WO2016059938A1 - レーザ光による板金の加工方法及びこれを実行するダイレクトダイオードレーザ加工装置 - Google Patents

レーザ光による板金の加工方法及びこれを実行するダイレクトダイオードレーザ加工装置 Download PDF

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宏明 石黒
明彦 杉山
宏 迫
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株式会社アマダホールディングス
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    • H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength

Definitions

  • the present invention relates to a sheet metal processing method using a laser beam and a direct diode laser processing apparatus for executing the method.
  • a laser processing apparatus for processing a sheet metal an apparatus using a carbon dioxide gas (CO 2 ) laser oscillator, a YAG laser oscillator, or a fiber laser oscillator as a laser light source is known.
  • CO 2 carbon dioxide gas
  • the fiber laser oscillator has advantages such as better light quality and extremely high oscillation efficiency than the YAG laser oscillator. For this reason, a fiber laser processing apparatus using a fiber laser oscillator is used for industrial purposes, particularly for sheet metal processing (cutting or welding).
  • DDL Direct Diode Laser
  • the DDL module superimposes multiple-wavelength laser light generated by a plurality of laser diodes (LD) and transmits it to the processing head using a transmission fiber. Then, the laser light emitted from the end face of the transmission fiber is condensed and irradiated on a workpiece (work) by a collimator lens, a condensing lens, or the like.
  • LD laser diodes
  • Patent Document 1 a processing method in which the surface roughness of the cut surface is uniform has been pursued.
  • Patent Document 1 no quantitative discussion has been made, and the guarantee of uniformity has not been sufficient.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a sheet metal processing method for quantitatively ensuring the uniformity of a cut surface and a direct diode laser processing apparatus for executing the same. .
  • the multi-wavelength laser light is oscillated from the DDL module, the oscillated multi-wavelength laser light is transmitted, and the transmitted multi-wavelength laser light is condensed and thickened.
  • the surface roughness (Ra) of the cut surface of the cut mild steel sheet is 0.4 ⁇ m or less.
  • the processing head irradiates the sheet metal, which is a mild steel sheet having a length of 1 mm to 5 mm. A sheet metal working method is provided.
  • the assist gas is oxygen and the pressure is 0.05 (MPa) to 0.2 (MPa).
  • the focal length of the condenser lens mounted on the processing head is 150 (mm) to 250 (mm).
  • the power of the laser light from the processing head is 1600 (W) to 2000 (W)
  • the power density is 8.9 ⁇ 10 5 (W / cm 2 ) to It is 2.8 ⁇ 10 6 (W / cm 2 )
  • the beam waist diameter is 300 to 480 (um)
  • the Rayleigh length is 2.2 (mm) to 5.6 (mm).
  • the nozzle diameter of the nozzle for ejecting the assist gas is 0.8 (mm) to 4 (mm), and the nozzle height is 0.5 (mm) to 1.5 (mm).
  • the multi-wavelength laser light is oscillated from the DDL module, the oscillated multi-wavelength laser light is transmitted, and the transmitted multi-wavelength laser light is condensed.
  • the thickness of the cut surface of the cut aluminum plate is 2.
  • the surface roughness (Ra) of the cut aluminum plate is cut by a processing head that irradiates a sheet metal that is an aluminum plate having a thickness of 1 mm to 5 mm. A sheet metal processing method of 5 ⁇ m or less is provided.
  • the assist gas is nitrogen and the pressure is 0.8 MPa or more.
  • the focal length of the condenser lens mounted on the processing head is 120 (mm) to 190 (mm).
  • the power of the laser beam from the processing head is 1600 (W) to 2000 (W), and the power density is 1.5 ⁇ 10 6 / cm 2 ) to 4.8.
  • x10 6 (W / cm 2 ) the beam waist diameter is 230 (um) to 364 (um), and the Rayleigh length is 1.3 (mm) to 3.4 (mm).
  • the nozzle diameter of the nozzle that ejects the assist gas is 1.5 (mm) to 4 (mm), and the nozzle height is 0.3 (mm) to 1.0 (mm).
  • a DDL module that oscillates multi-wavelength laser light
  • a transmission fiber that transmits multi-wavelength laser light oscillated by the DDL module
  • a multi-channel transmitted by the transmission fiber A laser processing machine that cuts a sheet metal by a processing head that collects laser light of a wavelength and irradiates the sheet metal, and cuts the mild steel sheet having a thickness of 1 mm or more and 5 mm or less.
  • a direct diode laser processing apparatus including a laser processing machine having a surface roughness (Ra) of a cut surface of a plate of 0.4 ⁇ m or less.
  • the assist gas is oxygen and the pressure is 0.05 (MPa) to 0.2 (MPa).
  • the focal length of the condenser lens mounted on the processing head is 150 (mm) to 250 (mm).
  • the power of the laser light from the processing head is 1600 (W) to 2000 (W)
  • the power density is 8.9 ⁇ 10 5 (W / cm 2 ) to It is 2.8 ⁇ 10 6 (W / cm 2 )
  • the beam waist diameter is 300 to 480 (um)
  • the Rayleigh length is 2.2 (mm) to 5.6 (mm).
  • the nozzle diameter of the nozzle for ejecting the assist gas is 0.8 (mm) to 4 (mm), and the nozzle height is 0.5 (mm) to 1.5 (mm).
  • a DDL module that oscillates multi-wavelength laser light
  • a transmission fiber that transmits multi-wavelength laser light oscillated by the DDL module
  • a multi-channel transmitted by the transmission fiber
  • a laser processing machine for cutting and processing a sheet metal by a processing head for condensing a laser beam having a wavelength and irradiating the sheet metal, and when cutting an aluminum plate having a thickness of 1 mm to 5 mm, the cut aluminum
  • a direct diode laser processing apparatus including a laser processing machine having a surface roughness (Ra) of a cut surface of a plate of 2.5 ⁇ m or less.
  • the assist gas is nitrogen and the pressure is 0.8 MPa or more.
  • the focal length of the condenser lens mounted on the processing head is 120 (mm) to 190 (mm).
  • the power of the laser beam from the processing head is 1600 (W) to 2000 (W)
  • the power density is 1.5 ⁇ 10 6 (W / cm 2 ) to It is 4.8 ⁇ 10 6 (W / cm 2 )
  • the beam waist diameter is 230 (um) to 364 (um)
  • the Rayleigh length is 1.3 (mm) to 3.4 (mm).
  • the nozzle diameter of the nozzle that ejects the assist gas is 1.5 (mm) to 4 (mm), and the nozzle height is 0.3 (mm) to 1.0 (mm).
  • a mild steel plate and an aluminum plate can be cut with a quantitatively ensured surface roughness (Ra).
  • FIG. 2A is a side view showing an example of a laser oscillator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a front view of the laser oscillator.
  • the mild steel plate of about 4.5mm from a thickness 1 mm, CO 2 laser processing machine, a fiber laser processing apparatus, when it is cut in a DDL laser processing machine is a graph showing the surface roughness of the cut surface.
  • the aluminum plate 5mm from a thickness 1 mm, CO 2 laser processing machine, a fiber laser processing apparatus, when it is cut in a DDL laser processing machine is a graph showing the surface roughness of the cut surface.
  • FIG. 1 shows an overall configuration of a DDL laser processing machine according to an embodiment of the present invention.
  • the DDL laser beam machine includes a laser oscillator 11 that oscillates a multi-wavelength laser beam LB, and a transmission fiber (process fiber) that transmits the laser beam LB oscillated by the laser oscillator 11. ) 12 and a laser processing machine (laser processing machine main body) 13 for condensing the laser beam LB transmitted by the transmission fiber 12 to a high energy density and irradiating the workpiece (work) W.
  • a laser oscillator 11 that oscillates a multi-wavelength laser beam LB
  • a transmission fiber that transmits the laser beam LB oscillated by the laser oscillator 11.
  • a laser processing machine laser processing machine main body 13 for condensing the laser beam LB transmitted by the transmission fiber 12 to a high energy density and irradiating the workpiece (work) W.
  • the laser beam machine 13 has a machining head 17 that irradiates the workpiece with the laser beam LB emitted from the transmission fiber 12.
  • the processing head 17 includes a collimator unit 14 that converts laser light from the fiber 12 into substantially parallel light by a collimator lens 15, and a laser light LB that has been converted to substantially parallel light, perpendicular to the X-axis and Y-axis directions.
  • a bend mirror 16 that reflects downward in the Z-axis direction, and a condensing lens 18 that condenses the laser light LB reflected downward by the bend mirror 16.
  • a general lens such as a quartz plano-convex lens can be used as the collimator lens 15 and the condenser lens 18.
  • a lens driving unit that drives the collimator lens 15 in a direction parallel to the optical axis (X-axis direction) is installed in the collimator unit 14.
  • the laser processing machine further includes a control unit that controls the lens driving unit.
  • the laser processing machine 13 further includes a processing table 21 on which a workpiece (work) W is placed, a portal X-axis carriage 22 that moves in the X-axis direction on the processing table 21, and an X-axis carriage 22. And a Y-axis carriage 23 that moves in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction.
  • the collimator lens 15 in the collimator unit 14, the bend mirror 16, and the condensing lens 18 in the processing head 17 are fixed to the Y-axis carriage 23 in a state where the optical axis has been adjusted in advance. Move in the axial direction. It is also possible to provide a Z-axis carriage that can move in the vertical direction with respect to the Y-axis carriage 23 and to provide the condenser lens 18 on the Z-axis carriage.
  • the laser processing machine irradiates the workpiece W with the laser beam LB having a predetermined condensing diameter which is condensed by the condenser lens 18 and also injects an assist gas coaxially to melt the melt. While removing, the X-axis carriage 22 and the Y-axis carriage 23 are moved. Thereby, the laser beam machine can cut the workpiece W.
  • the workpiece W include various materials such as stainless steel, mild steel, and aluminum.
  • the plate thickness of the workpiece W is, for example, about 0.1 mm to 100 mm.
  • the laser oscillator 11 includes a housing 60, an LD module 10 housed in the housing 60 and connected to the transmission fiber 12, and a housing A power supply unit 61 that is housed in 60 and supplies power to the LD module 10, a control module 62 that is housed in the housing 60 and controls the output of the LD module 10, and the like are provided.
  • An air conditioner 63 that adjusts the temperature and humidity in the housing 60 is installed outside the housing 60.
  • the LD module 10 superimposes and outputs laser beams having multiple wavelengths ( ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3,..., ⁇ n).
  • the LD module 10 includes a plurality of laser diodes (hereinafter referred to as “LD”) 3 1 , 3 2 , 3 3 ,... 3 n (n is an integer of 4 or more), and LD 3 1 , 3 2 , 3 3. , ⁇ ⁇ ⁇ 3 n to the fiber 4 1, 4 2, 4 3, is connected via a ⁇ ⁇ ⁇ 4 n, multiwavelength ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ , spectral beam combination to laser light of ⁇ n
  • a spectral beam combining unit 50 that performs (spectral beam combining) is provided.
  • the plurality of LD3 1 , 3 2 , 3 3 ,... 3 n various semiconductor lasers can be adopted, and the combination of types and numbers is not particularly limited, and is appropriately selected according to the purpose of sheet metal processing. Is possible.
  • the wavelengths ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3,..., ⁇ n of the LD3 1 , 3 2 , 3 3 ,... 3 n are selected, for example, to be less than 1000 nm, selected in the range of 800 nm to 990 nm, or 910 nm to 950 nm. In this embodiment, it is set to 910 nm to 950 nm.
  • the laser light of multiple wavelengths ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3,..., ⁇ n is controlled by group (block) management for each wavelength band, for example.
  • the output can be variably adjusted individually for each wavelength band.
  • the output of all the wavelength bands can be adjusted so that it may become the desired absorption rate to a workpiece
  • LD3 1 , 3 2 , 3 3 ,... 3 n are simultaneously operated, and an appropriate assist gas such as oxygen or nitrogen is blown near the focal position.
  • an appropriate assist gas such as oxygen or nitrogen is blown near the focal position.
  • the spectral beam combining unit 50 includes a fixing unit 51 that bundles and fixes the emission ends of the fibers 4 1 , 4 2 , 4 3 ,... 4 n to form a fiber array 4, and fibers 4 1 , 4 2 , 4 3. ,... 4 n Collimator lens 52 that collimates laser light from n , Diffraction grating 53 that diffracts multi-wavelength ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3,. And a condensing lens 54 that condenses the laser light from 53 and enters the transmission fiber 12.
  • the diffraction grating 53, between the condenser lens 54, LD units 3 1, 3 2, 3 3, partially reflective coupler forming a resonator together with a reflecting surface provided on ⁇ ⁇ ⁇ 3 n trailing portion 55 is provided.
  • the partial reflection coupler 55 is preferably disposed between the collimator lens 52 and the condenser lens 54.
  • the beam waist for each wavelength of the laser light of multiple wavelengths ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3,..., ⁇ n is, for example, 100 ⁇ m. It is about 400 ⁇ m, and these multiple diameters provide multifocality.
  • the beam waist is formed by an optical element having an incident diameter of the condenser lens 18 of about 2 mm to 20 mm and a focal length of 50 mm to 300 mm.
  • the plate thickness of the workpiece W is, for example, about 0.5 mm to 50 mm.
  • the axis perpendicular to the cut surface of the workpiece W is assumed to be an incident angle of 0 °, and when the incident angle is 0 to 40 °, the wavelength on the short wavelength side
  • the output of the band can be made larger than the output on the long wavelength side.
  • the cutting speed of the workpiece W can be selected in the range of 2 m / min to 250 m / min, for example.
  • a method of cutting a mild steel sheet having a thickness of 1 mm to about 4.5 mm Using a laser processing machine having a transmission fiber that transmits the multi-wavelength laser light from the DDL module, and a processing head that collects the multi-wavelength laser light transmitted by the transmission fiber and irradiates the sheet metal, Cutting a mild steel plate having a thickness of 1 mm or more and 4.5 mm, A cut surface having a surface roughness (Ra) of 0.4 ⁇ m or less is obtained.
  • surface roughness means arithmetic average roughness.
  • the roughness is Ra> 1.2 ⁇ m).
  • the assist gas is oxygen
  • the pressure is preferably 0.05 (MPa) to 0.2 (MPa).
  • the focal length of the condenser lens mounted on the processing head is 150 (mm) to 250 (mm).
  • the power of the laser beam from the processing head is 1600 (W) to 2000 (W), and the power density is 8.9 ⁇ 10 5 (W / cm 2).
  • the beam waist diameter is preferably 300 (um) to 480 (um)
  • the Rayleigh length is preferably 2.2 (mm) to 5.6 (mm).
  • the nozzle diameter of the nozzle for ejecting the assist gas is preferably 0.8 (mm) to 4 (mm), and the nozzle height is preferably 0.5 (mm) to 1.5 (mm).
  • a method of cutting an aluminum plate having a thickness of 1 mm to about 5 mm includes a DDL module that oscillates multi-wavelength laser light, a transmission fiber that transmits multi-wavelength laser light from the DDL module, and transmission using the transmission fiber.
  • a laser processing machine having a processing head for condensing the irradiated multi-wavelength laser light and irradiating the metal plate, an aluminum plate having a thickness of 1 mm to 5 mm is cut to obtain a surface roughness (Ra).
  • Ra surface roughness
  • the assist gas is preferably nitrogen and the pressure is preferably 0.8 MPa or more.
  • the focal length of the condenser lens mounted on the processing head is 120 (mm) to 190 (mm).
  • the power of the laser beam from the processing head is 1600 (W) to 2000 (W)
  • the power density is 1.5 ⁇ 10 6 (W / cm 2 ) to 4.8 ⁇ 10 6 (W / cm 2 )
  • the beam waist diameter is preferably 230 (um) to 364 (um)
  • the Rayleigh length is preferably 1.3 (mm) to 3.4 (mm).
  • the nozzle diameter of the nozzle for ejecting the assist gas is preferably 1.5 (mm) to 4 (mm), and the nozzle height is preferably 0.3 (mm) to 1.0 (mm).
  • the sheet metal is cut by the laser light from the DDL module according to the embodiment of the present invention, the laser light from the CO 2 laser oscillator, and the laser light from the yttrium fiber laser oscillator, and the surface roughness of the cut surface is compared. did.
  • FIG. 4 shows an example in which a mild steel plate having a thickness of 1 mm to 4.5 mm was cut with a laser processing machine having the DDL module of the above embodiment, a comparative example 1 cut with a CO 2 laser processing machine, and fiber laser processing. The test result of the comparative example 2 cut
  • the values of the parameters of the laser beam and the optical element in the laser processing machine using the DDL module are as shown in Table 1 below.
  • the horizontal axis represents the thickness of the mild steel plate
  • the vertical axis represents the surface roughness of the cut surface.
  • a solid line indicates the surface roughness of the cut surface cut using the laser processing machine of the above embodiment
  • a dotted line indicates a cut surface cut using the CO 2 laser processing machine.
  • the dashed-dotted line shows the surface roughness of the cut surface cut using the fiber laser processing machine.
  • the surface roughness of the cut surface cut by the laser processing machine of the embodiment is much smaller than the surface roughness of the cut surface cut by the CO 2 laser processing machine.
  • the surface roughness of the cut surface cut by the laser beam machine using the fiber laser is almost the same as the cut surface of the laser beam machine of the above embodiment.
  • the surface roughness of the cut surface obtained by cutting the mild steel plate with the laser beam machine according to the embodiment is almost the same as the surface roughness of the cut surface cut with the laser beam machine using the fiber laser. It can be seen that the surface roughness of the cut surface cut by the CO 2 laser processing machine is much smaller.
  • FIG. 5 shows an example in which an aluminum plate having a thickness of 1 mm to 5 mm was cut by the laser processing machine of the above embodiment, comparative example 1 cut by a laser processing machine having a CO 2 laser, and laser processing having a fiber laser. The comparative example 2 cut
  • the parameters of the laser beam and the optical elements in the laser beam machine of the above embodiment are as follows.
  • the horizontal axis represents the thickness of the aluminum plate
  • the vertical axis represents the surface roughness of the cut surface.
  • a solid line indicates the surface roughness of the cut surface cut using the laser processing machine of the above embodiment
  • a dotted line indicates a cut surface cut using the CO 2 laser processing machine.
  • the dashed-dotted line shows the surface roughness of the cut surface cut using the fiber laser processing machine.
  • the surface roughness of the cut surface is 2.5 ⁇ m or more.
  • the surface roughness is 3.0 ⁇ m or more.
  • the surface roughness of the cut surface obtained by cutting the aluminum plate with the laser processing machine of the example is considerably smaller than the surface roughness of the cut surface cut with the fiber laser processing machine.
  • the surface roughness of the cut surface was about 1.5 ⁇ m to 2.5 ⁇ m.
  • the cut surface by the laser beam machine according to the embodiment of the present invention has a considerably smaller surface roughness Ra than the cut surface by the fiber laser beam machine. I understand.

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Abstract

　多波長のレーザ光を発振するＤＤＬモジュールと、前記ＤＤＬモジュールにより発振された多波長のレーザ光を伝送する伝送ファイバと、前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して板金へ照射する加工ヘッドによって板金を切断して加工するレーザ加工機を用いて、軟鋼板またはアルミニウム板を切断し、厚さが１ｍｍ以上で５ｍｍ以下の軟鋼板を切断することで、切断された軟鋼板の切断面の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以下であり、厚さが１ｍｍ以上で５ｍｍ以下のアルミニウム板を切断するとき、切断されたアルミニウム板の切断面の表面粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以下とする。

Description

レーザ光による板金の加工方法及びこれを実行するダイレクトダイオードレーザ加工装置
　本発明は、レーザ光による板金の加工方法及びこれを実行するダイレクトダイオードレーザ加工装置に関する。
　従来、板金加工用のレーザ加工装置として、炭酸ガス（ＣＯ２）レーザ発振器やＹＡＧレーザ発振器、ファイバレーザ発振器をレーザ光源として用いたものが知られている。ファイバレーザ発振器は、ＹＡＧレーザ発振器よりも光品質に優れ、発振効率が極めて高い等の利点を有する。このため、ファイバレーザ発振器を用いたファイバレーザ加工装置は、産業用、特に板金加工用（切断又は溶接等）に利用されている。
　更に近年では、ダイレクトダイオードレーザ（ＤＤＬ：Direct Diode Laser）モジュールをレーザ光源として用いるレーザ加工機が開発されている。ＤＤＬモジュールは、複数のレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）で生成された多波長（multiple-wavelength）のレーザ光を重畳し、伝送ファイバを用いて加工ヘッドまで伝送する。そして、伝送ファイバの端面から射出されたレーザ光は、コリメータレンズ及び集光レンズ等により被加工材（ワーク）上に集光されて照射される。
　ところで、レーザ加工においては、切断面の表面粗さが均一となるような加工方法が追求されている（特許文献１）。
　しかしながら、特許文献１では、定量的議論までされておらず、均一性の保障が十分ではなかった。
　また、上記種々の発生源からのレーザ光のうち何れのレーザ発生源からのレーザ光が均一性の保障に最適かも検討されていなかった。
特開２００１－２５９８８０
　本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、切断面の均一性を定量的に保障する板金の加工方法及びこれを実行するダイレクトダイオードレーザ加工装置を提供することである。
　本発明の側面によれば、ＤＤＬモジュールから多波長のレーザ光を発振することと、発振された多波長のレーザ光を伝送することと、伝送された多波長のレーザ光を集光して厚さが１ｍｍ以上で５ｍｍ以下の軟鋼板である板金に照射する加工ヘッドによって板金を切断して加工することからなり、切断された軟鋼板の切断面の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以下である、板金の加工方法が提供される。
　好ましくは、アシストガスは、酸素であり、その圧力は0.05(MPa)～0.2(MPa)である。
　好ましくは、前記加工ヘッドに搭載される集光レンズの焦点距離は150(mm)～250(mm)である。
　好ましくは、BPPが10.3(mm*mrad)の場合において、前記加工ヘッドからのレーザ光のパワーは1600 (W)～2000(W)であり、パワー密度は8.9x105(W/cm2)～2.8x106(W/cm2)であり、ビームウエスト径は300～480(um)であり、レイリー長は2.2(mm)～5.6(mm)である。
　好ましくは、前記アシストガスを噴出するノズルのノズル径は、0.8(mm)～4(mm)であり、ノズル高さは0.5(mm)～1.5(mm)である。
　本発明の他の側面によれば、ＤＤＬモジュールから多波長のレーザ光を発振することと、発振された多波長のレーザ光を伝送することと、伝送された多波長のレーザ光を集光して厚さが１ｍｍ以上で５ｍｍ以下のアルミニウム板である板金に照射する加工ヘッドによって板金を切断して加工することからなり、切断されたアルミニウム板の切断面の表面粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以下である、板金の加工方法が提供される。
　好ましくは、アシストガスは、窒素であり、その圧力は0.8MPa以上である。
　好ましくは、前記加工ヘッドに搭載される集光レンズの焦点距離は120(mm)～190(mm)である。
　好ましくは、例えばBPPが10.3(mm*mrad)の場合において、前記加工ヘッドからのレーザ光のパワーは1600(W)～2000(W)であり、パワー密度は1.5x106/cm2)～4.8x106(W/cm2)であり、ビームウエスト径は230(um)～364(um)であり、レイリー長は1.3(mm)～3.4(mm)である。
　好ましくは、アシストガスを噴出するノズルのノズル径は、1.5(mm)～4(mm)であり、ノズル高さは0.3(mm)～1.0(mm)である。
　本発明の更に他の側面によれば、多波長のレーザ光を発振するＤＤＬモジュールと、前記ＤＤＬモジュールにより発振された多波長のレーザ光を伝送する伝送ファイバと、前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して板金に照射する加工ヘッドによって板金を切断して加工するレーザ加工機であって、厚さが１ｍｍ以上で５ｍｍ以下の軟鋼板を切断するとき、切断された軟鋼板の切断面の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以下であるレーザ加工機と、からなるダイレクトダイオードレーザ加工装置が提供される。
　好ましくは、アシストガスは、酸素であり、その圧力は0.05(MPa)～0.2(MPa)である。
　好ましくは、前記加工ヘッドに搭載される集光レンズの焦点距離は150(mm)～250(mm)である。
　好ましくは、BPPが10.3(mm*mrad)の場合において、前記加工ヘッドからのレーザ光のパワーは1600 (W)～2000(W)であり、パワー密度は8.9x105(W/cm2)～2.8x106(W/cm2)であり、ビームウエスト径は300～480(um)であり、レイリー長は2.2(mm)～5.6(mm)である。
　好ましくは、前記アシストガスを噴出するノズルのノズル径は、0.8(mm)～4(mm)であり、ノズル高さは0.5(mm)～1.5(mm)である。
　本発明の更に他の側面によれば、多波長のレーザ光を発振するＤＤＬモジュールと、前記ＤＤＬモジュールにより発振された多波長のレーザ光を伝送する伝送ファイバと、前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して板金に照射する加工ヘッドによって板金を切断して加工するレーザ加工機であって、厚さが１ｍｍ以上で５ｍｍ以下のアルミニウム板を切断するとき、切断されたアルミニウム板の切断面の表面粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以下であるレーザ加工機と、からなるダイレクトダイオードレーザ加工装置が提供される。
　好ましくは、アシストガスは、窒素であり、その圧力は0.8MPa以上である。
　好ましくは、前記加工ヘッドに搭載される集光レンズの焦点距離は120(mm)～190(mm)である。
　好ましくは、BPPが10.3(mm*mrad)の場合において、前記加工ヘッドからのレーザ光のパワーは1600(W)～2000(W)であり、パワー密度は1.5x106(W/cm2)～4.8x106(W/cm2)であり、ビームウエスト径は230(um)～364(um)であり、レイリー長は1.3(mm)～3.4(mm)である。
　好ましくは、アシストガスを噴出するノズルのノズル径は、1.5(mm)～4(mm)であり、ノズル高さは0.3(mm)～1.0(mm)である。
　本発明によれば、軟鋼板、アルミニウム板を定量的に保障された表面粗さ（Ｒａ）で切断することができる。
本発明の実施形態に係るレーザ加工機の一例を示す斜視図である。 図２（ａ）は、本発明の実施形態に係るレーザ発振器の一例を示す側面図である。図２（ｂ）は、前記レーザ発振器の正面図である。 本発明の実施形態に係るＬＤモジュールの一例を示す概略図である。 板厚１ｍｍから約４．５ｍｍの軟鋼板を、ＣＯ２レーザ加工機、ファイバレーザ加工機、ＤＤＬレーザ加工機で切断した場合の、切断面の表面粗さを示すグラフである。 板厚１ｍｍから５ｍｍのアルミ板を、ＣＯ２レーザ加工機、ファイバレーザ加工機、ＤＤＬレーザ加工機で切断した場合の、切断面の表面粗さを示すグラフである。
　図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
　図１は、本発明の実施形態に係るＤＤＬレーザ加工機の全体構成を示す。同図に示すように、前記実施形態に係るＤＤＬレーザ加工機は、多波長のレーザ光ＬＢを発振するレーザ発振器１１と、レーザ発振器１１により発振されたレーザ光ＬＢを伝送する伝送ファイバ（プロセスファイバ）１２と、伝送ファイバ１２により伝送されたレーザ光ＬＢを高エネルギー密度に集光させて被加工材（ワーク）Ｗに照射するレーザ加工機（レーザ加工機本体部）１３とを備える。
　レーザ加工機１３は、伝送ファイバ１２から射出されたレーザ光ＬＢをワークへ照射する加工ヘッド１７を有する。この加工ヘッド１７は、前記ファイバ１２からのレーザ光を、コリメータレンズ１５で略平行光に変換するコリメータユニット１４と、略平行光に変換されたレーザ光ＬＢを、Ｘ軸及びＹ軸方向に垂直なＺ軸方向下方に向けて反射するベンドミラー１６と、ベンドミラー１６により下方へ反射されたレーザ光ＬＢを集光する集光レンズ１８とを有する。コリメータレンズ１５及び集光レンズ１８としては、例えば石英製の平凸レンズ等の一般的なレンズが使用可能である。
　なお、図１では図示を省略するが、コリメータユニット１４内には、コリメータレンズ１５を光軸に平行な方向（Ｘ軸方向）に駆動するレンズ駆動部が設置されている。また、レーザ加工機は、レンズ駆動部を制御する制御部を更に備える。
　レーザ加工機１３は更に、被加工材（ワーク）Ｗが載置される加工テーブル２１と、加工テーブル２１上においてＸ軸方向に移動する門型のＸ軸キャリッジ２２と、Ｘ軸キャリッジ２２上においてＸ軸方向に垂直なＹ軸方向に移動するＹ軸キャリッジ２３とを備える。コリメータユニット１４内のコリメータレンズ１５、ベンドミラー１６、及び加工ヘッド１７内の集光レンズ１８は、予め光軸の調整が成された状態でＹ軸キャリッジ２３に固定され、Ｙ軸キャリッジ２３と共にＹ軸方向に移動する。なおＹ軸キャリッジ２３に対して上下方向へ移動可能なＺ軸キャリッジを設け、当該Ｚ軸キャリッジに集光レンズ１８を設けることも出来る。
　本発明の実施形態に係るレーザ加工機は、集光レンズ１８により集光されて所定集光直径のレーザ光ＬＢを被加工材Ｗに照射し、また同軸にアシストガスを噴射して溶融物を除去しながら、Ｘ軸キャリッジ２２及びＹ軸キャリッジ２３を移動させる。これにより、レーザ加工機は被加工材Ｗを切断加工することができる。被加工材Ｗとしては、ステンレス鋼、軟鋼、アルミニウム等の種々の材料が挙げられる。被加工材Ｗの板厚は、例えば０．１ｍｍ～１００ｍｍ程度である。
　図２及び図３は、レーザ発振器１１の詳細を示す。レーザ発振器１１には、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、筐体６０と、筐体６０内に収容され、伝送ファイバ１２に接続されているＬＤモジュール１０と、筐体６０内に収容され、ＬＤモジュール１０に電力を供給する電源部６１と、筐体６０内に収容され、ＬＤモジュール１０の出力等を制御する制御モジュール６２等が設けられている。また、筐体６０の外側には、筐体６０内の温度及び湿度を調整する空調機器６３が設置されている。
　ＬＤモジュール１０は、図３に示すように、多波長（multiple-wavelength）λ１，λ２，λ３，・・・，λｎのレーザ光を重畳して出力する。ＬＤモジュール１０は、複数のレーザダイオード（以下、「ＬＤ」という。）３１，３２，３３,・・・３ｎ（ｎは４以上の整数）と、ＬＤ３１，３２，３３,・・・３ｎにファイバ４１，４２，４３,・・・４ｎを介して接続され、多波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎのレーザ光に対してスペクトルビーム結合（spectral beam combining）を行うスペクトルビーム結合部５０を備える。
　複数のＬＤ３１，３２，３３,・・・３ｎとしては、各種の半導体レーザが採用可能であり、その種類と数の組み合わせは特に限定されず、板金加工の目的に合わせて適宜選択可能である。ＬＤ３１，３２，３３,・・・３ｎの波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎは、例えば１０００ｎｍ未満で選択したり、８００ｎｍ～９９０ｎｍの範囲で選択したり、９１０ｎｍ～９５０ｎｍの範囲で選択したりすることができるが、この実施形態では、９１０ｎｍ～９５０ｎｍに設定されている。
　多波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎのレーザ光は、例えば、波長帯域毎に群（ブロック）管理されて制御される。そして、波長帯域毎に個別に出力を可変調節することができる。また、ワークへの所望の吸収率となるように、全波長帯域の出力を調整することができる。
　切断加工に際しては、ＬＤ３１，３２，３３,・・・３ｎを同時に動作させると共に、酸素、窒素等の適宜のアシストガスを焦点位置近傍へ吹き付ける。これにより、当該各ＬＤからの各波長のレーザ光が、相互に協働すると共に、酸素等のアシストガスとも協働してワークを高速で溶融する。また当該溶融ワーク材料がアシストガスにより吹き飛ばされてワークが高速で切断される。
　スペクトルビーム結合部５０は、ファイバ４１，４２，４３,・・・４ｎの射出端側を束ねて固定しファイバアレイ４とする固定部５１と、ファイバ４１，４２，４３,・・・４ｎからのレーザ光を平行光にするコリメータレンズ５２と、多波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎのレーザ光を回折する回折格子（diffraction grating）５３と、回折格子５３からのレーザ光を集光して伝送ファイバ１２へ入射させる集光レンズ５４とを備える。なお、回折格子５３と、集光レンズ５４との間には、ＬＤユニット３１，３２，３３,・・・３ｎ後端部に設けた反射面と共に共振器を構成する部分反射カプラ５５が設けてある。この部分反射カプラ５５は、コリメータレンズ５２と集光レンズ５４との間に配置されるのが好ましい。
　再び図１を参照するに、このようなレーザ加工機１３による切断加工等の加工においては、多波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎのレーザ光の波長毎のビームウエストは、例えば１００μｍ～４００μｍ程度であって、これら複数の径で以って多焦点をなす。ビームウエストは、集光レンズ１８の入射径が２ｍｍ～２０ｍｍ程度であって、焦点距離が５０ｍｍ～３００ｍｍである光学要素により形成される。被加工材Ｗの板厚は例えば０．５ｍｍ～５０ｍｍ程度である。レーザ発振器１１の波長毎又は波長帯域毎の制御の出力可変調節において、被加工材Ｗの切断面に垂直な軸を入射角０°として、入射角が０～４０°においては短波長側の波長帯域の出力を、長波長側の出力より大きくすることができる。被加工材Ｗの切断速度は、例えば２ｍ／ｍｉｎ～２５０ｍ／ｍｉｎの範囲で選択できる。
　（板金切断加工方法）
　以下、前記レーザ加工機を用いて、板厚１ｍｍから約４．５ｍｍの軟鋼板及び、板厚１ｍｍから５ｍｍのアルミ板を切断する本発明の板金加工方法の一実施形態を説明する。
１．板厚１ｍｍから約４．５ｍｍの軟鋼板を切断する方法
　この方法は、多波長のレーザ光を発振するＤＤＬモジュールと、
　前記ＤＤＬモジュールからの多波長レーザ光を伝送する伝送ファイバと、前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して板金へ照射する加工ヘッドとを有するレーザ加工機を使用して、厚さが１ｍｍ以上で４．５ｍｍの軟鋼板を切断し、
　表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以下である切断面を得るものである。
　ここに表面粗さ（面粗度（Ra））は、算術平均荒さを意味する。
　前記表面粗さ（Ｒａ＝０．４μｍ）は、同じ厚さの軟鋼板をＣＯ２レーザ加工機で切断したときに比べてはるかに小さいものである（ＣＯ２レーザ加工機で切断したときは表面粗さはＲａ＞１．２μｍとなる）。
　前記方法において、アシストガスは、酸素であり、その圧力は0.05(MPa)～0.2(MPa)であるのが好ましい。
　前記方法において、前記加工ヘッドに搭載される集光レンズの焦点距離は150(mm)～250(mm)であるのが好ましい。
　前記方法において、例えばBPPが10.3(mm*mrad)の場合において、前記加工ヘッドからのレーザ光のパワーは1600(W)～2000(W)であり、パワー密度は8.9x105(W/cm2)～2.8x106(W/cm2)であり、ビームウエスト径は300(um)～480(um)であり、レイリー長は2.2(mm)～5.6(mm)であるのが好ましい。
　前記方法において、前記アシストガスを噴出するノズルのノズル径は、0.8(mm)～4(mm)であり、ノズル高さは0.5(mm)～1.5(mm)であるのが好ましい。
２．板厚１ｍｍから約５ｍｍのアルミ板を切断する方法
　この方法は、多波長のレーザ光を発振するＤＤＬモジュールと、前記ＤＤＬモジュールからの多波長レーザ光を伝送する伝送ファイバと、前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して板金へ照射する加工ヘッドとを有するレーザ加工機を使用して、厚さが１ｍｍ以上で５ｍｍ以下のアルミニウム板を切断し、表面粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以下である切断面を得るものである。
　この表面粗さ（Ｒａ＝２．５μｍ）は、同じ厚さのアルミニウム板をファイバレーザ加工機で切断したときに比べて小さいものである（ファイバレーザ加工機で切断したときは表面粗さはＲａ＞２．７μｍとなる）。なおこれは板厚２ｍｍの場合であり、後述するように板厚が２ｍｍ以上の場合は、その差は更に大きくなる。
　前記方法において、アシストガスは、窒素であり、その圧力は0.8MPa以上であるのが好ましい。
　前記方法において、前記加工ヘッドに搭載される集光レンズの焦点距離は120(mm)～190(mm)であるのが好ましい。
　前記方法において、例えばBPPが10.3(mm*mrad)の場合において、前記加工ヘッドからのレーザ光のパワーは1600(W)～2000(W)であり、パワー密度は1.5x 106(W/cm2)～4.8x106(W/cm2)であり、ビームウエスト径は230(um)～364(um)であり、レイリー長は1.3(mm)～3.4(mm)であるのが好ましい。
　前記方法において、アシストガスを噴出するノズルのノズル径は、1.5(mm)～4(mm)であり、ノズル高さは0.3(mm)～1.0(mm)であるのが好ましい。
　以下、前記実施形態の実施例を説明する。
１．加工評価の指標
　以下の実施例では、前記実施形態のレーザ加工機（ＤＤＬモジュールを用いたレーザ加工機）で軟鋼板及びアルミ板を切断した実施例、及び、ＣＯ２レーザ発振器を有するＣＯ２レーザ加工機で軟鋼板及びアルミ板を切断した比較例、及び、ファイバレーザ発振器を有するファイバレーザ加工機で軟鋼板及びアルミ板を切断した比較例を示す。
　そしてこの発明の実施形態によるＤＤＬモジュールからのレーザ光及び、ＣＯ２レーザ発振器からのレーザ光及び、イットリビウムファイバレーザ発振器からのレーザ光により前記板金を切断しその切断面の表面粗さを比較した。
　なお、前記表面粗さ（面粗度（Ra））は算術平均荒さを意味する。これは「粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線の方向にX軸を、縦倍率の方向にY軸を取り、粗さ曲線をy=f (x)で表したときに、次の式によって求められる値をマイクロメートル（μm）で表したもの」をいう（JIS B 0601(1994), JIS B 0031 (1994))。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
２．実施例１（軟鋼板の切断方法）
　図４は、厚さ１ｍｍ～４．５ｍｍの軟鋼板を、前記実施形態のＤＤＬモジュールを有するレーザ加工機で切断した実施例と、ＣＯ２レーザ加工機で切断した比較例１と、ファイバレーザ加工機で切断した比較例２の試験結果を示すものである。
　ここに、ＤＤＬモジュールを用いるレーザ加工機におけるレーザ光及び光学要素のパラメータの値は以下の表１に示すとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　なお図４において、横軸は軟鋼板の厚さを意味し、縦軸は切断面の表面粗さを示す。また、実線（▲三角印）は前記実施形態のレーザ加工機を用いて切断した切断面の表面粗さを示し、点線（◆菱形印）は、ＣＯ２レーザ加工機を用いて切断した切断面の表面粗さを示し、一点鎖線（■四角印）は、ファイバレーザ加工機を用いて切断した切断面の表面粗さを示す。
　図４から分かるように、厚さ１ｍｍ～４．５ｍｍの軟鋼板を、前記実施形態のレーザ加工機で切断した場合、切断面の表面粗さは、Ｒａ＝０．２～０．４の程度となる。これに対して、前記軟鋼板を、ＣＯ２レーザ加工機で切断した場合、切断面の表面粗さは、Ｒａ＝１．２～１．６の大きさとなる。
　従って、前記実施形態のレーザ加工機で切断した切断面の表面粗さは、ＣＯ２レーザ加工機で切断した切断面の表面粗さよりも遙かに小さくなることが理解される。
　なお、ファイバレーザを用いたレーザ加工機で切断した切断面の表面粗さは、前記実施形態のレーザ加工機での切断面とほぼ同様となる。
　以上により、前記軟鋼板を、実施形態のレーザ加工機で切断した切断面の表面粗さは、ファイバレーザを用いたレーザ加工機で切断した切断面の表面粗さとほぼ同様の大きさになるが、ＣＯ２レーザ加工機で切断した切断面の表面粗さよりも遙かに小さくなることが分かる。
３．実施例２（アルミニウム板の切断加工方法）
　図５は、板厚１ｍｍ～５ｍｍのアルミニウム板を、前記実施形態のレーザ加工機で切断した実施例と、ＣＯ２レーザを有するレーザ加工機で切断した比較例１と、ファイバレーザを有するレーザ加工機で切断した比較例２とを示すものである。
　この場合において前記実施例のレーザ加工機におけるレーザ光の及び光学要素のパラメータは以下のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　図５において、横軸はアルミニウム板の厚さを意味し、縦軸は切断面の表面粗さを示す。また、実線（▲三角印）は前記実施形態のレーザ加工機を用いて切断した切断面の表面粗さを示し、点線（◆菱形印）は、ＣＯ２レーザ加工機を用いて切断した切断面の表面粗さを示し、一点鎖線（■四角印）は、ファイバレーザ加工機を用いて切断した切断面の表面粗さを示す。
　図５から理解されるように、板厚１ｍｍ～５ｍｍのアルミニウム板を、前記実施形態のレーザ加工機で切断した場合には、切断面の表面粗さはＲａ＝１μｍ～２．５μｍとなる。
　これに対してファイバレーザ加工機で当該アルミニウム板を切断した場合には、切断面の表面粗さは２．５μｍ以上となる。また、板厚３ｍｍ以上では表面粗さは３．０μｍ以上となる。
　従って、前記アルミ板を、実施例のレーザ加工機で切断した切断面の表面粗さは、ファイバレーザ加工機で切断した切断面の表面粗さよりも相当に小さくなることが理解される。
　なおＣＯ２レーザ加工機で前記アルミニウム板を切断加工した場合にはその切断面の表面粗さは１．５μｍ～２．５μｍ程度であった。
　従ってこの試験例によれば、前記アルミニウム板を切断する場合、ファイバレーザ加工機による切断面よりも、本発明の実施形態によるレーザ加工機による切断面の方が、表面粗さＲａが相当小さいことが分かる。
４．上記２，３によれば、前記実施形態のレーザ加工機を使用すれば、軟鋼板とアルミニウム板の両方を切断加工する場合、何れの板金の場合にも、表面粗さが非常に小さい切断面を得ることができる。
 

Claims (20)

  1. 　ＤＤＬモジュールから多波長のレーザ光を発振することと、　
    　発振された多波長のレーザ光を伝送することと、
    　伝送された多波長のレーザ光を集光して厚さが１ｍｍ以上で５ｍｍ以下の軟鋼板である板金に照射する加工ヘッドによって板金を切断して加工することからなり、
    　切断された軟鋼板の切断面の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以下である、
    板金の加工方法。
  2. 　アシストガスは、酸素であり、その圧力は0.05(MPa)～0.2(MPa)である請求項１の板金の加工方法。
  3. 　前記加工ヘッドに搭載される集光レンズの焦点距離は150(mm)～250(mm)である請求項1又は２の板金の加工方法。
  4. 　BPPが10.3(mm*mrad)の場合において、前記加工ヘッドからのレーザ光のパワーは1600(W)～2000(W)であり、パワー密度は8.9x105(W/cm2)～2.8x106(W/cm2)であり、ビームウエスト径は300(um)～480(um)であり、レイリー長は2.2(mm)～5.6(mm)である請求項１乃至３の何れかに記載の板金の加工方法。
  5. 　アシストガスを噴出するノズルのノズル径は、0.8(mm)～4(mm)であり、ノズル高さは0.5(mm)～1.5(mm)である請求項1乃至４の何れかに記載の板金の加工方法。
  6. 　ＤＤＬモジュールから多波長のレーザ光を発振することと、　
    　発振された多波長のレーザ光を伝送することと、
    　伝送された多波長のレーザ光を集光して厚さが１ｍｍ以上で５ｍｍ以下のアルミニウム板である板金に照射する加工ヘッドによって板金を切断して加工することからなり、
    　切断されたアルミニウム板の切断面の表面粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以下である、
    板金の加工方法。
  7. 　アシストガスは、窒素であり、その圧力は0.8MPa以上である請求項６の板金の加工方法。
  8. 　前記加工ヘッドに搭載される集光レンズの焦点距離は120(mm)～190(mm)である請求項６又は７の板金の加工方法。
  9. 　BPP は10.3(mm*mrad)の場合において、前記加工ヘッドからのレーザ光のパワーは1600(W)～2000(W)であり、パワー密度は1.5x 106(W/cm2)～4.8x106(W/cm2)であり、ビームウエスト径は230(um)～364(um)であり、レイリー長は1.3(mm)～3.4(mm)である請求項６乃至８の何れかに記載の板金の加工方法。
  10. 　アシストガスを噴出するノズルのノズル径は、1.5(mm)～4(mm)であり、ノズル高さは0.3(mm)～1.0(mm)である請求項６乃至９の何れかに記載の板金の加工方法。
  11. 　多波長のレーザ光を発振するＤＤＬモジュールと、
    　前記ＤＤＬモジュールにより発振された多波長のレーザ光を伝送する伝送ファイバと、
    　前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して板金に照射する加工ヘッドによって板金を切断して加工するレーザ加工機であって、厚さが１ｍｍ以上で５ｍｍ以下の軟鋼板を切断するとき、切断された軟鋼板の切断面の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以下であるレーザ加工機と、
    からなるダイレクトダイオードレーザ加工装置。
  12. 　アシストガスは、酸素であり、その圧力は0.05(MPa)～0.2(MPa)である請求項１１のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
  13. 　前記加工ヘッドに搭載される集光レンズの焦点距離は150(mm)～250(mm)である請求項１１又は１２のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
  14. 　BPPが10.3(mm*mrad)の場合において、前記加工ヘッドからのレーザ光のパワーは1600(W)～2000(W)であり、パワー密度は8.9x105(W/cm2)～2.8x106(W/cm2)であり、ビームウエスト径は300(um)～480(um)であり、レイリー長は2.2(mm)～5.6(mm)である請求項１１乃至１３の何れかに記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
  15. 　アシストガスを噴出するノズルのノズル径は、0.8(mm)～4(mm)であり、ノズル高さは0.5(mm)～1.5(mm)である請求項１１乃至１４の何れかに記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
  16. 　多波長のレーザ光を発振するＤＤＬモジュールと、
    　前記ＤＤＬモジュールにより発振された多波長のレーザ光を伝送する伝送ファイバと、
    　前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して板金に照射する加工ヘッドによって板金を切断して加工するレーザ加工機であって、厚さが１ｍｍ以上で５ｍｍ以下のアルミニウム板を切断するとき、切断されたアルミニウム板の切断面の表面粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以下であるレーザ加工機と、
    からなるダイレクトダイオードレーザ加工装置。
  17. 　アシストガスは、窒素であり、その圧力は0.8MPa以上である請求項１６のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
  18. 　前記加工ヘッドに搭載される集光レンズの焦点距離は120(mm)～190(mm)である請求項１６又は１７のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
  19. 　BPP は10.3(mm*mrad)の場合において、前記加工ヘッドからのレーザ光のパワーは1600(W)～2000(W)であり、パワー密度は1.5x 106(W/cm2)～4.8x106(W/cm2)であり、ビームウエスト径は230(um)～364(um)であり、レイリー長は1.3(mm)～3.4(mm)である請求項１６乃至１８の何れかに記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
  20. 　アシストガスを噴出するノズルのノズル径は、1.5(mm)～4(mm)であり、ノズル高さは0.3(mm)～1.0(mm)である請求項１６乃至１９の何れかに記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
     
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