する。
路を加工するレーザ加工方法に関し、特に熱影響が生じ
易い鋭角加工部においても自動的に切断加工を効率よく
施工するためのレーザ加工方法に関する。
レーザビームを用いた切断加工は、材料の切断個所にレ
ーザビームを照射し、同時にノズル先端から、アシスト
ガスを吹きつけている。金属材料の切断時には、アシス
トガスは通常酸素を用い、レーザによる熱エネルギー加
工に酸化反応を協働させており、局部的な熱加工の集合
となっている。
ーザビームを照射し、同時にノズル先端から、アシスト
ガスを吹きつけている。金属材料の切断時には、アシス
トガスは通常酸素を用い、レーザによる熱エネルギー加
工に酸化反応を協働させており、局部的な熱加工の集合
となっている。
鋭角加工部においては、加工テーブルの移動速度が実質
的に低下し、単位時間あたりの加工材料への投入熱量は
増大し、特に折り返し直後では、熱伝導により切断加工
以前に、局部的な熱を既に持っているため、鋭角先端部
は溶けて落ちてしまい、その近傍においても、同じ理由
から著しい切断面粗度低下を招いていた。
的に低下し、単位時間あたりの加工材料への投入熱量は
増大し、特に折り返し直後では、熱伝導により切断加工
以前に、局部的な熱を既に持っているため、鋭角先端部
は溶けて落ちてしまい、その近傍においても、同じ理由
から著しい切断面粗度低下を招いていた。
鋭角の小さい角度側が製品である場合と大きい角度側が
製品である場合により対処方法は異なっている。
製品である場合により対処方法は異なっている。
鋭角側(切断通路の内側)が製品である場合には、ルー
プ処理と呼ばれている方法が用いられている。これは、
鋭角の折り返し点を越えたところまで切断加工を続行し
、適当な大きさの円弧または直線を描いて加工を続行し
、折り返し点に戻り、本来目的とする加工軌跡を再開す
るという方法であり、この方法を用いれば、加工テーブ
ルの慣性?とサーポモー夕との相関関係に起因する、鋭
角での実質的な加工速度の低下を軽減することができる
。また、ループの大きさ■を大きくすれば実質上、鋭角
先端を冷却することになる。
プ処理と呼ばれている方法が用いられている。これは、
鋭角の折り返し点を越えたところまで切断加工を続行し
、適当な大きさの円弧または直線を描いて加工を続行し
、折り返し点に戻り、本来目的とする加工軌跡を再開す
るという方法であり、この方法を用いれば、加工テーブ
ルの慣性?とサーポモー夕との相関関係に起因する、鋭
角での実質的な加工速度の低下を軽減することができる
。また、ループの大きさ■を大きくすれば実質上、鋭角
先端を冷却することになる。
逆に鈍角側(切断通路の外側)が製品である場合には、
折り返し点に到達する以前に、加工条件を変化させて、
人熱量を極力小さくする試みを行い、折り返し点以降も
適当な距離まで加工が進む間、同様の操作を行うという
方法がとられている。
折り返し点に到達する以前に、加工条件を変化させて、
人熱量を極力小さくする試みを行い、折り返し点以降も
適当な距離まで加工が進む間、同様の操作を行うという
方法がとられている。
しかし、鋭角側が製品である場合は、ループ処理部の加
工軌跡のプログラムを本来目的とする加工軌跡以外に作
る手間が生じ、加工する材料の板厚や鋭角の角度により
ループの大きさを変化させる必要も生じる。また、不要
な加工が付加されるということになり、材料を必要以上
に消費してしまうことになる。
工軌跡のプログラムを本来目的とする加工軌跡以外に作
る手間が生じ、加工する材料の板厚や鋭角の角度により
ループの大きさを変化させる必要も生じる。また、不要
な加工が付加されるということになり、材料を必要以上
に消費してしまうことになる。
また、鈍角側が製品の場合は、加工条件の設定が著しく
困難であり、どの程度の位置に来たら加工条件を変化さ
せ、どの程度の位置まで加工が進行したら元の加工条件
に戻すか等、経験と勘にたよったノウハウが必要となり
、また、人熱量をおさえる加工を行っているからには、
切断加工不可能という限界が生じてくる。また、この加
工方法は加工条件をいろいろと変化させるものであるた
め、加工プログラムが複雑となり、運用上問題がある。
困難であり、どの程度の位置に来たら加工条件を変化さ
せ、どの程度の位置まで加工が進行したら元の加工条件
に戻すか等、経験と勘にたよったノウハウが必要となり
、また、人熱量をおさえる加工を行っているからには、
切断加工不可能という限界が生じてくる。また、この加
工方法は加工条件をいろいろと変化させるものであるた
め、加工プログラムが複雑となり、運用上問題がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、加
工プログラムを複雑にしたり、本来必要としない部分ま
での加工を行ったりすることなく、鋭角加工を自動的に
行うためのレーザ加工方法を提供することを目的とする
。
工プログラムを複雑にしたり、本来必要としない部分ま
での加工を行ったりすることなく、鋭角加工を自動的に
行うためのレーザ加工方法を提供することを目的とする
。
本発明では上記課題を解決するために、CNCレーザ加
工機での、鋭角を有する加工通路を加工するレーザ加工
方法において、予め加工プログラムを先読みして、加工
通路が予め設定された許容角度以下の鋭角であること検
出し、前記鋭角の先端まで通常の加工条件で切断加工移
動を行い、前記先端に到達した時、自動的にレーザビー
ムの照射を停止し、予め設定された時間の間、冷却媒体
を噴出せしめ、所定時間経過後、設定された穴あけ加工
条件で穴あけ加工を行い、前記通常の切断加工条件で切
断加工を続行することを特徴とするレーザ加工方法が、
提供される。
工機での、鋭角を有する加工通路を加工するレーザ加工
方法において、予め加工プログラムを先読みして、加工
通路が予め設定された許容角度以下の鋭角であること検
出し、前記鋭角の先端まで通常の加工条件で切断加工移
動を行い、前記先端に到達した時、自動的にレーザビー
ムの照射を停止し、予め設定された時間の間、冷却媒体
を噴出せしめ、所定時間経過後、設定された穴あけ加工
条件で穴あけ加工を行い、前記通常の切断加工条件で切
断加工を続行することを特徴とするレーザ加工方法が、
提供される。
数値制御装置(CNC)は加工プログラムを先読みし、
加工通路に許容角以下の鋭角があることを検出する。こ
の鋭角の頂点までは通常の加工条件で加工を行い、鋭角
の頂点で加工を停止し、冷却媒体で所定の時間、頂点近
傍を冷却して、レーザビームの過熱による切断面粗度の
低下を防止する。冷却後に穴あけ加工条件で切断加工を
行って加工を続行する。
加工通路に許容角以下の鋭角があることを検出する。こ
の鋭角の頂点までは通常の加工条件で加工を行い、鋭角
の頂点で加工を停止し、冷却媒体で所定の時間、頂点近
傍を冷却して、レーザビームの過熱による切断面粗度の
低下を防止する。冷却後に穴あけ加工条件で切断加工を
行って加工を続行する。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第2図は本発明を実施するためのCNCレーザ装置の構
成を示したブロック図である。図において、プロセッサ
1は図示されていないROMに格納された制御プログラ
ムに基づいて、メモリ10に格納された加工プログラム
を読みだし、NCレーザ装置全体の動作を制御する。出
力制御回路2は内部にD/Aコンバータを内蔵しており
、プロセッサ1から出力された出力指令値を電流指令値
に変換して出力する。励起用電源3は商用電源を整流し
た後、スイッチング動作を行って高周波の電圧を発生し
、電流指令値に応じた高周波電流を放電管4に供給する
。
成を示したブロック図である。図において、プロセッサ
1は図示されていないROMに格納された制御プログラ
ムに基づいて、メモリ10に格納された加工プログラム
を読みだし、NCレーザ装置全体の動作を制御する。出
力制御回路2は内部にD/Aコンバータを内蔵しており
、プロセッサ1から出力された出力指令値を電流指令値
に変換して出力する。励起用電源3は商用電源を整流し
た後、スイッチング動作を行って高周波の電圧を発生し
、電流指令値に応じた高周波電流を放電管4に供給する
。
放電管4の内部にはレーザガス19が循環しており、励
起用電源3から高周波電圧が印加されると放電を生じて
レーザガス19が励起される。リア鏡5は反射率99.
5%のゲルマニウム(Ge〉製の鏡、出力鏡6は反射率
65%のジンクセレン(ZnSe)製の鏡であり、これ
らはファブリペロー型共振器を構威し、励起されたレー
ザガス分子から放出される10.6μmの光を増幅して
一部を出力鏡6からレーザ光7として外部に出力する。
起用電源3から高周波電圧が印加されると放電を生じて
レーザガス19が励起される。リア鏡5は反射率99.
5%のゲルマニウム(Ge〉製の鏡、出力鏡6は反射率
65%のジンクセレン(ZnSe)製の鏡であり、これ
らはファブリペロー型共振器を構威し、励起されたレー
ザガス分子から放出される10.6μmの光を増幅して
一部を出力鏡6からレーザ光7として外部に出力する。
出力されたレーザ光7は、ペンダミラ−8で方向を変え
、集光レンズ9によって0.2mm以下のスポットに集
光されてワーク3lの表面に照射される。
、集光レンズ9によって0.2mm以下のスポットに集
光されてワーク3lの表面に照射される。
メモIJ 1 0は加工プログラム、各種のパラメータ
等を格納する不揮発性メモリであり、バッテリバックア
ップされたCMOSが使用される。なお、この他にシス
テムプログラムを格納するROM,一時的にデータを格
納するRAMがあるが、本図ではこれらを省略してある
。
等を格納する不揮発性メモリであり、バッテリバックア
ップされたCMOSが使用される。なお、この他にシス
テムプログラムを格納するROM,一時的にデータを格
納するRAMがあるが、本図ではこれらを省略してある
。
位置制御回路11はプロセッサ1の指令によってサーボ
アンブ12を介してサーボモータ13を回転制御し、ボ
ールスクリューl4及びナット15によってテーブルl
6の移動を制御し、ワーク3lの位置を制御する。図で
はl軸のみを表示してあるが、実際には複数の制御軸が
ある。表示装置18にはCRT或いは液晶表示装置等が
使用される。
アンブ12を介してサーボモータ13を回転制御し、ボ
ールスクリューl4及びナット15によってテーブルl
6の移動を制御し、ワーク3lの位置を制御する。図で
はl軸のみを表示してあるが、実際には複数の制御軸が
ある。表示装置18にはCRT或いは液晶表示装置等が
使用される。
送風機20にはルーツブロワが使用され、レーザガス1
9を冷却器21a及び2lbを通して循環する。冷却器
21aはレーザ発振を行って高温となったレーザガス1
9を冷却するための冷却器であり、冷却器2lbは送風
器20による圧縮熱を除去するための冷却器である。
9を冷却器21a及び2lbを通して循環する。冷却器
21aはレーザ発振を行って高温となったレーザガス1
9を冷却するための冷却器であり、冷却器2lbは送風
器20による圧縮熱を除去するための冷却器である。
冷却媒体制御回路22は電磁弁23をオン、オフして冷
却媒体26を制御する。冷却媒体としてはガス、水、水
蒸気等が使用される。
却媒体26を制御する。冷却媒体としてはガス、水、水
蒸気等が使用される。
パワーセンサ24は熱電あるいは光電変換素子等で構或
され、リア鏡5から一部透過して出力されたレーザ光を
人力してレーザ光7の出力パワーを測定する。A/D変
換器25はパワーセンサ24の出力をディジタル値に変
換してプロセッサ1に入力する。
され、リア鏡5から一部透過して出力されたレーザ光を
人力してレーザ光7の出力パワーを測定する。A/D変
換器25はパワーセンサ24の出力をディジタル値に変
換してプロセッサ1に入力する。
第1図は本発明のレーザ加工方法を説明するための図で
ある。ワーク31で、切断加工開始点32から鋭角先端
33を経過し、切断終了点34まで決断加工を行う際、
切断開始点32で、穴あけ加工条件にて穴あけを行い、
終了後、切断加工条件にて鋭角先端33まで移動を行わ
せる。
ある。ワーク31で、切断加工開始点32から鋭角先端
33を経過し、切断終了点34まで決断加工を行う際、
切断開始点32で、穴あけ加工条件にて穴あけを行い、
終了後、切断加工条件にて鋭角先端33まで移動を行わ
せる。
数値制御装置(CNC)は、鋭角先端33に到達する以
前に、加工プログラムの先読みを行い、角度自動判別を
行い、設定された許容角よりも小さい角度であれば、鋭
角先端33に到達した時、レーザビームの照射を停止す
る信号を出力して、レーザビームの照射を一定時間停止
する。この間に、鋭角先端33の近傍に、ガス、水蒸気
、水などの冷却媒体26を用いて、鋭角先端33の冷却
を行わせる。所定時間時間経過後、穴明け加工条件にて
、゛切断加工開始点32で行った、穴明け加工と同様の
加工を行い、終了後、切断加工開始点2から鋭角先端3
3までと同じ切断加工条件のもとでワーク31を切断終
了点34まで移動させ、切断終了点34に到達した時、
レーザビームの照射を停止させる。
前に、加工プログラムの先読みを行い、角度自動判別を
行い、設定された許容角よりも小さい角度であれば、鋭
角先端33に到達した時、レーザビームの照射を停止す
る信号を出力して、レーザビームの照射を一定時間停止
する。この間に、鋭角先端33の近傍に、ガス、水蒸気
、水などの冷却媒体26を用いて、鋭角先端33の冷却
を行わせる。所定時間時間経過後、穴明け加工条件にて
、゛切断加工開始点32で行った、穴明け加工と同様の
加工を行い、終了後、切断加工開始点2から鋭角先端3
3までと同じ切断加工条件のもとでワーク31を切断終
了点34まで移動させ、切断終了点34に到達した時、
レーザビームの照射を停止させる。
本発明によって、炭酸ガスレーザ出力2KWにて、板厚
16mmの30度鋭角加工を行った場合、空気を冷却媒
体とし、冷却時間が約2秒で、他の切断加工条件を変化
させることなく、面粗度が鋭角以外の部分と同様な加工
を行うことができた。
16mmの30度鋭角加工を行った場合、空気を冷却媒
体とし、冷却時間が約2秒で、他の切断加工条件を変化
させることなく、面粗度が鋭角以外の部分と同様な加工
を行うことができた。
以上説明したように、本発明では、数値制御装置で、許
容角度以下の加工通路を検出して、鋭角先端でレーザビ
ームを停止して、冷却媒体で冷却後に加工を再開するよ
うにしたので、作業者は加工軌跡のみを意識して、切断
加工プログラムを作成することができる。
容角度以下の加工通路を検出して、鋭角先端でレーザビ
ームを停止して、冷却媒体で冷却後に加工を再開するよ
うにしたので、作業者は加工軌跡のみを意識して、切断
加工プログラムを作成することができる。
この結果、従来失敗が多かった鋭角切断加工に対して、
鋭角を意識することなく、加工を行うことができ、ルー
プ処理は不要となるため、加工材料の使用量を最小限に
とどめることができる。
鋭角を意識することなく、加工を行うことができ、ルー
プ処理は不要となるため、加工材料の使用量を最小限に
とどめることができる。
レーザビーム
・・ 冷却媒体
− ワーク
゛ 切断加工開始点
・・一 説角先端
・− 一切断終了点
Claims (3)
- (1)CNCレーザ加工機での、鋭角を有する加工通路
を加工するレーザ加工方法において、予め加工プログラ
ムを先読みして、加工通路が予め設定された許容角度以
下の鋭角であること検出し、 前記鋭角の先端まで通常の加工条件で切断加工移動を行
い、 前記先端に到達した時、自動的にレーザビームの照射を
停止し、 予め設定された時間の間、冷却媒体を噴出せしめ、 所定時間経過後、設定された穴あけ加工条件で穴あけ加
工を行い、 前記通常の切断加工条件で切断加工を続行することを特
徴とするレーザ加工方法。 - (2)前記冷却媒体はガス、水、水蒸気のいずれかを使
用することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のレ
ーザ加工方法。 - (3)前記許容角度は加工条件に、パラメータとして格
納しておくことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のレーザ加工方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1243013A JP2554750B2 (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | レーザ加工方法 |
EP90912967A EP0445297B1 (en) | 1989-09-19 | 1990-08-29 | Laser machining method |
PCT/JP1990/001098 WO1991004124A1 (fr) | 1989-09-19 | 1990-08-29 | Methode d'usinage par laser |
DE69017191T DE69017191T2 (de) | 1989-09-19 | 1990-08-29 | Bearbeitungsverfahrens mittels laser. |
US07/684,930 US5182434A (en) | 1989-09-19 | 1990-08-29 | Laser beam machining method |
CA002039710A CA2039710A1 (en) | 1989-09-19 | 1990-08-29 | Laser beam machining method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1243013A JP2554750B2 (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | レーザ加工方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03106583A true JPH03106583A (ja) | 1991-05-07 |
JP2554750B2 JP2554750B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=17097588
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1243013A Expired - Fee Related JP2554750B2 (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | レーザ加工方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5182434A (ja) |
EP (1) | EP0445297B1 (ja) |
JP (1) | JP2554750B2 (ja) |
CA (1) | CA2039710A1 (ja) |
DE (1) | DE69017191T2 (ja) |
WO (1) | WO1991004124A1 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19506591A1 (de) * | 1994-02-24 | 1995-08-31 | Mitsubishi Electric Corp | Verfahren zum Schneiden von Werkstücken mit einem Laserstrahl |
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