KR102549627B1 - Method for laser cutting - Google Patents

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주식회사 에이치케이
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Abstract

본 발명은 절단대상물에 대한 레이저 절단 가공 시 절단대상물의 두께 변화에 따라 노즐의 위치 또는 레이저빔의 조사 영역을 적절히 조절함으로써, 다양한 두께를 가지는 절단대상물을 효과적으로 절단 가공하면서도 가공면에 대한 가공 품질을 높일 수 있는 레이저 절단 가공방법을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 절단대상물의 상측에서 포커싱되어 상기 절단대상물의 표면에서 디포커싱된 상태로 레이저빔을 조사하면서 상기 절단대상물을 절단 가공하되, 노즐은 상기 절단대상물의 표면으로부터 제1간격으로 이격하여 배치되고, 이때, 레이저빔의 초점은 상기 노즐의 유로 내부에 배치되도록 상기 절단대상물의 표면으로부터 상기 제1간격보다 큰 제2간격으로 이격하여 배치되는 특징을 개시한다.The present invention appropriately adjusts the location of the nozzle or the irradiation area of the laser beam according to the change in the thickness of the cutting object during laser cutting of the object to be cut, thereby effectively cutting and processing objects having various thicknesses while improving the processing quality of the processed surface. It is to provide a laser cutting processing method that can be improved. For this purpose, the present invention focuses on the upper side of the cutting object and cuts and processes the cutting object while irradiating a laser beam in a defocused state on the surface of the cutting object, and the nozzle is spaced apart from the surface of the cutting object at a first interval Disclosed, at this time, the focal point of the laser beam is spaced apart from the surface of the object to be cut at a second interval greater than the first interval so as to be disposed inside the passage of the nozzle.

Description

레이저 절단 가공방법{METHOD FOR LASER CUTTING}Laser cutting processing method {METHOD FOR LASER CUTTING}

본 발명은 레이저 절단 가공방법에 관한 것으로, 상세하게는 레이저빔을 이용하여 소재, 두께 등 다양한 종류의 절단대상물에 대한 효과적인 절단 가공이 가능하면서도 우수한 가공 품질을 제공할 수 있는 레이저 절단 가공방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser cutting processing method, and more particularly, to a laser cutting processing method capable of providing excellent processing quality while enabling effective cutting processing for various types of objects to be cut, such as material and thickness, using a laser beam. will be.

대상물에 홀을 형성하거나 대상물을 절단하는 등 미세 정밀 가공 분야에서는 레이저를 이용한 가공 장치 및 방법이 폭넓게 이용된다.In the field of fine precision processing, such as forming a hole in an object or cutting an object, a processing device and method using a laser are widely used.

레이저 절단 가공의 품질은 소재 및 두께 등 절단대상물의 종류, 사용되는 레이저빔의 특성 및 어시스트가스의 압력 등 다양한 가공 조건에 따라 변화된다.The quality of laser cutting processing varies depending on various processing conditions, such as the type of cutting object such as material and thickness, the characteristics of the laser beam used, and the pressure of the assist gas.

특히, 절단대상물의 소재에 적합한 레이저빔이 설정되었다 하더라도 절단 두께에 따라 레이저빔의 파워 및 어시스트가스의 압력 등 가공 조건에 대한 매우 정교한 제어가 요구된다. 예를 들어, 절단 두께에 따라 레이저빔의 파워 또는 어시스트가스의 압력을 직접적으로 조절하는 것만으로는 가공면에서의 표면 거칠기(Roughness)의 변화량이나 버(Burr)의 발생 정도를 제어하기가 어려운 문제가 있다. 더구나, 절단대상물이 강재일 경우에는 레이저빔의 파워 및 어시스트가스의 압력 변화에 따라 가공면의 가공 품질에 더욱 큰 영향을 받게 된다.In particular, even if a laser beam suitable for the material of the object to be cut is set, very precise control of processing conditions such as power of the laser beam and pressure of the assist gas is required according to the cutting thickness. For example, it is difficult to control the amount of change in surface roughness or the degree of occurrence of burrs on the machined surface simply by directly adjusting the power of the laser beam or the pressure of the assist gas according to the cutting thickness. there is Moreover, when the object to be cut is a steel material, the processing quality of the machined surface is more greatly affected by changes in the power of the laser beam and the pressure of the assist gas.

대한민국 등록특허공보 제1800306호 (2017.11.22.공고)Republic of Korea Patent Registration No. 1800306 (2017.11.22. Notice)

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는 절단대상물에 대한 레이저 절단 가공 시, 레이저빔의 파워 및 어시스트가스의 압력과 무관하게 노즐의 위치 또는 레이저빔의 조사 영역을 적절히 조절함으로써, 다양한 두께를 가지는 절단대상물에 대한 효과적인 절단 가공과 가공면의 가공 품질을 높일 수 있는 레이저 절단 가공방법을 제공함에 있다.An object of the present invention to solve the above problems is to properly adjust the position of the nozzle or the irradiation area of the laser beam regardless of the power of the laser beam and the pressure of the assist gas during laser cutting of the object to be cut, thereby providing various thicknesses. The object of the present invention is to provide a laser cutting processing method capable of effectively cutting an object to be cut and improving the processing quality of a processed surface.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. .

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 레이저 절단 가공방법은, 절단대상물의 상측에서 포커싱되어 상기 절단대상물의 표면에서 디포커싱된 상태로 레이저빔을 조사하면서 상기 절단대상물을 절단 가공하되, 노즐은 상기 절단대상물의 표면으로부터 제1간격으로 이격하여 배치되고, 이때, 레이저빔의 초점은 상기 노즐의 유로 내부에 배치되도록 상기 절단대상물의 표면으로부터 상기 제1간격보다 큰 제2간격으로 이격하여 배치되는 것을 특징으로 한다.A laser cutting processing method according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problems is focused on the upper side of the cutting object and cutting and processing the cutting object while irradiating a laser beam in a defocused state on the surface of the cutting object , The nozzle is spaced apart from the surface of the object to be cut by a first distance, and at this time, the focus of the laser beam is spaced apart from the surface of the object to be cut by a second distance greater than the first distance so as to be disposed inside the passage of the nozzle. It is characterized in that it is arranged by.

본 실시예에 따른 레이저 절단 가공방법에 있어서, 상기 제2간격은 상기 절단대상물의 두께가 두꺼울수록 크게 조절될 수 있다.In the laser cutting method according to the present embodiment, the second interval may be adjusted as the thickness of the object to be cut increases.

본 실시예에 따른 레이저 절단 가공방법에 있어서, 상기 유로는 레이저빔 및 어시스트가스가 통과하는 유동방향을 따라 유로단면적이 점차적으로 감소하는 아음속형성부와, 상기 아음속형성부에 연결되며 상기 아음속형성부로부터 상기 유동방향을 따라 유로단면적이 점차적으로 증가하는 초음속형성부와, 상기 아음속형성부 및 상기 초음속형성부 사이의 경계를 형성하는 음속경계부를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 레이저빔의 초점은 상기 음속경계부 또는 상기 초음속형성부에 배치될 수 있다.In the laser cutting method according to the present embodiment, the flow path is connected to the subsonic speed forming part and the subsonic speed forming part in which the cross-sectional area of the flow path gradually decreases along the flow direction through which the laser beam and the assist gas pass, and the subsonic speed forming part may include a supersonic velocity forming unit in which a cross-sectional area of the channel gradually increases along the flow direction, and a sound velocity boundary unit forming a boundary between the subsonic velocity forming unit and the supersonic velocity forming unit, in this case, the focus of the laser beam is It may be disposed in the sonic boundary unit or the supersonic velocity forming unit.

본 실시예에 따른 레이저 절단 가공방법에 있어서, 상기 절단대상물의 표면에 디포커싱되는 상기 레이저빔의 조사 영역의 단면적은 상기 절단대상물의 두께가 두꺼울수록 크게 조절될 수 있다.In the laser cutting processing method according to the present embodiment, the cross-sectional area of the irradiation area of the laser beam defocused on the surface of the object to be cut may be adjusted larger as the thickness of the object to be cut is thicker.

본 실시예에 따른 레이저 절단 가공방법에 있어서, 상기 제1간격은 상기 절단대상물의 두께가 두꺼울수록 크게 조절될 수 있다.In the laser cutting method according to the present embodiment, the first interval may be adjusted as the thickness of the object to be cut increases.

본 실시예에 따른 레이저 절단 가공방법에 있어서, 상기 레이저빔의 최소 출력은 10kW일 수 있다.In the laser cutting method according to the present embodiment, the minimum power of the laser beam may be 10kW.

본 실시예에 따른 레이저 절단 가공방법에 있어서, 상기 절단대상물의 두께가 6mm 내지 40mm 일 때, 상기 제1간격은 0.5mm 내지 2.8mm 범위에서 설정될 수 있고, 상기 제2간격은 6mm 내지 12mm 범위에서 설정될 수 있다.In the laser cutting method according to the present embodiment, when the thickness of the object to be cut is 6 mm to 40 mm, the first interval may be set in the range of 0.5 mm to 2.8 mm, and the second interval is in the range of 6 mm to 12 mm. can be set in

본 발명에 따르면, 절단대상물에 대한 레이저 절단 가공 시, 절단대상물의 두께 변화에 따라 노즐의 위치 또는 레이저빔의 조사 영역을 적절히 조절함으로써, 다양한 두께를 가지는 절단대상물을 효과적으로 절단 가공할 수 있고, 가공면에 대한 가공 품질을 크게 높일 수 있다.According to the present invention, during laser cutting of an object to be cut, by appropriately adjusting the position of the nozzle or the irradiation area of the laser beam according to the change in the thickness of the object to be cut, objects having various thicknesses can be effectively cut and processed. The processing quality of cotton can be greatly improved.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 절단 가공방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 절단대상물의 두께 변화에 따라 노즐의 위치 및 레이저빔의 조사 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 노즐의 유로 내부에 배치되는 레이저빔의 초점 위치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a laser cutting processing method according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the location of a nozzle and irradiation characteristics of a laser beam according to a change in the thickness of an object to be cut according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a focal position of a laser beam disposed inside a passage of a nozzle according to an embodiment of the present invention.

이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용될 수 있으며 이에 따른 부가적인 설명은 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention in which the above-described problem to be solved can be realized in detail will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiments, the same name and the same reference numeral may be used for the same configuration, and additional description accordingly may be omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 절단 가공방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 절단대상물의 두께 변화에 따라 노즐의 위치 및 레이저빔의 조사 특성을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 노즐의 유로 내부에 배치되는 레이저빔의 초점 위치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a laser cutting processing method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining the position of a nozzle and the irradiation characteristics of a laser beam according to a change in thickness of an object to be cut according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a view for explaining a focal position of a laser beam disposed inside a passage of a nozzle according to an embodiment of the present invention.

먼저, 레이저 절단 가공의 품질은 절단대상물(1)의 소재, 두께 등의 특성과, 절단대상물에 조사되는 레이저빔의 특성 및 어시스트가스의 압력 등 다양한 가공 조건에 따라 변화될 수 있다.First, the quality of the laser cutting process can be changed according to various processing conditions such as the material and thickness of the object to be cut (1), the characteristics of the laser beam irradiated to the object to be cut, and the pressure of the assist gas.

여기서, 절단대상물(1)의 소재가 결정되었다 하더라도 절단대상물(1)의 절단 두께에 따라 레이저빔의 파워 및 어시스트가스의 압력 등 가공 조건에 대한 매우 정교한 제어가 요구된다. 예를 들어, 레이저 절단 가공 시 사용되는 레이저빔의 파워를 직접적으로 변화시키거나 어시스트가스의 압력을 직접적으로 변화시키는 것만으로는 절단 두께에 따른 가공면에서의 표면 거칠기(Roughness)의 변화량이나 버(Burr)의 발생 정도를 제어하기가 매우 곤란하다. 특히, 강재의 절단대상물(1)은 소재의 특성 상 가공 조건에 따른 가공 품질에 많은 영향을 받게 된다.Here, even if the material of the object to be cut 1 is determined, very precise control of processing conditions such as the power of the laser beam and the pressure of the assist gas is required according to the cutting thickness of the object to be cut 1. For example, by directly changing the power of the laser beam used during laser cutting or directly changing the pressure of the assist gas, the amount of change in surface roughness or burr ( It is very difficult to control the degree of occurrence of burr. In particular, the object to be cut 1 of steel is greatly affected by the processing quality according to the processing conditions due to the nature of the material.

이에 본 발명은 절단대상물(1)에 대한 레이저 절단 가공 시, 레이저빔(LB)의 파워 및 어시스트가스(AG)의 압력과 무관하게 노즐(100)의 위치 또는 레이저빔(LB)의 조사 영역을 적절히 조절함으로써, 절단대상물(1)에 대한 효과적인 절단 가공과 가공면의 가공 품질을 높일 수 있도록 한 것이다.Accordingly, in the present invention, during laser cutting of the object to be cut (1), the position of the nozzle 100 or the irradiation area of the laser beam (LB) regardless of the power of the laser beam (LB) and the pressure of the assist gas (AG). By appropriately adjusting, it is possible to increase the effective cutting process for the object to be cut (1) and the quality of the processed surface.

특히, 본 발명은 절단대상물(1)의 두께(t) 변화에 따라 노즐(100)의 위치 및 레이저빔(LB)의 조사 영역을 적절히 조절함으로써, 다양한 두께(t)를 가지는 절단대상물(1)에 대한 효과적인 절단 가공과 가공면의 가공 품질을 높일 수 있도록 한다.In particular, the present invention appropriately adjusts the position of the nozzle 100 and the irradiation area of the laser beam LB according to the change in the thickness (t) of the object to be cut (1), thereby cutting the object (1) having a variety of thickness (t) It is possible to improve the effective cutting process and the processing quality of the machined surface.

먼저, 본 실시예에 따른 레이저 절단 가공방법이 적용되는 절단대상물(1)로는 강재가 사용될 수 있고, 강재로는 탄소강이나 스테인레스 스틸이 사용될 수 있다. 또한, 적용되는 레이저빔(LB)은 최소 출력이 10kM으로 설정될 수 있다. 또한, 어시스트가스(AG)로는 산소가 사용될 수 있다.First, a steel material may be used as the object to be cut 1 to which the laser cutting method according to the present embodiment is applied, and carbon steel or stainless steel may be used as the steel material. In addition, the minimum power of the applied laser beam LB may be set to 10 kM. Also, oxygen may be used as the assist gas AG.

그리고, 기본적으로 본 실시예에 따른 레이저 절단 가공방법은 노즐(100)에서 출사되는 레이저빔(LB)이 절단대상물(1)의 상측에서 포커싱되어 절단대상물(1)의 표면에서 디포커싱된 상태로 조사되면서 절단대상물(1)을 절단 가공할 수 있다. 이처럼 절단대상물(1)의 표면에서 디포커싱된 상태로 레이저빔(LB)이 조사됨에 따라, 절단대상물(1)의 효과적인 절단 가공이 수행될 수 있고, 가공면에 대한 거칠기를 낮추거나 다량의 버 발생을 억제하는 등 가공면에 대한 가공 품질을 높일 수 있다.And, basically, in the laser cutting method according to this embodiment, the laser beam LB emitted from the nozzle 100 is focused on the upper side of the object to be cut (1) and defocused on the surface of the object (1). While being irradiated, the cutting object 1 can be cut and processed. In this way, as the laser beam LB is irradiated in a defocused state on the surface of the object to be cut (1), effective cutting of the object (1) can be performed, and the roughness of the machined surface can be reduced or a large amount of burrs can be performed. It is possible to improve the processing quality of the machined surface, such as suppressing the occurrence.

구체적으로, 본 실시예에 따른 레이저 절단 가공방법은 절단대상물(1)의 상측에 노즐(100)을 배치하는 노즐배치단계와, 상기 노즐(100)로부터 레이저빔(LB)을 출사하며 절단대상물(1)을 절단 가공하는 절단단계를 포함할 수 있다.Specifically, the laser cutting processing method according to the present embodiment includes a nozzle arrangement step of arranging the nozzle 100 on the upper side of the object to be cut 1, and a laser beam LB emitted from the nozzle 100 to the object to be cut ( 1) may include a cutting step of cutting and processing.

노즐(100)은 레이저빔(LB) 및 어시스트가스(AG)가 경유하도록 관통 형성되는 유로(110)를 가질 수 있으며, 유로(110)를 통하여 레이저빔(LB)이 절단대상물(1)에 조사될 수 있고, 동시에 어시스트가스(AG)가 절단대상물(1)에 분사 공급될 수 있다.The nozzle 100 may have a passage 110 through which the laser beam LB and the assist gas AG pass, and the laser beam LB is irradiated to the object 1 through the passage 110. It can be, and at the same time assist gas (AG) can be injected and supplied to the object to be cut (1).

또한, 노즐(100)의 유로(110)는 레이저빔(LB) 및 어시스트가스(AG)가 통과하는 유동방향을 따라 유로단면적이 점차적으로 감소하는 아음속형성부(111)와, 아음속형성부(111)에 연결되며 아음속형성부(111)로부터 유동방향을 따라 유로단면적이 점차적으로 증가하는 초음속형성부(113)와, 아음속형성부(111) 및 초음속형성부(113) 사이의 경계를 형성하는 음속경계부(115)를 포함할 수 있으며, 이때 초음속형성부(113)가 종료되는 부분이 유로(110)의 출구(101)에 해당될 수 있다.In addition, the flow path 110 of the nozzle 100 includes a subsonic speed forming unit 111 in which the cross-sectional area of the flow path gradually decreases along the flow direction in which the laser beam LB and the assist gas AG pass, and the subsonic speed forming unit 111 ) and the supersonic speed forming part 113 in which the passage cross-sectional area gradually increases along the flow direction from the subsonic speed forming part 111, and the sound speed forming the boundary between the subsonic speed forming part 111 and the supersonic speed forming part 113 It may include the boundary portion 115, and in this case, the portion where the supersonic velocity forming portion 113 ends may correspond to the outlet 101 of the flow path 110.

노즐배치단계에서 노즐(100)은 절단대상물(1)로부터 제1간격(d1)으로 이격하여 배치될 수 있다. 즉, 레이저빔(LB)이 경유하는 유로(110)의 출구(101)는 절단대상물(1)의 표면으로부터 제1간격(d1)으로 이격하여 배치될 수 있다.In the nozzle arrangement step, the nozzle 100 may be spaced apart from the object to be cut 1 by a first distance d1. That is, the outlet 101 of the flow path 110 through which the laser beam LB passes may be spaced apart from the surface of the object 1 by a first distance d1.

제1간격(d1)은 절단대상물(1)의 두께(t)에 따라 조절될 수 있다.The first interval (d1) may be adjusted according to the thickness (t) of the cutting object (1).

도 2의 (a)에서와 같이, 절단대상물(1)의 두께(t1)가 상대적으로 얇아질수록 제1간격(d11)은 작아질 수 있다. 실시예에 따른 절단대상물(1)의 최소 두께(t1)는 6mm일 수 있고, 이때 제1간격(d11)의 최소 크기는 0.5mm일 수 있다.As shown in (a) of FIG. 2, as the thickness t1 of the object to be cut 1 becomes relatively thinner, the first interval d11 may become smaller. The minimum thickness t1 of the object to be cut 1 according to the embodiment may be 6 mm, and in this case, the minimum size of the first interval d11 may be 0.5 mm.

그리고, 도 2의 (b)에서와 같이, 절단대상물(1)의 두께(t2)가 상대적으로 두꺼울수록 제1간격(d12)은 커질 수 있다. 실시예에 따른 절단대상물(1)의 최대 두께(t2)는 40mm일 수 있고, 이때 제1간격(d12)의 최소 크기는 2.8mm일 수 있다.And, as shown in (b) of FIG. 2, the first interval d12 may be increased as the thickness t2 of the object to be cut 1 is relatively thick. The maximum thickness t2 of the object to be cut 1 according to the embodiment may be 40 mm, and in this case, the minimum size of the first interval d12 may be 2.8 mm.

이처럼 절단대상물(1)의 두께(t)에 따라 제1간격(d1)의 크기를 조절함으로써, 어시스트가스(AG)의 공급 압력과 무관하게 유로(110)를 통해 절단대상물(1)의 절단영역으로 공급되는 어시스트가스(AG)의 장입량이 조절될 수도 있다. 어시스트가스(AG)의 장입량은 절단대상물(1)의 절단되는 소재의 양과 적정의 균형을 맞춤으로써 가공면의 가공 품질을 높일 수 있다.As such, by adjusting the size of the first interval d1 according to the thickness t of the object 1 to be cut, the cutting area of the object 1 to be cut through the flow path 110 regardless of the supply pressure of the assist gas AG. The charging amount of the assist gas AG supplied to may be adjusted. The charging amount of the assist gas (AG) can improve the processing quality of the processing surface by balancing the amount of the material to be cut of the object 1 to be cut properly.

절단단계에서 레이저빔(LB)의 초점(fP)은 절단대상물(1)의 표면으로부터 제2간격(d2)으로 이격하여 배치될 수 있다. 이때, 제2간격(d2)은 제1간격(d1)보다 클 수 있고, 이에 따라 레이저빔(LB)의 초점(fP)은 노즐(100)의 유로(110) 내부에 배치될 수 있다. 실시예에 따른 레이저빔(LB)의 초점(fP)은 유로(110)의 음속경계부(115) 또는 초음속형성부(113)에 배치될 수 있다.In the cutting step, the focal point fP of the laser beam LB may be spaced apart from the surface of the object 1 by a second distance d2. In this case, the second interval d2 may be greater than the first interval d1, and accordingly, the focal point fP of the laser beam LB may be disposed inside the passage 110 of the nozzle 100. The focal point fP of the laser beam LB according to the embodiment may be disposed at the sound velocity boundary portion 115 or the supersonic velocity forming portion 113 of the passage 110 .

제1간격(d1)과 마찬가지 제2간격(d2)도 절단대상물(1)의 두께(t)에 따라 조절될 수 있다.Like the first interval (d1), the second interval (d2) can also be adjusted according to the thickness (t) of the cutting object (1).

도 2의 (a)에서와 같이, 절단대상물(1)의 두께(t1)가 상대적으로 얇아질수록 제2간격(d21)은 작아질 수 있다. 즉, 절단대상물(1)의 두께(t1)가 상대적으로 얇아질수록 레이저빔(LB)의 초점(fP)은 유로(110)의 초음속형성부(113)의 하부영역으로 이동될 수 있다. 실시예에 따른 절단대상물(1)의 최소 두께(t1)가 6mm일 때, 제2간격(d21)의 최소 크기는 6mm일 수 있다.As shown in (a) of FIG. 2, the second interval d21 may become smaller as the thickness t1 of the object to be cut 1 becomes relatively thinner. That is, as the thickness t1 of the object to be cut 1 becomes relatively thinner, the focal point fP of the laser beam LB may be moved to the lower region of the supersonic velocity forming unit 113 of the flow path 110. When the minimum thickness t1 of the object to be cut 1 according to the embodiment is 6 mm, the minimum size of the second interval d21 may be 6 mm.

그리고, 도 2의 (b)에서와 같이, 절단대상물(1)의 두께(t2)가 상대적으로 두꺼울수록 제2간격(d22)은 커질 수 있다. 즉, 절단대상물(1)의 두께(t2)가 상대적으로 두꺼울수록 노즐(100)의 유로(110)의 음속경계부(115)를 향해 상부영역으로 이동될 수 있다. 실시예에 따른 절단대상물(1)의 최대 두께(t2)가 40mm일 때, 제2간격(d22)의 최대 크기는 12mm일 수 있다.And, as in (b) of FIG. 2, the second interval d22 may increase as the thickness t2 of the object 1 to be cut is relatively thick. That is, as the thickness t2 of the object to be cut 1 is relatively thick, it can be moved toward the upper region of the sound velocity boundary 115 of the passage 110 of the nozzle 100 . When the maximum thickness t2 of the object to be cut 1 according to the embodiment is 40 mm, the maximum size of the second interval d22 may be 12 mm.

한편, 절단단계에서 절단대상물(1)의 표면에는 디포커싱되는 레이저빔(LB)의 조사 영역의 단면적(A)이 마련될 수 있는데, 앞서 설명한 제1간격(d1) 및 제2간격(d2)과 마찬가지 단면적(A)도 절단대상물(1)의 두께(t)에 따라 조절될 수 있다.On the other hand, in the cutting step, the cross-sectional area A of the irradiation area of the laser beam LB to be defocused may be provided on the surface of the object to be cut 1, the first interval d1 and the second interval d2 described above. Similarly, the cross-sectional area (A) can also be adjusted according to the thickness (t) of the cutting object (1).

도 2의 (a)에서와 같이, 절단대상물(1)의 두께(t1)가 상대적으로 얇아질수록 절단대상물(1)의 표면에는 디포커싱되는 레이저빔(LB)의 단면적(A1)은 작아지게 설정될 수 있다. 단면적(A1)이 작아지면 절단대상물(1)의 절단폭이 작아질 수 있다.As shown in (a) of FIG. 2, as the thickness t1 of the object to be cut (1) becomes relatively thinner, the cross-sectional area (A1) of the defocused laser beam (LB) on the surface of the object (1) becomes smaller can be set. When the cross-sectional area A1 is reduced, the cutting width of the object to be cut 1 may be reduced.

이처럼 절단대상물(1)의 표면에는 디포커싱되는 레이저빔(LB)의 단면적(A1)이 작아지게 설정될 경우, 상대적으로 얇은 두께(t1)를 가지는 절단대상물(1)의 절단영역에 적정의 에너지 강도가 균일하게 전달될 수 있도록, 가공속도(V1)는 상대적으로 빠르게 설정될 수 있고, 레이저빔(LB)의 출력은 상대적으로 높아질 수 있다.In this way, when the cross-sectional area A1 of the defocused laser beam LB is set to be small on the surface of the object to be cut (1), the appropriate energy is applied to the cutting area of the object to be cut (1) having a relatively thin thickness (t1). The processing speed (V1) can be set relatively fast, and the output of the laser beam (LB) can be relatively high so that the intensity can be transmitted uniformly.

그리고, 도 2의 (b)에서와 같이, 절단대상물(1)의 두께(t2)가 상대적으로 두꺼울수록 절단대상물(1)의 표면에는 디포커싱되는 레이저빔(LB)의 단면적(A2)은 커지게 설정될 수 있다. 단면적(A2)이 커지면 절단대상물(1)의 절단폭이 커질 수 있다.And, as shown in (b) of FIG. 2, as the thickness t2 of the object to be cut (1) is relatively thick, the cross-sectional area (A2) of the defocused laser beam (LB) on the surface of the object (1) is increased. can be set loosely. When the cross-sectional area (A2) increases, the cutting width of the object to be cut (1) can be increased.

이처럼 절단대상물(1)의 표면에는 디포커싱되는 레이저빔(LB)의 단면적(A2)이 커지게 설정될 경우, 상대적으로 두꺼운 두께(t2)를 가지는 절단대상물(1)의 절단영역에 적정의 에너지 강도가 균일하게 전달될 수 있도록, 가공속도(V2)는 상대적으로 느리게 설정될 수 있고, 레이저빔(LB)의 출력은 상대적으로 낮아질 수 있다.In this way, when the cross-sectional area A2 of the defocused laser beam LB is set to be large on the surface of the object to be cut (1), the appropriate energy is applied to the cutting area of the object to be cut (1) having a relatively thick thickness (t2). The processing speed V2 may be set relatively slowly, and the output of the laser beam LB may be relatively low so that the intensity may be uniformly transmitted.

절단대상물(1)의 표면에 디포커싱되는 레이저빔(LB)의 조사 영역의 단면적(A)의 크기는 제1간격(d1)을 변화시킴으로써 조절될 수 있고, 제2간격(d2)을 변화시킴으로써 조절될 수도 있다.The size of the cross-sectional area A of the irradiation area of the laser beam LB defocused on the surface of the object to be cut 1 can be adjusted by changing the first distance d1, and by changing the second distance d2. may be regulated.

이상에서와 같이, 도 2의 (a)에서와 같이, 절단대상물(1)의 두께(t1)가 상대적으로 얇아질 경우에는 제1간격(d11), 제2간격(d21) 및 단면적(A1) 중 적어도 어느 하나의 크기를 상대적으로 작게 설정하고, 도 2의 (b)에서와 같이, 절단대상물(1)의 두께(t2)가 상대적으로 두꺼워질 경우에는 제1간격(d12), 제2간격(d22) 및 단면적(A2) 중 적어도 어느 하나의 크기를 상대적으로 크게 설정함으로써, 레이저빔(LB)의 설정된 출력과 무관하게 절단에 요구되는 적정의 에너지 강도를 제공하여 절단대상물(1)을 효과적으로 절단 가공할 수 있고, 가공면에 대한 거칠기를 낮추고 다량의 버 발생을 억제하는 등 가공 품질을 크게 높일 수 있다.As in the above, as in (a) of Figure 2, when the thickness (t1) of the object to be cut (1) is relatively thin, the first interval (d11), the second interval (d21) and the cross-sectional area (A1) At least one of the sizes is set relatively small, and as shown in (b) of FIG. 2, when the thickness t2 of the object to be cut 1 becomes relatively thick, the first interval d12 and the second interval By setting the size of at least one of (d22) and cross-sectional area (A2) relatively large, regardless of the set output of the laser beam (LB), it provides an appropriate energy intensity required for cutting to effectively cut the object (1). Cutting can be performed, and the processing quality can be greatly improved, such as reducing the roughness of the processed surface and suppressing the generation of a large amount of burrs.

또한, 도 2의 (a)에서와 같이, 절단대상물(1)의 두께(t1)가 상대적으로 얇아지면 제1간격(d11)의 크기를 상대적으로 작게 설정하고, 도 2의 (b)에서와 같이, 절단대상물(1)의 두께(t2)가 상대적으로 두꺼워지면 제1간격(d12)의 크기를 상대적으로 크게 설정하면, 어시스트가스(AG)의 공급 압력과 무관하게 절단대상물(1)의 절단영역으로 공급되는 어시스트가스(AG)의 장입량이 절단대상물(1)에서 절단되는 소재의 양과 적정의 균형을 맞출 수 있게 된다. 이로 인하여 가공면의 가공 품질을 더욱 높일 수 있게 된다.In addition, as in FIG. 2 (a), when the thickness t1 of the object to be cut 1 becomes relatively thin, the size of the first interval d11 is set relatively small, and as shown in FIG. 2 (b) , When the thickness (t2) of the object to be cut (1) becomes relatively thick, if the size of the first interval (d12) is set relatively large, the cutting area of the object (1) to be cut is independent of the supply pressure of the assist gas (AG). It is possible to properly balance the amount of material to be cut from the cutting target object (1) and the charging amount of the assist gas (AG) supplied to. As a result, the processing quality of the processing surface can be further improved.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, but those skilled in the art can make various modifications to the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. may be modified or changed.

1: 절단대상물
100: 노즐
d1: 제1간격(절단대상물 및 노즐 간의 거리)
d2: 제2간격(절단대상물 및 레이저빔의 초점 간의 거리)1: object to be cut
100: nozzle
d1: 1st interval (distance between cutting object and nozzle)
d2: Second interval (distance between the object to be cut and the focal point of the laser beam)

Claims (7)

절단대상물의 상측에서 포커싱되어 상기 절단대상물의 표면에서 디포커싱된 상태로 레이저빔을 조사하면서 상기 절단대상물을 절단 가공하되,
노즐의 유로는,
레이저빔 및 어시스트가스가 통과하는 유동방향을 따라 유로단면적이 점차적으로 감소하는 아음속형성부와,
상기 아음속형성부에 연결되며 상기 아음속형성부로부터 상기 유동방향을 따라 유로단면적이 점차적으로 증가하는 초음속형성부와,
상기 아음속형성부 및 상기 초음속형성부 사이의 경계를 형성하는 음속경계부를 포함하고,
상기 초음속형성부가 종료되는 부분인 상기 유로의 출구는 상기 절단대상물의 표면으로부터 제1간격으로 이격하여 배치되고,
레이저빔의 초점은 상기 절단대상물의 표면으로부터 상기 제1간격보다 큰 제2간격으로 이격하여, 상기 출구 및 상기 음속경계부의 사이 영역인 상기 초음속형성부의 내부에 배치되며,
상기 절단대상물의 두께가 두꺼워지면, 절단영역으로 공급되는 어시스트가스의 장입량이 증대되도록 상기 제1간격이 커지게 설정되고, 레이저빔의 초점이 상기 음속경계부를 향해 상부로 이동되도록 상기 제2간격이 커지게 설정되며,
상기 절단대상물의 두께가 얇아지면, 절단영역으로 공급되는 어시스트가스의 장입량이 감소되도록 상기 제1간격이 작아지게 설정되고, 레이저빔의 초첨이 상기 출구를 향해 하부로 이동되도록 상기 제2간격이 작아지게 설정되며,
상기 제1간격은 0.5mm 내지 2.8mm 범위에서 설정되고,
상기 제2간격은 6mm 내지 12mm 범위에서 설정되는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 가공방법.Cutting and processing the object to be cut while irradiating a laser beam focused on the upper side of the object to be cut and defocused on the surface of the object to be cut,
The flow path of the nozzle is
A subsonic speed forming unit in which the cross-sectional area of the passage gradually decreases along the flow direction through which the laser beam and the assist gas pass;
a supersonic velocity forming unit connected to the subsonic velocity forming unit and gradually increasing in cross-sectional area of the passage along the flow direction from the subsonic velocity forming unit;
A sound velocity boundary portion forming a boundary between the subsonic velocity forming portion and the supersonic velocity forming portion,
The outlet of the passage, which is the end of the supersonic speed forming unit, is spaced apart from the surface of the object to be cut at a first interval,
The focal point of the laser beam is spaced apart from the surface of the object to be cut by a second distance greater than the first distance, and is disposed inside the supersonic speed forming part, which is a region between the exit and the sound speed boundary part,
When the thickness of the object to be cut becomes thicker, the first interval is set to increase so that the charging amount of the assist gas supplied to the cutting area increases, and the second interval is set so that the focus of the laser beam moves upward toward the sound velocity boundary. set to increase
When the thickness of the object to be cut is reduced, the first interval is set to be smaller so that the charging amount of the assist gas supplied to the cutting area is reduced, and the second interval is set to be smaller so that the focus of the laser beam moves downward toward the outlet is set,
The first interval is set in the range of 0.5 mm to 2.8 mm,
The second interval is a laser cutting method, characterized in that set in the range of 6mm to 12mm. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 절단대상물의 표면에 디포커싱되는 상기 레이저빔의 조사 영역의 단면적은 상기 절단대상물의 두께가 두꺼울수록 크게 조절되는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 가공방법.According to claim 1,
The laser cutting method characterized in that the cross-sectional area of the irradiation area of the laser beam defocused on the surface of the object to be cut is adjusted larger as the thickness of the object to be cut is thicker. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 레이저빔의 최소 출력은 10kW인 것을 특징으로 하는 레이저 절단 가공방법.According to claim 1,
Laser cutting processing method, characterized in that the minimum output of the laser beam is 10kW. 제1항에 있어서,
상기 절단대상물의 두께는 6mm 내지 40mm 인 것을 특징으로 하는 레이저 절단 가공방법.According to claim 1,
Laser cutting processing method, characterized in that the thickness of the cutting object is 6mm to 40mm.
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