JPS6030595A - 外面円形体のレ−ザ−溶削加工法 - Google Patents
外面円形体のレ−ザ−溶削加工法Info
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- JPS6030595A JPS6030595A JP58140408A JP14040883A JPS6030595A JP S6030595 A JPS6030595 A JP S6030595A JP 58140408 A JP58140408 A JP 58140408A JP 14040883 A JP14040883 A JP 14040883A JP S6030595 A JPS6030595 A JP S6030595A
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- laser beam
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- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/0823—Devices involving rotation of the workpiece
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K7/00—Cutting, scarfing, or desurfacing by applying flames
- B23K7/06—Machines, apparatus, or equipment specially designed for scarfing or desurfacing
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、圧延ロール等の外面円形体をレーザービーム
によ盛削加工する方法に係シ、特にそのレーザービーム
の照射位置に工夫のあるレーザー溶剤加工法に関する。
によ盛削加工する方法に係シ、特にそのレーザービーム
の照射位置に工夫のあるレーザー溶剤加工法に関する。
圧延時ロールは、圧延の進行に伴い摩耗を受け、当初の
設定形状がくずれてくるが、したがって、この摩耗が許
容限度に至ったところでロール替を行うものである。こ
のロール替によって圧延機から抜き取られた使用済のロ
ールは、オフラインで加工を施され所要のロールグロフ
ィル、表面状態を与えられ再生する。
設定形状がくずれてくるが、したがって、この摩耗が許
容限度に至ったところでロール替を行うものである。こ
のロール替によって圧延機から抜き取られた使用済のロ
ールは、オフラインで加工を施され所要のロールグロフ
ィル、表面状態を与えられ再生する。
さて、このようなロールの加工としては、使用による摩
耗、或いは更に肌荒れ、疵等に対処し同時に所要のプロ
フィルを与える研削加工（仮に、形状加工と呼ぶ）と、
ロール表面に梨地模様等の凹凸を刻印する加工（仮に、
表面加工と呼ぶ）とがある。ところが一般に前者に対し
ては、能率の点から砥石または刃物による工具加工が採
用されるが、後者は／ヨツト加工酸いは放電加工による
必要がちシ、そのため通常、ロール加工のためには少な
くとも二種類の加工設備を用意しなければならない。し
かも、上記工ｌ具加工は装置が大型である上、使用工具
の損耗２割れ、変形が避けられず、研削の微妙°な制御
も困難であシ、またショット加工、放電加工も成句けた
ショット玉の処理、加工の安定性。
耗、或いは更に肌荒れ、疵等に対処し同時に所要のプロ
フィルを与える研削加工（仮に、形状加工と呼ぶ）と、
ロール表面に梨地模様等の凹凸を刻印する加工（仮に、
表面加工と呼ぶ）とがある。ところが一般に前者に対し
ては、能率の点から砥石または刃物による工具加工が採
用されるが、後者は／ヨツト加工酸いは放電加工による
必要がちシ、そのため通常、ロール加工のためには少な
くとも二種類の加工設備を用意しなければならない。し
かも、上記工ｌ具加工は装置が大型である上、使用工具
の損耗２割れ、変形が避けられず、研削の微妙°な制御
も困難であシ、またショット加工、放電加工も成句けた
ショット玉の処理、加工の安定性。
能率といった面で不満がある。
一方、前記ロール替は圧延を中断して行われ、作業自体
も手間のかかるも′のであるから、その頻度は極力少な
くすることが望まれる。ロール替までの期間をできるだ
け延長するため、巾の異なる何種類かのスラブを圧延対
象とする圧延機では一般に、ロール替によって新たなロ
ールが付は換えられるたびに、次のような段［［１１）
で圧延が進められる。それは、まず最も広巾ものの圧延
から始め、順次狭巾ものへ圧延対象を切換えていくとい
うものである。すなわち、一旦ある巾のものの圧延を続
行すると、第１図に示すようにロール面ｌが当該圧延拐
の巾児に対応する部位１′だけに摩耗を受けるが、この
状態で引き続き前回圧延したのよシ広巾のものを圧延す
ると、前記摩耗部位１′に対応したところで板厚が厚く
なシ、精度不良が生じることになる。
も手間のかかるも′のであるから、その頻度は極力少な
くすることが望まれる。ロール替までの期間をできるだ
け延長するため、巾の異なる何種類かのスラブを圧延対
象とする圧延機では一般に、ロール替によって新たなロ
ールが付は換えられるたびに、次のような段［［１１）
で圧延が進められる。それは、まず最も広巾ものの圧延
から始め、順次狭巾ものへ圧延対象を切換えていくとい
うものである。すなわち、一旦ある巾のものの圧延を続
行すると、第１図に示すようにロール面ｌが当該圧延拐
の巾児に対応する部位１′だけに摩耗を受けるが、この
状態で引き続き前回圧延したのよシ広巾のものを圧延す
ると、前記摩耗部位１′に対応したところで板厚が厚く
なシ、精度不良が生じることになる。
つマシ、狭巾ものから先に圧延を行うと、次の広巾材の
圧延に当シ早くもロール替えが必要ということになるの
である。
圧延に当シ早くもロール替えが必要ということになるの
である。
しかしながら、このように広巾から狭巾へ圧延対象を切
換えていかなければならないということは、圧延作業上
大きな制約となシ甚だ都合が悪い。例えば圧延順序が納
期、保管順とならず、圧延材の並び替えや納期遅れなど
の原因となる。それに、たとえこのようなロールスケジ
ュールをとったとしても、ロール替えまでの期間の大巾
延長は到底望み得す、現実には僅か２〜４時間の継続使
用で交換を余儀なくされるような事例さえ少なくない。
換えていかなければならないということは、圧延作業上
大きな制約となシ甚だ都合が悪い。例えば圧延順序が納
期、保管順とならず、圧延材の並び替えや納期遅れなど
の原因となる。それに、たとえこのようなロールスケジ
ュールをとったとしても、ロール替えまでの期間の大巾
延長は到底望み得す、現実には僅か２〜４時間の継続使
用で交換を余儀なくされるような事例さえ少なくない。
このようなロールスケジュールの制約の解消とロール替
えまでの期間の延長を図る有効な手法として、ロールの
圧延機に組み込んだままのいわゆるインライン加工が考
えられる。インライン加工によれば、摩耗に応じて随時
ロール研削を行い、ロールプロフィル、または表面状態
を最適に維持、或いは修正してやることができ、このよ
うな加工操作の実施によシ、圧延対象を制約しない有オ
リな、いわゆるスケジュールフリー圧延の実現を可能と
するとともに、ロール替までの期間を飛躍的に延長する
ことができるものである。
えまでの期間の延長を図る有効な手法として、ロールの
圧延機に組み込んだままのいわゆるインライン加工が考
えられる。インライン加工によれば、摩耗に応じて随時
ロール研削を行い、ロールプロフィル、または表面状態
を最適に維持、或いは修正してやることができ、このよ
うな加工操作の実施によシ、圧延対象を制約しない有オ
リな、いわゆるスケジュールフリー圧延の実現を可能と
するとともに、ロール替までの期間を飛躍的に延長する
ことができるものである。
このインライン加工に適用する加工法としてはまず、装
置が太４１） Ｄでなく構造的に圧延機内のロールに対
し組込めること、加工屑（研削屑。
置が太４１） Ｄでなく構造的に圧延機内のロールに対
し組込めること、加工屑（研削屑。
工具屑など）の処理に問題がないこと、が必要である。
前記した如き従来法は何れも、この条件に対し適してい
るとは云い難い。
るとは云い難い。
上記の条件に対しては、ジェット水等高圧水による水研
削が有効と考えられる。しかしながら、インライン加工
用としては、この他、精度。
削が有効と考えられる。しかしながら、インライン加工
用としては、この他、精度。
制御性が重要なポイントとなシ、また高速加工が可能で
ちることも必要でチシ、水研削はこのような点で劣シ、
実用的とは云えない。それに、梨地模様等の凹凸の形成
は望まない。
ちることも必要でチシ、水研削はこのような点で劣シ、
実用的とは云えない。それに、梨地模様等の凹凸の形成
は望まない。
そこで、本発明は高精度、高能率の形状加工が可能であ
シ、かつ加工状態を微妙に制御できるのみならず、使用
する装置も小型ですむ他、加工屑や工具の損耗等の問題
もなく、更に同法に使用する溶剤装置は前記表面加工に
も有用であシ、シたがって特にインライン加工用として
有効なロール加工法としてレーザービームの照射による
レーザー溶剤加工法を前提とするものである。
シ、かつ加工状態を微妙に制御できるのみならず、使用
する装置も小型ですむ他、加工屑や工具の損耗等の問題
もなく、更に同法に使用する溶剤装置は前記表面加工に
も有用であシ、シたがって特にインライン加工用として
有効なロール加工法としてレーザービームの照射による
レーザー溶剤加工法を前提とするものである。
レーザービーム照射による溶剤では熱源としてのレーザ
ービームのエネルギ密度がきわめて高いことから、高速
加工が可能であシ、また同時に加工精度の点でもきわめ
てすぐれたものが期待できるものである。また、上記レ
ーザービーム照射による溶剤は、加工屑発生や工具の損
耗といった問題も一切ない。そればかりか、装置面から
云っても光学系が主体であって、大型のものを必要とし
ない利点がある他、この方法実施のためのレーザービー
ム溶剤装置は、梨地加工等の表面加工をも容易に行うこ
とができるメリットもある。
ービームのエネルギ密度がきわめて高いことから、高速
加工が可能であシ、また同時に加工精度の点でもきわめ
てすぐれたものが期待できるものである。また、上記レ
ーザービーム照射による溶剤は、加工屑発生や工具の損
耗といった問題も一切ない。そればかりか、装置面から
云っても光学系が主体であって、大型のものを必要とし
ない利点がある他、この方法実施のためのレーザービー
ム溶剤装置は、梨地加工等の表面加工をも容易に行うこ
とができるメリットもある。
本発明の方法はしたがって、オフラインでのロール加工
に対しては勿論のこと、インラインまでのロール加工に
も有利に適用できるものであシ、インライン加工実施に
よるロール替までの期間の飛躍的延長とスケジュールフ
リー圧延の完全実現を可能ならしめるものである。
に対しては勿論のこと、インラインまでのロール加工に
も有利に適用できるものであシ、インライン加工実施に
よるロール替までの期間の飛躍的延長とスケジュールフ
リー圧延の完全実現を可能ならしめるものである。
しかるに、圧延ロールのレーザー溶剤加工を行う場合、
圧延ロールを回転させながら、その軸心の真上からレー
ザービームを照射することが考えられる。しかし、この
方法では後に詳述するように、加工材の溶融物が円滑に
飛散せず、表面にノロや溶融物が盛シ上り、所望の表面
粗度が得られず溶剛性に難がある。
圧延ロールを回転させながら、その軸心の真上からレー
ザービームを照射することが考えられる。しかし、この
方法では後に詳述するように、加工材の溶融物が円滑に
飛散せず、表面にノロや溶融物が盛シ上り、所望の表面
粗度が得られず溶剛性に難がある。
本発明は、前記事情に鑑み提案されたもので、その目的
は、高速かつ高精度の加工が可能であシ、シかも溶剤加
工後の表面肌がたとえば圧延ロールとして要求される優
れたものとなるレーザー溶剤加工法を提供することにあ
る。
は、高速かつ高精度の加工が可能であシ、シかも溶剤加
工後の表面肌がたとえば圧延ロールとして要求される優
れたものとなるレーザー溶剤加工法を提供することにあ
る。
この目的を達成するための本発明法は、外面円形体にＶ
−ザービームを郊射して溶剤加工するに際し、軸心周シ
に外面円形体を回転させながらその上方からレーザービ
ームを照射するとともに、その照射位置を、外面円形体
が時計方向に回転する関係の下で、軸心を通る鉛直・水
平の直交軸において第１象限とし、かつ照射位置での接
線とレーザービームとなす角度を６０〜７５°としたこ
とを特徴とするものである。
−ザービームを郊射して溶剤加工するに際し、軸心周シ
に外面円形体を回転させながらその上方からレーザービ
ームを照射するとともに、その照射位置を、外面円形体
が時計方向に回転する関係の下で、軸心を通る鉛直・水
平の直交軸において第１象限とし、かつ照射位置での接
線とレーザービームとなす角度を６０〜７５°としたこ
とを特徴とするものである。
次に本発明を図面を参照しながら説明すると、外面円形
体またとえば圧延ロールを加工するに際し、これをその
軸心０周９に回転させ、その表面ｒｔｃｖ−ザービーム
２を照射する。レーザービーム２は、公知のようにヘッ
ド３内に設けた焦光レンズ４によシ集光して円形体ｌの
外表面に照射する。この場合、ヘッド３内に酸素ガス等
のセンターガス５を吹込んで焦光されたレーザービーム
２と共に投射するのが加工材の溶融物の飛散および溶剛
性の向上の点で好ましい。
体またとえば圧延ロールを加工するに際し、これをその
軸心０周９に回転させ、その表面ｒｔｃｖ−ザービーム
２を照射する。レーザービーム２は、公知のようにヘッ
ド３内に設けた焦光レンズ４によシ集光して円形体ｌの
外表面に照射する。この場合、ヘッド３内に酸素ガス等
のセンターガス５を吹込んで焦光されたレーザービーム
２と共に投射するのが加工材の溶融物の飛散および溶剛
性の向上の点で好ましい。
また、第２図に示すように、レーザービーム２の照射位
置でのほぼ接線方向にかつ回転方向（矢印）に涜って、
酸素ガス等のアシストガス６吹付用のサイドノズル７を
設けておくのが、溶融物の飛散性向上のために好ましい
。
置でのほぼ接線方向にかつ回転方向（矢印）に涜って、
酸素ガス等のアシストガス６吹付用のサイドノズル７を
設けておくのが、溶融物の飛散性向上のために好ましい
。
ところで、第１図のように、レーザービーム２を軸心Ｏ
の真上から照射すると、溶融物の盛シ上フ等の問題が生
じるため、本発明は、特に第２図に示すように、照射位
置Ｐを、軸心Ｏを通る鉛直・水平の直交軸（”＋ｕ軸）
において第１象限とし、かつ照射位置での接線Ｃとレー
ザービームの照射軸線Ｂとなす角度θを６０〜７５°と
するものである。
の真上から照射すると、溶融物の盛シ上フ等の問題が生
じるため、本発明は、特に第２図に示すように、照射位
置Ｐを、軸心Ｏを通る鉛直・水平の直交軸（”＋ｕ軸）
において第１象限とし、かつ照射位置での接線Ｃとレー
ザービームの照射軸線Ｂとなす角度θを６０〜７５°と
するものである。
ここで、角度θが３０度未満であると、単位面積当シの
エネルギー密度が極端に下がシ、溶剤能力が発揮でき々
い。また７５度を超えると溶融物の盛シ上シ等を生じ、
所期の表面肌性状を得ることができない。他方、第２象
限において照射することも考えられるが、加工材の溶融
物の飛散方向と円形体ｌの回転方向とが向流となシ、飛
散性の悪化を招く。
エネルギー密度が極端に下がシ、溶剤能力が発揮でき々
い。また７５度を超えると溶融物の盛シ上シ等を生じ、
所期の表面肌性状を得ることができない。他方、第２象
限において照射することも考えられるが、加工材の溶融
物の飛散方向と円形体ｌの回転方向とが向流となシ、飛
散性の悪化を招く。
圧延ロールのインライン加工を目的とする場合、通常３
分以内で加工を完了する必要があり、かつそのロール表
面粗度はＲａｍαｘ：５〜１５μ、特に１０μ以内が要
求される。
分以内で加工を完了する必要があり、かつそのロール表
面粗度はＲａｍαｘ：５〜１５μ、特に１０μ以内が要
求される。
このために、レーザービームのパワー密度と相互作用時
間とを適切に選定する必要がある。
間とを適切に選定する必要がある。
本発明者の知見によれば、ノ＜ワー密度は１×１１１１
Ｆ）〜１×１０７Ｗ／ｃｆ！、相互作用時間はｌＸ１０
−’〜３ｘ１０−’ｓｅｃが望ましい。
Ｆ）〜１×１０７Ｗ／ｃｆ！、相互作用時間はｌＸ１０
−’〜３ｘ１０−’ｓｅｃが望ましい。
パワー密度がＩ Ｘ １０ Ｗ／ｃａ１未満では溶剤が
不十分とな９、表面肌がまだら状となシ、この種の圧延
ロールに要求される粗度として好ましくないものとなる
。またＩ Ｘ １０７ｗ７ｃｔｌを超えると、局部的な
溶融が起こシ、溶剤表面がアバタ状となる。
不十分とな９、表面肌がまだら状となシ、この種の圧延
ロールに要求される粗度として好ましくないものとなる
。またＩ Ｘ １０７ｗ７ｃｔｌを超えると、局部的な
溶融が起こシ、溶剤表面がアバタ状となる。
相互作用時間もきわめて重要な要素であシ、Ｉ Ｘ １
０−４〜３ Ｘ １０−３ｓｅｃとするが望ましい。時
間が短いと、溶剤不十分によるまだら肌となシ、長いと
局部的な溶融を生じ、表面がアバタ状となる。
０−４〜３ Ｘ １０−３ｓｅｃとするが望ましい。時
間が短いと、溶剤不十分によるまだら肌となシ、長いと
局部的な溶融を生じ、表面がアバタ状となる。
本発明において、上記照射位置とすることが溶融物の盛
シ上シ防止等の点で好丑しい理由は、第１に加工材の溶
融物が自重で落下するようにしたためであシ、第２に飛
散方向が周速方向と一致しているので、飛散性が円形体
の回転によシ倍加されるためであると考えられる。
シ上シ防止等の点で好丑しい理由は、第１に加工材の溶
融物が自重で落下するようにしたためであシ、第２に飛
散方向が周速方向と一致しているので、飛散性が円形体
の回転によシ倍加されるためであると考えられる。
直径１５０龍φ×厚み１５ｍｍの軟鋼円板の外周面にレ
ーザービームを照射して、前記角度θの変化および横送
シ速度（相互作用時間に関係）変化によって溶剤性を比
較した。装置概要は第１図および第２図の例である。こ
こで、出力は６Ｋｗ（パワー密度２．２６ ｘ １０５
Ｗ／ｉのビーム を用い、焦点距離５インチの焦光レノ
ズを用いて、溶剤表面に焦点を合せた条件とした。
ーザービームを照射して、前記角度θの変化および横送
シ速度（相互作用時間に関係）変化によって溶剤性を比
較した。装置概要は第１図および第２図の例である。こ
こで、出力は６Ｋｗ（パワー密度２．２６ ｘ １０５
Ｗ／ｉのビーム を用い、焦点距離５インチの焦光レノ
ズを用いて、溶剤表面に焦点を合せた条件とした。
結果を第１表に示す。
第１表の結果によれば、角度θを規定することが盛シ上
シ防止の点で有効であ）、かつ相互作用時間も溶剛性に
関係することが判る。
シ防止の点で有効であ）、かつ相互作用時間も溶剛性に
関係することが判る。
以上の通シ、本発明によれば、レーザービームによる溶
剤加工であるため、高能率かつ高精度の加工が可能とな
シ、かつ特に照射位置が特定されたものであるため、盛
シ上シ等の不具合がなく粗度の著しく低い表面肌を得る
ことができる。
剤加工であるため、高能率かつ高精度の加工が可能とな
シ、かつ特に照射位置が特定されたものであるため、盛
シ上シ等の不具合がなく粗度の著しく低い表面肌を得る
ことができる。
第一１図は圧延による摩耗状況を示す概要図、第２図は
比較溶剤加工例、第６図は本発明例の藺１］加工例を示
すそれぞれ概略図である。
比較溶剤加工例、第６図は本発明例の藺１］加工例を示
すそれぞれ概略図である。
Claims (1)
- （ｌｌ 外面円形体にレーザービームを照射して溶剤加
工するに際し、軸心周りに外面円形体を回転させながら
その上方からレーザービームを照射するとともに、その
照射位置を一外面円形体が時計方向に回転する関係の下
で、軸心を通る鉛直・水平の直交軸において第１象限と
し、かつ照射位置での接線とレーザービームとなす角度
を３０〜７５’としたことを特徴とする外面円形体のレ
ーザー溶剤、加工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58140408A JPS6030595A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 外面円形体のレ−ザ−溶削加工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58140408A JPS6030595A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 外面円形体のレ−ザ−溶削加工法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6030595A true JPS6030595A (ja) | 1985-02-16 |
Family
ID=15268055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58140408A Pending JPS6030595A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 外面円形体のレ−ザ−溶削加工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6030595A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1958727A1 (de) | 2007-02-15 | 2008-08-20 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mit einer energiereichen Strahlung |
| JP2012045581A (ja) * | 2010-08-27 | 2012-03-08 | Mitsubishi Materials Corp | レーザ加工方法 |
| CN103084732A (zh) * | 2011-10-27 | 2013-05-08 | 三菱综合材料株式会社 | 激光加工装置及激光加工方法 |
| CN103286442A (zh) * | 2012-02-23 | 2013-09-11 | 三菱综合材料株式会社 | 激光加工装置及激光加工方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5790130A (en) * | 1980-11-27 | 1982-06-04 | Toshiba Corp | Correcting device for laser balance |
-
1983
- 1983-07-29 JP JP58140408A patent/JPS6030595A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5790130A (en) * | 1980-11-27 | 1982-06-04 | Toshiba Corp | Correcting device for laser balance |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1958727A1 (de) | 2007-02-15 | 2008-08-20 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mit einer energiereichen Strahlung |
| JP2012045581A (ja) * | 2010-08-27 | 2012-03-08 | Mitsubishi Materials Corp | レーザ加工方法 |
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| JP2013091095A (ja) * | 2011-10-27 | 2013-05-16 | Mitsubishi Materials Corp | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| CN103286442A (zh) * | 2012-02-23 | 2013-09-11 | 三菱综合材料株式会社 | 激光加工装置及激光加工方法 |
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