JPH07164179A - Laser beam processing method and laser beam machine - Google Patents

Laser beam processing method and laser beam machine

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JPH07164179A
JPH07164179A JP5312911A JP31291193A JPH07164179A JP H07164179 A JPH07164179 A JP H07164179A JP 5312911 A JP5312911 A JP 5312911A JP 31291193 A JP31291193 A JP 31291193A JP H07164179 A JPH07164179 A JP H07164179A
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JP
Japan
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assist gas
injection port
nozzle
gas injection
laser beam
Prior art date
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Application number
JP5312911A
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Japanese (ja)
Inventor
Michiaki Irie
道明 入江
Atsushi Mori
敦 森
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a laser beam processing method and laser beam machine capable of supplying a sufficient assist gas even to the molten part in the lower layer area of a work. CONSTITUTION:A gas cylinder 90 is connected to a processing head 1 and the assist gas is supplied at the time of processing. Oxygen (O2) is used for the assist gas. The nozzle of the processing head 1 has an assist gas injection port widely opened in one way from the beam center. A CPU 40 interprets a processing program and calculates the moving direction of the processing head 1. The CPU commands an axial control circuit 50 in such a manner that the widely opened part of the assist gas injection port exists backward of a progressing direction at all times. This axial control circuit 50 controls the rotation of a servo motor via a servo amplifier 51. As a result, the much assist gas is blown backward the progressing direction, by which the sufficient assist gas is supplied even to the molten part in the lower layer area of the work and the melting by oxidation heat is accelerated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はレーザビームを集光して
ワーク加工を行う2次元レーザ加工方法及びレーザ加工
装置において、特にアシストガス噴射方法を改良したレ
ーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a two-dimensional laser processing method and a laser processing apparatus for focusing a laser beam to process a work, and more particularly to a laser processing method and a laser processing apparatus in which an assist gas injection method is improved.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ加工は、極めて位相のそろった単
色光を発生させ、それを集光レンズで集光することによ
って得られる高密度のエネルギをもったレーザビーム
を、ワークの極小部分に照射して、ワークを蒸発、溶融
する加工方法である。レーザビームは制御性が良いた
め、レーザ加工を数値制御装置で制御することにより、
複雑な形状の加工や、精密微細加工が可能である。そし
て、レーザ加工をより効率良く行う方法として、ワーク
の溶融を促進するための酸素をアシストガスとして利用
する方法がある。すなわち、レーザの熱に加え酸化熱に
よりワークの溶融を促進する。このような、レーザ加工
が広い分野で利用されるようになり、それにともない、
より厚い板の切断や、より高速の切断が要求されてい
る。
2. Description of the Related Art Laser processing involves irradiating a very small portion of a work with a laser beam having a high-density energy obtained by generating monochromatic light with extremely aligned phases and condensing it with a condenser lens. Then, it is a processing method of evaporating and melting the work. Since the laser beam has good controllability, by controlling the laser processing with a numerical controller,
It is possible to process complicated shapes and perform precision fine processing. Then, as a method of more efficiently performing laser processing, there is a method of using oxygen as an assist gas for promoting melting of the work. That is, the melting of the work is promoted by the heat of the laser and the heat of oxidation. Laser processing has come to be used in a wide range of fields, and along with it,
There is a demand for cutting thicker plates and cutting at higher speeds.

【0003】図7は従来のレーザ加工装置による切断加
工を示す図である。図において加工ヘッド10aは矢印
方向に移動している。加工ヘッド10aには集光レンズ
12aが固定されており、ノズルの先端にはレーザビー
ム11aの照射経路も兼ねた真円のアシストガスの噴射
口19aが設けられている。入力したレーザビーム11
aは集光レンズ12aによって集光され、ワーク20a
に照射される。ワーク20aの斜線部分は未切断部分で
あり、21aは切断済の部分である。そして、黒塗りの
部分22aは切断加工中である。つまり、22aの領域
においてワークが溶融している。そのワークの溶融して
いる部分にアシストガス13aを吹きつけることによっ
て、酸化熱による溶融を促進させて切断の速度を向上さ
せ、あるいはより厚いワークの加工を可能にしていた。
FIG. 7 is a view showing cutting processing by a conventional laser processing apparatus. In the figure, the processing head 10a is moving in the direction of the arrow. A condensing lens 12a is fixed to the processing head 10a, and a perfect circular assist gas injection port 19a which also serves as an irradiation path of the laser beam 11a is provided at the tip of the nozzle. Input laser beam 11
a is condensed by the condenser lens 12a, and the work 20a
Is irradiated. The shaded portion of the work 20a is an uncut portion, and 21a is a cut portion. The black-painted portion 22a is being cut. That is, the work is melted in the area 22a. By blowing the assist gas 13a to the molten part of the work, the melting due to the heat of oxidation is promoted to improve the cutting speed, or it is possible to process a thicker work.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ワークが厚板
になるとワーク下層域での溶融は上層に比べ著しく遅れ
るが、従来のレーザ加工装置のノズル先端のアシストガ
ス噴射口は真円であるため、アシストガスはレーザビー
ムを中心とする同心円状に噴射され、加工方向に関係な
く常に同じように吹きつけられ、下層部にはアシストガ
スが届かない。従って、アシストガスによって溶融を促
進することができるのは、レーザビームの照射されてい
る部分と、その部分の近辺に限られる。そして、ワーク
の板が厚くなるほど、下層域でのアシストガスによる酸
化熱の溶融促進効果は少なくなる。そのことが、厚板を
切断するための障害になっていた。また、通常の厚さの
ワークの切断の場合においても下層部の溶融は上層部に
比べ遅る。そして、高速の切断をすると溶融の遅れが顕
著になる。従って、切断加工の高速化を難しくしている
という問題がある。
However, when the work becomes a thick plate, the melting in the lower layer region of the work is significantly delayed as compared with the upper layer, but the assist gas injection port at the tip of the conventional laser processing apparatus is a perfect circle. The assist gas is injected concentrically around the laser beam and is always sprayed in the same way regardless of the processing direction, and the assist gas does not reach the lower layer. Therefore, the assist gas can accelerate the melting only in the portion irradiated with the laser beam and the vicinity thereof. Then, the thicker the plate of the work, the less the effect of promoting the melting of the oxidation heat by the assist gas in the lower layer region. That has been an obstacle to cutting planks. Also, in the case of cutting a work having a normal thickness, the melting of the lower layer portion is slower than that of the upper layer portion. Then, when cutting at high speed, the delay of melting becomes remarkable. Therefore, there is a problem that it is difficult to increase the cutting speed.

【0005】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ワークの下層域での溶融部分にも十分なアシ
ストガスが供給できるようにしたレーザ加工方法を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a laser processing method capable of supplying a sufficient assist gas to a molten portion in a lower layer region of a work. .

【0006】また、ワークの下層域での溶融部分にも十
分なアシストガスが供給できるようにしたレーザ加工装
置を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of supplying a sufficient assist gas to the molten portion in the lower layer region of the work.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、同一開口部からレーザビームと共にアシス
トガスを噴射させるノズルを使用してワーク加工を行う
レーザ加工方法において、ビーム中心から一方向に広く
開口しているアシストガス噴射口を使い、前記ノズルを
回転させて、前記アシストガス噴射口の広く開口した部
分を加工の進行方向に対して常に後方に位置させること
を特徴とするレーザ加工方法が提供される。
In order to solve the above problems, the present invention provides a laser machining method for machining a workpiece using a nozzle for ejecting an assist gas together with a laser beam from the same opening. Laser which is characterized in that an assist gas injection port which is wide open in a direction is used and the nozzle is rotated so that the wide open part of the assist gas injection port is always located rearward with respect to the traveling direction of processing. A processing method is provided.

【0008】また、同一開口部からレーザビームと共に
アシストガスを噴射させるノズルを使用してワーク加工
を行うレーザ加工装置において、ビーム中心から一方向
に広く開口しているアシストガス噴射口を設けたノズル
と、加工プログラムを解読する前処理手段と、加工プロ
グラムの各軸の移動をパルス出力する補間手段と、前記
各軸の移動方向から加工の進行方向を判断し、ノズルを
回転させて、前記アシストガス噴射口の広く開口した部
分を加工の進行方向に対して常に後方に位置させる回転
制御手段と、を有することを特徴とするレーザ加工装置
が提供される。
Further, in a laser processing apparatus for processing a workpiece by using a nozzle for ejecting an assist gas together with a laser beam from the same opening, a nozzle provided with an assist gas injection port wide open in one direction from the beam center. A pre-processing means for decoding the machining program, an interpolation means for outputting the movement of each axis of the machining program as a pulse, a traveling direction of the machining based on the moving direction of each axis, and rotating the nozzle to perform the assist. There is provided a laser processing device comprising: a rotation control unit that always positions a wide opening portion of the gas injection port rearward with respect to a traveling direction of processing.

【0009】[0009]

【作用】 同一開口部からレーザビームと共にアシスト
ガスを噴射させるノズルを使用してワーク加工を行うレ
ーザ加工方法において、ビーム中心から一方向に広く開
口しているアシストガス噴射口を使う。そして、そのア
シストガス噴射口の広く開口した部分が、加工の進行方
向に対し、常に後方に位置するように回転制御する。そ
れにより、アシストガスを進行方向の後方に多く吹きつ
けることができ、ワークの下層域での溶融部分にも十分
なアシストガスを供給し、より酸化熱を発生させ、溶融
を促進する。
In the laser processing method in which the workpiece is processed using the nozzle that ejects the assist gas together with the laser beam from the same opening, the assist gas injection port that is wide open in one direction from the beam center is used. Then, the rotation control is performed so that the wide opening portion of the assist gas injection port is always located rearward with respect to the traveling direction of the processing. As a result, a large amount of assist gas can be blown backward in the traveling direction, sufficient assist gas is supplied to the molten portion in the lower layer region of the work, and more heat of oxidation is generated to promote melting.

【0010】また、同一開口部からレーザビームと共に
アシストガスを噴射させるノズルを使用してワーク加工
を行うレーザ加工装置において、ノズルにビーム中心か
ら一方向に広く開口しているアシストガス噴射口を設け
る。前処理手段は加工プログラムを解読する。そして、
補間手段は加工プログラムの各軸の移動をパルス出力す
る。そのパルス出力によって各軸のサーボモータの回転
が制御される。また、加工ヘッドにはノズルを回転させ
るためのサーボモータが設けられている。回転制御手段
は前記各軸の移動方向から加工の進行方向を判断し、加
工ヘッドに設けられたサーボモータを回転させて、前記
アシストガス噴射口の広く開口した部分を加工の進行方
向に対して常に後方に位置させる。それにより、アシス
トガスを進行方向の後方に多く吹きつけることができ、
ワークの下層域での溶融部分にも十分なアシストガスを
供給し、より酸化熱を発生させ、溶融を促進する。
Further, in a laser machining apparatus for machining a workpiece by using a nozzle for ejecting an assist gas together with a laser beam from the same opening, the nozzle is provided with an assist gas jet opening wide in one direction from the beam center. . The preprocessing means decodes the machining program. And
The interpolation means outputs the movement of each axis of the machining program as a pulse. The rotation of the servo motor for each axis is controlled by the pulse output. Further, the processing head is provided with a servo motor for rotating the nozzle. The rotation control means determines the traveling direction of the machining from the moving direction of each of the axes, rotates the servomotor provided in the machining head, and causes the widely opened portion of the assist gas injection port to move in the traveling direction of the machining. Always be in the rear. As a result, a large amount of assist gas can be blown backward in the traveling direction,
Sufficient assist gas is also supplied to the melted portion in the lower region of the work to generate more heat of oxidation and promote melting.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。第1図は本発明の一実施例のNC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
(CPU)40は読み取り専用メモリ(ROM)41に
格納された制御プログラムに基づいて、ランダムアクセ
スメモリ(RAM)42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60は内部にD/Aコンバータを内蔵してお
り、プロセッサ40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61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66に
供給する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an NC laser device according to an embodiment of the present invention. In the figure, a processor (CPU) 40 reads a machining program stored in a random access memory (RAM) 42 based on a control program stored in a read-only memory (ROM) 41, and operates the entire NC laser device. Control. The output control circuit 60 has a built-in D / A converter, and converts the output command value output from the processor 40 into a current command value and outputs the current command value. The excitation power supply 61 rectifies the commercial power supply and then performs a switching operation to generate a high frequency voltage, and supplies a high frequency current according to the current command value to the discharge tube 66.

【0012】放電管66の内部にはレーザガス65が循
環しており、励起用電源61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65が励起される。リア鏡
64は反射率99.5%のゲルマニウム(Ge)製の
鏡、出力鏡67は反射率65%のジンクセレン(ZnS
e)製の鏡であり、これらはファブリペロー型共振器を
構成し、励起されたレーザガス分子から放出される1
0.6μmの光を増幅して一部を出力鏡67からレーザ
光11として外部に出力する。
The laser gas 65 circulates inside the discharge tube 66, and when a high frequency voltage is applied from the excitation power source 61, a discharge is generated and the laser gas 65 is excited. The rear mirror 64 is a germanium (Ge) mirror having a reflectance of 99.5%, and the output mirror 67 is zinc selenium (ZnS) having a reflectance of 65%.
e) mirrors, which form a Fabry-Perot resonator and are emitted from the excited laser gas molecules 1
The 0.6 μm light is amplified and a part of the light is output from the output mirror 67 to the outside as the laser light 11.

【0013】出力されたレーザ光11は、ベンダミラー
68で方向を変え、加工ヘッド1内部の集光レンズによ
って0.2mm以下のスポットに集光されてワーク20
の表面に照射される。
The output laser beam 11 is changed in direction by a bender mirror 68, and is focused on a spot of 0.2 mm or less by a focusing lens inside the processing head 1 to be worked 20.
Is irradiated on the surface of.

【0014】軸制御回路70はCPU40の指令によっ
てサーボアンプ71を介してサーボモータ72を回転制
御し、ボールスクリュー74及びナット73によってテ
ーブル75の移動を制御し、ワーク20の位置を制御す
る。図ではx軸のみを表示してあるが、実際にはy,z
の制御軸もある。表示装置80にはCRT或いは液晶表
示装置等が使用される。
The axis control circuit 70 controls the rotation of the servomotor 72 via the servo amplifier 71 in response to a command from the CPU 40, the movement of the table 75 by the ball screw 74 and the nut 73, and the position of the work 20. In the figure, only the x-axis is displayed, but in reality y, z
There is also a control axis. A CRT, a liquid crystal display device, or the like is used as the display device 80.

【0015】パワーセンサ63は熱電あるいは光電変換
素子等で構成され、リア鏡64から一部透過して出力さ
れたレーザ光を入力してレーザ光11の出力パワーを測
定する。A/D変換器62はパワーセンサ63の出力を
ディジタル値に変換してCPU40に入力する。
The power sensor 63 is composed of a thermoelectric or photoelectric conversion element or the like, and inputs the laser light partially transmitted from the rear mirror 64 and outputs it, and measures the output power of the laser light 11. The A / D converter 62 converts the output of the power sensor 63 into a digital value and inputs it to the CPU 40.

【0016】加工ヘッド1にはガスボンベ90が接続さ
れ、加工時にはアシストガスが供給される。このアシス
トガスは酸素(O2 )が使用される。加工ヘッド1のノ
ズルには、ビーム中心から一方向に広く開口しているア
シストガス噴射口があり、そのアシストガス噴射口はレ
ーザビームの出力口も兼ねている。CPU40は加工プ
ログラムを解読することによって、加工ヘッド1の移動
方向を計算する。そして、アシストガス噴射口の広く開
口した部分が常に進行方向の後方に位置するように軸制
御回路50に指令する。軸制御回路50はサーボアンプ
51を介しサーボモータ30を回転制御する。このよう
にして、アシストガス噴射口の広く開口した部分が常に
進行方向の後方に位置し、アシストガスを下層部まで吹
きつけることができる。
A gas cylinder 90 is connected to the processing head 1, and an assist gas is supplied during processing. Oxygen (O 2 ) is used as this assist gas. The nozzle of the processing head 1 has an assist gas injection port that is wide open in one direction from the beam center, and the assist gas injection port also serves as the laser beam output port. The CPU 40 calculates the moving direction of the processing head 1 by decoding the processing program. Then, the axis control circuit 50 is instructed so that the wide open portion of the assist gas injection port is always positioned rearward in the traveling direction. The axis control circuit 50 controls the rotation of the servo motor 30 via the servo amplifier 51. In this way, the wide open portion of the assist gas injection port is always located rearward in the traveling direction, and the assist gas can be blown to the lower layer portion.

【0017】図2は本発明のレーザ加工装置の概略ブロ
ック図である。レーザビームの出力や加工経路など、レ
ーザ加工装置が実行するべき加工内容が加工プログラム
80にプログラムされている。前処理手段81は加工プ
ログラム80を解読し、その指令どおりに加工を行うた
めのレーザビームの出力や加工点への移動経路を判断す
る。補間手段82は目的の加工を行うように加工ヘッド
を移動させるため、x軸、y軸、z軸方向の補間を行
い、軸制御回路70a,70b,70cに移動のための
パルス信号を送る。軸制御回路70a,70b,70c
にはそれぞれ、サーボアンプ71a,71b,71cを
介し、サーボモータ72a,72b,72cが接続され
ており、x軸、y軸、z軸方向の移動を制御する。
FIG. 2 is a schematic block diagram of the laser processing apparatus of the present invention. Processing contents to be executed by the laser processing apparatus, such as the output of the laser beam and the processing path, are programmed in the processing program 80. The preprocessing means 81 decodes the machining program 80 and determines the output of the laser beam and the movement path to the machining point for machining according to the command. The interpolating means 82 interpolates in the x-axis, y-axis, and z-axis directions to move the machining head so as to perform the desired machining, and sends a pulse signal for movement to the axis control circuits 70a, 70b, 70c. Axis control circuits 70a, 70b, 70c
Servo motors 72a, 72b, and 72c are connected to the motors via servo amplifiers 71a, 71b, and 71c, respectively, and control movement in the x-axis, y-axis, and z-axis directions.

【0018】回転制御手段83は、各軸の移動方向か
ら、加工ヘッドの2次元平面上の移動方向を計算する。
そして、常にアシストガス噴射口の広く開口した部分が
加工ヘッドの移動方向の後方に位置するように軸制御回
路50にパルス信号を送る。軸制御回路50はサーボア
ンプ51を介しサーボモータ30の回転を制御する。サ
ーボモータ30は加工ヘッドのノズルに結合されてい
る。そして、ノズルを回転させることにより、アシスト
ガス噴射口の広く開口した部分を常にに進行方向に対し
て後方に位置させることができる。
The rotation control means 83 calculates the moving direction of the machining head on the two-dimensional plane from the moving directions of the respective axes.
Then, a pulse signal is sent to the axis control circuit 50 so that the wide open portion of the assist gas injection port is always positioned rearward in the moving direction of the processing head. The axis control circuit 50 controls the rotation of the servo motor 30 via the servo amplifier 51. The servo motor 30 is connected to the nozzle of the processing head. Then, by rotating the nozzle, the wide opening portion of the assist gas injection port can always be positioned rearward with respect to the traveling direction.

【0019】図3は本発明のレーザ加工装置による加工
状況を示す図である。図において加工ヘッド10は矢印
の方向に移動している。ワーク20の斜線部分は未加工
部分であり、21は切断済の部分である。そして、黒塗
りの部分22は加工中である。つまり、22の領域でワ
ークが溶融している。加工ヘッド10の内部には集光レ
ンズ12があり、レーザビーム11を集光する。加工ヘ
ッド10の先端のノズルには、アシストガス噴射口19
がある。アシストガス噴射口19は進行方向の後ろ側に
大きく広がっている。そのため、溶融領域22の下層域
にまでアシストガス13である酸素(O2 )を十分に吹
きつけることができる。そして、下層域の溶融時の酸化
を促進する。
FIG. 3 is a view showing a processing situation by the laser processing apparatus of the present invention. In the figure, the processing head 10 is moving in the direction of the arrow. The shaded portion of the work 20 is an unprocessed portion, and 21 is a cut portion. The blackened portion 22 is being processed. That is, the work is melted in the area 22. A condensing lens 12 is provided inside the processing head 10 and condenses the laser beam 11. The nozzle at the tip of the processing head 10 has an assist gas injection port 19
There is. The assist gas injection port 19 is widened to the rear side in the traveling direction. Therefore, oxygen (O 2 ) as the assist gas 13 can be sufficiently blown to the lower region of the melting region 22. Then, it promotes oxidation of the lower layer region during melting.

【0020】図4はアシストガス噴射口の第一の形状を
示す図である。図は加工ヘッド10aを真下から見た平
面図である。加工ヘッド10aの進行方向を矢印で示し
ている。加工ヘッド10aの中心部にアシストガス噴射
口19aがある。そのアシストガス噴射口19aの間か
らレーザビーム11がワークに向かって照射される。こ
の例では、アシストガス噴射口19aは長穴である。こ
の長穴は、穴を通過するレーザビーム11の中心である
ビーム中心から、常に進行方向と反対側に広く口を開け
ることによって、アシストガス13をレーザビーム11
の照射点の後方により多く吹きつけることができる。そ
して、ワーク溶融部の酸化熱の発生を促進させる。
FIG. 4 is a view showing the first shape of the assist gas injection port. The figure is a plan view of the processing head 10a as seen from directly below. The traveling direction of the processing head 10a is indicated by an arrow. An assist gas injection port 19a is provided at the center of the processing head 10a. The laser beam 11 is emitted toward the work from between the assist gas injection ports 19a. In this example, the assist gas injection port 19a is an elongated hole. This long hole is designed so that the assist gas 13 can be supplied to the laser beam 11 by opening a wide opening on the side opposite to the traveling direction from the beam center which is the center of the laser beam 11 passing through the hole.
More can be sprayed behind the irradiation point of. Then, the generation of oxidation heat in the work melting portion is promoted.

【0021】図5はアシストガス噴射口の第二の形状を
示す図である。図は加工ヘッド10bを真下から見た平
面図である。加工ヘッド10bの進行方向を矢印で示し
ている。加工ヘッド10bの中心部にアシストガス噴射
口19bがある。そのアシストガス噴射口19bの間か
らレーザビーム11がワークに向かって照射される。こ
の例では、アシストガス噴射口は角を弧にした三角形で
ある。このように、ビーム中心の後方をより広くするこ
とによって、アシストガス13をレーザビームの照射点
より後方に多く吹きつけることができる。この例では、
図4で示した例よりも、後方部での広がりが大きいた
め、より多くのアシストガスが後方に吹きつける。そし
て、ワーク溶融部の酸化熱の発生をより促進させ、従来
より厚い板の切断が可能である。
FIG. 5 is a view showing a second shape of the assist gas injection port. The figure is a plan view of the processing head 10b as seen from directly below. The traveling direction of the processing head 10b is indicated by an arrow. An assist gas injection port 19b is provided at the center of the processing head 10b. The laser beam 11 is emitted toward the work from between the assist gas injection ports 19b. In this example, the assist gas injection port is a triangle whose corners are arcs. In this way, by making the rear side of the beam center wider, the assist gas 13 can be blown more backward than the irradiation point of the laser beam. In this example,
Since the spread in the rear part is larger than that in the example shown in FIG. 4, more assist gas is blown rearward. Then, the generation of oxidation heat in the work melting portion is further promoted, and a thicker plate than before can be cut.

【0022】このアシストガス噴射口19の形状は、図
4、図5に示したものに限るわけではない。そのレーザ
加工の用途に応じて種種の形状にすることが可能であ
る。例えば、レーザビーム11の出力が十分にあり、ア
シストガス13の補助によってより高速の切断を行う場
合。また、レーザビーム11の出力だけでは切断出来な
いような厚い板を、アシストガス13の補助によって切
断する場合などがある。それぞれの加工の加工速度、レ
ーザビーム11の出力、ワーク20の材質、アシストガ
ス13の噴射量などの要素を考慮にいれ、アシストガス
噴射口19の形状を決めることにより、後方に吹きつけ
るアシストガス13の割合を調節することができる。
The shape of the assist gas injection port 19 is not limited to that shown in FIGS. Various shapes can be formed according to the application of the laser processing. For example, when the laser beam 11 has a sufficient output and the assist gas 13 assists the cutting at a higher speed. Further, there is a case where a thick plate that cannot be cut only by the output of the laser beam 11 is cut with the assistance of the assist gas 13. The assist gas blown rearward by determining the shape of the assist gas injection port 19 in consideration of factors such as the processing speed of each processing, the output of the laser beam 11, the material of the work 20, the injection amount of the assist gas 13, and the like. A ratio of 13 can be adjusted.

【0023】図6は本発明のレーザ加工装置の加工ヘッ
ドを示す図である。加工ヘッド10の内部には、レーザ
ビーム11を集光するための集光レンズ12が固定され
ている。また、加工ヘッド10の側面にはアシストガス
取り入れ口18が設けられている。このアシストガス取
り入れ口18には、図示されていないガスボンベ90か
らアシストガス13として酸素(O2 )が供給される。
ノズル14の先端にはアシストガス噴射口19がある。
このアシストガス噴射口19は、図4、図5の例で示し
たように、一方向に口を大きく広げている。レーザビー
ム11はアシストガス噴射口19の間を通りワーク20
に照射される。
FIG. 6 is a view showing a processing head of the laser processing apparatus of the present invention. A condenser lens 12 for condensing the laser beam 11 is fixed inside the processing head 10. An assist gas intake port 18 is provided on the side surface of the processing head 10. Oxygen (O 2 ) is supplied to the assist gas intake port 18 as an assist gas 13 from a gas cylinder 90 (not shown).
An assist gas injection port 19 is provided at the tip of the nozzle 14.
As shown in the examples of FIGS. 4 and 5, the assist gas injection port 19 has a wide opening in one direction. The laser beam 11 passes between the assist gas injection ports 19 and the work 20.
Is irradiated.

【0024】サーボモータ30の回転軸31の回転は、
ベルト33によってギヤ34の回転軸32に伝えられ
る。ギヤ34は、ノズル14に設けられたギヤ15と噛
み合わされている。そして、ノズル14はベヤリング1
6、17があることによって回転可能に保持されてい
る。
The rotation of the rotary shaft 31 of the servomotor 30 is
It is transmitted to the rotating shaft 32 of the gear 34 by the belt 33. The gear 34 is meshed with the gear 15 provided on the nozzle 14. And the nozzle 14 is the bearing 1.
It is rotatably held by the presence of the six and seventeen.

【0025】このようなレーザ加工装置においてワーク
20を加工する場合、レーザビームは、集光レンズ12
で集光されワークに照射される。同時に、アシストガス
取り入れ口18から供給されたアシストガス13は、ア
シストガス噴射口19よりワーク20に向かって吹きつ
ける。そして、CNC91は加工ヘッド10の移動方向
を計算し、アシストガス噴射口19の大きく広がった口
が、必ず進行方向の後ろ側に来るようにサーボモータ3
0を制御する。このサーボモータ30の回転がノズル1
4に伝えられ、ノズル14を目的の方向に向けることが
できる。
When the work 20 is processed by such a laser processing apparatus, the laser beam is generated by the condenser lens 12.
It is focused by and is irradiated to the work. At the same time, the assist gas 13 supplied from the assist gas intake port 18 is blown toward the work 20 from the assist gas injection port 19. Then, the CNC 91 calculates the moving direction of the processing head 10, and the servo motor 3 is arranged so that the widened opening of the assist gas injection port 19 is always on the rear side in the traveling direction.
Control 0. The rotation of the servomotor 30 causes the nozzle 1 to rotate.
4 to direct the nozzle 14 in the desired direction.

【0026】上記の説明のようなレーザ加工を行うこと
により、厚板のワークを切断する場合に次のような効果
がある。切断の進行方向の後ろ側により多くのアシスト
ガスを吹きつけている。そのため、ワークの上層部より
著しく遅れて溶融反応を起こしている下層部に対し十分
なアシストガスを吹きつけることができる。そして、下
層部での溶融時の酸化反応を促進させ、酸化熱が増大
し、従来よりも厚い板を切断することが可能である。
By performing the laser processing as described above, the following effects can be obtained when cutting a thick plate work. More assist gas is blown to the back side of the cutting direction. Therefore, sufficient assist gas can be blown to the lower layer portion in which the melting reaction is occurring significantly later than the upper layer portion of the work. Then, the oxidation reaction at the time of melting in the lower layer portion is promoted, the heat of oxidation is increased, and it is possible to cut a plate thicker than the conventional one.

【0027】例として、一般構造用の熱間圧延鋼材(S
S400)の切断においては、従来厚さ22mmまでしか
切断できなかったが、本発明により、厚さ25mmまで切
断が可能となった。すなわち、切断可能な板の厚さが約
1.14倍になる。
As an example, a hot rolled steel material (S
In the cutting of S400), it was possible to cut up to a thickness of 22 mm in the past, but according to the present invention, it is possible to cut up to a thickness of 25 mm. That is, the thickness of the plate that can be cut is increased by about 1.14.

【0028】また、ワークを高速に切断する場合にも、
ワークの下層部はワークの上層部より著しく遅れて溶融
反応を起こす。この溶融反応の遅れは、切断が高速にな
るほど顕著になる。そのため、本発明の実施により遅れ
て溶融反応を起こしている下層部に対し十分なアシスト
ガスを吹きつけることができる。そして、切断の高速化
が図れるという効果がある。
Also, when cutting a work at high speed,
The lower layer of the work causes a melting reaction significantly later than the upper layer of the work. This delay of the melting reaction becomes more remarkable as the cutting speed increases. Therefore, by implementing the present invention, sufficient assist gas can be blown to the lower layer portion in which the melting reaction has been delayed. And, there is an effect that the cutting speed can be increased.

【0029】例として、冷間圧延板(SPCC)の切断
において、従来7m/分の速度でしか切断できなかった
板を、本発明により8m/分の速度で切断が可能となっ
た。すなわち、切断の加工速度も約1.14倍になる。
As an example, in the case of cutting a cold rolled plate (SPCC), a plate which could only be cut at a speed of 7 m / min in the past can be cut at a speed of 8 m / min by the present invention. That is, the cutting speed is about 1.14 times.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、加工の
進行方向の後方により多くのアシストガスを吹きつける
ようにしたので、ワークの下層部の溶融時の酸化反応を
促進させることができ、従来よりも厚い板を切断するこ
とが可能になる。また、同じ厚さの板では切断加工の高
速化が可能になる。
As described above, in the present invention, since more assist gas is blown to the rear of the working direction, it is possible to promote the oxidation reaction when the lower layer portion of the work is melted. It becomes possible to cut thicker plates than before. Further, it becomes possible to speed up the cutting process for plates having the same thickness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のNCレーザ装置の構成を示
したブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an NC laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明のレーザ加工装置の概略ブロック図であ
る。
FIG. 2 is a schematic block diagram of a laser processing apparatus of the present invention.

【図3】本発明のレーザ加工装置による加工状況を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a processing situation by the laser processing apparatus of the present invention.

【図4】アシストガス噴射口の第一の形状を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a first shape of an assist gas injection port.

【図5】アシストガス噴射口の第二の形状を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a second shape of the assist gas injection port.

【図6】本発明のレーザ加工装置の加工ヘッドを示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing a processing head of the laser processing apparatus of the present invention.

【図7】従来のレーザ加工装置による加工状況を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing a processing situation by a conventional laser processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 加工ヘッド 13 アシストガス 14 ノズル 19 アシストガス噴射口 81 前処理手段 82 補間手段 83 回転制御手段 10 Processing Head 13 Assist Gas 14 Nozzle 19 Assist Gas Injection Port 81 Pretreatment Means 82 Interpolation Means 83 Rotation Control Means

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同一開口部からレーザビームと共にアシ
ストガスを噴射させるノズルを使用してワーク加工を行
うレーザ加工方法において、 ビーム中心から一方向に広く開口しているアシストガス
噴射口を使い、 前記ノズルを回転させて、前記アシストガス噴射口の広
く開口した部分を加工の進行方向に対して常に後方に位
置させることを特徴とするレーザ加工方法。
1. A laser machining method for machining a workpiece using a nozzle for ejecting an assist gas together with a laser beam from the same opening, wherein an assist gas jet opening wide in one direction from the beam center is used, A laser processing method characterized in that a nozzle is rotated so that a wide opening portion of the assist gas injection port is always positioned rearward with respect to a traveling direction of processing.
【請求項2】 同一開口部からレーザビームと共にアシ
ストガスを噴射させるノズルを使用してワーク加工を行
うレーザ加工装置において、 ビーム中心から一方向に広く開口しているアシストガス
噴射口を設けたノズルと、 加工プログラムを解読する前処理手段と、 加工プログラムの各軸の移動をパルス出力する補間手段
と、 前記各軸の移動方向から加工の進行方向を判断し、ノズ
ルを回転させて、前記アシストガス噴射口の広く開口し
た部分を加工の進行方向に対して常に後方に位置させる
回転制御手段と、 を有することを特徴とするレーザ加工装置。
2. A laser processing apparatus for processing a workpiece by using a nozzle for ejecting an assist gas together with a laser beam from the same opening, the nozzle having an assist gas injection port wide open in one direction from the beam center. A preprocessing means for decoding the machining program; an interpolation means for outputting the movement of each axis of the machining program in a pulse; a traveling direction of the machining is judged from the moving direction of each axis, and the nozzle is rotated to perform the assist. A laser processing device comprising: a rotation control unit that always positions a wide opening portion of the gas injection port rearward with respect to a traveling direction of processing.
【請求項3】 前記ノズルのアシストガス噴射口は長穴
であることを特徴とする請求項2記載のレーザ加工装
置。
3. The laser processing apparatus according to claim 2, wherein the assist gas injection port of the nozzle is an elongated hole.
【請求項4】 前記ノズルのアシストガス噴射口は角が
弧である三角形の穴であることを特徴とする請求項2記
載のレーザ加工装置。
4. The laser processing apparatus according to claim 2, wherein the assist gas injection port of the nozzle is a triangular hole whose corner is an arc.
JP5312911A 1993-12-14 1993-12-14 Laser beam processing method and laser beam machine Pending JPH07164179A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014018839A (en) * 2012-07-20 2014-02-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Laser cutting method

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Effective date: 20020604