JPH09155602A - レーザ加熱切削方法 - Google Patents
レーザ加熱切削方法Info
- Publication number
- JPH09155602A JPH09155602A JP31629695A JP31629695A JPH09155602A JP H09155602 A JPH09155602 A JP H09155602A JP 31629695 A JP31629695 A JP 31629695A JP 31629695 A JP31629695 A JP 31629695A JP H09155602 A JPH09155602 A JP H09155602A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutting
- heating
- chips
- laser
- cut
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
- Turning (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 切屑処理性を行うことなく切削抵抗の低減に
より切削能率の向上を達成する。 【解決手段】 被削材１の切削加工点の直前の工具４の
前切刃角θで得られる斜面の表面を、被削材１に加熱に
よる熱を残留させないエネルギーで間欠的にレーザ加熱
し、被削材１の強度を低下させることで切屑５を一定間
隔で切断して難削材の高能率加工を行い、切屑処理性を
損なうことなく切削抵抗の低減により切削能率の向上を
達成する。
より切削能率の向上を達成する。 【解決手段】 被削材１の切削加工点の直前の工具４の
前切刃角θで得られる斜面の表面を、被削材１に加熱に
よる熱を残留させないエネルギーで間欠的にレーザ加熱
し、被削材１の強度を低下させることで切屑５を一定間
隔で切断して難削材の高能率加工を行い、切屑処理性を
損なうことなく切削抵抗の低減により切削能率の向上を
達成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はステンレス鋼、耐熱
鋼等の難削材料に適用される切削方法に関する。
鋼等の難削材料に適用される切削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ステンレス鋼や耐熱鋼等の難削材料の切
削加工において、切削能率を向上することを狙い、図４
に示すようなレーザ加熱切削方法が提案され、耐熱材料
やセラミック等の切削加工に実用化されている。図に示
すように、被削材１はチャック２及びセンター３により
回転支持させ、被削材１の切削前側の外表面にレーザビ
ーム６が集光照射されて加熱部７が形成される。この状
態で、工具４により切削加工を行うことで切屑５及び切
削加工面８が創生される。しかしながら、レーザ加熱に
よる加熱の効果は切削速度が速いこともあり、被削材の
ごく表層（０．５ｍｍ）のみに限られており通常の切削
加工での切り込み（２〜４ｍｍ）領域まで十分にその効
果は及んでいなかった（レーザ加熱部位は被削材の外表
面）。
削加工において、切削能率を向上することを狙い、図４
に示すようなレーザ加熱切削方法が提案され、耐熱材料
やセラミック等の切削加工に実用化されている。図に示
すように、被削材１はチャック２及びセンター３により
回転支持させ、被削材１の切削前側の外表面にレーザビ
ーム６が集光照射されて加熱部７が形成される。この状
態で、工具４により切削加工を行うことで切屑５及び切
削加工面８が創生される。しかしながら、レーザ加熱に
よる加熱の効果は切削速度が速いこともあり、被削材の
ごく表層（０．５ｍｍ）のみに限られており通常の切削
加工での切り込み（２〜４ｍｍ）領域まで十分にその効
果は及んでいなかった（レーザ加熱部位は被削材の外表
面）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図４に示すレーザ加熱
方法では、被削材の外表面をレーザ加熱（例えば照射面
中１ｍｍ２５０Ｗ）し、切削速度１２０ｍ／ｍｉｎで
は、その加熱による温度上昇の領域は深さ方向に１ｍｍ
以下であり、通常の切削加工（切り込み２〜４ｍｍ、送
り０．４ｍｍ／ｒｅｖ）に対し深さ方向に十分でない。
レーザ加熱の効果は被削材を高温に加熱することによっ
て強度が低下した領域を高能率に切削することにある
が、レーザ加熱しない方法に比べ切屑が長くつながる欠
点がある（これは切屑処理性が悪くワーク表面に傷を生
じたり無人運転の障害となる）。
方法では、被削材の外表面をレーザ加熱（例えば照射面
中１ｍｍ２５０Ｗ）し、切削速度１２０ｍ／ｍｉｎで
は、その加熱による温度上昇の領域は深さ方向に１ｍｍ
以下であり、通常の切削加工（切り込み２〜４ｍｍ、送
り０．４ｍｍ／ｒｅｖ）に対し深さ方向に十分でない。
レーザ加熱の効果は被削材を高温に加熱することによっ
て強度が低下した領域を高能率に切削することにある
が、レーザ加熱しない方法に比べ切屑が長くつながる欠
点がある（これは切屑処理性が悪くワーク表面に傷を生
じたり無人運転の障害となる）。
【０００４】図５及び図６に示すように、予め被削材１
の外表面に軸方向に延びる加熱部７を形成し、レーザ照
射層を周方向に分断して形成した後に切削加工し、切屑
処理性を向上させる方法は従来より考えられていたが、
この方法では外表面の一層のみ有効であった。
の外表面に軸方向に延びる加熱部７を形成し、レーザ照
射層を周方向に分断して形成した後に切削加工し、切屑
処理性を向上させる方法は従来より考えられていたが、
この方法では外表面の一層のみ有効であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、難削材料の切削加工において、切削
加工点の直前の工具の前切刃角で得られる斜面の表面を
被削材に加熱による熱を残留させないエネルギーで間欠
的にレーザ加熱することにより、被削材の強度を低下さ
せ切屑を一定間隔で切断することを特徴とする。
の本発明の構成は、難削材料の切削加工において、切削
加工点の直前の工具の前切刃角で得られる斜面の表面を
被削材に加熱による熱を残留させないエネルギーで間欠
的にレーザ加熱することにより、被削材の強度を低下さ
せ切屑を一定間隔で切断することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１には本発明の一実施形態に係
るレーザ加熱切削方法により切削を行っている状態、図
２にはレーザ加熱を行わない場合の切屑の発生状況、図
３にはレーザ加熱を行った場合の切屑の発生状況を示し
てある。尚、図４乃至図６に示した部材と同一部材には
同一符号を付して重複する説明は省略してある。
るレーザ加熱切削方法により切削を行っている状態、図
２にはレーザ加熱を行わない場合の切屑の発生状況、図
３にはレーザ加熱を行った場合の切屑の発生状況を示し
てある。尚、図４乃至図６に示した部材と同一部材には
同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【０００７】図１に示すように、被削材１はチャック２
及びセンター３により回転支持させ、切削工具４の前切
刃角θにより形成される斜面にレーザビーム６を集光照
射して形成する加熱部７で工具４により切削加工を行い
切屑５及び切削加工面８が創生される。
及びセンター３により回転支持させ、切削工具４の前切
刃角θにより形成される斜面にレーザビーム６を集光照
射して形成する加熱部７で工具４により切削加工を行い
切屑５及び切削加工面８が創生される。
【０００８】難削材の切削加工においては、通常レーザ
ビーム６を照射しない場合は、図２に示したように、切
削外表面側にせん断すべり変形によるのこ刃状の切屑５
が形成され切削比が小さく切削厚さは厚い。一方、レー
ザビーム６を照射した場合は、図３に示したように、切
屑厚さの薄い流れ型に切屑５が生成される。
ビーム６を照射しない場合は、図２に示したように、切
削外表面側にせん断すべり変形によるのこ刃状の切屑５
が形成され切削比が小さく切削厚さは厚い。一方、レー
ザビーム６を照射した場合は、図３に示したように、切
屑厚さの薄い流れ型に切屑５が生成される。
【０００９】切屑５をある長さで分断し、切屑処理性を
向上させるためには、図１に示したように、レーザビー
ム６をパルス発振し、被削材１に間欠的に照射すること
により、被削材１の強度変化をさせて切削５を強制分断
する。切屑５の長さを観測し、パルス条件（周波数ｘデ
ューティ比）により加熱域の長さをコントロールして切
屑分断の長さを調整する。
向上させるためには、図１に示したように、レーザビー
ム６をパルス発振し、被削材１に間欠的に照射すること
により、被削材１の強度変化をさせて切削５を強制分断
する。切屑５の長さを観測し、パルス条件（周波数ｘデ
ューティ比）により加熱域の長さをコントロールして切
屑分断の長さを調整する。
【００１０】被削材１の表面をレーザ照射することによ
り被削材１は高温に加熱（ステンレス鋼の場合７００〜
８００度）され、強度が低下することにより、その切削
抵抗は１／２〜１／３に減少する。前切刃角で形成され
る斜面部を加熱することにより、切り込み量（通常で２
〜４ｍｍ程度）及び送り量（通常０．４ｍｍ／ｒｅｖ）
の全域をカバーすることができる。切屑５の形成機構
は、図２に示したように、表層側がせん断すべり変形し
たものから、レーザ加熱により、図３に示したように、
完全な流れ型に近い切屑５となりせん断角が増加し切屑
５は薄く流れ型に生成される。
り被削材１は高温に加熱（ステンレス鋼の場合７００〜
８００度）され、強度が低下することにより、その切削
抵抗は１／２〜１／３に減少する。前切刃角で形成され
る斜面部を加熱することにより、切り込み量（通常で２
〜４ｍｍ程度）及び送り量（通常０．４ｍｍ／ｒｅｖ）
の全域をカバーすることができる。切屑５の形成機構
は、図２に示したように、表層側がせん断すべり変形し
たものから、レーザ加熱により、図３に示したように、
完全な流れ型に近い切屑５となりせん断角が増加し切屑
５は薄く流れ型に生成される。
【００１１】切屑処理性を向上させるためには切屑５を
分断する必要がある。そのためには、このせん断角を急
変させ切屑５の厚さを変化させることが有効で、レーザ
ビーム６を間欠的に照射して、加熱による軟化域と、加
熱しない非軟化域を交互に設ける。これにより、切屑５
が分断される。
分断する必要がある。そのためには、このせん断角を急
変させ切屑５の厚さを変化させることが有効で、レーザ
ビーム６を間欠的に照射して、加熱による軟化域と、加
熱しない非軟化域を交互に設ける。これにより、切屑５
が分断される。
【００１２】尚、通常の切削速度は１２０ｍ／ｍｉｎ
（２，０００ｍｍ／ｓ）であり、１００Ｈｚ程度の周波
数で加熱することによって、照射長さを２０ｍｍピッチ
で変化させることが可能で、切屑５の長さもこれ以下で
コントロール可能となる。
（２，０００ｍｍ／ｓ）であり、１００Ｈｚ程度の周波
数で加熱することによって、照射長さを２０ｍｍピッチ
で変化させることが可能で、切屑５の長さもこれ以下で
コントロール可能となる。
【００１３】レーザビームを前切刃角で生成される斜面
に集光照射することにより、切り込みｘ送り（４ｍｍ
ｘ、０．４ｍｍ／ｒｅｖ）の全領域をカバーすることが
可能である。レーザ加熱切削により、切屑５は流れ型と
なるが、レーザ照射をパルス発振にて間欠的に行い、切
屑５を強制的に分断させることができる。切屑５の長さ
を観察しパルス条件をコントロールして加熱域と非加熱
域を適正に設定することで、切屑５の長さをコントロー
ルすることができる。
に集光照射することにより、切り込みｘ送り（４ｍｍ
ｘ、０．４ｍｍ／ｒｅｖ）の全領域をカバーすることが
可能である。レーザ加熱切削により、切屑５は流れ型と
なるが、レーザ照射をパルス発振にて間欠的に行い、切
屑５を強制的に分断させることができる。切屑５の長さ
を観察しパルス条件をコントロールして加熱域と非加熱
域を適正に設定することで、切屑５の長さをコントロー
ルすることができる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ加
熱切削方法によると、難削材の高能率加工のためにレー
ザ加熱切削を行い、切屑処理性を損なうことなく切削抵
抗の低減により切削能率の向上を達成することが可能に
なる。
熱切削方法によると、難削材の高能率加工のためにレー
ザ加熱切削を行い、切屑処理性を損なうことなく切削抵
抗の低減により切削能率の向上を達成することが可能に
なる。
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ加熱切削方法
により切削を行っている状態の説明図。
により切削を行っている状態の説明図。
【図２】レーザを照射しない状態の切屑生成機構を示す
断面図。
断面図。
【図３】レーザを照射した状態の切屑生成機構を示す断
面図。
面図。
【図４】従来のレーザ加熱切削状況を示す説明図。
【図５】従来のレーザ加熱切削状況を示す説明図。
【図６】図５の断面図。
１ 被削材 ２ チャック ３ センター ４ 切削工具 ５ 切屑 ６ レーザビーム ７ 加熱部 ８ 切削加工面
Claims (1)
- 【請求項１】 難削材料の切削加工において、切削加工
点の直前の工具の前切刃角で得られる斜面の表面を被削
材に加熱による熱を残留させないエネルギーで間欠的に
レーザ加熱することにより、被削材の強度を低下させ切
屑を一定間隔で切断することを特徴とするレーザ加熱切
削方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31629695A JPH09155602A (ja) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | レーザ加熱切削方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31629695A JPH09155602A (ja) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | レーザ加熱切削方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09155602A true JPH09155602A (ja) | 1997-06-17 |
Family
ID=18075545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31629695A Withdrawn JPH09155602A (ja) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | レーザ加熱切削方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09155602A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014136980A1 (ja) | 2013-03-08 | 2014-09-12 | 株式会社Ihi | セラミックマトリックス複合材の加工方法 |
| KR101658958B1 (ko) * | 2015-05-12 | 2016-09-23 | 한국기계연구원 | 롤 금형 제작용 복합 선삭 가공기 |
| CN106001613A (zh) * | 2016-07-28 | 2016-10-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种激光加热辅助的车削装置及其方法 |
| CN107042364A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-08-15 | 长春理工大学 | 激光辅助超精密飞切单晶锗二维光学转鼓的方法 |
| WO2023203792A1 (ja) | 2022-04-19 | 2023-10-26 | エイベックス株式会社 | 切削加工方法 |
-
1995
- 1995-12-05 JP JP31629695A patent/JPH09155602A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014136980A1 (ja) | 2013-03-08 | 2014-09-12 | 株式会社Ihi | セラミックマトリックス複合材の加工方法 |
| US9850175B2 (en) | 2013-03-08 | 2017-12-26 | Ihi Corporation | Method for machining ceramic matrix composite |
| KR101658958B1 (ko) * | 2015-05-12 | 2016-09-23 | 한국기계연구원 | 롤 금형 제작용 복합 선삭 가공기 |
| CN106001613A (zh) * | 2016-07-28 | 2016-10-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种激光加热辅助的车削装置及其方法 |
| CN107042364A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-08-15 | 长春理工大学 | 激光辅助超精密飞切单晶锗二维光学转鼓的方法 |
| CN107042364B (zh) * | 2017-05-05 | 2019-03-19 | 长春理工大学 | 激光辅助超精密飞切单晶锗二维光学转鼓的方法 |
| WO2023203792A1 (ja) | 2022-04-19 | 2023-10-26 | エイベックス株式会社 | 切削加工方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030304 |