JPS60118397A - レ−ザ切断の方法およびその装置 - Google Patents

レ−ザ切断の方法およびその装置

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JPS60118397A
JPS60118397A JP58224014A JP22401483A JPS60118397A JP S60118397 A JPS60118397 A JP S60118397A JP 58224014 A JP58224014 A JP 58224014A JP 22401483 A JP22401483 A JP 22401483A JP S60118397 A JPS60118397 A JP S60118397A
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JP
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cut
groove
substrate
laser beam
dross
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JP58224014A
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Masao Murakawa
正夫 村川
Yoko Okawa
大川 陽康
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 との発明は例えば板状部材等の被切断部材をドロスの発
生なく、効率良く切断できるレーザ切断方法およびその
装置に関する。
最近、レーザビームにより板材等を切断するNCレーザ
加工機が出現し、任意の複雑な輪郭を比較的高速で切断
できるようになったために、板金加工業界においてはレ
ーザ切断が盛んに行われ出している。かくて大出力の炭
酸ガスNCレーザ加工機を用いれば、プラスチック、木
材等のレーザ切断が容易力板材のみ表らず、例えば3W
+程度の比較的厚肉の金属板でもレーザ切断が十分可能
となってきた。しかしこの際、金属板をレーザ切断する
場合、レーザビームが照射される板面側と反対側のレー
ザ加工された貫通溝端部にドロスが発生し、とのドロス
高さが大きい場合には、後工程でドロスを除去しなけれ
ばならないという煩雑きわまりない作業が必要となる。
確かに軟鋼等では、このドロス高さは比較的小さいので
、あまシ問題になることはないが、例えばステンレス鋼
(特に18−8ステンレス鋼)、アルミ、チタン等にお
いては、通常のレーザ切断加工条件ではドロス高さを後
加工作業不要な程度まで減少させることは極めて困難で
あった。
そこで、18−8ステンレス鋼板における上述のドロス
の問題を解決するために種々の提案がなされているが、
いずれも実用的でなく、非経済的なものにすぎず、依然
として解決されていなかった。
この発明は上記欠点を解消し、経済的にかつ確実に被切
断部材のドロス高さを減少させ、しかも加工速度を全く
低下せず、木材、金属材等広い範囲の部材を切断できる
レーザ切断方法およびその装置を提供することを目的と
する。
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。
第1図、第2図はこの発明のレーザ切断の装置を示し、
・IJはNCレーザ加工機のレーザビームノズルヘッド
(以下、ノズルヘッドという。)であって、図示のよう
に先端からレーザビーム2が照射される。3は基板(第
1の板)であって、例えば板状の後述する被切断部材(
第2の板)を載置する。この基板3は第1図示に示すよ
う予め所定輪郭の貫通溝4が形成される。5はこの基板
3の下方に配置された保護板であって、貫通溝4を通過
したレーザビームの照射によって、著しい損傷を受けな
い様にディスタンドピース6を介して基板3から所定隔
置されている。この際、ディスタンドピース6は例えば
、予め引抜き棒を所定の高さ寸法に切断し、一方の端部
にねじ穴を設けた部材として種々の径のものを多数スト
ックしておき、上述の所定輪郭の貫通溝4に対応させて
適当に組合せたセットを用い、これらを同様に予め貫通
穴を多数個機械加工しである保護板5上にねじ止め固定
することが望ましい。また、後述するように基板3の使
用回数によっては、保護板5とディスタンドピース6と
の固定は単に接着剤を用いて行なっても良いし、場合に
よっては保護板5を省略し、直接ディスタンドピース6
をレーザ加工機ヘッド(図示せず)上に定置するととも
出来る。
他方、基板3とディスタンドピース6との固定は、確実
に行うためにはネジ止め固定するのが望ましいが、この
場合にはディスタンドピース6の他端に予めねじ穴が機
械加工されているとしても、基板3に対する所定輪郭に
対応した適正位置へのねじ貫通穴の加工を基板3のレー
ザ切断に先立って施しておく必要がある。またこの基板
3とディスタンドピース6との固定は、よシ簡便にはあ
る程度の高温にも耐久性を有する接着剤(例えば東企合
成株製造の商品名アロンセラミック)を用いて行なうこ
とが出来る。さらには、最終製品である被切断部材7の
板厚が薄く、基板3の使用回数が少ない場合等基板3に
対する熱的条件が緩やかな場合には、基板3とディスタ
ンドピース6との固定は単に瞬間接着剤を用いて現場で
即刻実施することも十分可能である。
上述のように形成された基板3の上には、第2図示のよ
うに最終製品となるべき被切断部材7が載置されている
。この被切断部材7は木材、金属製等のものでよく、シ
かも基板3とは例えば万力8などの密着手段によって、
密着性が保持されている。
次にこの発明の切断方法について説明する。この切断方
法は基板3を加工テーブルに取付ける基板取付工程と、
この工程で取付けられた基板3にレーザビームによって
所定輪郭の貫通溝4を設ける貫通溝形成工程と、貫通溝
4が形成された基板3上に被切断部材7を載置し、かつ
基板3に固定する被切断部材載置固定工程と、基板3の
貫通溝4に沿って、再びレーザビームを走行させ、被切
断部材7を所定輪郭に切断する被切断部材切断工程とか
ら成る。
上記基板3は上記基板取付工程によシ上述のように加工
テーブル(図示せず)上の所定位置に定置される。
上記貫通溝形成工程は、例えば、加工機テーブル移動用
NCテーププログラミングによシ行い、予めレーザビー
ム2とディスタンドピース6とが衝突しない様にスター
ト点が指示されており、このプログラミングにより、加
工テーブルが所是輪郭に相当する運動を行い、例えば酸
素をアシストガスとするレーザビームの照射によシ基板
3に所定輪郭の貫通溝4を形成する。この際、基板3下
部の貫通溝底部に沿って第1図示のようにドロス9が形
成されても一向に差支えない。
同、上記実施例では、加工ベッドを移動式に、ノズルヘ
ッド1を固定式としたが、これに何ら限定されることな
く、加工テーブルを固定式、ノズルヘッド1を移動式と
してよいことはもちろんである。
上記被切断部材載置固定工程は最終製品となるべき被切
断部材7を基板3上に定置させ、しかも第2図示のよう
に万力8のような密着手段により両者の密着性を保持す
る。
その後、被切断部材切断工程によって上述のNCテープ
プログを再作動させ、加工テーブルを移動させ、しかも
レーザビーム2の照射を行なうことによって、被切断部
材7のレーザビーム2による切断が完了する。
この場合、レーザ切断により通常発生するドロスは被切
断部材の貫通溝底部付近に沿って殆んど見られないか、
あってもわずかである。これは次のような理由である。
レーザビームによって板厚の比較的上方部分が溶融する
と、この際発生する溶融熱によシ更に下方の部分が酸素
ガスを介して、新たに溶融酸化物となシ、これが酸素ガ
ス噴流によシ吹き飛ばされ、溝が形成され、この溝形成
作用が順次板厚下端部迄伝播し、遂には貫通溝が形成さ
れると考えられる。ここで、板厚下端部を突抜けた溶融
酸化物の噴流が流れの状態を変えることなく自由空間中
を真下に向って進行すれば被切断部材下端部におけるド
ロスの発生はない筈である。
しかし、実際には上述のストレートな溶融酸化物の噴流
が全ての材質の被切断部材7において発生するとは限ら
ない。例えば軟鋼のような被切断部材7においてはスト
レート噴流が発生し易く、従ってドロスの付着は一般的
に殆んど無いか、あってもごく僅かである。
他方、18−8ステンレス鋼においては、この溶融酸化
物の噴流は自由空間に解放されると同時に放射状に広が
シ、切断溝10底部から下面に沿って噴流のまわシ込み
を生じ、その結果、該噴流は溝底部付近の下面部にドロ
スとなって付着するものと考えられる。
しかし、この発明によれば、上述の噴流のまわり込みを
基板3を介して機械的に阻止し、被切断部材7に発生す
るドロスを極めて少なくすることができる。
特にこの発明では基板3と被切断部材7との密着性を万
力8等の密着手段で保持し、しかもレーザビーム2が走
行する所定輪郭に沿って極めて確実に密着性が保持され
ている。
第3図は他の実施例を示し、被切断部材7の面積が大き
い場合に用いられる。この実施例では、基板3と被切断
部材7との密着手段としてフリーベア11が用いられて
いる。このフリーベア11は例えば、ばね(図示せず)
を介して被切断部材7の表面に適当な圧力を付与するこ
とにより基板3との間に密着性を保持している。かかる
構造により、例えばレーザ加工機ヘッドがノズルヘッド
1に対して相対運動を行っても所定輪郭に沿っての被切
断部材7と基板3との密着性が保持される。
この場合、フリーベア11はノズルヘッド1の出来るだ
け近傍に設けるのが望ましい。
さらにこの発明によれば、基板3は被切断部材7のレー
ザ切断によって過酷な熱影響を受けるにもかかわらず、
かなシの耐久性があることが判明した。
■ 例えば2wI厚の軟鋼板を被切断部材として、この
発明に係るレーザ切断法を適用した場合、通常の切断法
ではドロス高さが出力450W、切断速度1800m/
minにおいて、0.3 m以上であったのが、本方法
によれば同一条件下でドロス高さはほぼ0.05m程度
と極めて小さく、シかも被切断部材7を40回程度切断
する迄維持された。
切断回数がこれ以上になると、基板3が被切断部材7の
レーザ切断時の熱により、溝幅が削シ取られ広くなって
しまい、ドロス高さが幾分増大する傾向が認められた。
■ また、被切断部材7を18−8ステンレス鋼板とし
、基板3の材質、板厚、被切断部材7の板厚を種々変化
させて基板3の耐久性を調べた実験によると、次のよう
な結果が得られた。
まず、基板3の材質としては、融点が高い物質を用いる
程、基板3の熱的に過酷な影響を受ける部分(例えば小
さな突起輪郭部分)の溶融による被切断部材7との溶着
を防止できた。
また、基板3は耐久性の点だけから言えば、出来るだけ
板厚の厚いものを用いることが望才しいが、被切断部材
7の板厚が厚い場合には、基板3にドロスが目詰シして
、被切断部材7のセルフバーニングを誘起する場合があ
る。この場合には、第2図に示すように、NCレーザ加
工機のオフセット機能を利用することによシ基板3の溝
幅をオフセット無しの場合のカーフ幅より幾分広げて、
基板3と被切断部材7の間に間隔Cを設けてやれば、基
板30目詰シによる被切断部材のセルフバーニングも防
止出来るし、さらには、基板3と被切断部材7の溶着も
防止できることが判明した。
(11) 以上のようにこの発明によれば加工速度を低下させるこ
となく、経済的かつ確実に被切断部材のドロスを防止し
てスムーズに切断が行え、しかも被切断部材として木材
、金属等レーザビームに切断し得る材質全般に適用でき
る等の極めて優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図、第2図はこの発明の一実施例の工程段階を示す
概略的説明図、第3図は基板と被切断部材の密着手段の
他の実施例を示す。 1・・・ノズルヘッド、2・・・レーザビーム、3・・
・基板、4・・・貫通溝、5・・・保護板、 7・・・
被切断部材、8・・・密着手段、9・・・ドロス、10
・・・切断溝。 (12) 第1図 第2図 第3図 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 1、事件の表示 特願昭 58−224014号2、発
明の名称 レーザ切断の方法およびその装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 キキ 氏渚 村用正夫 (FI−lfl+) 4、代 理 人 郵便番号 105 住 所 東京都港区西新橋1丁目4番10号&補正の対
象 別紙の通り%2図を補止する。 ′\1.・第2図 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 1、事件の表示 特願昭58−224014号2、発明
の名称 レーザ切断の方法およびその装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 千十 氏名 村用正夫 (外1名] 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)加工テーブル上の所定位置に基板を取付ける基板
    取付工程と、取付けられた上記基板にレーザビームによ
    って所定輪郭の貫通溝を設ける貫通溝形成工程と、上記
    貫通溝が形成された上記基板上に被切断部材を載置し、
    かつ固定する被切断部材載置固定工程と、上記基板の貫
    通溝に沿って、再びレーザビームを走行させ、上記被切
    断部材を所定輪郭に切断する被切断部材切断工程とを備
    えたレーザ切断の方法。
  2. (2) L/ −f ヒームを照射するノズルヘッドと
    、このノズルヘッドに対向配置され、予め所定輪郭の貫
    通溝が形成された基板と、この基板上に配置され、上記
    貫通溝に沿って照射されるレーザビームによシ切断され
    る被切断部材と、この被切断部材と上記基板とを固定す
    る密着手段とを備えたレーザ切断装置。
JP58224014A 1983-11-30 1983-11-30 レ−ザ切断の方法およびその装置 Pending JPS60118397A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103143842A (zh) * 2013-03-18 2013-06-12 武汉科技大学 一种用于软材料切割的激光切割系统及其切割方法
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