JPH10305387A - レーザ加工方法及びレーザ加工機 - Google Patents
レーザ加工方法及びレーザ加工機Info
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Abstract
属のワークへの溶着又は固着を防止しつつ短時間でピア
シングを完了するレーザ加工方法及びレーザ加工機を得
る。 【解決手段】 加工ヘッド1の先端がCWレーザ光Lを
発射可能なインナーノズル11と噴霧状の防錆水又は所
定圧の空気を噴出可能なアウターノズル16とからなる
インナーアウターノズル2を有するレーザ加工機であっ
て、NC装置30が第1番目に、加工ヘッド1を、ワー
ク6のピアス穴が形成される位置から所定間隔離して位
置させ、第2番目に、霧状の防錆水をアウターノズル1
6から噴射させ、第3番目に、霧状の防錆水の噴射を停
止させ、第4番目に、インナーノズル11に対してアシ
ストガスを供給させると共にCWレーザ光をインナーノ
ズル11から発射させ、第5番目に、アシストガスの圧
を上昇させると共に、霧状の防錆水を前記アウターノズ
ルから噴射させ、第6番目に、アシストガスの圧を下降
させながら加工ヘッド1を加工軌跡に基づいてCWレー
ザ光を照射させながら移動させる。
Description
ワークを加工するレーザ加工方法及びレーザ加工機に関
し、主として比較的厚いワークの所定位置に貫通穴開け
加工を行なうピアシング時に発生する貫通穴開口部近傍
に発生する溶融金属の除去を容易に行なう事を可能にし
たレーザ加工方法及びレーザ加工機に関する。
切断個所のスタート点である貫通穴(ピアス穴ともい
う)を形成し、この貫通穴からレーザビーム切断加工を
行なうときのピアス穴の加工形成(以下ピアシングとい
う)においては、通常はスタート点に貫通穴を設けるピ
アシングを行なうピアシング工程と、このピアシング工
程後に貫通穴から任意の形状に切断加工を行なう切断加
工工程とからなる。
ピアシング工程による貫通穴の加工中にピアシング中に
生じる溶融金属がワークの貫通穴周辺に堆積もしくは飛
散する。その為ピアシング工程後の切断加工工程におい
て、これら堆積もしくは飛散した溶融金属部分をレーザ
光で切断加工する際に加工不良が発生するため、以下の
ような手法を行なっていた。
ピアシング時に貫通穴周辺に生じるスパッタをピアシン
グ加工後に、ピアシング時より高い圧力でアシストガス
を吹き付けて加工ヘッドを徐々に下降させて貫通穴開口
部の外側へ飛散除去もしくはスパッタのワーク表面への
結合力を低下させた後に、加工ヘッドを切断高さ位置に
停止させてワークの切断工程へ移行していた。
アシストガスの噴射のみでは溶融金属を飛散除去できな
い場合もあるため、レーザ加工の工程を第1工程から第
4工程に分け、貫通穴形成の第1工程からピアシング時
に生じた貫通穴近傍の溶融金属に対しレーザビーム径を
徐々に拡大しながら照射すると共に、アシストガスを噴
射する第2工程と、レーザビームとアシストガスの照射
と噴射を停止させる第3工程と、再度レーザービームと
アシストガスを照射および噴射して切断加工する第4工
程を持つ加工方法で行っている。
たまま加工ヘッドを上昇させ、焦点位置をワーク上方へ
移動させ、レーザビーム径を拡大し、かつエネルギー密
度を減少させると、貫通穴開口部周辺に生じた溶融金属
に余剰な溶融が生じない程度に溶融される。このため、
ワークとの結合力が低下し、同時にアシストガスの噴射
を同軸上、サイドガスの噴射を異なる軸上からも行なう
ために確実に溶融金属を飛散除去出来る。このような加
工方法は、特に板厚9mm以上に効果がある事を開示し
ている。
時の溶融した金属がワーク上に堆積もしくは飛散した
後、加工ヘッドの下降もしくは上昇と合わせてアシスト
ガスを吹きつけて溶融金属を除去しようとするものであ
る。
のを防止するために、加工前にワーク表面に油を蒔いた
後に、加工を開始するレーザ加工方法もある。
上に溶融した金属が既にワーク上に溶着または固着した
後での除去の工夫であるため、加工ヘッドや出力への別
段の制御方法が必要であった。
ク表面に油を蒔く方法は、レーザ光で加工していくので
火災が発生する場合がある。
でなされたもので、CWレーザ光でピアシングを行って
も溶融金属のワークへの溶着又は固着を防止しつつ短時
間でピアシングを完了するレーザ加工方法及びレーザ加
工機を提供しようとするものである。
工方法は、加工ヘッドからレーザ光を照射して、ワーク
にピアス穴を設けた後に、このピアス穴から加工軌跡に
沿ってレーザ加工を行うレーザ加工機のレーザ加工方法
において、ワークへのピアス穴の形成前に、そのピアス
穴が形成されるワーク表面の位置付近に噴霧状の防錆水
を噴出する工程を含むことを要旨とする。
ッドの先端がCWレーザ光を発射可能なインナーノズル
と噴霧状の防錆水又は所定圧の空気を噴出可能なアウタ
ーノズルをインナーノズルの外周に組み合わせた組合せ
ノズルを有して、ワークのピアス穴から加工軌跡に沿っ
てレーザ加工を行うレーザ加工機のレーザ加工方法であ
って、加工ヘッドの組合せノズルを、ワークのピアス穴
が形成される位置から所定間隔離して位置させる第1の
工程と、霧状の防錆水を前記アウターノズルから噴射さ
せる第2の工程と、CWレーザ光を前記インナーノズル
から発射させる第3の工程と、霧状の防錆水の噴射を停
止させる第4の工程と、インナーノズルに対してアシス
トガスを供給させる第5の工程と、アシストガスの圧を
上昇させる第6の工程と、アシストガスの圧を下降させ
る第7の工程と、加工ヘッドを加工軌跡に基づいて移動
させる第8の工程と、入力されたワークの加工形態を判
断する第9の工程と、第9の工程で、加工形態がCWレ
ーザ光で厚い板を加工する加工形態の場合は、第1の工
程、第2の工程の順番で霧状の防錆水を噴射させた後
に、第5の工程と第3の工程とを実施させてピアス穴を
形成させ、ピアス穴が形成されたとき、第6の工程と第
2の工程とからなるアフターブローを実施させた後に、
第7の工程と第8の工程とからなる切断加工を実施させ
る加工制御工程とを備えたことを要旨とする。
加工ヘッドの先端がCWレーザ光を発射可能なインナー
ノズルと噴霧状の防錆水又は所定圧の空気を噴出可能な
アウターノズルをインナーノズルの外周に組み合わせた
組合せノズルを有し、主メモリに記憶されたプログラム
順に従ってワークのピアス穴からレーザ加工を行うレー
ザ加工機であって、ワークの加工形態の種類に応じた加
工手順で加工させるための複数種の加工手順及びこの手
順を実施するためのプログラムを各手順毎に複数種備
え、加工形態が入力したとき、該加工形態に対応する加
工手順を選択し、この選択した加工手順に従って、複数
種のプログラムから対応する所定数種のプログラムを前
記選択した加工手順に基づく順番で前記主メモリに書き
込むNC装置とを備えたことを要旨とする。
機の概略構成図である。図1に示すレーザ加工装置は、
加工ヘッド1の先端に、インナー・アウターノズル2
(組合せノズルともいう)が取り付けられている。この
加工ヘッド1は、レーザ発振機3からのレーザ光を、ミ
ラー4により、下方の集光レンズ5側に導き、ワーク6
上に集光させるようにしている。
口7が設けられ、このアシストガス供給口7に、アシス
トガス減圧器9からのアシストガスがアシストガスバル
ブ10を制御することによって配管12を介して供給さ
れるようにされ、そのアシストガスがレーザ光Lと共に
インナーアウターノズル2のインナーノズル11から同
軸上に噴射されるようにされている。
ガスコントローラ13によって制御され、かつアシスト
ガスバルブ10はアシストガスバルブコントローラ(図
示せず)によって制御され、またレーザ発振機3からの
レーザ光Lの出力は、レーザ発振コントローラ14によ
って制御される。
ラ15によって、X軸、Y軸、Z軸方向へ軸制御され
る。この時、例えばギャップセンサ(図示せず)等によ
ってワーク6とインナーアウターノズルの先端までの距
離を計測できるようにしている。
ザ光L及びアシストガスを噴出するインナーノズル11
を中央に設け、このインナーノズル11の外周にアウタ
ーノズル16を形成している。
ノズル16には図1に示すように、エアーと防錆水とを
混合してアウターノズル16に噴出する混合器18が設
けられている。この防錆水は、人体に無害な有機系防錆
材を水に混入したものであり、油を用いていない。
タンク19に防錆水を供給すると共に、エアーを供給す
ることによってタンク19の内部を所定の圧に保つ。そ
して、このタンク19のエアーはエアーバルブ20の制
御によって配管21を介して混合器18に供給し、防錆
水は防錆水バルブ22を制御することによって配管24
を介して混合器18に供給されるようにしている。
の圧力のエアーを供給し続けるマニュアル圧力調整バル
ブ25が配管26と共に並列に配管されている。
gf/cm2〜1.5kgf/cm2の圧力調整が可能で
ある。
ントローラ27によって制御され、またエアーバルブ2
0はエアーバルブコントローラ29によって制御され
る。
電気的に接続され、このNC装置30からの指令に従っ
た制御を行う。
C装置30は、板厚が厚いワーク(16mm〜25m
m)、板厚が薄いワーク(0.5mm〜9mm)、板厚
が中厚程度のワーク(12mm〜15mm)をレーザ加
工させることが可能である。
は、ピアシング前に防錆水を噴霧するレーザ加工方法で
行う。
C装置30は図2に示す構成を有している。図2に示す
ように、本実施の形態のレーザ加工方法は、加工手順設
定処理部35と、加工手順ファイル部36と、プログラ
ムファイル部37と、主メモリ38と、主演算部39と
を有することによって実現する。
よって入力された所望の加工形態を判断し、この判断結
果に基づく加工手順(a、b、c、……)のいずれかを
引当て、引き当てた加工手順Aiに基づく順に従って、
各手順を実現するプログラムをプログラムファイル37
からロードして主メモリ38に定義する。
入力するものであり、具体的には、連続するレーザ光
(以下CWレーザ光という)で厚板を加工する加工形
態、CWレーザ光で薄板又は中厚板を加工する加工形
態、パルス的なレーザ光で厚板を加工する加工形態、パ
ルス的なレーザ光で薄板又は中厚板を加工する加工形態
等がある。
のファイルには、以下の順番の加工手順が少なくとも設
定されている。
置に移動 (2)防錆水噴霧 (3)防錆水停止 (4)エアー噴射及びアシストガス噴出 (5)CWレーザ光の照射 (6)アシストガス高圧噴出及び防錆水噴霧 (7)防錆水噴霧又はエアーを噴出して行うレーザ切断
加工 また、プログラムファイル部37には、図2に示すよう
に、アシストガス噴射制御プログラム、エアー噴射制御
プログラム、防錆水噴霧制御プログラム、CWレーザ照
射制御プログラム、パルスレーザ照射制御プログラム等
が記憶されている。
たプログラムを読み、このプログラムに従って各部を制
御する。プログラムの読み込みは先頭から順に読込みす
る。
ついて以下に動作を説明する。NC装置30の加工手順
設定処理部36は入力された加工形態の種類が何かを判
定する(S1)。例えば、入力された所望の加工形態が
CWレーザ光で厚板のワーク6を加工する形態の場合
は、NC装置30の加工手順設定処理部35は、前述の
(1)〜(7)の手順にされている加工手順aを引当
る。
を引き当てた場合は、プログラムファイル部37から加
工ヘッド移動プログラムを引当て、この加工ヘッド移動
プログラムを主メモリ38の先頭領域に定義する(S
2)。
ラムファイル部37から引当て主メモリ38の次の領域
に定義する(S3)。
ファイル部37から引当て主メモリ38の次の領域に定
義する(S4)。
トガス噴出制御プログラムとをプログラムファイル部3
7から引当て主メモリ38の次の領域に定義する(S
5)。
とをプログラムファイル部37から引当て主メモリ38
の次の領域に定義する(S6)。次に、アシストガス高
圧噴出プログラム及び防錆水噴霧制御プログラムを、プ
ログラムファイル部37から引当て主メモリ38の次の
領域に定義する(S7)。
常の切断プログラムを引当て主メモリ38の次の領域に
定義する(S8)。
されると、主演算部39は本レーザ加工装置を以下に説
明する動作を行わせる。図4は本実施の形態のレーザ加
工方法を用いたレーザ加工装置の動作を説明するフロー
チャートである。
工ヘッド移動プログラムに従って目的の位置まで加工ヘ
ッド1を移動させて加工させる(S10)。この目的の
位置というのはピアス穴を貫通させる位置であり、ギャ
ップセンサにより、インナーアウターノズル2とワーク
6までの距離が計測され、サーボコントローラを制御し
て加工ヘッド1を適切な位置に保つ。例えば、インナー
アウターノズル2とワーク6のピアス位置までの距離を
数ミリ程度に保つ。
て、以下の処理を行う。エアーバルブ及び防錆水バルブ
を開かせてタンク19からエアーと防錆水を混合器18
に供給させて防錆水をインナーアウターノズル2のアウ
ターノズル16から所定時間経過するまで噴出させる
(S11、S12)。
アウターノズル16から防錆水とエアーとが混合されて
できた霧状防錆水Wがワーク6に吹き付けられる。
て、エアーバルブ20及び防錆水バルブ22を閉じさせ
て防錆水噴霧を停止する(S13)。このステップS1
3の処理によって、バルブ25及び配管26を介して混
合器18にエアーのみが供給されて、アウタノズル16
からそのエアーが噴出されることになる。前述のS13
までの処理をSTEP1の水噴霧ブローという。
従ってアシストガスバルブ10を開かせ、加工ヘッド1
の内部にアシストガスを供給させてインナーノズル11
から噴出させる(S14)。そして、CWレーザ光照射
制御プログラムに基づいてレーザ発振コントローラ14
を用いてレーザ発振機3からレーザ光Lを発射させて、
ワーク6に照射させる(S15)。次に、ピアス穴が貫
通したかどうかを判断し、ピアス穴が貫通するまでステ
ップS14及びS15の処理を行う(S16)。
あり、エアーとアシストガスとCWレーザ光Lとがワー
ク6に送出される。
果のある防錆水がワーク6の表面(ピアス穴の周辺)を
覆っているので、ピアシング加工中に発生する溶融金属
がワークに溶着することがない。
び防錆水噴霧制御プログラムに従って以下に説明する処
理を行う(S17)。
ガス高圧噴出プログラムに従って、アシストガスバルブ
10を制御することによって、高圧のアシストガスを加
工ヘッド1内に供給させる。例えば、ピアス穴加工時の
アシストガス圧の15倍程度の高圧のアシストガスを供
給する。
て、エアーバルブ及び防錆水バルブを開かせてタンク1
9からエアーと防錆水を混合器18に供給させて防錆水
をインナーアウターノズル2のアウターノズル16から
所定時間経過するまで噴出させる。
アウターノズル16から防錆水とエアーとが混合されて
できた霧状防錆水Wと、高圧のアシストガスとがワーク
6に吹き付けられる(アフターブローという)。
る。一般に、板厚が熱くなった場合、瞬時に熱影響を除
去する事が重要である。その為には、ワーク表面を冷却
する事が最も望ましい。
り、余剰な熱量は加工不良の原因となる。
は、そのピアシング時には大量の溶融物がワーク表面に
生成される。そこで、霧状防錆水Wと、高圧のアシスト
ガスとをワーク6に吹き付けるアフターブローによっ
て、ワーク表面及びピアス穴を冷却すると共に、大量の
溶融物を吹き飛ばすようにするのである。
断前処理を行う(S18)。この切断前処理は、加工ヘ
ッド1を下降させ、ワーク6とインナーアウターノズル
2との距離を例えば1、5mm程度に保ち、かつピアス
加工時の圧力のアシストガスを加工ヘッド1内に供給す
ると共に、霧状防錆水W又はエアーをアウターノズル1
6から噴出させる。
の切断処理は、CWレーザ光照射制御プログラムに基づ
いてレーザ発振コントローラ14を用いてレーザ発振機
3からレーザ光Lを発射させて、ワーク6に照射させる
と共に、移動軌跡プログラムに基づいて加工ヘッド1を
移動させる。このS19及びS18の処理を図5におい
てはステップ4の切断として示している。
は、最初のSTEP1で防錆水を噴霧しワーク上に防錆
膜を形成し、スパッタ等の溶融金属が付着しにくい状況
を作っておく。
る)を実行し、極めて短時間のピアス貫通を実行する。
そして、CW(連続)発振モードでの加工における高熱
を、アフターブローによって除去すると共に、溶融金属
とを吹き飛ばした後に、霧状防錆水又はエアーのみを噴
出しながらレーザ加工を行っている。
ヘッド移動制御プログラム、CWレーザ光照射プログラ
ム、アシストガス噴射制御プログラム、アシスト圧上昇
プログラム、切断プログラム等を備え、これらを図6の
(a)〜(d)に示すタイミングで選択することによっ
て、インナーアウターノズル16を用いて霧状防錆水と
アシストガスと噴出させる一方CWレーザ光を照射させ
ている。
よって、従来と比較すると表1に示す効果が得られる。
ークを3KWの出力でパルスレーザによりピアス加工す
ると、ピアス時間が18秒〜25秒かかるが同様な出力
で19mmのワークをCWレーザ光によってピアス加工
した場合は、2、5秒から2、7秒でピアシングされる
ことを示している。
Wレーザ光で厚いワークをピアシングする例を説明した
が、パルスレーザ光で薄板をピアシングするプログラム
を主メモリに生成することも可能である。
グ時における溶融金属のワークへの溶着または固着を防
止しつつ短時間でピアシングを完了することができると
いう効果が得られている。
状の防錆水スプレーを噴射するので、ピアシング加工時
に生成する溶融金属のワーク上への固着または溶着を防
止し、かつアシストガス噴射による剥離性を高め、次の
レーザ切断へ良好なワーク表面状態で移行させる事がで
きるという効果が得られている。
して防錆水の噴霧と、圧を上昇させたアシストガスを共
に噴出させることによって、熱影響(余熱)を除去する
事ができると共に、加工不良の原因となる大量の溶融物
を吹き飛ばすことができるという効果が得られている。
の水溶液)を用いている為、熱切断加工であるレーザに
よる飛散物からの従来からの通常の防錆剤であるオイル
等への引火の要因が削除でき火災発生の防止に有効であ
る。
る。
の構成図である。
ローチャートである。
加工機の動作を説明するフローチャートである。
説明図である。
を説明する説明図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 加工ヘッドからレーザ光を照射して、ワ
ークにピアス穴を設けた後に、このピアス穴から加工軌
跡に沿ってレーザ加工を行うレーザ加工機のレーザ加工
方法において、 前記ワークへのピアス穴の形成前に、そのピアス穴が形
成されるワーク表面の位置付近に噴霧状の防錆水を噴出
する工程を含むことを特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項2】 加工ヘッドの先端がCWレーザ光を発射
可能なインナーノズルと噴霧状の防錆水又は所定圧の空
気を噴出可能なアウターノズルを前記インナーノズルの
外周に組み合わせた組合せノズルを有して、前記ワーク
のピアス穴から加工軌跡に沿ってレーザ加工を行うレー
ザ加工機のレーザ加工方法であって、 前記加工ヘッドの組合せノズルを、前記ワークの前記ピ
アス穴が形成される位置から所定間隔離して位置させる
第1の工程と、 前記霧状の防錆水を前記アウターノズルから噴射させる
第2の工程と、 前記CWレーザ光を前記インナーノズルから発射させる
第3の工程と、 前記霧状の防錆水の噴射を停止させる第4の工程と、 前記インナーノズルに対してアシストガスを供給させる
第5の工程と、 前記アシストガスの圧を上昇させる第6の工程と、 前記アシストガスの圧を下降させる第7の工程と、 前記加工ヘッドを加工軌跡に基づいて移動させる第8の
工程と、 入力された前記ワークの加工形態を判断する第9の工程
と、 前記第9の工程で、前記加工形態がCWレーザ光で厚い
板を加工する加工形態の場合は、前記第1の工程、第2
の工程の順番で霧状の防錆水を噴射させた後に、前記第
5の工程と第3の工程とを実施させて前記ピアス穴を形
成させ、該ピアス穴が形成されたとき、前記第6の工程
と第2の工程とからなるアフターブローを実施させた後
に、前記第7の工程と第8の工程とからなる切断加工を
実施させる加工制御工程とを有することを特徴とするレ
ーザ加工方法。 - 【請求項3】 前記レーザ加工機は、前記アウターノズ
ルに所定圧のエアーを供給し続ける機構を備え、 前記加工制御工程は、前記切断加工時に前記第4の工程
を実施することを特徴とする請求項2記載のレーザ加工
方法。 - 【請求項4】 加工ヘッドの先端がCWレーザ光を発射
可能なインナーノズルと噴霧状の防錆水又は所定圧の空
気を噴出可能なアウターノズルを前記インナーノズルの
外周に組み合わせた組合せノズルを有し、主メモリに記
憶されたプログラム順に従って前記ワークのピアス穴か
らレーザ加工を行うレーザ加工機であって、 前記ワークの加工形態の種類に応じた加工手順で加工さ
せるための複数種の加工手順及びこの手順を実施するた
めのプログラムを各手順毎に複数種備え、 前記加工形態が入力したとき、該加工形態に対応する加
工手順を選択し、該選択した加工手順に従って、前記複
数種のプログラムから対応する所定数種のプログラムを
前記選択した加工手順に基づく順番で前記主メモリに書
き込むNC装置とを有することを特徴とするレーザ加工
機。 - 【請求項5】 前記加工手順は、 第1番目に、前記加工ヘッドの組合せノズルを、前記ワ
ークの前記ピアス穴が形成される位置から所定間隔離し
て位置させ、 第2番目に、前記霧状の防錆水を前記アウターノズルか
ら噴射させ、 第3番目に、霧状の防錆水の噴射を停止させ、 第4番目に、前記インナーノズルに対してアシストガス
を供給させると共に前記CWレーザ光を前記インナーノ
ズルから発射させ、 第5番目に、前記アシストガスの圧を上昇させると共
に、前記霧状の防錆水を前記アウターノズルから噴射さ
せ、 第6番目に、前記アシストガスの圧を下降させながらレ
ーザ光を照射させつつ前記加工ヘッドを加工軌跡に基づ
いて移動させる順番にされていることを特徴とする請求
項4記載のレーザ加工機。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11826297A JP3749349B2 (ja) | 1997-05-08 | 1997-05-08 | レーザ加工方法及びレーザ加工機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11826297A JP3749349B2 (ja) | 1997-05-08 | 1997-05-08 | レーザ加工方法及びレーザ加工機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10305387A true JPH10305387A (ja) | 1998-11-17 |
JP3749349B2 JP3749349B2 (ja) | 2006-02-22 |
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ID=14732281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11826297A Expired - Fee Related JP3749349B2 (ja) | 1997-05-08 | 1997-05-08 | レーザ加工方法及びレーザ加工機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3749349B2 (ja) |
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