JPS61146427A - Fluid jet machining system - Google Patents
Fluid jet machining systemInfo
- Publication number
- JPS61146427A JPS61146427A JP26708784A JP26708784A JPS61146427A JP S61146427 A JPS61146427 A JP S61146427A JP 26708784 A JP26708784 A JP 26708784A JP 26708784 A JP26708784 A JP 26708784A JP S61146427 A JPS61146427 A JP S61146427A
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- JP
- Japan
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- nozzle
- machining
- fluid
- laser
- jet
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- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
- B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
- B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
- B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は流体ジェットにより穴明け、切断、輪郭カット
等の加工をする流体ジェット加工装置の改良に係る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to an improvement of a fluid jet machining device that performs machining such as drilling, cutting, and contour cutting using a fluid jet.
(従来技術)
ジェット加工は、例えば、媒体に水を使用したとき、被
加工体表面に速度Vの氷粒が衝突して比例した圧力Pを
生じ、この圧力が被加工体に作用して加工が行なわれる
が、ポンプ等から供給する水流の運動エネルギを利用し
ただけでは限界があり、加工速度を更に向上させること
ができなかった。(Prior art) In jet machining, for example, when water is used as a medium, ice particles collide with the surface of the workpiece at a velocity V to generate a proportional pressure P, and this pressure acts on the workpiece to process it. However, there is a limit to simply using the kinetic energy of the water flow supplied from a pump, etc., and it has not been possible to further improve the processing speed.
(WJ題解決手段〕
本発明は加工速度を高めるために発明されたもので、先
端から噴射するノズル内の流体に焦点を結ばせてレーザ
、マイクロ波、その他の電磁波を打込む照射装置を設け
たことを特徴とする。(Means for solving the WJ problem) The present invention was invented to increase the processing speed, and is equipped with an irradiation device that focuses laser, microwave, or other electromagnetic waves on the fluid inside the nozzle that is jetted from the tip. It is characterized by:
以下図面の一実施例により本発明を説明する。 The present invention will be explained below with reference to an embodiment of the drawings.
1はジェットノズルで、先端1aが狭窄してジェット噴
射2する。1bはポンプ等の流体供給装置から加圧流体
が供給される室、1Cはノズルの流体噴出先端1aの手
前に形成したレーザ打込み室、ノズル内の前記両室1b
、1cを連結する部分に衝撃波が逆流するのを阻止する
流通路を狭窄した絞り部1dを設けである。1eは室1
Cの側壁に設けたレーザビーム打込み用の照射窓で、こ
こに集光レンズ3を設け、レーザ発振器4の発振するレ
ーザビーム5を室1C内に集光させる。6は発振レーザ
5をチョッピングしてパルス照射するためのチョッパで
ある。A jet nozzle 1 has a narrowed tip 1a and emits a jet 2. 1b is a chamber to which pressurized fluid is supplied from a fluid supply device such as a pump, 1C is a laser implantation chamber formed in front of the fluid ejection tip 1a of the nozzle, and both chambers 1b inside the nozzle.
, 1c is provided with a constricted portion 1d that narrows the flow path to prevent shock waves from flowing back. 1e is room 1
A condensing lens 3 is provided at the irradiation window for laser beam injection provided on the side wall of C, and the laser beam 5 oscillated by the laser oscillator 4 is condensed into the chamber 1C. A chopper 6 chops the oscillation laser 5 and irradiates it with pulses.
7は被加工体で、加工タンク9内の台8上に設置される
。11.12は加工台8をX−Y軸方向に駆動するモー
タ、13がそのNG制御装置でプログラムによる位置制
御を可能とする。14は作用流体をノズル1に供給する
ポンプで、ノズル先端1aから噴射された流体はタンク
9によって貯蔵タンク15に集められ、再びポンプ14
により供給される如く循環利用される。Reference numeral 7 denotes a workpiece, which is installed on a table 8 in a processing tank 9. Reference numerals 11 and 12 refer to a motor that drives the processing table 8 in the X-Y axis directions, and 13 refers to its NG control device, which enables position control based on a program. Reference numeral 14 denotes a pump that supplies working fluid to the nozzle 1. The fluid injected from the nozzle tip 1a is collected in a storage tank 15 by a tank 9, and then pumped again to the pump 14.
It is recycled and used as supplied by
ジェット流による加工は、対向する被加工体7の加工部
分にノズル1から集束した超高圧の噴射する流体ジェッ
ト2を衝突させ、衝突時の圧力による剥離作用等を働か
せて加工する。ジェット流体の例えば水はポンプ14に
よって加圧して供給され、ノズル1内の各交流路1b、
1d、ICを通り狭窄された先端噴出口1aにより細く
絞られビーム状ジェット流2となって噴出する。しかる
にノズル内の流水が室1Cを通過するとき、レーザビー
ムが打込まれる。即ち、発振器4から出力するレーザビ
ーム5がチョッパ6により断続パルス化されて照射し集
光レンズ3によって室1c内の中心部分に焦点を結んで
打込まれる。これにより室1C内の水は衝撃的に加熱膨
張し一部蒸気化して衝撃圧を周りに作用し、このため室
1C内流水はノズル先端1aから著しく増圧された状態
でジェット噴射する。流水のこのレーザ衝撃室1Cの手
前供給側には絞り狭窄部1dが設けであるから、前記衝
撃圧は先端ノズル1aに向けられ効率よくジェット流れ
2となって噴出し被加工体1に衝突し、浸蝕作用が働き
、強いキャビテーション、剥離作用が働き、これらの相
互効果により高能率の加工作用をするようになる。Machining using a jet flow is performed by colliding a fluid jet 2 ejected from a nozzle 1 with a focused ultra-high pressure fluid jet 2 against the machining portion of the opposing workpiece 7, and causing a peeling effect or the like due to the pressure at the time of collision. Jet fluid, for example water, is supplied under pressure by a pump 14, and is supplied to each AC passage 1b in the nozzle 1,
1d, it passes through the IC and is narrowed down by the narrowed tip jet port 1a, and is ejected as a beam-shaped jet stream 2. However, when the flowing water in the nozzle passes through the chamber 1C, a laser beam is struck. That is, a laser beam 5 outputted from an oscillator 4 is pulsed intermittently by a chopper 6, and is focused by a condensing lens 3 onto the center of the chamber 1c. As a result, the water in the chamber 1C is impulsively heated and expanded, partially vaporized, and an impact pressure is applied to the surroundings, so that the water flowing in the chamber 1C is jetted from the nozzle tip 1a under a significantly increased pressure. Since the flow water is provided with a constriction part 1d on the front supply side of this laser shock chamber 1C, the shock pressure is directed toward the tip nozzle 1a and is efficiently ejected as a jet stream 2 and collides with the workpiece 1. , erosion action, strong cavitation, and peeling action work, and these mutual effects result in highly efficient machining action.
被加工体7に衝突するジェット流はレーザビームの打込
み照射によって、容易に増加させることができ、ポンプ
供給圧を小さくして高圧ジェット噴射させることができ
る。例えば、IKWのモータポンプによって水を21/
醜in 1300kt/cm”で供給して0.12e−
φのノズルより噴射するようにし、且つノズル内の流水
に10”W/cm2のC02レーザをパルス照射したと
き、噴出圧力は約2.000kt/cm2となった。又
、このジェット流には水蒸気を約18%含みキャビテー
ションを起し板厚55 amの855C材の切断加工を
したとき、従来に比べて約2倍の1.500ui2.7
w1nの加工速度が得られた。更にポンプから供給する
水に圧縮空気を45%混入したときはレーザ照射エネル
ギが10’ W/CI2で加工速度が1,800++e
2 /sinであった。又、5μφ以下のグラファイト
粒15%と平均3μφの11粒10%を混入したときは
、レーザエネルギ10’W/cw2で約2.OOOam
2 /sinの加工速度が得られ、更に加えて空気を5
5%混入したときは約4.0001−2/■inの加工
速度が得られた。前記TiとCはレーザ照射に反応して
Ti0粒になり、これがジェット流によって加速衝突す
るから被加工体加工部のキャビテーション作用、浸蝕作
用、剥離作用等が向上するものである。The jet stream impinging on the workpiece 7 can be easily increased by laser beam irradiation, and the pump supply pressure can be reduced to perform high-pressure jet injection. For example, IKW's motor pump pumps water 21/2
Ugly in 1300kt/cm” and supplied with 0.12e-
When jetting from a φ nozzle and pulse-irradiating a 10"W/cm2 C02 laser to the flowing water inside the nozzle, the jetting pressure was approximately 2.000kt/cm2. Also, this jet stream contained water vapor. When cutting 855C material containing about 18% of cavitation and having a thickness of 55 am, the cutting result was 1.500 ui2.7, which is about twice that of the conventional material.
A processing speed of w1n was obtained. Furthermore, when 45% compressed air is mixed into the water supplied from the pump, the laser irradiation energy is 10'W/CI2 and the processing speed is 1,800++e.
2/sin. Also, when 15% of graphite grains with a diameter of 5μφ or less and 10% of 11 grains with an average diameter of 3μφ are mixed, the laser energy of 10'W/cw2 is about 2. OOOam
A machining speed of 2/sin was obtained, and in addition, air was
When 5% was mixed, a processing speed of about 4.0001-2/inch was obtained. The Ti and C react to laser irradiation and turn into Ti0 grains, which collide with each other at an accelerated rate due to the jet flow, thereby improving cavitation, erosion, peeling, etc. of the processed portion of the workpiece.
又、従来8KWのポンプの加工に対し、本発明により
IKWのポンプと2.5KWのレーザとの合計3,5K
Wで加工でき、レーザをパルスとしたとき、従来の16
KWの場合を本発明により3.7KWで実現できた。In addition, compared to the conventional 8KW pump processing, the present invention
Total 3.5K with IKW pump and 2.5KW laser
It can be processed with W, and when the laser is pulsed, the conventional 16
The present invention was able to realize the case of 3.7KW.
ジェット流による切断、輪郭カット等は、加工しようと
する加工形状を予めプログラムしておき、NG制御装置
13から駆動モータ 11,12に信号を加え、所要の
加工形状送りを被加工体7に与え、ノズル1との間に相
対的移動させながら加工する。For cutting by jet flow, contour cutting, etc., the machining shape to be machined is programmed in advance, and a signal is applied from the NG control device 13 to the drive motors 11 and 12 to give the required machining shape feed to the workpiece 7. , and the nozzle 1 while being moved relative to each other.
勿論相対移動送りはノズル1に駆動装置を設けて与える
ようにしてもよい。又、ノズル1と被加工体7の対向す
る間隙の制御はノズル1に2軸送りを与えて調整をする
。Of course, relative movement feeding may be provided by providing a drive device in the nozzle 1. Further, the gap between the nozzle 1 and the workpiece 7 facing each other is controlled by giving two-axis feed to the nozzle 1.
尚、深穴加工するためには、加工進行に応じてノズル間
隔を追従制御し、常にジェット流の最大エネルギを被加
工体の加工部分に衝撃するよう制御する。又、形状加工
中コーナ等で送り速度を変えたとき又は定速移動のとき
、レーザの発振4を#JllLチョッパ6の速度を制御
する等により高精度加工を行なうことができる。又、ノ
ズル1の対向方向を傾斜させてテーバカットをすること
ができる。In order to perform deep hole machining, the nozzle spacing is controlled in accordance with the progress of machining so that the maximum energy of the jet flow is always applied to the machining portion of the workpiece. Further, when changing the feed rate at a corner or the like during shape machining, or when moving at a constant speed, high precision machining can be performed by controlling the laser oscillation 4 and the speed of the #JllL chopper 6. Further, it is possible to perform a tapered cut by tilting the facing direction of the nozzle 1.
又、レーザ発振器はYAGレーザ、Arレーザ、エキシ
マレーザ、その他が用いられ、半導体レーザによれば制
御が簡単でパルス的出力も容易に制御できる。又、マイ
クロ波、その他の電磁波エネルギを利用してもよい。Further, as the laser oscillator, a YAG laser, an Ar laser, an excimer laser, or the like can be used. A semiconductor laser is easy to control, and pulse output can be easily controlled. Alternatively, microwave or other electromagnetic wave energy may be used.
又、ジェット流の媒体には、水主体に表面活性剤、還元
剤、電解質、その他硬質粉末粒子を混合したものが利用
できる。レーザ照射により水中で硬質粒子を得るにはT
i+8→Ti 82 、Si +C−+Si C,Ti
+B+C−+Ti CB2 、その他の組合せがあり
、11粒、81粒、0粒等を混入し、且つ窒素ガス、硼
素ガス等を混合する。気体、加圧空気の混合によってキ
ャビテーション作用を高めることができる。Further, as the medium for the jet flow, a mixture of a surfactant, a reducing agent, an electrolyte, and other hard powder particles, mainly water, can be used. To obtain hard particles in water by laser irradiation
i+8→Ti 82, Si +C-+Si C, Ti
+B+C-+Ti CB2 There are other combinations, such as 11 grains, 81 grains, 0 grains, etc., and nitrogen gas, boron gas, etc. The cavitation effect can be enhanced by mixing gas and pressurized air.
以上のように本発明は、ジェットノズル内に供給された
流体に焦点を結ばせてレーザ、マイクロ波、その他の電
磁波を打込み照射するようにしたから、小さいポンプ圧
で著しく増圧したジェット噴射を行なわせることができ
、加工速度を高め高能率の加工をすることができる。セ
ラミックス、プラスチックス、金属、半導体、その他複
合材等の加工に効果が大きい。As described above, the present invention focuses the fluid supplied into the jet nozzle and irradiates it with laser, microwave, or other electromagnetic waves, so that jet injection with a significantly increased pressure can be achieved with a small pump pressure. It is possible to increase the machining speed and perform highly efficient machining. It is highly effective in processing ceramics, plastics, metals, semiconductors, and other composite materials.
図面は本発明の一実施例装置の構成図である。 1・・・・・・・・・ノズル 2・・・・・・・・・ジェット 3・・・・・・・・・レンズ 4・・・・・・・・・レーザ発振器 5・・・・・・・・・レーザビーム 6・・・・・・・・・チョッパ 7・・・・・・・・・被加工体 14・・・・・・・・・ポンプ 特 許 出 願 人 株式会社井上ジャパックス研究所 代表者 井 上 潔 The drawing is a configuration diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention. 1・・・・・・・・・Nozzle 2・・・・・・・・・Jet 3・・・・・・・・・Lens 4・・・・・・・・・Laser oscillator 5... Laser beam 6...Choppa 7・・・・・・・・・Workpiece 14・・・・・・・・・Pump Patent applicant Inoue Japax Laboratory Co., Ltd. Representative Kiyoshi Inoue
Claims (3)
加工装置に於て、前記ノズル内の流体に焦点を結ばせて
レーザ、マイクロ波、その他の電磁波を打込み照射する
照射装置を設けたことを特徴とする流体ジェット加工装
置。(1) In a fluid jet machining device that processes fluid by injecting it from a nozzle, an irradiation device that focuses the fluid in the nozzle and irradiates it with laser, microwave, or other electromagnetic waves is provided. Characteristic fluid jet processing equipment.
狭窄した絞り部を形成したノズルを設けた特許請求の範
囲第1項に記載の流体ジェット加工装置。(2) The fluid jet machining apparatus according to claim 1, further comprising a nozzle in which a constricted part with a narrowed flow path is formed on the fluid supply side from the electromagnetic wave irradiation part in the nozzle.
請求の範囲第1項に記載の流体ジェット加工装置。(3) The fluid jet processing apparatus according to claim 1, further comprising an irradiation device that emits electromagnetic waves in a pulsed manner.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26708784A JPS61146427A (en) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | Fluid jet machining system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26708784A JPS61146427A (en) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | Fluid jet machining system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61146427A true JPS61146427A (en) | 1986-07-04 |
Family
ID=17439858
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26708784A Pending JPS61146427A (en) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | Fluid jet machining system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61146427A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62124259A (en) * | 1985-08-19 | 1987-06-05 | Hitachi Metals Ltd | Super head high-speed tool steel |
JPS62124261A (en) * | 1985-08-19 | 1987-06-05 | Hitachi Metals Ltd | Super hard high-speed tool steel |
-
1984
- 1984-12-18 JP JP26708784A patent/JPS61146427A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62124259A (en) * | 1985-08-19 | 1987-06-05 | Hitachi Metals Ltd | Super head high-speed tool steel |
JPS62124261A (en) * | 1985-08-19 | 1987-06-05 | Hitachi Metals Ltd | Super hard high-speed tool steel |
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