KR101609657B1 - Method for fracture splitting workpieces, workpiece, and laser unit - Google Patents

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Abstract

작업물을 파괴 분할하기 위한 방법 및 이러한 방법으로 만들어지는 작업물이 개시된다. 본 발명에 따르면, 이송 속도 및/또는 레이저 펄스는 레이저 가공 중에 작업물의 기하학적 형상에 따라 그리고/또는 주기적으로 조절된다. Disclosed is a method for fracturing and splitting a work, and a workpiece produced by such a method. According to the invention, the feed rate and / or the laser pulse are adjusted according to the geometry of the workpiece and / or periodically during laser machining.

Description

작업물을 파괴 분할하기 위한 방법, 작업물 및 레이저 유닛{METHOD FOR FRACTURE SPLITTING WORKPIECES, WORKPIECE, AND LASER UNIT}METHOD FOR FRACTURE SPLITTING WORKPIECES, WORKPIECE, AND LASER UNIT FIELD OF THE INVENTION [0001]

본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따라 작업물을 파괴 분할하기 위한 방법, 이러한 방법에 따라 제작되는 작업물 및 레이저 유닛에 관한 것이다. The present invention relates to a method for fracture-splitting a workpiece according to the preamble of claim 1, to a workpiece made according to such a method, and to a laser unit.

본 출원인의 EP 0 808 228 B2에는 일반적인 파괴 분할 방법이 기재되어 있는데, 이 방법에서는 파괴면을 미리 규정하는 노치가 레이저 에너지로 파괴 분할될 연결 로드의 상단부에 형성된다. 이러한 노치는 다수의 노치부로 이루어지며, 노치부의 거리는 실질적으로 레이저의 펄스율 및 연결 로드 상단부에 대한 레이저 빔의 이송 속도로 정해진다. 이러한 노치부에 의해 응력 집중 계수가 연속적인 노치와 비교하여 상당히 증가되는 것으로 밝혀졌으며, 따라서 비교적 작은 레이저 출력으로 노치를 형성할 수 있다. 이러한 작은 레이저 출력 및 이에 동반하여 도입되는 낮은 열에너지는 노치 영역에서 바람직하지 않은 깊은 구조적 변화를 방지하게 되는데, 구조적 변화는 단지 노치의 특별한 가장자리 영역에만 주어지며 그래서 파괴 분할 거동이 개선된다. The applicant's EP 0 808 228 B2 describes a general fracture splitting method in which a notch predefining a fracture surface is formed at the upper end of the connecting rod to be broken down by laser energy. The notch is made up of a plurality of notches, the distance of the notch being substantially determined by the pulse rate of the laser and the feed rate of the laser beam to the upper end of the connecting rod. It has been found by these notches that the stress concentration factor is significantly increased compared to a continuous notch, and thus a notch can be formed with a relatively small laser power. These small laser powers and the accompanying low thermal energy prevent undesirable deep structural changes in the notch area, structural changes are only given to the special edge regions of the notch and thus break down splitting behavior is improved.

본 출원인의 DE 2005 031 335 A1 에는 개선된 방법이 기재되어 있는데, 이 방법에서 노치는 곧은 형상을 갖지 않고, 곧게 연장되어 있는 단부를 갖는 사인( sine) 형상을 갖는다. 놀랍게도, 파괴 분할 거동은 이러한 노치 설계로 더 개선될 수 있는 것으로 밝혀졌다. The Applicant's DE 2005 031 335 A1 describes an improved method in which the notch does not have a straight shape but has a sine shape with an end extending straight. Surprisingly, it has been found that fracture split behavior can be further improved with this notch design.

종래 기술로서 특히 연결 로드 및 크랭크케이스의 파괴 분할을 위해 이러한 노치부를 포함하는 레이저 노치가 형성되는데, 왜냐하면 이러한 노치의 파괴 거동이 연속 노치 보다 우수하기 때문이다. 이들 긍정적인 파괴 분할 특성에도 불구하고, 파고 분할 거동을 더 개선하고자 하는 노력이 있다. As a result of the prior art, a laser notch comprising such a notch is formed, in particular for fracture splitting of the connecting rod and the crankcase, since the fracture behavior of such a notch is superior to the continuous notch. Despite these positive fracture splitting characteristics, there is an effort to further improve the fracture splitting behavior.

이와 비교되는 본 발명의 목적은 적은 노력으로 파괴 분할 노치의 노치부를 만들 수 있는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 이러한 방법에 따라 제작되는 작업물 및 그러한 방법을 실시하기 위한 레이저 유닛을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a method by which the notch of the fracture split notch can be made with little effort. It is also an object of the present invention to provide a workpiece produced by such a method and a laser unit for carrying out such a method.

상기 목적은 청구항 1 의 특징적 사항을 포함하는 방법, 독립 청구항 10 의 특징적 사항을 포함하는 작업물 및 청구항 12 의 특징적 사항을 포함하는 레이저 유닛으로 달성된다. This object is achieved with a laser unit comprising a method comprising the features of claim 1, a workpiece comprising the features of independent claim 10 and a feature of claim 12.

본 발명에 따른 방법에서, 종래의 방법과 유사하게, 레이저 노치는 레이저 에너지로 형성되며, 상기 노치는 다수의 노치부를 갖는다. 본 발명에 따르면, 레이저 노치 가공 중에, 즉 노치를 형성하는 중에, 이송, 즉 유효하게 참여하는 레이저 비임과 작업물 사이의 상대 운동 및/또는 레이저 펄스의 조절이 수행된다. 이 조절에 의해, 다른 깊이의 노치부 또는 노치 거리를 갖는 노치가 형성될 수 있다. 노치부의 "깊이"는, 레이저 빔의 방향으로의 침투 깊이를 의미한다. 더욱이, 이송 속도 및/또는 펄스 파라미터를 변화시켜 연속적인 영역(이하, 노치 베이스라고 함)의 깊이를 변화시킬 수 있다. 이러한 노치는 다소 일정한 기하학적 형상을 갖는 종래의 노치에 비해 개선된 응력 집중 계수 및 개선된 파괴 역학적 기구를 보인다. 본 방법은 파괴 분할에 사용되는 모든 종류의 레이저로 실용적으로 실현될 수 있다. In the method according to the present invention, similar to the conventional method, the laser notch is formed by laser energy, and the notch has a plurality of notches. According to the present invention, during laser notch machining, i.e. during notch formation, the relative movement between the laser beam and the workpiece and / or the adjustment of the laser pulse is effected, in effect, being carried out. By this adjustment, notches having notches or notch distances of different depths can be formed. The "depth" of the notch portion means the penetration depth in the direction of the laser beam. Furthermore, the depth of the continuous region (hereinafter referred to as the notch base) can be changed by changing the feed rate and / or the pulse parameter. Such notches exhibit improved stress concentration factors and improved fracture mechanics compared to conventional notches having a rather constant geometry. This method can be practically realized with all kinds of lasers used in fracture splitting.

레이저 빔의 발진은 바람직하게는 길이 방향 노치 축선에 대해 경사지게 이루어진다. The oscillation of the laser beam is preferably made oblique to the longitudinal notch axis.

놀랍게도, 전술한 기준을 적절히 선택하면, 천공이 제공되는 노치를 매우 높은 펄스율과 빠른 이송의 경우에도 여전히 만들 수 있는 것으로 나타났고, 상기 노치 거리는 계산된 노치 거리 보다 상당히 더 크게 된다. 이러한 방법의 이점으로, 매우 높은 이송 속도와 함께 고주파수 레이저를 사용할 수 있으며, 그래서 종래의 해결 방안 보다 훨씬 더 빠르게 또한 낮은 열 도입으로 레이저 노치를 형성할 수 있다. Surprisingly, it has been shown that by properly selecting the above criteria, the notches provided with perforations can still be made in the case of very high pulse rates and fast traverses, the notch distances being significantly larger than the calculated notch distances. The advantage of this method is that a high frequency laser can be used with a very high feed rate, so that the laser notch can be formed with much lower heat input and much faster than the conventional solution.

본 발명에 따르면, 이송 속도가 주기 함수, 예컨대 사인(sine) 함수 또는 요소의 기하학적 형상에 따라 변하는 것이 바람직하다. According to the present invention, it is preferable that the conveying speed varies depending on the periodic function, for example, the sine function or the geometrical shape of the element.

레이저 가공 중의 이송 속도는 100 mm/min ∼ 1500 mm/min 의 범위에서 변할 수 있다. The feed rate during laser machining can vary between 100 mm / min and 1500 mm / min.

예컨대 레이저 헤드를 이동시키거나 또는 실질적으로 간단한 방식으로 경사 거울(스캐너)을 사용하여, 레이저 빔이 아이들(idle) 작업물에 대해 움직일 수 있으며, 운동학적으로 반대로, 작업물이 아이들 레이저에 대해 움직일 수도 있으며, 또한 혼합된 형태가 유리하다. 레이저 빔은 반경 방향으로, 즉 파괴 분할 노치에 수직하게 또는 그 파괴 분할 노치에 대해 경사지게 발진될 수 있다. For example, the laser beam can move relative to the idle workpiece, either by moving the laser head or using a tilting mirror (scanner) in a substantially simple manner, and, conversely, as the workpiece moves against the idler laser And mixed forms are also advantageous. The laser beam can oscillate radially, i.e. perpendicular to the fracture split notch or at an angle to its fracture split notch.

반경 방향 발진의 경우, 노치부는 그래서 노치 축선에 수직하게 되며, 경사 발진의 경우에는 노치부는 노치 축선에 대해 기울어제 된다. 발진은 길이 방향 노치 축선에 수직인 평면에 대해 바람직하게는 ≤45°의 각도로 수행된다(연결 로드의 경우에 이는 그 연결 로드 상단부의 반경 반향 평면임). 수평으로 지지하는 연결 로드 및 이에 수직인 이송 방향(노치 축선)에서는, 각도는 그러면 수평에 대해 30°이고 수직에 대해서는 60°가 될 것이다(도 11 참조요). In the case of radial oscillation, the notch portion is thus perpendicular to the notch axis, and in the case of a tilted oscillation, the notch portion is tilted relative to the notch axis. The oscillation is preferably carried out at an angle of? 45 with respect to a plane perpendicular to the longitudinal notch axis (in the case of a connecting rod this is the radius echo plane of the connecting rod upper end). In the connecting rod supporting horizontally and in the transport direction perpendicular thereto (notch axis), the angle will then be 30 [deg.] With respect to the horizontal and 60 [deg.] With respect to the vertical.

펄스 조절은 에컨대 펄스 폭, 펄스 주파수, 펄스 진폭 및/또는 펄스 위상을 변화시켜 수행될 수 있다. 기록된 펄스 파워/펄스 에너지 또는 예컨대 일정한 펄스 파워에서의 펄스 시퀀스를 변화시키고 따라서 노치의 코스를 따라 노치 깊이 또는 노치 거리를 변화시키고 그래서 파괴 거동을 더 최적화하기 위해, 이들 파라미터들은 단독으로 또는 어떤 조합으로 펄스 조절을 위해 변화될 수 있다. 예컨대, 점성 재료에서 주변 파괴 분할 노치들이 형성되는데, 그러한 작업물에서 노치 거리 또는 노치 깊이는 예컨대 연결 로드 상단부에 있는 그리고 실제 연결 로드 상단부의 외부에서 연장되어 있는 부분을 따라 있는 파괴 분할 노치의 코스에 따라 변할 수 있다. Pulse modulation may be performed by varying the pulse width, the pulse frequency, the pulse amplitude, and / or the pulse phase. In order to vary the recorded pulse power / pulse energy or pulse sequence, for example at a constant pulse power, thus varying the notch depth or notch distance along the course of the notch and thus further optimizing the fracture behavior, Lt; / RTI > for pulse adjustment. For example, in the viscous material, perimeter fracture split notches are formed in which the notch distance or notch depth is such that, for example, the notch distance or notch depth can be varied in the course of the fracture split notch along the portion at the upper end of the connecting rod, Can change.

상기 파라미터들을 적절히 선택하여, 예컨대 시간 제어 펄스 에너지 램핑(ramping)으로 조절을 수행할 수 있으며, 이때 펄스 주파수는 실질적으로 일정하게 유지된다. 일반적으로 "램핑"은, 펄스 시퀀스 중에 펄스 파워가 램프(ramp) 쪽으로 증가하고/증가하거나 그 램프에서 시작하여 감소하는 방법을 의미한다.The parameters can be selected appropriately to perform adjustment, for example, with time controlled pulse energy ramping, wherein the pulse frequency remains substantially constant. In general, "ramping" means a method in which the pulse power increases / increases or begins to decrease during the pulse sequence toward the ramp.

대안적으로, 조절은 펄스 시퀀스/펄스 주파수 조절로 수행될 수도 있는데, 이러한 경우 펄스 파워는 대략 일정하게 유지될 수 있다.Alternatively, the adjustment may be performed with a pulse sequence / pulse frequency adjustment, in which case the pulse power can be kept approximately constant.

이미 언급한 바와 같이, 다른 파라미터도 변화될 수 있다.As already mentioned, other parameters can also be changed.

이송 속도 및 펄스 둘다를 조절하는 것도 생각할 수 있는데, 이 조절은 연속적으로 또는 중첩식으로 또는 동시에 수행된다. It is also conceivable to adjust both the feed rate and the pulse, which is carried out continuously or in a superposition or simultaneously.

본 발명에 따르면, 레이저로서 소위 섬유 레이저를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 섬유 레이저는 당 기술 분야에서 알려져 있으며 따라서 이의 구조에 대한 설명은 필요 없을 것이다. According to the present invention, it is preferable to use a so-called fiber laser as the laser. Such fiber lasers are known in the art and therefore no description of their structure is required.

본 발명의 일 경우, 대략 100 ∼ 200 ns의 펄스 지속 시간에서 50 W 또는 100 W의 평균 출력 및 1 kHz 이상, 바람직하게는 10 kHz 이상의 펄스율을 갖는 레이저가 사용되며, 이송은 1000 mm/min 이상일 수 있다. 다른 한편, 종래 방법에서의 펄스율은 거의 동일한 크기 범위내에 있으며, 펄스 주파수는 확실히 더 낮은데, 예컨대 50 ∼ 140 Hz 이다. In the case of the present invention, a laser having an average power of 50 W or 100 W and a pulse rate of 1 kHz or more, preferably 10 kHz or more at a pulse duration of approximately 100 to 200 ns is used, and the feed is 1000 mm / min Or more. On the other hand, the pulse rate in the conventional method is within approximately the same magnitude range, and the pulse frequency is certainly lower, e.g., 50 to 140 Hz.

본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 노치부는 연속적인 노치 베이스로부터 연장되어 있다. In a preferred embodiment of the present invention, the notch extends from a continuous notch base.

상기 방법에 따라 제작되는 작업물은 파괴 분할 방법에 의해 베어링 구멍 또는 다른 영역이 분할되는 예컨대 연결 로드 또는 크랭크케이스 또는 다른 작업물일 수 있다.The workpiece manufactured in accordance with the above method may be, for example, a connecting rod or crankcase or other workpiece in which the bearing hole or other area is divided by the fracture splitting method.

상기 방법에 따라 만들어지는 작업물은 레이저의 이송 속도 또는 펄스를 변화시켜 상이한 깊이 또는 상이한 노치 거리의 노치부들을 가질 수 있다. 이송 변화는 노치부를 따라 주기적으로 반복되는 것이 특히 바람직하다. Workpieces made according to this method can have notches of different depths or different notch distances by varying the feed rate or pulse of the laser. It is particularly preferred that the transfer variation is repeated periodically along the notch.

상기 방법을 실시하기 위한 레이저 유닛은, 레이저 모듈, 이 레이저 모듈로부터 나오는 레이저 빔을 가공될 작업물에 집중시키는 레이저 헤드 및 이송 방향으로 작용하는 이송 축선을 포함한다. 후자는 레이저 가공 중의 이송이 조절될 수 있도록 제어 유닛을 통해 제어가능하다. 대안적으로 또는 동시에, 펄스 조절이 또한 상기 제어 유닛을 통해 수행될 수 있다. The laser unit for carrying out the method comprises a laser module, a laser head for focusing the laser beam coming out of the laser module into the workpiece to be processed, and a transport axis acting in the transport direction. The latter is controllable via the control unit so that the feed during laser machining can be controlled. Alternatively or simultaneously, pulse adjustment may also be performed via the control unit.

상기 노치 거리는 펄스 조절의 주기, 예컨대 펄스 에너지 램핑 또는 펄스 주파수 조절의 주기에 의해 규정된다. 본 출원인은 그에 대한 청구 권리도 보유한다. The notch distance is defined by a period of pulse adjustment, for example, a period of pulse energy ramping or pulse frequency adjustment. Applicant also has the right to claim for it.

이와 관련하여, 매우 동적인 이송 축선이 바람직한데, 이러한 이송 축선에 의해 이송 속도의 변화가 0.5 g 이상, 바람직하게는 1 ∼ 2 g 의 범위내의 가속도로 가능하게 된다. 즉, 이송 속도 프로파일은 높은 정밀도로 사인형이 될 수 있으며, 한계적인 경우에는 심지어 거의 사각형으로 될 수 있다. In this connection, a very dynamic transfer axis is preferred, which allows for a change in the transfer rate with an acceleration in the range of 0.5 g or more, preferably 1 to 2 g. That is, the feed rate profile can be sinusoidal with high precision, and even in the limit case it can be almost square.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 개략적인 도면을 참조하여 자세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 큰 연결 로드 상단부에서 파괴 분할 노치를 만들기 위한 레이저 유닛의 개략적인 다이어그램을 나타낸다.
도 2 는 본 발명의 방법에 따라 만들어진 파괴 분할 노치를 크게 확대한 것이다.
도 3 은 레이저 출력 및/또는 펄스율이 변한 경우의 대응도를 나타낸다.
도 4 는 이송에 따른 파괴 분할 노치를 나타낸다.
도 5 는 평균 레이저 출력에 따른 파괴 분할 노치를 나타낸다.
도 6 은 레이저 빔의 이송에 대한 노치 깊이의 의존성을 강조하기 위한 다이어그램을 나타낸다.
도 7 은 시간의 함수인 이송 속도 조절을 강조하기 위한 다이어그램을 나타낸다.
도 8 은 노치 깊이가 이송 속도 조절로 평균 이송 속도에 따라 조절되는 것을 강조하기 위한 다이어그램을 나타낸다.
도 9 은 이송 속도 조절이 있는 경우와 없는 경우에 있어서 비교가능한 조건에서의 파괴 분할 노치의 사진을 나타낸다.
도 10 은 이송 속도 조절이 있는 레이저 방법에 사용될 수 있는 레이저 유닛을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 11 은 도 10 에 따른 레이저 유닛의 레이저 헤드의 개략적인 다이어그램을 나타낸다.
도 12 는 레이저의 펄스 진폭 조절을 강조하기 위한 선도를 나타낸다.
도 13 은 레이저의 펄스 시퀀스 조절을 강조하기 위한 선도를 나타낸다.
도 14 는 도 12 및 13 에 따른 실시 형태의 일 변형예를 나타낸다.
도 15 는 노치 깊이에 대한 이송 및 펄스 주파수의 조절의 영향을 도시하는 선도를 나타낸다.
1 shows a schematic diagram of a laser unit for making a fracture split notch at the upper end of a larger connecting rod.
Figure 2 is a greatly enlarged view of a fracture split notch made in accordance with the method of the present invention.
Fig. 3 shows the correspondence when the laser output and / or the pulse rate change.
Figure 4 shows the fracture split notch according to the transfer.
5 shows a fracture split notch according to the average laser power.
Figure 6 shows a diagram for emphasizing the dependence of notch depth on the transport of the laser beam.
Figure 7 shows a diagram for emphasizing the transfer rate control, which is a function of time.
Fig. 8 shows a diagram for emphasizing that the notch depth is adjusted according to the average conveying speed by the conveying speed control.
Fig. 9 shows a photograph of the fracture split notch under conditions that can be compared with and without a feed rate control.
10 schematically shows a laser unit which can be used in a laser method with a feed rate control.
11 shows a schematic diagram of the laser head of the laser unit according to Fig.
12 shows a diagram for emphasizing pulse amplitude control of the laser.
13 shows a diagram for emphasizing pulse sequence control of the laser.
Fig. 14 shows a modification of the embodiment according to Figs. 12 and 13. Fig.
Figure 15 shows a diagram showing the effect of transfer and pulse frequency modulation on notch depth.

도 1 은 큰 연결 로드 상단부(1)의 단면도를 나타내며, 이 연결 로드 상단부는 파괴 분할에 의해 베어링 시트 및 연결 로드 측의 부분으로 분리된다. 이 파괴 분할 면(2)의 코스는 서로 정반대편에 있는 두개의 파괴 분할 노치(4)(도 1 에는 하나만 도시)에 의해 미리 결정되며, 이 노치는 바람직하게는 다수의 노치부(6)를 갖는 천공의 형태로 되어 있다. 종래 기술과 관련하여 전술한 바와 같이, 도 1 에 있는 연결 로드 상단부(1)의 좌우측 벽에 파괴 분할 노치(4)를 형성한 후에, 확장 맨드릴을 연결 로드 상단부 안으로 삽입하고, 그런 다음에 그 확장 맨드릴을 적절히 확장시키고 연결 로드 상단부를 지지하여 연결 로드의 로드측 부분으로부터 베어링 시트가 분리되며, 이때 구조적인 조건으로 인해, 생성되는 파괴 분할 면의 기하학적 형상에 의해 두 부재를 정확히 끼워맞움 결합하는 것이 쉬워진다. Fig. 1 shows a sectional view of a large connecting rod upper end 1, which is separated into a bearing seat and a connecting rod side portion by fracture splitting. The course of this fracture split face 2 is predetermined by two fracture split notches 4 (only one of which is shown in Fig. 1) which are opposite to each other, and this notch preferably has a plurality of notch portions 6 In the form of perforations. After forming the fracture split notch 4 in the left and right walls of the connecting rod top portion 1 in FIG. 1, as described above in connection with the prior art, the expanding mandrel is inserted into the connecting rod top portion, The mandrel is appropriately expanded and the upper end of the connecting rod is supported to separate the bearing seats from the rod side portion of the connecting rod wherein due to the structural conditions the precise fitting of the two members by the geometric shape of the fracture- It gets easier.

파괴 분할 노치(4)를 설계하기 위해 섬유 레이저가 사용되는데, 이의 레이저 헤드(8)가 도 1 에 개략적으로 나타나 있다. 이러한 종류의 섬유 레이저는 기본적으로 다이오드 여기 고체 레이저일 수 있으며, 유리 섬유의 코어가 작용 매체를 구성한다. 고체 레이저의 방사선은 발진을 통해 섬유 안으로 도입되고, 이 섬유 안에서 실제 레이저 증폭이 일어나게 된다. 레이저가 대부분 외부 영향에 대해 독립적으로 유지되고 또한 매우 간단한 구조를 갖도록 레이저의 빔 특성과 빔 질을 섬유(유리 섬유)의 기하학적 형상을 통해 조절할 수 있다.A fiber laser is used to design the fracture split notch 4, the laser head 8 of which is schematically shown in Fig. A fiber laser of this kind can be basically a diode-excited solid state laser, and the core of the glass fiber constitutes the working medium. The radiation of the solid laser is introduced into the fiber through the oscillation, in which actual laser amplification occurs. The beam properties and beam quality of the laser can be controlled through the geometry of the fiber (glass fiber) so that the laser is largely independent of external influences and has a very simple structure.

상기 작용 섬유에서 나온 후에 레이저 빔은 유리 섬유 안으로 도입되고, 그리고 이 유리 섬유를 통해 방사선이 도 1 에 나타나 있는 레이저 헤드(8)에 안내되고 포커싱 광학 기구(10)를 통해 가공 대상 작업물(1)에 집중된다. 나타나 있는 실시 형태에서, 레이저 빔(12)은 반경 방향으로, 즉 노치 축선(도 1 에서 수직 방향)에 수직하게 충돌하게 된다. 이러한 구성의 경우, 90°발진으로 인해 반사 및 있을 수 있는 잔류 용융뮬이 직접 광학 경로를 따라 되돌아 가기 때문에 포커싱 광학 기구(10)가 용융 재료로 더렵혀질 수 있다는 단점이 있다. 발진이 경사지게, 예컨대 30°또는 45°로 이루어지면, 있을 수 있는 반사 및 잔류 융융물은 반사각(도 1 참조: "12""")으로 떠나게 되며, 따라서 더렵혀짐이 일어나지 않는다. 경사 발진 레이저 유닛은 도 10 및 11 을 참조하여 설명한다. After exiting from the working fibers, the laser beam is introduced into the glass fibers and the radiation is guided through the glass fibers to the laser head 8 shown in Fig. 1 and passed through the focusing optics 10 to the workpiece 1 ). In the embodiment shown, the laser beam 12 collides perpendicularly in the radial direction, i.e., the notch axis (the vertical direction in FIG. 1). With such a configuration, there is a disadvantage that the focusing optical device 10 can be dirty with the molten material because the reflection and possible residual molten mule due to the 90 ° oscillation is directly reflected along the optical path. If the oscillation is made obliquely, for example 30 ° or 45 °, possible reflection and residual melt will leave at the angle of reflection (see FIG. 1 "12" ") and therefore no fouling will occur. The oblique oscillation laser unit will be described with reference to Figs. 10 and 11. Fig.

90°발진의 다른 단점은 약하거나 강한 빔 제어가 가능하지 않다는 것이다. 경사지는 경우, 노치의 기하학적 형상은 약하거나(도 11 에서 상방) 또는 강한(도 11 에서 하방) 빔 제어에 의해 추가적으로 영향을 받을 수 있다. 노치의 기하학적 형상은 노즐을 통과하는 용융물에 작용하는 공기 흐름에 의해 추가적으로 영향을 받을 수 있다. 종속항에는 전술한 두 가지 점에 관한 것일 수 있다.Another disadvantage of 90 ° oscillation is that weak or strong beam control is not possible. In the case of a slope, the geometry of the notch may be further affected by weak control (upward in FIG. 11) or strong (downward in FIG. 11) beam control. The geometry of the notch can be further influenced by the air flow acting on the melt passing through the nozzle. Dependency may be related to the two points mentioned above.

이들 섬유 레이저는 우수한 전기 광학적 효율 및 큰 촛점 깊이를 갖는 뛰어난 빔 질과 그리고 매우 컴팩트한 구조를 가지며, 따라서 작은 구축 공간으로 종래의 레이저 보다 비용 효과적인 해결 방안이 제공될 수 있다. 섬유 레이저의 높은 피크 능력 및 큰 집중 능력으로 인해 출력 밀도가 비교적 높게 되며, 따라서 재료의 증발된 부분이 우세하게 존재한다. 그러나, 에너지의 일부가 열로 전환되므로, 그럼에도 불구하고 여전히 용융물과 환경의 열적 영향이 있다. 잔류열이 축적될 수 있어 별개의 용융 현상이 일어나는데, 이 현상에 의해, 계산된 노치 거리는 실제 생기는 노치 거리 보다 명백히 작게 되며 또한 다른 파라미터들이 변하지만 이러한 노치 거리는 또한 비교적 안정적이다.These fiber lasers have excellent electro-optic efficiency and excellent beam quality with a large focal depth and a very compact structure, thus providing a more cost effective solution than conventional lasers with a small build space. Due to the high peak capability and the large concentration capability of the fiber laser, the output density is relatively high, and thus the evaporated portion of the material predominates. However, since some of the energy is converted to heat, there is still a thermal effect of the melt and the environment nevertheless. Residual heat can accumulate, resulting in a separate melting phenomenon, which causes the calculated notch distance to be significantly smaller than the actual notch distance and also other parameters to vary, but these notch distances are also relatively stable.

도 1 의 좌측에 있는 연결 로드 벽을 가공한 후에, 레이저 헤드는 약 180°회전되고 우측 연결 로드 벽이 가공된다. 원리적으로 크로스 헤드가 또한 사용될 수 있는데, 이 경우에는 양쪽 벽부가 동시에 가공될 수 있다. After machining the connecting rod wall on the left side of Fig. 1, the laser head is rotated by about 180 degrees and the right connecting rod wall is machined. In principle, crossheads can also be used, in which case both wall portions can be machined simultaneously.

전술한 실시 형태에서, 작업물, 즉 연결 로드는 고정되게 죄여지며, 레이저 헤드(8)는 축선 방향으로 또는 그 축선에 평행하게 이송 속도(V)로 이동되며, 레이저 출력은 약 50 W 이고, 나타난 실시 형태에서 레이저의 펄스 주파수는 대략 20 kHz 이다. 점(spot) 직경은 대략 30 ㎛ 이고, 이송 속도(V)는 약 1500 mm/min 이다. 이러한 파라미터의 경우, 계산되는 노치 거리는 약 0.00125 mm 가 될 것이다. 사실, 노치 거리(K)(이 경우 레이저 빔은 45°로 경사지게 발진됨)은 약 0.1 mm 이다. In the embodiment described above, the workpiece, i.e., the connecting rod, is fixedly clamped and the laser head 8 is moved at a conveying speed V in the axial direction or parallel to the axis, the laser output is about 50 W, In the embodiment shown, the pulse frequency of the laser is approximately 20 kHz. The spot diameter is approximately 30 μm and the feed speed V is approximately 1500 mm / min. For these parameters, the calculated notch distance will be about 0.00125 mm. In fact, the notch distance K (in this case the laser beam is oscillated at a 45 DEG inclination) is about 0.1 mm.

도 2 는 전술한 파라미터들과 함께 본 발명의 방법에 따라 구체적으로 가공된 연결 로드 상단부를 크게 확대한 것으로, 이 실시 형태에서 레이저 빔은 경사지게(45°) 발진된다. 평균 레이저 출력은 약 50 W 이고 펄스 출력은 약 8 kW 이다. 천공 거리(노치 거리)(K)는 약 0.1 mm 이고, 천공을 형성하는 개별적인 노치부(6)가 연장되어 있는 연속적인 노치 베이스(G)가 얻어진다. 도 2 에 따른 실시 형태에서, 노치 베이스(G)의 깊이는 약 0.51 mm 이고, 노치부(6)의 깊이(P)(반경 방향에서 본 것임)는 약 0.78 mm 이다(연결 로드 상단부(1)의 원주벽(14)에서 부터 측정됨).Fig. 2 is a greatly enlarged view of the upper end of the connection rod, which has been processed in accordance with the method of the present invention, together with the above-mentioned parameters. In this embodiment, the laser beam is oscillated at an oblique angle (45 deg.). The average laser power is about 50 W and the pulse output is about 8 kW. The perforation distance (notch distance) K is about 0.1 mm, and a continuous notch base G is obtained in which individual notches 6 forming perforations extend. 2, the depth of the notch base G is about 0.51 mm and the depth P of the notch 6 (seen from the radial direction) is about 0.78 mm (the connecting rod upper end 1) As measured from the circumferential wall 14 of the chamber.

도 3 은 레이저 빔(12)의 감소된 레이저 출력(40 W) 및 더 가파른 발진(30°)을 갖는 유사한 실시 형태를 나타내는데, 노치 거리(K)에 있어서는 실질적인 변화가 없으며, 더 가파른 발진 및 감소된 레이저 출력(40 W)의 경우에는 노치 베이스의 깊이(G)와 노치부의 깊이(P)는 약간 더 크게 된다. 다소 더 가파른 발진의 경우, 파괴 거동을 개선하는 노치가 이렇게 해서 전술한 실시 형태에서 보다 더욱더 작은 출력으로 형성될 수 있다.3 shows a similar embodiment with a reduced laser output 40 W of the laser beam 12 and a steeper oscillation 30 DEG with no substantial change in notch distance K and a more steep oscillation and reduction (40 W), the depth (G) of the notch base and the depth (P) of the notch are slightly larger. In the case of a somewhat steeper oscillation, a notch that improves the fracture behavior can thus be formed with a much smaller output than in the embodiments described above.

도 4 는 레이저 빔이 길이 방향 노치 방향으로 이동할 때의 설정 이송 속도(V)(도 1 참조요)에 대한 파괴 분할 노치의 의존성을 보여준다. Fig. 4 shows the dependence of the fracture split notch on the set feed rate V (see Fig. 1) when the laser beam moves in the longitudinal notch direction.

명백히 알 수 있는 바와 같이, 다른 이송 속도(500 mm/min, 1000 mm/min, 1500 mm/min)에서도 노치 거리는 거의 변하지 않는다. 그러나, 분명하게도, 더 낮은 이송 속도에서는 한편으로 노치 베이스의 깊이(G)는 더 크게 되고 또한 노치 부의 축방향 길이(P-G)는 이송에 반비례하며, 여기서 500 mm/min 와 1000 mm/min 의 차는 비교적 작다. As can be seen clearly, the notch distance hardly changes even at different feed rates (500 mm / min, 1000 mm / min, 1500 mm / min). Obviously, at a lower feed rate, on the one hand, the depth G of the notch base becomes larger and the axial length PG of the notch is inversely proportional to the feed, where the difference between 500 mm / min and 1000 mm / min It is relatively small.

도 5 는 레이저 출력에 대한 파괴 분할 노치의 의존성을 보여준다. 도 5 의 맨 위쪽에 나타낸 바와 같이 평균 레이저 출력은 50 W 로 설정되었다. 그 아래에 나타나 있는 파괴 분할 노치는 100 W 의 평균 레이저 출력에서 얻어진 것이며, 이때 다른 파라미터들은 변하지 않았다. 분명히 알 수 있는 바와 같이, 레이저 출력이 감소되는 경우, 더 긴 노치부를 갖는 다소 미세한 노치 구조가 형성되며, 하지만 앞에서 이미 언급한 바와 같이 노치 거리는 거의 변하지 않는다. 더욱이, 레이저 출력을 감소시키면, 예상한 대로, 더 큰 레이저 출력의 경우에서 보다 다소 더 작은 깊이(G)를 갖는 연속적인 노치 베이스가 형성된다. 파괴 역학적 기구 면에서, 500 ∼ 1500 mm/min 범위의 평균 이송 속도에서는 비교적 작은 레이저 출력(50 W 이하)을 갖는 레이저를 사용하는 것이 최적이다.Figure 5 shows the dependence of the fracture splitting notch on the laser output. As shown at the top of Fig. 5, the average laser power was set at 50W. The fracture split notch shown below was obtained at an average laser power of 100 W, at which time the other parameters did not change. As can be appreciated, when the laser power is reduced, a rather fine notch structure with a longer notch is formed, but the notch distance is substantially unchanged as already mentioned above. Moreover, reducing the laser output, as expected, forms a continuous notch base with a slightly smaller depth (G) than in the case of larger laser power. In terms of fracture mechanics, it is best to use a laser with a relatively small laser power (less than 50 W) at an average feed rate in the range of 500 to 1500 mm / min.

빔 질은 소위 Q-스위치로 개선될 수 있다. 이러한 Q-스위치는 광학 요소인데, 펄스성 레이저의 경우 그 스위치에 의해 펄스가 지연되고, 펄스 지속 시간은 감소되며 또한 펄스 높이(피크 성능)은 커지게 되며, 따라서 매우 예리한 레이저 펄스가 얻어지는데, 이러한 레이저 펄스는 급속히 증가하고 또한 최대의 예리함에 도달하면 다시 급속히 감소하게 된다. 이러한 Q-스위치가 없으면 펄스는 명백히 더 넓고 또한 더 평평한 형태를 갖게 된다. The beam quality can be improved by a so-called Q-switch. This Q-switch is an optical element. In the case of a pulsed laser, the pulse is delayed by the switch, the pulse duration is reduced, the pulse height (peak performance) is increased, and thus a very sharp laser pulse is obtained. This laser pulse rapidly increases and rapidly decreases again when the maximum sharpness is reached. Without such a Q-switch, the pulse is clearly wider and more flat.

도 6 은 100 ∼ 3000 mm/min 에서 변하는 이송 속도에 대한 노치 깊이의 의존성을 보여준다. 이와 관련하여, 측정치(S2)는 규정된 측정치(G)(노치 베이스의 깊이)에 대응하고, 측정치(S1)는 노치의 총 깊이(P)(도 2 및 3 참조요)에 대응하며, 따라서 노치부의 길이는 차(G-P)에 대응한다. 위쪽 곡선은 노치의 총 깊이(S1)의 추이를 나타내며, 아래쪽 곡선은 노치 베이스의 깊이(S2)의 추이를 나타낸다. 분명한 바와 같이, 약 800 mm/min 까지의 범위내에 있는 비교적 낮은 이송 속도에서는 노치 깊이(S1, S2)의 비교적 강한 의존성이 나타난다. 더 높은 이송 속도(대략 800 ∼ 3000 mm/min)에서는 의존성이 더욱더 작게 나타난다. 이들 실험은 50 kHz의 펄스 주파수와 50 W의 평균 펄스 출력에서 수행된 것이다. 이렇게 해서, 전술한 도면에 도시된 바와 같은 이송 속도에 대한 노치의 기하학적 형상의 의존성이 도 6 에 나타난 실험으로 확인되었다. Figure 6 shows the dependence of the notch depth on the feed rate varying from 100 to 3000 mm / min. In this regard, the measurement S2 corresponds to the prescribed measurement G (the depth of the notch base), the measurement S1 corresponds to the total depth P of the notch (see Figs. 2 and 3) The length of the notch corresponds to the car GP. The upper curve represents the transition of the total depth S1 of the notch and the lower curve represents the transition of the depth S2 of the notch base. As is evident, at relatively low feed rates in the range of up to about 800 mm / min, a relatively strong dependence of notch depths S1 and S2 appears. At higher feed rates (approximately 800 to 3000 mm / min), the dependence is even smaller. These experiments were performed at a pulse frequency of 50 kHz and an average pulse output of 50 W. FIG. In this way, the dependence of the geometry of the notch on the transport speed as shown in the above-mentioned figures was confirmed by the experiment shown in Fig.

뒤에서 더 자세히 설명하겠지만, 매우 낮은 이송 속도(200 mm/min 이하)에서는 노치 베이스 영역에서의 열적 과열로 인해 노치 질이 불충분했다. 검게 탄 영역이 형성되었는데, 이러한 영역으로 인해, 레이저 가공을 받은 작업물은 실용상 쓸모가 없게 되었다. 상기 검게 탄 영역은 예컨대 아래에서 더 자세히 설명할 도 9 의 맨 위쪽에 나타나 있다. As will be explained in more detail later, at very low feed rates (below 200 mm / min), notch quality is insufficient due to thermal overheating in the notch base area. A blackened area was formed, which caused the laser-machined workpiece to be of no practical use. The blackened area is shown at the top of FIG. 9 to be described in more detail below.

그러므로 레이저 가공에서는, 파괴 분할 노치를 형성할 때 이러한 질적 손실이 일어나지 않도록 이송 속도를 제어하는 주의를 기울어여 한다. Therefore, in laser machining, care is taken to control the feed rate so that this quality loss does not occur when forming the fracture split notch.

레이저 가공 동안에 이송 속도를 변화시키면 상기 현상을 피할 수 있는 것으로 밝혀졌는데, 한편으로 충분한 노치 깊이를 가지며 또한 다른 한편으로는 높은 이송 속도에서 그래서 짧은 시간 내에 형성될 수 있는 파괴 분할 노치가 생성되며, 이때 파괴 역학적 기구를 저해하는 질적 손실은 예상되지 않는다. It has been found that changing the feed rate during the laser machining can avoid this phenomenon, on the one hand creating a fracture split notch that has a sufficient notch depth and, on the other hand, can be formed in a short time at a high feed rate, No qualitative loss is expected to impair fracture mechanics.

도 7 은 이송 속도 조절의 예를 보여주는데, 이송 속도 조절은 사인(sine) 함수에 따라 수행된다. 물론, 이송 속도 조절은 다른 함수, 바람직하게는 주기 함수에 따라서도 수행될 수 있다. 형성될 파괴 분할 노치의 총 길이에 대응하지 않는 특정 이송 범위내의 이송 속도의 추이가 시간의 함수로 도시되어 있다. 이 경우, 67.5 ∼ 69.5 mm의 이송 범위가 구체적으로 나타나 있는데, 즉 단지 2개의 2 mm 전체 파괴 분할 노치가 나타나 있지만, 파괴 분할 노치의 영역(미도시)에서 이송 속도 조절이 대응적으로 수행된다. 좌측 위쪽에서부터 우측 아래쪽으로 가면서 다소 물결치듯이 나타나 있는 곡선(상측 곡선은 일점 쇄선으로 나타나 있고 하측 곡선은 파선으로 나타나 있음)은 파괴 분할 노치의 방향으로의 실제 이송을 시간(t)의 함수로 나타낸 것이다. 이러한 다소 물결형의 이송 중에, 이송 속도는 나타내진 사인 함수에 따라 변하게 되는데, 더 높은 진폭을 갖는 사인 함수는 일점 쇄선으로 레이저 경로에 할당되며, 더 작은 진폭을 갖는 사인 함수는 파선으로 레이저 운동 경로에 할당된다. 이송 속도는 비교적 높은 주파수에서 변하며, 따라서 형성될 파괴 분할 노치를 따른 운동 프로파일을 조절하기 위해 레이저 헤드(8)를 짧은 시간내에 크게 가속 및 감속시켜야 함을 알 수 있다. Fig. 7 shows an example of the conveying speed control, in which the conveying speed control is performed in accordance with a sine function. Of course, the feed rate adjustment may also be performed according to another function, preferably a periodic function. The transition of the conveying speed within a specific conveying range which does not correspond to the total length of the breaking split notches to be formed is shown as a function of time. In this case, the conveyance range of 67.5 to 69.5 mm is specifically shown, i.e. only two 2 mm total fracture split notches are shown, but the conveyance speed adjustment is correspondingly carried out in the region of the fracture split notch (not shown). The curves (upper curve and lower curve are shown as a dashed line and a dashed curve, respectively) are shown as a slightly wavy curve from the upper left to the lower right, as a function of time (t) in the direction of the fracture split notch will be. During this somewhat wavy transfer, the transfer rate varies with the sine function being represented, where the sine function with the higher amplitude is assigned to the laser path as a one-dot chain line, and the sine function with the smaller amplitude, Lt; / RTI > It can be seen that the feed rate varies at a relatively high frequency and therefore the laser head 8 must be significantly accelerated and decelerated within a short time to adjust the motion profile along the fracture split notch to be formed.

도 7 에 따른 선도에서, 각각 조절되는 이송 속도의 실제 값은 우측에 나타나 있다. 따라서, 상측 속도 조절에서 그 이송 속도는 117 ∼ 1157 mm/min 범위내에서 변하였다. 이러한 이송 속도 조절에서 파괴 분할 노치를 형성할 때, 도 8 및 9 에 예시되어 있는 바와 같은 파괴 분할 노치의 기하학적 형상이 얻어진다. 도 8 은 발생되는 노치 깊이가 평균 이송(Vm)의 함수, 즉 전술한 속도 조절의 평균값의 함수로 조절되는 선도를 나타낸다. 도 8 에서 알 수 있는 바와 같이, 예컨대 800 mm/min의 평균 이송 속도의 경우(사실 이송 속도는 도 7 에 따른 사인 함수에 따라 변하게 된다) 도 8 에 나타나 있는 추이를 갖는 파괴 분할 노치가 생성된다. 분명한 바와 같이, 사인 주기에 대응하는 측정치(S2)(G)를 갖는 노치 베이스로부터 상이한 노치부들이 형성된다. S3 으로 표시된 노치부는 이송 속도가 비교적 낮은 영역에서 형성된다. S1 로 표시된 노치부는 레이저가 비교적 높은 속도로 움직이는 영역에서 형성된다.In the diagram according to Fig. 7, the actual values of the respective conveying speeds to be adjusted are shown on the right. Therefore, the feed rate at the top speed control varied within the range of 117 ~ 1157 mm / min. When forming the fracture splitting notch in such a conveying speed adjustment, the geometrical shape of the fracture splitting notch as illustrated in Figs. 8 and 9 is obtained. 8 shows the function, that is leading is adjusted as a function of the mean value of the above-described speed control of the depth of the notch is generated average feeding (V m). As can be seen in Fig. 8, a fracture splitting notch having a transition shown in Fig. 8 is generated in the case of an average feed speed of 800 mm / min (in fact, the feed rate varies with the sine function according to Fig. 7) . As is evident, different notches are formed from the notch base with measurements S2 (G) corresponding to the sign period. The notch portion denoted by S3 is formed in a region where the feed rate is relatively low. The notch indicated by S1 is formed in the region where the laser moves at a relatively high speed.

평균 이송에 따른 특성 파라미터(S1(P), S2(G), S3(P))의 추이는 도 8 에 따른 선도에 나타나 있다. 상측 곡선은 낮은 이송 속도에서 총 노치 깊이(S3)의 추이를 나타내며, 곡선(S1)은 비교적 높은 이송 속도에서의 노치 깊이의 추이를 나타내며(항상 속도 조절 중에) 곡선(S2)은 노치 베이스의 깊이의 추이를 나타낸다. 평균 이송 속도가 증가하면 노치 깊이가 감소하는 것으로 나타났다. 그러나, 분명히 알 수 있는 바와 같이, 각각의 속도 조절시에는 가변적인 노치 깊이를 갖는 노치부들이 형성될 수 있다. 이러한 노치는 서두에서 언급한 노치와 비교하여 파괴 역학적 기구를 확연히 개선했다. 다시 말해, 이송 속도 조절에 의해, 이송 속도 조절 없이 연속적인 천공을 포함하는 파괴 분할 노치와 비교하여 초기 파괴 인성과 어레스팅 파괴 인성을 확실히 개선하는 비교적 깊고 예리한 초기 노치가 형성될 수 있다.   The transition of the characteristic parameters S1 (P), S2 (G), and S3 (P) according to the average transfer is shown in the diagram according to FIG. The curve S1 represents the transition of the notch depth at a relatively high feed rate (during constant speed control) and the curve S2 represents the depth of the notch base S3 . As the average feed rate increases, the notch depth decreases. However, as can be appreciated, notches having a variable notch depth may be formed at each speed adjustment. These notches have significantly improved the fracture mechanics compared to the notches mentioned at the beginning. In other words, by controlling the feed rate, a relatively deep and sharp initial notch can be formed which reliably improves the initial fracture toughness and the arcing fracture toughness compared to the fracture split notch comprising continuous perforation without a feed rate adjustment.

따라서, 복잡한 요소도 균열시킬 수 있게 되는데, 이때 이송 속도의 조절은 그 요소의 기하학적 형상에 따라 수행될 수 있다. 즉, 예컨대 파괴 분할 노치의 영역에서 브레이크쓰르우(breakthrough)를 포함하는 매우 복잡한 요소에서, 이송 속도는 그 요소의 기하학적 형상에 적합하게 될 수 있으며, 따라서 복잡하지 않은 영역에서는 이송 속도 조절의 비교적 높은 이송 속도 또는 진폭이 적용되며, 더 중요한 영역에서는 더 낮은 평균 이송 속도 또는 일정한 이송 속도로 조절되도록 이송 속도 조절이 적절히 감소된다.Thus, complicated elements can also be cracked, wherein the adjustment of the feed rate can be performed according to the geometric shape of the element. That is, for example, in a very complex element that includes a breakthrough in the region of a fracture split notch, the feedrate may be adapted to the geometry of the element, and thus in a relatively uncomplicated region a relatively high The feed rate or amplitude is applied and in the more important region the feed rate control is appropriately reduced so as to be adjusted to a lower average feed rate or a constant feed rate.

전술한 이송 속도 조절의 이점은 도 9 로 강조된다. 위쪽에는 200 mm/min의 비교적 낮은 일정한 이송 속도에서 조절되는 파괴 분할 노치가 나타나 있다. 낮은 이송 속도에서 높은 열 도입으로 인해 일어날 수 있는 비교적 큰 노치 깊이와 연소된 부분/검게 탄 부분을 뚜렷히 볼 수 있다. 이러한 파괴 분할 노치는 실용상 쓸모가 없다. Advantages of the aforesaid feed rate control are highlighted in Fig. The top shows a fracture split notch controlled at a relatively low constant feed rate of 200 mm / min. At relatively low feed rates, a relatively large notch depth and burned / blackened areas that can be caused by high heat input can be seen. Such fracture split notches are practically useless.

다른 한편으로, 아래쪽의 사진에는 이송 속도 조절이 일어나는 본 발명의 방법에 따라 얻어진 노치가 나타나 있는데, 이송 속도는 117 ∼ 1157 mm/min 의 범위에서 조절되었다. 뚜렷히 볼 수 있는 바와 같이, 이러한 조절로 노치 베이스 영역에서 연소를 신뢰적으로 피할 수 있다. 또한, 적절한 속도 조절로 형성된 더 크거나 작은 깊이를 갖는 노치부를 볼 수 있는데, 그 깊이는 또한 레이저의 경사각에도 의존한다. 나타나 있는 실시 형태에서, 경사각, 즉 발진각은 도 9 에서 수평에 대해 약 30°이였다. On the other hand, the lower photograph shows a notch obtained according to the method of the present invention in which the feed rate control takes place, the feed rate being adjusted in the range of 117 to 1157 mm / min. As can be seen, this adjustment reliably avoids combustion in the notch base region. It is also possible to see a notch with a larger or smaller depth formed by an appropriate speed adjustment, the depth also depending on the tilt angle of the laser. In the embodiment shown, the tilt angle, i. E. The tilt angle, is about 30 degrees with respect to the horizontal in FIG.

도 10 및 11 을 참조하여, 이송 속도 조절이 일어나는 전술한 방법을 실시하는데 특히 잘 적합한 레이저 유닛에 대해 설명한다. 도 10 에 따르면, 레이저 유닛은 레이저 모듈(16)을 포함하고, 이 레이저 모듈은 예컨대 섬유 레이저 및 이 섬유 레이저의 제어부를 포함한다. 레이저 유닛의 제어부(16)는 레이저 빔의 이송 속도가 전술한 방식으로 조절될 수 있도록 구성되어 있다. Referring to Figs. 10 and 11, a laser unit particularly well suited for carrying out the above-described method in which the conveying speed adjustment takes place will be described. According to Fig. 10, the laser unit includes a laser module 16, which includes, for example, a fiber laser and a control part of the fiber laser. The control unit 16 of the laser unit is configured so that the conveying speed of the laser beam can be adjusted in the manner described above.

레이저 모듈(16)로 발생되는 레이저 빔(12)은 광 전달기(18)를 지나 도 10 에 단순하게 도시되어 있는 리콜리메이터(re-collimator: 20)에 안내된다. 리콜리메이터에서 레이저 빔은 평행 빔으로 전환되며, 빔 직경은 대략 6 mm 범위에 있다. 그런 다음 상기 평행 빔은 광 전달기(18)를 지나 레이저 헤드(8)에 안내되고, 그런 다음 레이저 빔이 그 레이저 헤드를 경유하여 가공 대상 작업물(본 경우에는 연결 로드의 연결 로드 상단부(1))에 집중된다. 집중되는 레이저 빔은 도 10 에서 수평에 대해 30°의 각도로 발진된다. 레이저 헤드(8)는 Z 이송 축선(22)을 가지며, 이 이송 축선을 통해 길이 방향 노치 축선에서 이송이 일어난다. 상기 이송 축선은 매우 동적인 축선인데, 이 축선에 의해 높은 폐루프 이득과 큰 저크(jerk)와 함께 극히 높은 가속도가 얻어질 수 있게 되며, 따라서 조절에 대한 극히 정밀힌 제어가 요구된다. 가속도는 예컨대 1 ∼ 2g 의 범위일 수 있으며, 폐루프 이득은 10 n/min/mm(166.71/s) 의 범위일 수 있으며, 저크는 400 m/s3 이상일 수 있다. 연결 로드 상단부(1)의 양쪽을 가공하는 경우, 레이저 헤드(8)는 피봇 축선(24)을 더 갖게 되는데, 이 피봇 축선에 의해 레이저 헤드(8)는 Z 이송 축선(22) 주위로 선회될 수 있다. 또한 레이저 유닛은 X 조절 축선(26)을 포함하는데, 이 제어 축선을 통해 전체 레이저 헤드(8)가 X 방향으로(연결 로드 상단부(1)에 대해 반경 방향으로) 이동할 수 있다. 이러한 수단에 의해 사인형 파괴 분할 노치가 또한 형성될 수 있다. The laser beam 12 generated by the laser module 16 is guided to a re-collimator 20 which is simply shown in FIG. In the recollimator, the laser beam is converted into a parallel beam, and the beam diameter is in the range of approximately 6 mm. The parallel beam is then guided to the laser head 8 via the light transmitter 18 and then the laser beam is transmitted via the laser head to the workpiece to be processed (in this case the connection rod upper end 1 ). The concentrated laser beam is oscillated at an angle of 30 degrees with respect to the horizontal in Fig. The laser head 8 has a Z transfer axis 22 through which a transfer takes place in the longitudinal notch axis. The transport axis is a very dynamic axis, which allows extremely high acceleration to be achieved with high closed loop gain and large jerk, thus requiring extremely precise control of regulation. The acceleration may range, for example, from 1 to 2 g, and the closed loop gain may be in the range of 10 n / min / mm (166.71 / s) and the jerk may be greater than 400 m / s 3 . When machining both sides of the connecting rod top portion 1 the laser head 8 has a further pivot axis 24 which causes the laser head 8 to be pivoted about the Z transport axis 22 . The laser unit also includes an X adjusting axis 26 through which the entire laser head 8 can move in the X direction (radially with respect to the connecting rod upper end 1). By this means a serpentine fracture split notch can also be formed.

도 11 은 레이저 헤드(8)에서 빔을 안내하는 기본적인 구조를 도시한다. 이 도에는 섬유 레이저(레이저 모듈(16))에 연결되어 있는 광 전달기(18)가 나타나 있다. 리콜리메이터(20)에서 레이저 빔은 대략 6 mm 의 직경을 갖는 평행 빔으로 전환되고 그리고 나서 방향 전환 거울(28)에 의해 연결 로드 상단부 축선의 방향으로 90°방향 전환된다. 그런 다음에, 방향 전환된 레이저 빔(12)은 예컨대 100 mm 의 촛점 길이를 갖는 광학 기구를 경유하여 연결 로드 상단벽에 집중되며, 연결 로드의 원주벽의 배향은 다른 방향 전환 거울(32)을 통해 수행되는데, 나타나 있는 실시 형태에서 그 다른 방향 전환 거울은, 수평에 대해 30°의 발진각이 얻어지도록 레이저 빔이 연결 로드의 원주벽에 충돌하도록 수평에 대해 60°의 각도로 경사지거나 또는 방향 전환 거울(32)에 충돌하는 레이저 빔(12)의 수직 방향 부분에 대해 60°의 경사각으로 경사진다(60°방향 전환). 레이저 빔은 노즐(34)을 통해 나가며, 그리하여, 레이저 점이 노즐(34)의 출구면에 대해 약 3 mm 앞에 위치하도록 촛점이 맞추어진다. 광학 기구(30)와 거울(28, 32)이 더렵혀지는 것을 피하기 위해, 노즐(34)과 방향 전환 거울(32) 사이의 광학 경로에 보호 유리(34)가 제공된다. 도 11 에서는 피봇 축선(24)도 볼 수 있는데, 상기 레이저 헤드(8)는 피봇 베어링(38)을 통해 피봇되며, 실제적으로 연결 로드의 모든 원주벽 영역에 도달할 수 있도록 모터(미도시)에 의해 Z 이송 축선(22) 주위로 선회될 수 있다. Fig. 11 shows a basic structure for guiding the beam in the laser head 8. This figure shows a light transmitter 18 connected to a fiber laser (laser module 16). In the recollimator 20, the laser beam is converted into a parallel beam having a diameter of approximately 6 mm and then turned by 90 ° in the direction of the connecting rod upper end axis by the turning mirror 28. The redirected laser beam 12 is then focused on the connecting rod top wall via an optical device having a focal length of, for example, 100 mm, and the orientation of the circumferential wall of the connecting rod is directed to the other direction changing mirror 32 In which the other directional mirror is inclined at an angle of 60 degrees with respect to the horizontal so that the laser beam impinges on the circumferential wall of the connecting rod so as to obtain an oscillation angle of 30 DEG with respect to the horizontal, Is inclined at an inclination angle of 60 DEG with respect to the vertical portion of the laser beam 12 impinging on the switching mirror 32 (60 DEG direction switching). The laser beam exits through the nozzle 34 and is thus focused so that the laser point is located about 3 mm before the exit face of the nozzle 34. A protective glass 34 is provided in the optical path between the nozzle 34 and the redirecting mirror 32 to avoid the optical instrument 30 and the mirrors 28 and 32 being dirty. In Figure 11, a pivot axis 24 is also visible, the laser head 8 pivoted through the pivot bearing 38 and is connected to a motor (not shown) so that it can actually reach all the circumferential wall areas of the connecting rod And can be pivoted about the Z transport axis 22.

섬유 레이저를 사용할 때 그리고 이송 속도 조절과 비교적 높은 펄스율(종래의 해결 방안과 비교하여)을 적절히 선택하면, 종래 시스템에서의 경우 보다 실질적으로 낮은 에너지 입력 및 상당히 더 빠른 이송 속도로 최적의 응력 집중 계수를 갖는 천공을 형성할 수 있다.When fiber lasers are used and when the feed rate control and a relatively high pulse rate (as compared to conventional solutions) are chosen appropriately, an optimum stress concentration with substantially lower energy input and significantly faster feed rate than in conventional systems A perforation having a coefficient can be formed.

실행된 실험에 의하면, 예컨대 20 kHz의 펄스 주파수에서 50 W 의 출력을 갖는 섬유 레이저의 경우 노치부(6)가 1/10 mm, 바람직하게는 0.1 ∼ 0.3 mm 의 범위내의 거리를 갖는 파괴 분할 노치(4)가 형성될 수 있다. 단지 30 W 의 출력을 갖는 레이저가 사용될 때에도 매우 효과적인 천공된 파괴 분할 노치(4)가 형성될 수 있는 것으로 나타났다. Experiments performed show that for a fiber laser with an output of 50 W at a pulse frequency of, for example, 20 kHz, the notch 6 has a fracture split notch having a distance in the range of 1/10 mm, preferably 0.1-0.3 mm, (4) may be formed. It has been shown that a very effective perforated fracture split notch 4 can be formed even when a laser with an output power of only 30 W is used.

전술한 실시 형태에서, 이송 조절이 수행된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 펄스 조절이 예컨대 이후에 설명할 방식으로 또한 일어날 수 있다. In the above-described embodiment, the conveyance adjustment is performed. Alternatively or additionally, pulse modulation may also occur in a manner to be described later, for example.

원칙적으로, 그러한 펄스 조절시, 펄스형 캐리어 또는 기초 함수가 조절되는데, 이 경우 예컨대 펄스폭, 펄스 지속 시간 또는 펄스 위상이 변할 수 있다. 바람직하게는, 펄스 에너지(펄스 램핑(ramping)) 또는 펄스 주파수/펄스 시퀀스가 조절된다. 펄스 진폭 조절시 상기 사각형 캐리어 펄스 시퀀스는 펄스 진폭의 변화로 변하게 된다. 펄스 지속 시간 조절시, 기초가 되는 캐리어 함수의 펄스 폭이 적절히 변화된다. 이에 대응하여, 펄스 위상시 펄스 위치는 각각의 캐리어 함수에 대해 위상 변위되며, 이때 일정한 펄스 폭과 펄스 진폭이 사용된다. In principle, in such pulse conditioning, the pulsed carrier or fundamental function is adjusted, in which case the pulse width, pulse duration or pulse phase may be varied. Preferably, the pulse energy (pulse ramping) or pulse frequency / pulse sequence is adjusted. When adjusting the pulse amplitude, the rectangular carrier pulse sequence changes with a change in the pulse amplitude. When adjusting the pulse duration, the pulse width of the underlying carrier function is appropriately changed. Correspondingly, the pulse position in the pulse phase is phase shifted for each carrier function, where a constant pulse width and pulse amplitude are used.

이하, 펄스 주파수가 일정한 시간 제어 펄스 에너지 램핑 및 대략 일정한 펄스 파워의 펄스 시퀀스 조절을 설명한다. Hereinafter, the pulse-frequency-ramping of the pulse frequency and the pulse-sequence control of the approximately constant pulse power are described.

시간 제어 펄스 에너지 램핑에서, 시간 제어는 현재의, 바람직하게는 일정한 이송 속도 및 요망되는 노치부 그리드(천공 그리드)에 적합하게 된다. 이 경우에 펄스 에너지 램프는 형상은 천공 형상을 대략적으로 나타낸다. In time controlled pulse energy ramping, the time control is adapted to the current, preferably constant, feed rate and desired notched grid (the perforation grid). In this case, the shape of the pulse energy ramp indicates roughly the shape of the perforation.

도 12 에는, 시간 제어 펄스 에너지 램핑이 일어나는 그러한 조절이 나타나 있다. 시작 또는 캐리어 함수로서 펄스 에너지(EKI)의 추이가 시간에 따라 나타나 있는데, 여기서 펄스 에너지는 예컨대 120 ns의 펄스 길이 및 50 kHz의 주파수에서 1 mJ 이다. 이 캐리어 함수는, 펄스 에너지(PRamp)(이의 추이는 도 12 에 나타나 있음)의 램프형 조절에 의해 중첩된다. 나타나 있는 실시 형태에서 펄스 램프 형상은 영과 교차하지 않는 대략 사인(sine) 형상을 갖는다. 그러나, 원리적으로는, 증가 하고 감소하는 측면부 및 일정한 파워/에너지의 정상 평탄부를 갖는 다른 램프 형상도 사용될 수 있다. 나타나 있는 실시 형태에서, 시작 또는 캐리어 함수의 조절은 미리 정해진 최대 펄스 에너지(1 mJ)가 주기적으로 감소하도록 수행되며, 그러한 감소 및 최대 펄스 에너지로의 관련된 증가(램핑)은 대략 사인형 추이를 갖는다. In Fig. 12, such adjustment is shown in which time controlled pulse energy ramping occurs. The transition of the pulse energy (E KI ) as a start or carrier function is shown with time, where the pulse energy is 1 mJ at a pulse length of, for example, 120 ns and a frequency of 50 kHz. This carrier function is superimposed by the ramp type adjustment of the pulse energy (P Ramp ) (its transition is shown in Fig. 12). In the embodiment shown, the pulse ramp shape has a substantially sinusoidal shape that does not intersect the zero. However, in principle, other ramp shapes with increasing and decreasing side portions and normal flat portions of constant power / energy may also be used. In the embodiment shown, adjustment of the start or carrier function is performed such that a predetermined maximum pulse energy (1 mJ) is periodically decreased, such a decrease and the associated increase in maximum pulse energy (ramping) has a roughly sinusoidal transition .

상기 캐리어 함수(EKI)의 적절한 조절의 결과, 램프 형상을 갖는 펄스 에너지 변화(ERamp)가 나타난다. 램프의 시간 시퀀스, 즉 펄스 에너지 램프 형상은 노치 거리(K)를 규정하며, 그래서 펄스 에너지 램프 형상은 천공 형상을 나타낸다. 이 실시 형태에서는 일정한 이송 속도가 제공되는데, 도시되어 있는 실시 형태에서 그 이송 속도는 대략 200 mm/min 이고 함수(PRamp)의 펄스 주파수/주기는 항상 11.1 Hz 이다. 레이저의 펄스 에너지(ERamp)는 동일한 주파수에서 램프 함수에 따라 변하게 되며, 노치부(K)는 상기 주파수 및 선택된 이송 속도에 따라 조절된다. 그래서, 이 실시 형태에서도, 실제 펄스 주파수(50 kHz(함수 EKI 참조)) 및 선택된 이송 속도로부터 계산되어 얻어지는 것 보다 명확히 큰 노치 거리(K)가 조절되는데, 왜냐하면 그러한 노치 거리(K)는 실질적으로 램프 함수의 선택된 주파수/주기(11.1 Hz)에 의존하기 때문이다. Appropriate regulation of the carrier function (E KI ) results in a pulse energy change (E Ramp ) with a ramp shape. The time sequence of the ramp, i. E. The pulse energy ramp shape, defines the notch distance K, so that the pulse energy ramp shape represents a perforated shape. In this embodiment a constant feed rate is provided, in the embodiment shown, the feed rate is approximately 200 mm / min and the pulse frequency / period of function P Ramp is always 11.1 Hz. The pulse energy (E Ramp ) of the laser changes in accordance with the ramp function at the same frequency, and the notch K is adjusted according to the frequency and the selected feed rate. Thus, also in this embodiment, the notch distance K, which is clearly larger than that obtained from the actual pulse frequency (see function E KI ) and the selected feed rate, is adjusted because such notch distance K is substantially / RTI > depends on the selected frequency / period (11.1 Hz) of the ramp function.

도 13 은 펄스 시퀀스 또는 펄스 주파수 조절이 일어나는 실시 형태를 나타낸다. 전술한 실시 형태와 유사하게, 1 mJ의 펄스 에너지 및 120 ns의 펄스 길이를 갖는 출력 또는 캐리어 펄스 시퀀스가 기초로서 취해진다. 이 출력 함수는 펄스 시퀀스 조절 중에 펄스 주파수를 100 kHz의 최대값과 20 kHz의 최소값 사이에서 변화시켜 조절되며, 여기서도 변화는 도 13 에 따라 대략 사인형으로 수행된다. 그리고 이 펄스 시퀀스의 주기 또는 주파수 변화는 노치 거리(K)를 결정한다. 1 mJ의 펄스 파워 및 100 kHz 범위내의 고주파수를 갖는 영역에서 최대 노치 깊이가 형성됨을 분명히 알 수 있다. 따라서, 노치 깊이는 펄스 주파수에 의존한다 (펄스 파워는 일정할 때). 나타나 있는 실시 형태에서, 펄스 조절의 주기는 11.1 Hz 이다. 이송 속도는 200 mm/min 이다. 캐리어 함수의 이러한 조절의 결과, 11.1 Hz의 조절 주파수(펄스열 주기)에서 펄스 시퀀스가 10 ∼ 50 ㎲ 에서 변하는 펄스 시퀀스 조절(EKIPf)가 얻어진다. 13 shows an embodiment in which pulse sequence or pulse frequency adjustment occurs. Similar to the previous embodiment, an output or carrier pulse sequence having a pulse energy of 1 mJ and a pulse length of 120 ns is taken as a basis. This output function is adjusted by varying the pulse frequency during the pulse sequence adjustment between a maximum value of 100 kHz and a minimum value of 20 kHz, wherein the change is also performed in a roughly sinusoidal manner according to FIG. And the period or frequency variation of this pulse sequence determines the notch distance K. [ It can clearly be seen that the maximum notch depth is formed in the region with a pulse power of 1 mJ and a high frequency in the 100 kHz range. Thus, the notch depth depends on the pulse frequency (when the pulse power is constant). In the embodiment shown, the period of pulse modulation is 11.1 Hz. The feed rate is 200 mm / min. This adjustment of the carrier function results in a pulse sequence adjustment (E KIPf ) in which the pulse sequence varies from 10 to 50 μs at a modulation frequency (pulse train period) of 11.1 Hz.

도 12 에 따른 실시 형태와 유사하게, 이러한 펄스 시퀀스 조절에서의 노치 거리(K)는 주기(11.1 Hz)로 얻어지는 것인데, 따라서 램프형(펄스 에너지 램핑)의 주파수 주기(펄스 시퀀스 조절) 또는 주기를 적절히 선택하면 천공 그리드, 즉 노치 거리(K)가 얻어진다. 설명한 실시 형태에서, 에컨대 0.3 mm의 노치 거리가 조절된다. 이러한 유형의 조절을 "주파수 요동" 이라고도 한다.Similar to the embodiment according to Fig. 12, the notch distance K in this pulse sequence adjustment is obtained in the period (11.1 Hz), so that the frequency period (pulse sequence control) or cycle A proper selection results in a perforated grid, the notch distance (K). In the described embodiment, a notch distance of 0.3 mm is adjusted. This type of adjustment is also referred to as "frequency fluctuation ".

도 14 는 노치 깊이 또는 노치 거리가 펄스 파워(P)의 변화로 변경되는 실시 형태를 매우 일반적인 형태로 도시하는데, 이 파워 조절은 동적으로 수행된다. 적절하다면 펄스 폭 및 펄스 진폭 그리고 펄스 주파수가 또한 변화된다. Fig. 14 shows, in a very general form, an embodiment in which the notch depth or notch distance is changed by a change in the pulse power P, which power adjustment is performed dynamically. The pulse width and pulse amplitude and the pulse frequency are also changed if appropriate.

기본적으로 펄스 조절 중에 버스트 모드(burst mode)가 또한 사용될 수 있는데, 이 모드에서는 고정된 펄스 수에 도달할 때까지 또는 에너지 저장 장치가 방전될 때까지 레이저 펄스가 상기 에너지 저장 장치에서 출력된다. 이 경우, 파괴 분할 노치가 완전히 형성되는 것으로 생각되며 작업물은 다른 스테이션에 이송된다. 에너지 저장 장치는 그러한 작업물 취급 중에 충전되며 그래서 다음 레이저 가공을 위한 준비가 된다. Basically, a burst mode can also be used during pulse conditioning, in which laser pulses are output from the energy storage device until a fixed number of pulses is reached or until the energy storage device is discharged. In this case, the fracture split notch is considered to be fully formed and the workpiece is transported to another station. The energy storage device is charged during such work handling and is therefore ready for the next laser machining.

도 15 에 나타나 있는 선도를 참조하여, 본 발명에 의해 밝혀진 사실을 다시 한번 정리할 것이다. 이 선도는 노치 깊이를 이송 및 펄스 주파수의 함수로 나타낸다. With reference to the diagram shown in FIG. 15, the fact revealed by the present invention will be summarized again. This diagram shows the notch depth as a function of feed and pulse frequency.

앞에서 자세히 설명한 바와 같이, 비교적 낮은 이송 속도로 큰 노치 깊이가 얻어지며, 펄스 주파수의 조절시 노치 깊이는 주파수가 높아짐에 따라 증가하게 된다. 따라서, 이송 속도가 일정할 때, 높은 주파수(100 kHz)에서의 노치 깊이는 50 kHz의 펄스 주파수의 경우의 거의 두 배이다. 이 경우, 1 mJ의 펄스 에너지, 130 ns의 펄스 길이 및 90°의 발진각으로, 100 W의 평균 출력을 갖는 레이저가 사용된다. As described in detail above, a large notch depth is obtained at a relatively low feed rate, and the notch depth at the time of adjusting the pulse frequency increases as the frequency increases. Thus, when the feed rate is constant, the notch depth at high frequencies (100 kHz) is almost twice that of the 50 kHz pulse frequency. In this case, a laser having an average power of 100 W is used with a pulse energy of 1 mJ, a pulse length of 130 ns, and an oscillation angle of 90 [deg.].

이미 반복해서 설명한 바와 같이, 이송 속도 및 레이저 팔스는 조절될 수 있다. 본 출원인은 최대 레이저 출력에서 이송 속도를 변화시키는 경향이 있는데, 노치 깊이가 이송 속도의 조절에 거의 선형적으로 의존하므로 항상 최대의 레이저 출력이 작업에 사용될 수 있다. 선형 모터 기술을 이용하여, 비가공 시간을 상당히 줄일 수 있으며, 이송 속도 조절은 비교적 간단한 방식으로 가능하다. 레이저가 스캐너 기술을 포함하면 조절은 더욱더 쉽게 될 수 있으며, 레이저의 정렬은 경사 거울 또는 광학 기구를 통해 수행되며 따라서 선형 축선은 대개 필요 없다. As already described repeatedly, the feed rate and the laser pulse can be adjusted. Applicants tend to vary the feed rate at the maximum laser power, since the notch depth is almost linearly dependent on the control of the feed rate, so that the maximum laser power can always be used for the work. Using linear motor technology, the machining time can be reduced considerably, and the feedrate adjustment is possible in a relatively simple manner. If the laser includes scanner technology, the adjustment can be made even easier, and the alignment of the laser is done through a tilted mirror or an optical instrument, and thus a linear axis is usually not needed.

본 발명은 작업물을 파괴 분할하기 위한 방법 및 이러한 방법으로 제작되는 작업물에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 이송 속도 및/또는 레이저 펄스는 레이저 가공 중에 작업물의 기하학적 형상 및/또는 레이저 출력에 따라 조절된다.The present invention relates to a method for fracture-splitting a workpiece and to a workpiece produced by such a method. According to the invention, the feed rate and / or the laser pulse are adjusted according to the geometry of the workpiece and / or the laser power during laser machining.

1 연결 로드 상단부
2 파괴면
4 파괴 분할 노치
6 노치부
8 레이저 헤드
10 포커싱 광학 기구
12 레이저 빔
14 원주벽
16 레이저 모듈
18 광 전달기
20 리콜리메이터
22 이송 축선
24 피봇 축선
26 제어 축선
28 방향 전환 거울
30 광학 기구
32 방향 전환 거울
34 노즐
36 보호 유리
38 피봇 베어링
1 connection rod top
2 fracture surface
4 fracture split notch
6 notch portion
8 laser head
10 Focusing optics
12 laser beam
14 Cylindrical wall
16 laser modules
18 Light transmission
20 recollimator
22 Feeding axis
24 Pivot axis
26 Control axis
28-way mirror
30 Optical equipment
32-way mirror
34 nozzle
36 Protection Glass
38 Pivot bearing

Claims (15)

레이저 에너지로 작업물(1)을 파괴 분할하기 위한 방법으로서, 파괴 분할면(2)을 미리 규정하는 파괴 분할 노치(4)가 레이저 빔(12)과 작업물(1) 사이의 상대 변위에 의해 형성되고, 상기 파괴 분할 노치(4)는 노치부(6)를 포함하는 천공의 형태로 되어 있고, 레이저의 펄스 파라미터가 상기 파괴 분할 노치(4)를 형성하는 동안 변화하고,
펄스 조절이 펄스 폭, 펄스 주파수, 펄스 진폭, 및 펄스 위상 중 적어도 하나를 변화시켜 수행되며, 파라미터들은 개별적으로 또는 조합되어 조절되는,
레이저 에너지로 작업물을 파괴 분할하기 위한 방법.
A method for destructively dividing a workpiece (1) with laser energy, characterized in that a fracture splitting notch (4) predefining a fracture splitting surface (2) is formed by relative displacement between the laser beam (12) And the breaking split notch 4 is in the form of a perforation including the notch 6 and the pulse parameter of the laser changes while forming the breaking split notch 4,
Wherein the pulse adjustment is performed by varying at least one of a pulse width, a pulse frequency, a pulse amplitude, and a pulse phase, the parameters being adjusted individually or in combination,
A method for fracturing and splitting a workpiece with laser energy.
제 1 항에 있어서,
상기 레이저 빔(12)은 길이 방향 노치 축선에 대해 경사지게 발진되는, 레이저 에너지로 작업물을 파괴 분할하기 위한 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the laser beam (12) is oscillated obliquely with respect to the longitudinal notch axis.
제 1 항에 있어서,
레이저의 이송 속도(V)가 상기 파괴 분할 노치(4)를 형성하는 동안 변화하는, 레이저 에너지로 작업물을 파괴 분할하기 위한 방법.
The method according to claim 1,
A method for fracturing and splitting a workpiece with laser energy, wherein a feed rate (V) of the laser varies during formation of the fracture split notch (4).
제 3 항에 있어서,
상기 이송 속도(V)는 주기 함수에 따라 변하는, 레이저 에너지로 작업물을 파괴 분할하기 위한 방법.
The method of claim 3,
Wherein said feed rate (V) varies with a periodic function.
제 3 항에 있어서,
상기 이송 속도(V)는 100 mm/min ∼ 1500 mm/min 에서 변하는, 레이저 에너지로 작업물을 파괴 분할하기 위한 방법.
The method of claim 3,
Wherein the conveying speed (V) varies from 100 mm / min to 1500 mm / min.
제 1 항에 있어서,
상기 펄스 조절은 일정한 펄스 주파수에서 시간 제어 펄스 에너지 램핑(ramping)으로 수행되는, 레이저 에너지로 작업물을 파괴 분할하기 위한 방법.
The method according to claim 1,
Wherein said pulse conditioning is performed with time controlled pulse energy ramping at a constant pulse frequency.
제 1 항에 있어서,
상기 펄스 조절은 일정한 펄스 파워로 펄스 시퀀스 또는 펄스 주파수 조절에 의해 수행되는, 레이저 에너지로 작업물을 파괴 분할하기 위한 방법.
The method according to claim 1,
Wherein said pulse adjustment is performed by pulse sequence or pulse frequency modulation with constant pulse power.
제 1 항에 있어서,
사용되는 레이저가 섬유 레이저인, 레이저 에너지로 작업물을 파괴 분할하기 위한 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the laser used is a fiber laser, wherein the laser energy destroys the work piece.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 파괴 분할 노치(4)는 노치부(6)가 연장되어 있는 연속적인 노치 베이스를 갖는, 레이저 에너지로 작업물을 파괴 분할하기 위한 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The breaking split notch (4) has a continuous notch base with a notch (6) extended.
삭제delete 제 8 항에 따른 레이저 에너지로 작업물을 파괴 분할하기 위한 방법을 실시하기 위한 레이저 유닛으로서,
섬유 레이저,
가공될 작업물 상에 레이저 빔(12)을 집중시키기 위한 것이며, 이송 방향으로 작용하는 적어도 하나의 이송 축선(22)을 포함하는 레이저 헤드(8), 및
파괴 분할 노치(4)의 형성 중에 상기 섬유 레이저의 펄스 파라미터를 변화시키기 위한 제어 유닛(16)
을 포함하고,
펄스 조절이 펄스 폭, 펄스 주파수, 펄스 진폭, 및 펄스 위상 중 적어도 하나를 변화시켜 수행되며, 파라미터들은 개별적으로 또는 조합되어 조절되는,
레이저 유닛.
A laser unit for implementing a method for fracture-splitting a workpiece with laser energy according to claim 8,
Fiber lasers,
A laser head (8) for focusing a laser beam (12) on a workpiece to be machined, the laser head (8) comprising at least one transfer axis (22)
A control unit (16) for changing the pulse parameters of the fiber laser during formation of the fracture split notch (4)
/ RTI >
Wherein the pulse adjustment is performed by varying at least one of a pulse width, a pulse frequency, a pulse amplitude, and a pulse phase, the parameters being adjusted individually or in combination,
Laser unit.
제 11 항에 있어서,
상기 제어 유닛(16)은 상기 파괴 분할 노치(4)의 형성 중에 상기 섬유 레이저의 이송 속도(V)를 변화시키는 레이저 유닛.
12. The method of claim 11,
Wherein the control unit (16) changes the feed rate (V) of the fiber laser during formation of the breaking split notch (4).
제 12 항에 있어서,
상기 이송 축선(22)은, 파괴 분할 노치(4)의 형성 중에 이송 속도(V)의 변화가 0.5 g 보다 큰 가속도로 가능하도록 되어 있는 레이저 유닛.
13. The method of claim 12,
Wherein said transfer axis (22) is such that the change in the feed rate (V) during the formation of the fracture split notch (4) is made possible with an acceleration greater than 0.5 g.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 섬유 레이저의 평균 출력은 20 kHz 이상의 최대 펄스율에서 100 W 이하인 레이저 유닛.
13. The method according to claim 11 or 12,
Wherein the average power of the fiber laser is 100 W or less at a maximum pulse rate of 20 kHz or more.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
미리 정해진 노치 거리(K)가 조절되도록 상기 레이저의 펄스의 조절의 주기가 선택되는 레이저 유닛.
13. The method according to claim 11 or 12,
Wherein a period of adjustment of the pulse of the laser is selected such that a predetermined notch distance (K) is adjusted.
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