JPS602157B2

JPS602157B2 - レ−ザ加工法

Info

Publication number: JPS602157B2
Application number: JP54148804A
Authority: JP
Inventors: 正士本間; 正雄木村; 悠紀雄高田
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1979-11-19
Filing date: 1979-11-19
Publication date: 1985-01-19
Also published as: JPS5671592A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、パイプ状の被加工物を切断加工するレーザ
加工法に係わり、更に詳しくは、パイプ状の被加工物を
所定の速度で回動させておき、かかる被加工物の表面に
接線方向からしーザ光線を照射させるとともに、その被
加工物の中心方向にレーザ光線を移動させて、高速に、
かつ切断面のかえり（バリ）のない切断加工を行なう新
規なしーザ加工法に関するものである。

従来、レーザ光線を利用した切断加工法においては、被
加工物の加工面に対してレーザ光を垂直に照射するのが
一般的であった。

しかし、上記しーザ光線を垂直に照射しながら加工する
方法では、加ｌ深さが照射方向に進むにつれて、レーザ
光線の焦点位置を移動させたり、またた焦点位置に被加
工物を移動させることが必要であり、このため、焦点位
置の移動調整に多くの手間と、時間を要するものであっ
た。

また、切断する被加工物の板圧が厚くなると、高出力の
レーザ光線を使用し、かつ終点深度を深くする必要があ
り、その結果、スポット径ｄを大きくする必要があった
。

即ち、−般のレーザビームの収束では、第１図に示すよ
うに、焦点でのスポット蓬ｄと、終点深度Ｚとは、次式
により求められる。

即ち、ｄ＝ｆ・△夕 ………｛１）ｚ＝
６．毛ｄ＝鱒も２・・・…■ここで、８…レーザビーム
の開き角ｆ…焦点距離ｄ…スポット径Ｚ・・・終点深度＾・・・レーザ光線の波長（Ｃ０２の場合１．０６仏の
）上記‘１’，■式から、前述の総点深度Ｚを大きくす
るためにスポット隆Ｑを大きくすると、切断溝中寸法が
必然的に大きくなり、この結果大出力のレーザ発生装置
が必要となる問題があった。

また一方、従来のパイプ切断法では、比較的肉厚の厚い
ものは、鋸盤や、ロータリーカッタ等が利用されており
、薄肉パイプ等では、刃物による突切り法、及び灘断に
よる切断法が利用されていた。前者の鍵盤等の切削によ
る切断では「作業能率と切粉の処理とが問題であったり
、またロータリーカッタ方式の場合では、切断速度は比
較的速いが、切断面のバリ（切断面のかえり）が大きく
、端面加工の後処理工程が必要な場合もあり、必ずしも
十分な加工法とは言えなかった。

また、後者の鱗断による高速パイプの切断では、パイプ
内外に金型を用いるため、パイプ寸法によっては、面倒
な金型交換作業が必要であり、パイプ寸法のバラツキに
対して制約があった。

更に、パイプ内径等に、溶接肉盛の残っている溶接パイ
プでは加工が困難であったり、また金型には、クリアラ
ンスがあるので、切断されたパイプにゆがみが生じて、
応用範囲が制限される等の問題があった。この発明は、
かかる従来の諸問題に鑑み、これを有効に解決したもの
で、その目的とするところは、パイプ状の被加工物を所
定の速度で回転させておき、この被加工物の表面に、接
線方向からしーザ光線を照射するとともに、このレーザ
光線を被加工物の中心方向に移動させることにより、短
時間に、かつ切断面のかえりのない切断加工を行なうレ
ーザ加工法を提供するものである。

以下、添付図面に基づいて、この発明の好適一実施例を
説明する。

第２図は、この発明の加工法を実施するためのレーザ加
工装置１の概略構成図を示すもので、このレーザ加工装
置１は、パイプ状の被加工物Ｗを設置する加工台（図示
せず）の一側部に設けられている。

レーザ加工装置１は、レーザ源３と、プリズム５（また
は鏡）及び収束レンズ７を組み合せたレーザ光調整ユニ
ット９とから構成されている。

レーザ源３としては、高出力のＣ０２（炭酸ガス）レー
ザを使用する。なお、Ｃ０２レーザとしては、レーザ管
内に、混合ガスを封じこめて使うものと、一定量の新鮮
なガスを流しこみながら使うものとがあるが、どちらで
も良い。また、前記プリズム５と、収束レンズ７とを組
み合せたレーザ光調整ユニット９は、レーザ光×を被加
工物Ｗの表面に接線方向から照射し、かつレーザ光Ｘの
焦点を、被加工物Ｗの接点または、その若干前方に位置
するように角度調整自在に構成されている。

また、被加工物Ｗは、図示しない加工台に対して所定の
速度で回転、かつ移動自在に取付けられる。

前記レーザ光調整ユニット９と、被加工物Ｗとの間には
、０２ガス等のアシストガスを被加工物Ｗの加工部に噴
射するための気体ジェット１１が設けられている。

気体ジェット１１から噴射されるアシストガスは、レー
ザ光Ｘの照射によって、被加工物Ｗの溶融した金属を噴
き飛ばすので、切断加工には極めて有効である。

なお、アシストガスを噴射することにより、蒸発物等に
よる収束レンズ７の汚染を防止することもできる。また
、アシストガスの噴射と同時に、被加工物Ｗをある程度
早い回転で回敷させれば、溶融した金属が、遠心力で飛
ばされて、被加工物Ｗの加工精度を向上させることがで
きるとともに、レーザ光のエネルギーを有効に切断部に
使用できる効果がある。

次に、上記のようなレーザ加工装置１を用いて、パイプ
状の被加工物Ｗを切断加工する方法について説明する。

前記、第１図において説明したレーザ光Ｘの収束におい
て、スポット径ｄは、ｄ＝ｆ・△０（｛１’彰演芸等宅
事も肇害香を‘蝉；無鼻ることができた。

そこで、Ｃ０２レーザの場合、発振管（図示せず）の長
さを、２の程度とすると、△０二２×１０‐３ｒａｄと
なり、焦点距離をｆ＝５０肋と仮定すれば、前記ｍ式（
ｄ＝５０×２×１０‐３）によりｄ＝。

１肋となり、前記■式（Ｚ＝牛島蕪さ器主４×０．１２
）により、Ｚ＝４．８肋となる。

例えば、内外径が１仇舷〜４仇吻（肉厚１５側）のパイ
プを切断可能とする場合には、レーザ光調整ユニット９
を、所定の額斜角に調整し、そしてレーザ源３から出た
レーザ光Ｘを、プリズム５、収束レンズ７を介して、被
加工物×の表面に接線方向から照射する。

この発明の場合は、第３図に示すように仮定すれば、レ
ーザ光軸万向の長さそは、クニノ史玄
……‘３’で求めることができる。

ここで、ａ・・・レーザ源３の照射位置から、被加工物
Ｗの中心までの距離ｒ・・・被加工物Ｗの半径この‘３’式に、前述の仮定した条件を代入すると、夕
＝ゾ師亡碗；４５．８２（肌） ……（粉）夕＝ゾ
前こを＝４９．７４（肌） ……（地）となり、０
点から接線までの長さの差は、約４側である。

これは、高出力密度のレーザ光軸方向の長さＺ＝４．８
肋よりも小さく、固定焦点で異なるパイプ径のものを切
断することが可能であることを示している。

即ち、従来の加工面に垂直方向にレーザ光×を照射する
方法では、少なくとも１仇岬以上の焦点距離の移動が必
要となり、この発明では焦点距離の移動が極めて少なく
てすむのである。

この発明は、上記のように、被加工物Ｗの肉厚に関係な
く切断加工ができ、従って比較的低出力のレーザ発生装
置を利用して、効率よく切断加工ができる効果がある。

また、バリのない加工ができるので、加工精度を向上す
ることができる効果がある。なお、この発明は、上記の
実施例に限定されず、他の実施態様により行なうことも
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はしーザビームの収束を示す説明図、第２図は、
この発明の加工法を実施するためのレーザ加工装置の概
略構成図、第３図はこの発明によるパイプ径の変化に応
じて接線方向の長さの変化を示す説明図である。図面中に表わされた主要な符号の説明、Ｗ・・・被加工
物、×・・・レーザ光。第２図第１図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

１被加工物Ｗを所定の速度で回転させた状態で、被加
工物Ｗの表面に、レーザ光Ｘを照射させることによって
、切断加工を行なうレーザ加工法において、前記レーザ
光Ｘを、パイプ状の被加工物の外周接線方向に照射し、
このレーザ光Ｘの焦点を、被加工物Ｗとの接点またはそ
の若干手前に収束させ、このような状態でレーザ光Ｘの
焦点を回動している被加工物Ｗの中心方向に相対的に移
動させながら被加工物Ｗの切断加工を行なうレーザ加工
法。