JPH08294789A - レーザ切断方法およびその装置 - Google Patents

レーザ切断方法およびその装置

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JPH08294789A
JPH08294789A JP7124459A JP12445995A JPH08294789A JP H08294789 A JPH08294789 A JP H08294789A JP 7124459 A JP7124459 A JP 7124459A JP 12445995 A JP12445995 A JP 12445995A JP H08294789 A JPH08294789 A JP H08294789A
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JP
Japan
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gas
mixed gas
laser
work
port
Prior art date
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Pending
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JP7124459A
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English (en)
Inventor
Naoaki Kitagawa
直明 北川
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属材料などの切断作業の終了時に、被加工
材の裏面にドロスが付着したり、鋭い刃物面が残存した
りすることがなく、切断作業の終了と同時に切断面が滑
らかに仕上げられるようにした、レーザ光利用の切断方
法およびその装置とを提供する。 【構成】 加工ノズルのレーザ光投射口近くに支持腕の
一端が固着され、該支持腕の他端には着脱回動自在に混
合ガスのガス噴射部が螺着され、さらに前記ガス噴射部
はその一端にガス噴射口が配設されるとともに、他端に
はガス導入口が配置され、前記ガス導入口と混合ガス室
との間にはガス供給管が配置され、また前記混合ガス室
には同時に複数の種類のガスの供給を可能にする複数の
ガス供給口が設けられてあり、一方前記加工ノズルのレ
ーザ光投射口とガス噴射部のガス噴射口との間には、レ
ーザ切断処理を行うに際し、処理される被加工材を適切
な位置に保持するための被加工材保持具が配備されてな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば貴金属類のよう
な金属材料などの切断加工に用いられ、しかも、加工時
にレーザ光が利用されるレーザ切断方法およびその装置
の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉄系や貴金属系などの部品を組み立て
て、精密な製品を仕上げて行くためには、これらの被加
工材を切断して仕上げる工程を避けて通ることは許され
ない。まして、微細な加工を必要とされる電子部品や装
飾品などの用途に対しては、精密な加工がなされるレー
ザ切断装置の利用頻度が高くなってきている。これらの
場合、まず、集光レンズを用いて、レーザ光を微小スポ
ットに集光させ、この集光させたレーザ光を単に保護ガ
スの被覆環境下で被加工材に投射して被加工材を切断し
ている。
【0003】しかしながら、この場合、被加工材の切断
仕上げ面をみると、その切断面はレーザ光の集光角度に
近く切断されるとともに、被加工材裏面の切断開口端部
には鋭い仕上げ面が残されたままになっている。仕上げ
精度の特に要求されない部品の加工に際しては特に問題
とされない場合もあるものの、その多くは、滑らかな仕
上がりを要求されるものであって、別途、切り口を再度
仕上げることが必要になり、この作業に多くの時間や人
手を必要とした。また、特に、肌身につけられる宝飾品
を仕上げるような場合には、製品によって肌身が傷付く
ようなことがあっては大きな信用問題となり、しかも生
産コストの低減が要求される時には、部品の切断加工の
後に、切断部の端面を別途に研磨仕上げしてゆくよう
な、余分な人手を掛けることは好ましくはなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、金属材料な
どの切断作業の終了時に、被加工材の裏面にドロスが付
着したり、鋭い刃物面が残存したりすることがなく、切
断作業の終了と同時に切断面が滑らかに仕上げられるこ
とを可能にするようにしたレーザ光を利用した切断方法
およびその装置とを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は前記の課題
を解決するため、研究、開発を重ねた結果、被加工材の
裏面切断開口部に混合ガスを吹き付けながら切断作業を
進めることにより前記の課題を解決しうることを見出だ
し、本発明を完成するに至った。以下に、その詳細を述
べる。
【0006】すなわち、本発明の第1の実施態様は、被
加工材の表面に補助ガスを吹き付けながらレーザ光を照
射し、該レーザ光により被加工材を切断するに際し、前
記被加工材の裏面に発生する切断開口端部に向けて混合
ガスを吹き付けながら被加工材を切断するレーザ切断方
法を要旨とするものである。
【0007】さらに、本発明では、前記被加工材が貴金
属、例えば金又は金合金であり、前記混合ガスが酸素を
含むガスであるることが好ましい。
【0008】また、本発明では、前記混合ガスの供給を
複数方向から行うために配設された複数のガス噴射部の
中心軸が、いずれも被加工材の裏面切断開口端部におい
てレーザ光の光軸と40〜60度の角度にて交差するよ
うにして配置され、かつガス噴射部からの混合ガスのガ
ス噴射を受けながら切断処理される。
【0009】また、本発明の第2の実施態様は、ノズル
固定治具により保持された導光路接続部と、ガス導入口
と、レーザ光投射口とを具備するレーザ切断処理用加工
ノズルを具備するレーザ切断装置において、該加工ノズ
ルのレーザ光投射口近くに支持腕の一端が固着され、そ
の他端には前記支持腕と着脱回動自在に混合ガスのガス
噴射部が螺着され、さらに前記ガス噴射部はその一端に
ガス噴射口が配置されるとともに、他端にはガス導入口
が配置され、前記ガス導入口とこれに連なる混合ガス室
との間にはガス供給管が設けられ、また前記混合ガス室
には同時に複数の種類のガスの供給を可能にする複数の
ガス供給口が設けられ、一方前記加工ノズルのレーザ光
投射口とガス噴射部のガス噴射口との間には、レーザ切
断処理を行う際に、処理される被加工材を適切な位置に
保持するための被加工材保持具が配備されてなるレーザ
切断装置を要旨とするものである。
【0010】
【作用】本発明は、レーザ切断処理に際して、被加工材
の裏面切断開口端部に向けて、混合ガスを噴射させる装
置を用いるので、混合ガス中の酸素の作用により被加工
材の裏面切断開口端部を形成する金属と、混合ガス中の
酸素とが優先的に結合させらて、被加工材の裏面切断開
口端部に酸化被膜を形成させる。被加工材の当該表面に
形成されてくる酸化被膜はレーザ光吸収率が高くなるた
め、このレーザ光吸収率の高さを利用して被加工材の裏
面切断開口端部を選択的に昇温させると、被加工材の当
該箇所は溶融される。さらに、溶融された箇所に向けて
噴射される混合ガスの噴射力により、ドロスは被加工材
裏面より隔離離散せしめられるため、被加工材の切断開
口端部は滑らかになり、肌触りの良好な製品を入手する
ことが容易になる。
【0011】本発明は貴金属類、特に、18Kなどの金
合金をレーザ切断加工する場合に有効である。すなわ
ち、貴金属類、特に18Kなどの金合金をレーザ切断加
工する場合には、切断加工時に材料が酸化損耗するのを
防ぐため、切断作業は不活性ガス、例えばアルゴンガス
の被覆雰囲気下で作業を進めるが、この場合レーザ切断
により発生した切り代を系外に除去せねばならず、この
ためには切り代を溶融状態にし、形成された溶融池にガ
スを噴射して切り代を系外に吹き飛ばすことが好まし
い。
【0012】本発明では、酸素を含有する混合ガスを利
用して被加工材の酸化を促進し、これにより切り代にて
形成される溶融池まで酸化させ、混合ガスにより溶滴を
系外に吹き飛ばす際の処理温度を低く抑えることを可能
にするため、レーザ切断加工作業をし易くさせる。本発
明では、さらに混合ガスの供給を複数方向から行うため
に配設された複数のガス噴射部の中心軸が、いずれも被
加工材の裏面切断開口端部において、レーザ光の光軸と
40〜60度の角度にて交差するようにして配置され、
ガス噴射部からの混合ガスのガス噴射を受けながら切断
処理されることにより裏面切断開口端部に滞積してくる
ドロスの排除を迅速に処理することを容易にする。
【0013】
【実施例】本発明の実施例について、以下に図1を参照
して詳述する。図1は本発明の実施例になるレーザ切断
装置の構成を示す略図である。
【0014】[実施例1]本発明の実施例として、図1
に示す如く、加工ノズル固定治具1により保持され、導
光路接続部2と、ガス管接続部3と、レーザ光投射口4
とを具備するレーザ切断処理用の加工ノズル5を具備す
るレーザ切断装置6において、該加工ノズル5のレーザ
光投射口4近くに支持腕7の一端7aが固着され、また
該支持腕7の他端7bには前記支持腕7と着脱回動自在
に混合ガスのガス噴射部8が螺着されている。さらに、
前記ガス噴射部8はその一端8aにガス噴射口9が配置
されるとともに、その他端8bにはガス導入口10が配
置され、前記ガス導入口10とこれに連なる混合ガス室
11との間にはガス供給管12が設けられている。また
前記混合ガス室11には同時に複数の種類のガスの供給
を可能にする複数のガス供給口13、14が設けられて
おり、一方前記加工ノズル5のレーザ光投射口4とガス
噴射部8のガス噴射口9との間には、レーザ切断処理を
行う場合に、処理される被加工材15が適切な位置に保
持されるよう被加工材保持具16が配備されてなるもの
である。
【0015】導光路接続部2にはコア径0.4mmのス
テップインデックス型の光ファイバー17を接続した
後、レーザ発信器から発信されたレーザ光を加工ノズル
5に導いた。この場合、加工ノズル5にはコリメータレ
ンズ(図示せず)と集光レンズ(図示せず)とが収めら
れてあり、その焦点距離はいずれも70mmに設定され
てある。なお、ガス管接続部3にはアルゴンガスボンベ
に連なる配管を接続し、毎分30リットルの割合でアシ
ストガスとしてのアルゴンガスを供給した。
【0016】また、混合ガス室11には同時に2種類の
ガスの供給を可能にする2つのガス供給口13、14に
対して、ガス供給口13にはアルゴンガスボンベを、ガ
ス供給口14には酸素ガスボンベを圧力弁を介してそれ
ぞれ接続し、さらに被加工材15として厚さ0.5mm
の18Kの板材を選び、被加工材保持具16によりこの
18Kの板材を所定場所に保持した後、この18Kの板
材の板面に垂直な方向からレーザ光を照射した。さらに
この場合、被加工材である18Kの板は、加工ノズル5
のレーザ光投射口4より投射されるレーザ光の光軸に対
して直交するようにして被加工材保持具16により保持
されるとともに、この被加工材保持具16と混合ガスの
ガス噴射部8が螺着されている支持腕7とは互いに干渉
しないように設定されている。
【0017】この場合のレーザ照射条件としては、パル
ス幅が2msecであり、パルス繰り返し数が70Hz
であり、レーザ出力が460Wであり、照射径が0.4
mmであるレーザ光を用い、また加工ノズル5のガス導
入口3からアルゴンガスを毎分50リットルの割合で導
入しながら、一方では、厚さ0.5mmの18Kの被加
工材15の裏面切断開口端部18において、レーザ光の
入射光軸に対して混合ガスのガス噴射部8の中心軸が4
0度の角度になるように、混合ガスのガス噴射部8を支
持腕7の他端7bに螺着固定し、混合ガスのガス噴射部
8から被加工材15の裏面切断開口端部18に向けて、
混合ガスを毎分30リットルの割合で噴射させ、かつ、
加工ノズル5の送り速度を毎秒8mmとして前記被加工
材15の切断処理を実施した。なお、この場合の混合ガ
スは混合ガス室11にて、予めアルゴンガス20リット
ル対酸素ガス10リットルの割合で混合して調整された
混合ガスを用いた。
【0018】以上のようにして処理した場合、厚さ0.
5mmの18Kの板の切断幅はレーザ光の投射径0.4
mmと同じ寸法であったばかりか、被加工材の表面切断
開口端部20の丸さとして半径が0.5mm、また、被
加工材の裏面切断開口端部18の丸さとして半径が0.
3mmという滑らかさが得られ、レーザ光により切断作
業として良好な結果が得られた。
【0019】[実施例2]本発明の実施例として、混合
ガスのガス噴射部8を支持腕5に螺着固定する場合の、
レーザ光の入射光軸に対して混合ガスのガス噴射部8の
中心軸が60度の角度になるようにした他は、実施例1
と同様にして実施した結果、良好な仕上げが認められ
た。
【0020】[実施例3]本発明の実施例として、混合
ガスのガス噴射部8を支持腕5に螺着固定する場合の、
レーザ光の入射光軸に対して混合ガスのガス噴射部8の
中心軸が50度の角度になるようにして設定し、被加工
材として10Kの厚さ0.6mmの板材を用い、混合ガ
スとしてアルゴンガス20に対して酸素5の割合の混合
ガスを用いた他は実施例1と同様にして処理した結果、
良好な仕上げが認められた。
【0021】[比較例1]比較例として、レーザ光の入
射光軸と混合ガスのガス噴射部8の中心軸が被加工材の
裏面開口端部18で交差しないようにして処理した他は
実施例1と同じくして処理した場合、被加工材の切断面
に歪みが発生して満足の行く加工はできなかった。
【0022】[比較例2]比較例として、混合ガスとし
ての酸素を絞り、アルゴンガス30l/minのみとし
た他は全て実施例1と同様にして処理した場合、被加工
材の裏面切断開口端部18に鋭角処理部が残り満足の行
く加工はできなかった。
【0023】[比較例3]比較例として、混合ガスとし
てのアルゴンガスを絞り、酸素30l/minのみとし
た他は全て実施例1と同様にして処理した場合、被加工
材の表面が酸素と反応して茶色に変色してしまい、満足
の行く加工はできなかった。
【0024】
【発明の効果】本発明の実施により、貴金属、特に18
Kなどの金合金をレーザ光により切断加工する場合に、
製品の仕上がりを美しく保ち、かつ仕上げ面を滑らかに
して製品価値を高めると共に、切断加工の後に再度仕上
げ加工を行わなくとも、肌身につけた装飾品によって、
肌が傷められる恐れはなくなって、加工工数の低減に寄
与した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例になるレーザ切断装置の構成を
示す略図である。
【符号の説明】
1 加工ノズル固定治具 2 導光路接続部 3 ガス管接続部 4 レーザ光投射口 5 加工ノズル 6 レーザ切断装置 7 支持腕 7a 一端 7b 他端 8 ガス噴射部 8a 一端 8b 他端 9 ガス噴射口 10 ガス導入口 11 混合ガス室 12 ガス供給管 13 ガス供給口 14 ガス供給口 15 被加工材 16 被加工材保持具 17 光ファイバー 18 裏面切断開口端部 20 表面切断開口端部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加工材の表面に補助ガスを吹き付けな
    がらレーザ光を照射し、該レーザ光により被加工材を切
    断するに際し、前記被加工材の裏面に発生する切断開口
    端部に向けて混合ガスを吹き付けながら被加工材を切断
    することを特徴とするレーザ切断方法。
  2. 【請求項2】 前記被加工材が貴金属であることを特徴
    とする請求項1記載のレーザ切断方法。
  3. 【請求項3】 前記被加工材が金又は金合金であること
    を特徴とする請求項2記載のレーザ切断方法。
  4. 【請求項4】 前記混合ガスが酸素を含むガスであるこ
    とを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
    レーザ切断方法。
  5. 【請求項5】 前記混合ガスの供給を複数方向から行う
    ために配設された複数のガス噴射部の中心軸が、いずれ
    も被加工材の裏面切断開口端部においてレーザ光の光軸
    と40〜60度の角度にて交差するようにして配置さ
    れ、かつガス噴射部からの混合ガスのガス噴射を受けな
    がら切断処理されることを特徴とする請求項1乃至4の
    いずれか1項記載のレーザ切断方法。
  6. 【請求項6】 ノズル固定治具により保持された導光路
    接続部と、ガス導入口と、レーザ光投射口とを具備する
    レーザ切断処理用加工ノズルを具備するレーザ切断装置
    において、該加工ノズルのレーザ光投射口近くに支持腕
    の一端が固着され、その他端には前記支持腕と着脱回動
    自在に混合ガスのガス噴射部が螺着され、さらに前記ガ
    ス噴射部はその一端にガス噴射口が配置されるととも
    に、他端にはガス導入口が配置され、前記ガス導入口と
    これに連なる混合ガス室との間にはガス供給管が設けら
    れ、また前記混合ガス室には同時に複数の種類のガスの
    供給を可能にする複数のガス供給口が設けられ、一方前
    記加工ノズルのレーザ光投射口とガス噴射部のガス噴射
    口との間には、レーザ切断処理を行う際に、処理される
    被加工材を適切な位置に保持するための被加工材保持具
    が配備されてなることを特徴とするレーザ切断装置。
JP7124459A 1995-04-25 1995-04-25 レーザ切断方法およびその装置 Pending JPH08294789A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102310280A (zh) * 2011-06-22 2012-01-11 胡忠 磁力隔断激光氧化熔化切割机

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