WO2022065231A1 - レーザ加工方法及びレーザ加工機 - Google Patents

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WO2022065231A1
WO2022065231A1 PCT/JP2021/034306 JP2021034306W WO2022065231A1 WO 2022065231 A1 WO2022065231 A1 WO 2022065231A1 JP 2021034306 W JP2021034306 W JP 2021034306W WO 2022065231 A1 WO2022065231 A1 WO 2022065231A1
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laser
speed
output
corner portion
tip
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English (en)
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Inventor
弘志 大河
祐太 鶴見
Original Assignee
株式会社アマダ
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing method and a laser processing machine for performing laser cutting processing on a work.
  • oxygen processing using oxygen as an assist gas is selected.
  • the work can be melted by the heat of the oxidation reaction in addition to the energy of the laser beam.
  • the processing path includes a corner portion (acute angle portion or edge portion)
  • the laser is used as a processing method for the corner portion of the laser processing machine. The cutting speed and laser output of the processing machine are reduced to suppress the occurrence of burning (see Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • the delay of the locus of the molten metal (trajectory of the cutting position) on the back surface side of the work with respect to the locus of the irradiation position of the laser beam becomes large, and a large dent is formed on the corner portion side on the back surface of the work. Occurs.
  • the dent becomes larger.
  • the irradiation position of the laser beam reached the tip of the corner part. Later, the irradiation position of the laser beam may be stopped at the tip of the corner portion for a predetermined time.
  • this method is adopted, the dent on the inner corner side of the corner portion on the back surface of the work can be reduced, but the dent on the outer corner side of the corner portion on the back surface of the work becomes large.
  • the laser processing method is a laser processing method in which oxygen is used as an assist gas and laser cutting is performed on a workpiece made of mild steel along a processing path including a corner portion. While the irradiation position is from the front side of the tip (top) of the corner portion in the machining path to the tip of the corner portion, the cutting speed (machining speed) is set to the first acceleration (acceleration during deceleration). It has an absolute value larger than the absolute value of the first acceleration while decelerating from the speed to zero and the irradiation position of the laser beam from the tip of the corner portion to a predetermined position in the processing path.
  • the second acceleration (acceleration at the time of acceleration) is provided with accelerating the cutting speed to the first speed.
  • the laser processing machine is optically connected to a laser oscillator that oscillates (outputs) a laser beam, and is optically connected to the laser oscillator, injecting oxygen as an assist gas toward a work made of mild steel. It includes a processing head that irradiates a laser beam, a head moving unit that moves the processing head in a horizontal direction relative to the work, and a control device that controls the laser oscillator and the head moving unit. In the control device, the cutting speed (machining speed) is changed from the first speed at the first acceleration while the irradiation position of the laser beam is from the front side of the tip of the corner portion in the machining path to the tip of the corner portion.
  • the head moving portion is controlled so as to decelerate to zero, and the irradiation position of the laser beam is greater than the absolute value of the first acceleration while the irradiation position of the laser beam reaches a predetermined position from the tip of the corner portion in the processing path.
  • the head moving portion is controlled so that the cutting speed accelerates to the first speed at the second acceleration having a large absolute value.
  • the absolute value of the acceleration for accelerating the cutting speed after the irradiation position of the laser beam reaches the tip of the corner portion is the same as or the same as the absolute value of the standard (normal) acceleration, for example. It is possible to reduce only the absolute value of the acceleration that slows down the cutting speed while the irradiation position of the laser beam is from the front side of the tip of the corner portion to the tip of the corner portion while maintaining the degree. As a result, while suppressing excessive heat input to the work when accelerating the cutting speed, the locus of the molten metal on the back surface side of the work (trajectory of the cutting position) is delayed with respect to the locus of the irradiation position of the laser beam. Can be reduced.
  • the outer corner side of the corner portion on the back surface of the work is suppressed while suppressing the portion following the tip of the corner portion on the cut surface of the work from becoming rough. And the dent on the inner angle side can be reduced, and the processing quality of the work can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic view of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a processing path including a corner portion.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a laser processing method according to an embodiment of the present invention, and is a diagram showing a relationship between a cutting speed, a laser output, and time.
  • FIG. 4A is a photograph showing a part of the back surface of a work that has been laser-cut by the laser machining method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a photograph showing a part of the cut surface of the work subjected to laser cutting by the laser processing method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a processing path including a corner portion.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a laser processing method according to an embodiment of the present invention, and is a diagram showing
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the absolute value of the acceleration for decelerating the cutting speed (acceleration during deceleration) and the amount of dent on the corner portion side on the back surface of the work.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the laser processing method according to Comparative Example 1, and is a diagram showing the relationship between the cutting speed, the laser output, and the time.
  • FIG. 7A is a photograph showing a part of the back surface of the work that has been laser-cut by the laser machining method according to Comparative Example 1.
  • FIG. 7B is a photograph showing a part of the cut surface of the work subjected to the laser cutting process by the laser processing method according to Comparative Example 1.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the laser processing method according to Comparative Example 2, and is a diagram showing the relationship between the cutting speed, the laser output, and the time.
  • FIG. 9A is a photograph showing a part of the back surface of the work that has been laser-cut by the laser machining method according to Comparative Example 2.
  • FIG. 9B is a photograph showing a part of the back surface of the work that has been laser-cut by the laser machining method according to Comparative Example 3.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the laser processing method according to Comparative Example 3, and is a diagram showing the relationship between the cutting speed, the laser output, and the time.
  • the laser processing method according to the present embodiment is a laser processing method in which oxygen is used as an assist gas and laser cutting is performed on a work K made of mild steel along a processing path SR including a corner portion C, and is a laser beam. While the irradiation position M of the LB reaches the tip Ct of the corner portion C from the front side of the tip Ct of the corner portion C in the machining path SR, the cutting speed V is decelerated from the first speed V 1 to zero by the first acceleration.
  • the irradiation position M of the laser beam LB cuts at the second acceleration having an absolute value larger than the absolute value of the first acceleration between the tip Ct of the corner portion C in the machining path SR and the predetermined position SRa. It comprises accelerating the speed V to the first speed V 1 .
  • the laser processing machine 10 is optically connected to a laser oscillator 14 that oscillates a laser beam LB and a laser beam 14 while injecting oxygen as an assist gas toward a work K made of mild steel.
  • a machining head 16 that irradiates the LB, a head moving section 20 that moves the machining head 16 in a horizontal direction relative to the work K, and a control device 26 that controls the laser oscillator 14 and the head moving section 20 are provided.
  • the cutting speed V is the first at the first acceleration while the irradiation position M of the laser beam LB reaches the tip Ct of the corner portion C from the front side of the tip Ct of the corner portion C in the machining path SR.
  • the head moving portion 20 is controlled so as to decelerate from the speed V 1 to zero, and the irradiation position M of the laser beam LB is the first acceleration during the period from the tip Ct of the corner portion C in the machining path SR to the predetermined position SRa.
  • the head moving unit 20 is controlled so that the cutting speed V accelerates to the first speed V 1 at the second acceleration having an absolute value larger than the absolute value.
  • the "machining path” is the moving path of the irradiation position of the laser beam set in the machining program.
  • the "X-axis direction” is one of the horizontal directions indicated by arrows in the drawing, and is also referred to as a left-right direction.
  • the "Y-axis direction” is one of the horizontal directions indicated by arrows in the drawing and is orthogonal to the X-axis direction, and is also referred to as a front-back direction.
  • “And / or” means to include one or both of the two.
  • "FF", "FR”, “L”, “R”, “U”, and “D” refer to the forward direction, the rear direction, the left direction, the right direction, the upward direction, and the downward direction, respectively.
  • the laser processing machine 10 is a processing machine that performs laser cutting processing on a plate-shaped work (sheet metal) K along a processing path SR.
  • the laser processing machine 10 includes a processing table 12 that supports the work K.
  • a fiber laser oscillator 14 as a laser oscillator that oscillates (outputs) a laser beam (laser light) LB is provided at a position separated from the processing table 12.
  • a carbon dioxide gas laser oscillator, a YAG laser oscillator, a disk laser oscillator, a direct diode laser oscillator, or the like may be used instead of the fiber laser oscillator 14.
  • a processing head 16 that irradiates the laser beam LB while injecting an assist gas toward the work K is provided via a support frame (not shown) or the like.
  • the processing head 16 has a nozzle 18 at the tip thereof for irradiating the laser beam LB.
  • the positions of the nozzle 18 in the X-axis direction and the Y-axis direction correspond to the irradiation positions of the laser beam LB.
  • the machining head 16 is configured to be movable in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the machining table 12.
  • the processing head 16 is optically connected to the fiber laser oscillator 14.
  • the processing head 16 is connected to an assist gas supply source (not shown) such as a gas cylinder that supplies the assist gas.
  • the laser machining machine 10 includes a head moving unit 20 that moves the machining head 16 in the X-axis direction and the Y-axis direction relative to the work K on the machining table 12.
  • the head moving unit 20 has an X-axis motor 22 for moving the machining head 16 in the X-axis direction and a Y-axis motor 24 for moving the machining head 16 in the Y-axis direction.
  • the moving speed of the machining head 16 in the X-axis direction and / or the Y-axis direction corresponds to the cutting speed (machining speed).
  • the machining head 16 may be moved in the X-axis direction and the machining table 12 may be moved in the Y-axis direction.
  • the machining head 16 is moved in the X-axis direction and / or the Y-axis direction by driving the head moving unit 20.
  • the nozzle 18 of the machining head 16 can be positioned with respect to the work K supported by the machining table 12.
  • the desired laser cutting process can be performed on the work K. conduct.
  • the laser processing machine 10 includes a control device 26 that controls a fiber laser oscillator 14 and a head moving unit 20 based on a processing program.
  • the control device 26 is composed of a computer, and has a memory for storing a machining program and the like, and a CPU (Central Processing Unit) for executing the machining program.
  • the configuration of the characteristic portion of the control device 26 is as follows.
  • the control device 26 has a cutting speed until the irradiation position M of the laser beam LB reaches the front side of the tip (top) Ct of the corner portion C in the processing path SR in a predetermined case.
  • the head moving unit 20 is controlled so that V maintains a predetermined first speed V 1 .
  • the predetermined case is, for example, a case where oxygen is used as an assist gas and laser cutting is performed on a work K made of mild steel having a plate thickness of 12 mm or more along a processing path SR including a corner portion C.
  • the predetermined first speed V 1 is, for example, 15 mm / s.
  • the control device 26 has a cutting speed V while the irradiation position M of the laser beam LB is from a predetermined position on the front side of the tip Ct of the corner portion C in the machining path SR to the tip Ct of the corner portion C. Controls the head moving unit 20 so as to gradually decelerate from a predetermined first speed V 1 to zero.
  • the predetermined position is a deceleration start position where the speed becomes zero at the tip Ct of the corner portion C when decelerating at a constant decelerating acceleration (acceleration at the time of deceleration, first acceleration).
  • T 1 in FIG. 3 is the time when the irradiation position M of the laser beam LB reaches the tip Ct of the corner portion C.
  • the control device 26 has a cutting speed V from zero to a predetermined number while the irradiation position M of the laser beam LB is from the tip Ct of the corner portion C in the machining path SR to the predetermined position SRa in the vicinity thereof.
  • the head moving unit 20 is controlled so as to gradually accelerate to a predetermined second speed V 2 lower than the first speed V 1 with acceleration (acceleration at the time of acceleration, second acceleration). Then, the control device 26 controls the head moving unit 20 so as to maintain the predetermined second speed V 2 .
  • the predetermined second speed V 2 is, for example, 0.83 mm / s.
  • the control device 26 reaches the cutting speed V. Controls the head moving unit 20 so as to gradually accelerate from a predetermined second speed V 2 to a predetermined first speed V 1 .
  • the acceleration at this time is the same as the acceleration at the time of acceleration from the tip Ct of the corner portion C to the predetermined position SRa.
  • T 2 in FIG. 3 is the time when the irradiation position M of the laser beam LB reaches the predetermined position SR b of the corner portion C.
  • the control device 26 decelerates the cutting speed V (acceleration during deceleration) when the irradiation position M of the laser beam LB is from the front side of the tip Ct of the corner portion C to the tip Ct of the corner portion C.
  • the absolute value of is set smaller than the absolute value of the acceleration (acceleration at the time of acceleration) for accelerating the cutting speed V between the irradiation position M of the laser beam LB from the tip Ct of the corner portion C to the predetermined position SRa.
  • the absolute value of the acceleration during deceleration is smaller than the absolute value of the standard (normal) acceleration, for example, 20 mm / s 2 .
  • the absolute value of the acceleration during acceleration is the same as or similar to the absolute value of the standard acceleration, for example, 4900 mm / s 2 . Normally, the absolute value of the acceleration during acceleration and the absolute value of the acceleration during deceleration are controlled to be the same, but in the present embodiment, the absolute values of the respective accelerations are significantly different.
  • a two-dot chain line shows how the cutting speed V is decelerated at a standard acceleration.
  • the deceleration start when the cutting speed V is decelerated at the standard acceleration at the predetermined position to start the deceleration on the front side of the tip Ct of the corner portion C. It is on the front side of the position.
  • the acceleration during acceleration has a positive value and the acceleration during deceleration has a negative value
  • the acceleration during acceleration and the acceleration during deceleration are compared, and either is smaller, larger, or the same or the same.
  • it is assumed that the absolute values of each acceleration are compared.
  • the control device 26 maintains the laser output P at the predetermined first output P 1 until the irradiation position M of the laser beam LB reaches the front side of the tip Ct of the corner portion C in the machining path SR in the predetermined case.
  • the fiber laser oscillator 14 is controlled in such a manner.
  • the predetermined first output P 1 is, for example, 5400 W (frequency 2000 Hz, duty ratio 90%).
  • the control device 26 determines that the laser output P is lower than the predetermined first output P 1 to the predetermined first output P 1 .
  • the fiber laser oscillator 14 is controlled so as to switch to the second output P 2 of. Instead of switching from the predetermined first output P 1 to the predetermined second output P 2 , the laser output P may be switched to zero or once set to zero and then switched to the predetermined second output P 2 .
  • the predetermined second output P 2 is, for example, 1200 W (frequency 10 Hz, duty ratio 20%).
  • the control device 26 is a fiber laser oscillator so that when the irradiation position M of the laser beam LB reaches a predetermined position SRb of the processing path SR, the laser output P is switched from the predetermined second output P 2 to the predetermined first output P 1 . 14 is controlled.
  • the laser output P is switched to zero instead of the predetermined second output P 2 , the state of switching to zero is switched to the predetermined first output P 1 .
  • the laser processing method according to this embodiment will be described.
  • the laser processing method according to the present embodiment is a method of performing laser cutting processing on the work K.
  • the head moving portion 20 is operated by the control device 26 until the irradiation position M of the laser beam LB reaches the front side of the tip Ct of the corner portion C in the processing path SR. Is controlled to maintain the cutting speed V at a predetermined first speed V 1 . Further, the fiber laser oscillator 14 is controlled by the control device 26 to maintain the laser output P at a predetermined first output P 1 .
  • the head moving portion 20 is controlled by the control device 26 to cut.
  • the speed V is gradually decelerated from a predetermined first speed V 1 to zero at a predetermined acceleration (acceleration during deceleration).
  • the head moving portion 20 is controlled by the control device 26 to set the cutting speed V from zero to a predetermined position.
  • the fiber laser oscillator 14 is controlled by the control device 26, and the laser output P is predetermined from the predetermined first output P 1 .
  • Switch to the second output P 2 of instead of switching the laser output P from the predetermined first output P 1 to the predetermined second output P 2 , it may be switched to zero or once set to zero and then switched to the predetermined second output P 2 .
  • the head moving unit 20 is controlled by the control device 26, and the cutting speed V is set from the predetermined second speed V 2 to the predetermined first speed V 2. It gradually accelerates to the speed V 1 with a predetermined acceleration (acceleration at the time of acceleration).
  • the fiber laser oscillator 14 is controlled by the control device 26 to switch the laser output P from the predetermined second output P 2 to the predetermined first output P 1 .
  • the laser output P is switched to zero instead of the predetermined second output P 2 , the laser output P is once switched to zero and then switched to the predetermined first output P 1 .
  • the acceleration at which the irradiation position M of the laser beam LB decelerates the cutting speed V from the front side of the tip Ct of the corner portion C to the tip Ct of the corner portion C (acceleration during deceleration).
  • the absolute value of is set smaller than the absolute value of the acceleration (acceleration during acceleration) that accelerates the cutting speed V when the irradiation position M of the laser beam LB is from the tip Ct of the corner portion C to the predetermined position SRa.
  • the absolute value of the acceleration of the cutting speed V after the irradiation position M of the laser beam LB reaches the tip Ct of the corner portion C is kept at the same level as, for example, the absolute value of the standard acceleration.
  • the absolute value of the acceleration for decelerating the cutting speed V is lowered when the irradiation position M of the laser beam LB is from the front side of the tip Ct of the corner portion C to the tip Ct of the corner portion C. be able to.
  • FIG. 4A when laser cutting is performed on the work K of a thick plate made of mild steel, the outer and inner corner sides of the corner portion C on the back surface of the work K are formed.
  • the dent can be made sufficiently small, and the processing quality of the work K can be improved.
  • FIG. 4B according to the present embodiment, it is possible to prevent the portion of the cut surface of the work K that follows the tip Ct of the corner portion C (see FIG. 4A) from becoming rough.
  • the acceleration of the cutting speed V (acceleration during deceleration) between the irradiation position M of the laser beam LB from the front side of the tip Ct of the corner portion C to the tip Ct of the corner portion C is used as a parameter.
  • a cutting test was performed on a work K made of mild steel and having a plate thickness of 22 mm.
  • the predetermined first output P 1 was set to 5400 W
  • the predetermined second output P 2 was set to 1200 W.
  • the relationship between the absolute value of the acceleration for decelerating the cutting speed V (acceleration during deceleration) and the amount of dents on the outer and inner corners of the corner portion C on the back surface of the work K is summarized. As shown in FIG. That is, it was found that the smaller the absolute value of the acceleration during deceleration, the smaller the amount of dent on the corner C side. Note that 4900 mm / s 2 in FIG. 5 is the absolute value of the standard acceleration.
  • the laser processing method according to Comparative Example 1 is a method for performing laser cutting processing on the work K, and has the same configuration as the laser processing method according to the present embodiment. There is. Of the configurations of the laser machining method according to Comparative Example 1, only the points different from the configurations of the laser machining method according to the present embodiment will be described.
  • the absolute value of the acceleration that accelerates the cutting speed V is set to be the same as the absolute value of the acceleration that decelerates the cutting speed V (acceleration during deceleration).
  • the absolute value of the acceleration that accelerates the cutting speed V and the absolute value of the acceleration that decelerates the cutting speed V are set smaller than the absolute value of the standard acceleration, respectively.
  • a two-dot chain line shows how the cutting speed V is decelerated and accelerated at a standard acceleration.
  • the laser processing method according to Comparative Example 2 is a method for performing laser cutting processing on the work K, and has the same configuration as the laser processing method according to the present embodiment. There is. Of the configurations of the laser machining method according to Comparative Example 2, only the points different from the configurations of the laser machining method according to the present embodiment will be described.
  • the absolute value of the acceleration that accelerates the cutting speed V is set to be the same as the absolute value of the acceleration that decelerates the cutting speed V (acceleration during deceleration).
  • the absolute value of the acceleration during acceleration and the absolute value of the acceleration during deceleration are set to be the same as or about the same as the absolute value of the standard acceleration, respectively.
  • the laser processing method according to Comparative Example 3 is a method for performing laser cutting processing on the work K, and has the same configuration as the laser processing method according to Comparative Example 2. There is. Of the configurations of the laser machining method according to Comparative Example 3, only the points different from the configuration of the laser machining method according to Comparative Example 2 will be described.
  • the irradiation position M of the laser beam LB After the irradiation position M of the laser beam LB reaches the tip Ct of the corner portion C in the processing path SR, the irradiation position M of the laser beam LB is stopped at the tip Ct of the corner portion C for a predetermined time Ta. Further, when the irradiation position M of the laser beam LB reaches the tip Ct of the corner portion C, the laser output P is lowered from the predetermined first output P 1 to the predetermined first output P 1 and is lower than the predetermined second output P 2 Switch to a higher predetermined intermediate output Pa. After a predetermined time Ta elapses after the irradiation position M of the laser beam LB reaches the tip Ct of the corner portion C, the laser output P is switched from the predetermined intermediate output Pa to the predetermined first output P 1 .
  • the dent on the inner corner side of the corner portion C on the back surface of the work K can be reduced, but the dent on the outer corner side of the corner portion C on the back surface of the work K can be reduced.
  • the heat input to the work K becomes excessive when the irradiation position M of the laser beam LB is stopped at the tip Ct of the corner portion C.
  • the laser processing method according to the present embodiment is a laser processing method in which oxygen is used as an assist gas and laser cutting is performed on the work K made of mild steel along the processing path SR including the corner portion C. Therefore, while the irradiation position M of the laser beam LB is from the front side of the tip Ct of the corner portion C in the machining path SR to the tip Ct of the corner portion C, the cutting speed V is set to the first speed V 1 at the first acceleration. Decelerating from It comprises accelerating the cutting speed V to the first speed V 1 with an acceleration of 2.
  • the cutting speed V is accelerated from zero to the second speed V 2 lower than the first speed V 1 while the irradiation position M of the laser beam LB reaches the predetermined position SRa from the tip Ct of the corner portion C.
  • the second speed V 2 may be maintained, and then the cutting speed V may be accelerated to the first speed V 1 .
  • the laser output P is changed from the first output P 1 to the second output P lower than the first output P 1 .
  • the irradiation position M of the laser beam LB reaches the predetermined position SRa of the processing path SR by switching to the second output P 2 after switching to 2 or zero, or once setting it to zero, the laser output P is changed to the second output P 2 or. It may be switched from zero to the first output P 1 , or once set to zero and then switched to the first output P 1 .
  • the laser processing machine 10 is optically connected to the laser oscillator 14 that oscillates the laser beam LB and the laser oscillator 14, and oxygen is applied as an assist gas toward the work K made of mild steel.
  • a control device that controls a processing head 16 that irradiates a laser beam LB while injecting a laser beam, a head moving unit 20 that moves the processing head 16 in a horizontal direction relative to the work K, and a laser oscillator 14 and a head moving unit 20. 26, the control device 26 cuts at the first acceleration while the irradiation position M of the laser beam LB reaches the tip Ct of the corner portion C from the front side of the tip Ct of the corner portion C in the machining path SR.
  • the head moving portion 20 is controlled so that the speed V decelerates from the first speed V 1 to zero, and while the irradiation position M of the laser beam LB reaches the predetermined position SRa from the tip Ct of the corner portion C in the machining path SR.
  • the head moving unit 20 is controlled so that the cutting speed V accelerates to the first speed V 1 at the second acceleration having an absolute value larger than the absolute value of the first acceleration.
  • the control device 26 has a cutting speed V lower than the first speed V 1 while the irradiation position M of the laser beam LB is from the tip Ct of the corner portion C to the predetermined position SRa.
  • the head moving unit 20 is controlled so as to accelerate to the second speed V 2 and maintain the second speed V 2 , and then the head moves so that the cutting speed V accelerates from the second speed V 2 to the first speed V 1 .
  • the unit 20 may be controlled.
  • the control device 26 causes the laser output P from the first output P 1 to the first output P 1 .
  • the laser oscillator 14 is controlled so that the laser oscillator 14 is switched to the lower second output P 2 or zero, or is once set to zero and then switched to the second output P 2 , and the irradiation position M of the laser beam LB is the predetermined position SRa of the processing path SR.
  • the laser oscillator 14 may be controlled so that the laser output P switches from the second output P 2 or zero to the first output P 1 or once becomes zero and then switches to the first output P 1 .

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Abstract

アシストガスとして酸素を用いるレーザ加工方法は、軟鋼からなるワーク（Ｋ）に対するレーザビーム（ＬＢ）の照射位置（Ｍ）が加工経路（ＳＲ）におけるコーナ部（Ｃ）の先端（Ｃｔ）の手前側から前記コーナ部（Ｃ）の前記先端（Ｃｔ）に至る間に、第１の加速度で切断速度（Ｖ）を第１速度（Ｖ1）からゼロまで減速することと、前記レーザビーム（ＬＢ）の前記照射位置（Ｍ）が前記加工経路（ＳＲ）における前記コーナ部（Ｃ）の前記先端（Ｃｔ）から所定箇所（ＳＲａ）に至る間に、前記第１の加速度の絶対値よりも大きい絶対値を有する第２の加速度で前記切断速度（Ｖ）を前記第１速度（Ｖ1）まで加速することと、を備える。

Description

レーザ加工方法及びレーザ加工機
　本発明は、ワークに対してレーザ切断加工を行うレーザ加工方法及びレーザ加工機に関する。
　軟鋼からなる厚板のワークに対して加工経路に沿ってレーザ切断加工を行う場合には、アシストガスとして酸素を用いる酸素加工が選択される。酸素加工は、レーザビームのエネルギーの他に酸化反応熱によってワークを溶融させることができる。加工経路にコーナ部（鋭角部やエッジ部）が含まれている場合には、レーザビームの照射位置が加工経路のコーナ部の先端に達すると、レーザ加工機のコーナ部の加工方法として、レーザ加工機の切断速度及びレーザ出力を下げて、バーニングの発生を抑制している（特許文献１及び特許文献２参照）。
特許第３２１１９０２号公報 特開平７－１９５１８６号公報
　ところで、ワークの板厚の増大に伴い、レーザビームの照射位置の軌跡に対するワークの裏面側の溶融金属の軌跡（切断位置の軌跡）の遅れが大きくなると、ワークの裏面におけるコーナ部側に大きな凹みが発生する。特に、レーザ加工機の切断時間の短縮化を図るために、レーザ加工機の切断速度及びレーザ出力を上げると、その凹みがより大きくなる。
　ワークの裏面側の溶融金属の軌跡の遅れを低減するために、レーザ加工機の切断速度及びレーザ出力を下げるコーナ部の加工方法に加えて、レーザビームの照射位置がコーナ部の先端に達した後に、レーザビームの照射位置をコーナ部の先端に所定時間だけ停止させることがある。この手法を採ると、ワークの裏面におけるコーナ部の内角側の凹みを小さくできるものの、ワークの裏面におけるコーナ部の外角側の凹みが大きくなる。
　つまり、軟鋼からなる厚板のワークに対してレーザ切断加工を行う場合に、ワークの裏面におけるコーナ部の外角側及び内角側の凹みを小さくすることは困難である。コーナ部の前後において切断速度及びレーザ出力を下げる加工を行う場合には、コーナ先端通過後の切断面（コーナ部の先端に後続する部分）が粗くなる。
　本発明の一態様に係るレーザ加工方法は、アシストガスとして酸素を用い、軟鋼からなるワークに対してコーナ部を含む加工経路に沿ってレーザ切断加工を行うレーザ加工方法であって、レーザビームの照射位置が前記加工経路における前記コーナ部の先端（頂部）の手前側から前記コーナ部の前記先端に至る間に、第１の加速度（減速時の加速度）で切断速度（加工速度）を第１速度からゼロまで減速することと、前記レーザビームの前記照射位置が前記加工経路における前記コーナ部の前記先端から所定箇所に至る間に、前記第１の加速度の絶対値よりも大きい絶対値を有する第２の加速度（加速時の加速度）で前記切断速度を前記第１速度まで加速することと、を備える。
　本発明の一態様に係るレーザ加工機は、レーザビームを発振（出力）するレーザ発振器と、前記レーザ発振器に光学的に接続され、軟鋼からなるワークに向かってアシストガスとして酸素を噴射しつつ前記レーザビームを照射する加工ヘッドと、前記加工ヘッドを前記ワークに対して相対的に水平方向へ移動させるヘッド移動部と、前記レーザ発振器及び前記ヘッド移動部を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記レーザビームの照射位置が加工経路におけるコーナ部の先端の手前側から前記コーナ部の前記先端に至る間に、第１の加速度で切断速度（加工速度）が第１速度からゼロまで減速するように前記ヘッド移動部を制御し、前記レーザビームの前記照射位置が前記加工経路における前記コーナ部の前記先端から所定箇所に至る間に、前記第１の加速度の絶対値よりも大きい絶対値を有する第２の加速度で前記切断速度が前記第１速度まで加速するように前記ヘッド移動部を制御する。
　本発明の一態様によれば、レーザビームの照射位置が前記コーナ部の先端に達した後における、切断速度を加速させる加速度の絶対値を例えば標準（通常）の加速度の絶対値と同一又は同程度に保ちつつ、レーザビームの照射位置が前記コーナ部の先端の手前側から前記コーナ部の先端に至る間における、切断速度を減速させる加速度の絶対値のみを下げることができる。これにより、切断速度を加速させる際にワークへの入熱が過多になることを抑えつつ、レーザビームの照射位置の軌跡に対するワークの裏面側の溶融金属の軌跡（切断位置の軌跡）の遅れを低減することができる。
　よって、軟鋼からなる厚板のワークに対してレーザ切断加工を行う場合に、ワークの切断面におけるコーナ部の先端に後続する部分が粗くなることを抑えつつ、ワークの裏面におけるコーナ部の外角側及び内角側の凹みを小さくすることができ、ワークの加工品質を向上させることができる。
図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置の模式図である。 図２は、コーナ部を含む加工経路を説明する図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工方法を説明する図であって、切断速度とレーザ出力と時間との関係を示す図である。 図４Ａは、本発明の一実施形態に係るレーザ加工方法によってレーザ切断加工を行ったワークの裏面の一部を示す写真である。 図４Ｂは、本発明の一実施形態に係るレーザ加工方法によってレーザ切断加工を行ったワークの切断面の一部を示す写真である。 図５は、切断速度を減速させる加速度（減速時の加速度）の絶対値と、ワークの裏面におけるコーナ部側の凹みの凹み量との関係を示す図である。 図６は、比較例１に係るレーザ加工方法を説明する図であって、切断速度とレーザ出力と時間との関係を示す図である。 図７Ａは、比較例１に係るレーザ加工方法によってレーザ切断加工を行ったワークの裏面の一部を示す写真である。 図７Ｂは、比較例１に係るレーザ加工方法によってレーザ切断加工を行ったワークの切断面の一部を示す写真である。 図８は、比較例２に係るレーザ加工方法を説明する図であって、切断速度とレーザ出力と時間との関係を示す図である。 図９Ａは、比較例２に係るレーザ加工方法によってレーザ切断加工を行ったワークの裏面の一部を示す写真である。 図９Ｂは、比較例３に係るレーザ加工方法によってレーザ切断加工を行ったワークの裏面の一部を示す写真である。 図１０は、比較例３に係るレーザ加工方法を説明する図であって、切断速度とレーザ出力と時間との関係を示す図である。
　以下、本実施形態について図１から図５を参照して説明する。本実施形態に係るレーザ加工方法は、アシストガスとして酸素を用い、軟鋼からなるワークＫに対してコーナ部Ｃを含む加工経路ＳＲに沿ってレーザ切断加工を行うレーザ加工方法であって、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔの手前側からコーナ部Ｃの先端Ｃｔに至る間に、第１の加速度で切断速度Ｖを第１速度Ｖ1からゼロまで減速することと、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔから所定箇所ＳＲａに至る間に、第１の加速度の絶対値よりも大きい絶対値を有する第２の加速度で切断速度Ｖを第１速度Ｖ1まで加速することと、を備える。本実施形態に係るレーザ加工機１０は、レーザビームＬＢを発振するレーザ発振器１４と、レーザ発振器１４に光学的に接続され、軟鋼からなるワークＫに向かってアシストガスとして酸素を噴射しつつレーザビームＬＢを照射する加工ヘッド１６と、加工ヘッド１６をワークＫに対して相対的に水平方向へ移動させるヘッド移動部２０と、レーザ発振器１４及びヘッド移動部２０を制御する制御装置２６と、を備え、制御装置２６は、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔの手前側からコーナ部Ｃの先端Ｃｔに至る間に、第１の加速度で切断速度Ｖが第１速度Ｖ1からゼロまで減速するようにヘッド移動部２０を制御し、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔから所定箇所ＳＲａに至る間に、第１の加速度の絶対値よりも大きい絶対値を有する第２の加速度で切断速度Ｖが第１速度Ｖ1まで加速するようにヘッド移動部２０を制御する。
　なお、「加工経路」とは、加工プログラムに設定されたレーザビームの照射位置の移動経路のことである。「Ｘ軸方向」とは、図面に矢印で示す水平方向の１つであり、左右方向ともいう。「Ｙ軸方向」とは、図面に矢印で示す水平方向の１つでかつＸ軸方向に直交する方向であり、前後方向ともいう。「及び／又は」とは、２つのうちのいずれか一方又は両方を含む意である。図１中、「ＦＦ」、「ＦＲ」、「Ｌ」、「Ｒ」、「Ｕ」、「Ｄ」は、それぞれ前方向、後方向、左方向、右方向、上方向、下方向を指す。
　図１及び図２に示すように、本実施形態に係るレーザ加工機１０は、板状のワーク（板金）Ｋに対して加工経路ＳＲに沿ってレーザ切断加工を行う加工機である。レーザビームＬＢを照射するレーザ切断加工によってワークＫに幅Ｓｗで示す二点鎖線の切断スリットＳが連続的に形成される。レーザ加工機１０は、ワークＫを支持する加工テーブル１２を備える。加工テーブル１２から離隔した位置に、レーザビーム（レーザ光）ＬＢを発振（出力）するレーザ発振器としてのファイバレーザ発振器１４が設けられている。なお、レーザ発振器としてファイバレーザ発振器１４の代わりに、炭酸ガスレーザ発振器、ＹＡＧレーザ発振器、ディスクレーザ発振器、又はダイレクトダイオードレーザ発振器等を用いてもよい。
　加工テーブル１２の上方には、ワークＫに向かってアシストガスを噴射しつつレーザビームＬＢを照射する加工ヘッド１６が支持フレーム（図示省略）等を介して設けられている。加工ヘッド１６は、その先端部に、レーザビームＬＢを照射するためのノズル１８を有する。ノズル１８のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置は、レーザビームＬＢの照射位置に相当する。加工ヘッド１６は、加工テーブル１２に対してＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動可能に構成されている。加工ヘッド１６は、ファイバレーザ発振器１４に光学的に接続されている。加工ヘッド１６は、アシストガスを供給するガスボンベ等のアシストガス供給源（図示省略）に接続されている。
　レーザ加工機１０は、加工ヘッド１６を加工テーブル１２上のワークＫに対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させるヘッド移動部２０を備える。ヘッド移動部２０は、加工ヘッド１６をＸ軸方向へ移動させるためのＸ軸モータ２２と、加工ヘッド１６をＹ軸方向へ移動させるためのＹ軸モータ２４とを有する。加工ヘッド１６のＸ軸方向及び／又はＹ軸方向の移動速度は、切断速度（加工速度）に相当する。なお、ヘッド移動部２０が加工ヘッド１６をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させる代わりに、加工ヘッド１６をＸ軸方向へ移動させかつ加工テーブル１２をＹ軸方向へ移動させてもよい。
　前述の構成により、ヘッド移動部２０の駆動により加工ヘッド１６をＸ軸方向及び／又はＹ軸方向へ移動させる。これにより、加工ヘッド１６のノズル１８を加工テーブル１２に支持されたワークＫに対して位置決めすることができる。加工ヘッド１６のノズル１８の位置決めを行いながら、加工ヘッド１６のノズル１８からワークＫに向かってアシストガスを噴射しながらレーザビームＬＢを照射することで、ワークＫに対して所望のレーザ切断加工を行う。
　レーザ加工機１０は、加工プログラムに基づいてファイバレーザ発振器１４及びヘッド移動部２０を制御する制御装置２６を備える。制御装置２６は、コンピュータによって構成されており、加工プログラム等を記憶するメモリと、加工プログラムを実行するＣＰＵ（Central　Processing　Unit）とを有する。制御装置２６の特徴部分の構成は、次の通りである。
　図１から図３に示すように、制御装置２６は、所定の場合に、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端（頂部）Ｃｔの手前側に達するまで、切断速度（加工速度）Ｖが所定の第１速度Ｖ1を維持するようにヘッド移動部２０を制御する。所定の場合とは、例えば、アシストガスとして酸素を用い、軟鋼からなる板厚１２ｍｍ以上のワークＫに対してコーナ部Ｃを含む加工経路ＳＲに沿ってレーザ切断加工を行う場合のことである。本実施形態においては、所定の第１速度Ｖ1は、例えば１５ｍｍ／ｓである。制御装置２６は、前記所定の場合に、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔの手前側の所定位置からコーナ部Ｃの先端Ｃｔまで至る間に、切断速度Ｖが所定の第１速度Ｖ1からゼロまで徐々に減速するようにヘッド移動部２０を制御する。所定位置とは、一定の減速する加速度（減速時の加速度、第１の加速度）で減速させたときにコーナ部Ｃの先端Ｃｔで速度がゼロになる減速開始位置のことである。なお、図３中におけるＴ1は、レーザビームＬＢの照射位置Ｍがコーナ部Ｃの先端Ｃｔに達する時間である。
　制御装置２６は、前記所定の場合に、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔからその近傍の所定箇所ＳＲａに至る間に、切断速度Ｖがゼロから所定の第１速度Ｖ1よりも低い所定の第２速度Ｖ2まで加速度（加速時の加速度、第２の加速度）で徐々に加速するようにヘッド移動部２０を制御する。そして、制御装置２６は、その所定の第２速度Ｖ2を維持するようにヘッド移動部２０を制御する。本実施形態においては、所定の第２速度Ｖ2は、例えば、０．８３ｍｍ／ｓである。制御装置２６は、前記所定の場合に、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲの所定箇所ＳＲａから所定時間だけ所定の第２速度Ｖ2を維持した所定箇所ＳＲｂに達すると、切断速度Ｖが所定の第２速度Ｖ2から所定の第１速度Ｖ1まで徐々に加速するようにヘッド移動部２０を制御する。このときの加速度は、コーナ部Ｃの先端Ｃｔから所定箇所ＳＲａまでの加速時の加速度と同じである。なお、図３中におけるＴ2は、レーザビームＬＢの照射位置Ｍがコーナ部Ｃの所定箇所ＳＲｂに達する時間である。
　ここで、制御装置２６は、レーザビームＬＢの照射位置Ｍがコーナ部Ｃの先端Ｃｔの手前側からコーナ部Ｃの先端Ｃｔまで至る間における、切断速度Ｖを減速する加速度（減速時の加速度）の絶対値を、レーザビームＬＢの照射位置Ｍがコーナ部Ｃの先端Ｃｔから所定箇所ＳＲａに至る間における、切断速度Ｖを加速する加速度（加速時の加速度）の絶対値よりも小さく設定する。本実施形態においては、前記減速時の加速度の絶対値は、標準（通常）の加速度の絶対値よりも小さく、例えば、２０ｍｍ／ｓ2である。前記加速時の加速度の絶対値は、標準の加速度の絶対値と同一又は同程度であり、例えば、４９００ｍｍ／ｓ2である。通常の場合、加速時の加速度の絶対値と減速時の加速度の絶対値とは同一に制御されるが、本実施形態においては各加速度の絶対値を大きく異ならせている。なお、図３において、本実施形態との比較のために、切断速度Ｖを標準の加速度で減速させる様子を二点鎖線で示している。減速する加速度の絶対値を標準の加速度の絶対値より小さく設定するので、コーナ部Ｃの先端Ｃｔの手前側の減速を開始する所定位置は切断速度Ｖを標準の加速度で減速させる場合の減速開始位置より手前側となる。
　なお、加速時の加速度はプラスの値になり、減速時の加速度はマイナスの値になるので、加速時の加速度と減速時の加速度とを比較して、いずれかが小さい、大きい、又は同一若しくは同一程度との記載に関しては、すべてそれぞれの加速度の絶対値を比較しているものとする。
　制御装置２６は、前記所定の場合に、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔの手前側に達するまで、レーザ出力Ｐを所定の第１出力Ｐ1に維持するようにファイバレーザ発振器１４を制御する。本実施形態においては、所定の第１出力Ｐ1は、例えば、５４００Ｗ（周波数２０００Ｈｚ、デューティ比９０％）である。制御装置２６は、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔに達すると、レーザ出力Ｐが所定の第１出力Ｐ1から所定の第１出力Ｐ1よりも低い所定の第２出力Ｐ2に切り替わるようにファイバレーザ発振器１４を制御する。なお、レーザ出力Ｐが所定の第１出力Ｐ1から所定の第２出力Ｐ2に切り替わる代わりに、ゼロに切り替わるか又は一旦ゼロにした後に所定の第２出力Ｐ2に切り替わってもよい。
　本実施形態においては、所定の第２出力Ｐ2は、例えば、１２００Ｗ（周波数１０Ｈｚ、デューティ比２０％）である。制御装置２６は、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲの所定箇所ＳＲｂに達すると、レーザ出力Ｐが所定の第２出力Ｐ2から所定の第１出力Ｐ1に切り替わるようにファイバレーザ発振器１４を制御する。なお、レーザ出力Ｐが所定の第２出力Ｐ2ではなくゼロに切り替わる場合は、ゼロに切り替わった状態から所定の第１出力Ｐ1に切り替わる。
　本実施形態に係るレーザ加工方法について説明する。本実施形態に係るレーザ加工方法は、ワークＫに対してレーザ切断加工を行う方法である。
　図１から図３に示すように、前記所定の場合には、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔの手前側に達するまで、制御装置２６によりヘッド移動部２０を制御して、切断速度Ｖを所定の第１速度Ｖ1に維持する。また、制御装置２６によりファイバレーザ発振器１４を制御して、レーザ出力Ｐを所定の第１出力Ｐ1に維持する。
　次に、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔの手前側からコーナ部Ｃの先端Ｃｔまで至る間に、制御装置２６によりヘッド移動部２０を制御して、切断速度Ｖを所定の第１速度Ｖ1からゼロまで所定の加速度（減速時の加速度）で徐々に減速する。そして、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔから所定箇所ＳＲａに至る間に、制御装置２６によりヘッド移動部２０を制御して、切断速度Ｖをゼロから所定の第２速度Ｖ2まで所定の加速度（加速時の加速度）で徐々に加速してその速度Ｖ2を維持する。また、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔに達すると、制御装置２６によりファイバレーザ発振器１４を制御して、レーザ出力Ｐを所定の第１出力Ｐ1から所定の第２出力Ｐ2に切り替える。なお、レーザ出力Ｐを所定の第１出力Ｐ1から所定の第２出力Ｐ2に切り替える代わりに、ゼロに切り替えるか又は一旦ゼロにした後に所定の第２出力Ｐ2に切り替えてもよい。
　その後、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲの所定箇所ＳＲａに達すると、制御装置２６によりヘッド移動部２０を制御して、切断速度Ｖを所定の第２速度Ｖ2から所定の第１速度Ｖ1まで所定の加速度（加速時の加速度）で徐々に加速する。また、制御装置２６によりファイバレーザ発振器１４を制御して、レーザ出力Ｐを所定の第２出力Ｐ2から所定の第１出力Ｐ1に切り替える。なお、レーザ出力Ｐを所定の第２出力Ｐ2でなくゼロに切り替える場合は、一旦ゼロに切り替わった後に所定の第１出力Ｐ1に切り替える。
　ここで、前述のように、レーザビームＬＢの照射位置Ｍがコーナ部Ｃの先端Ｃｔの手前側からコーナ部Ｃの先端Ｃｔまで至る間における、切断速度Ｖを減速する加速度（減速時の加速度）の絶対値は、レーザビームＬＢの照射位置Ｍがコーナ部Ｃの先端Ｃｔから所定箇所ＳＲａに至る間における、切断速度Ｖを加速する加速度（加速時の加速度）の絶対値よりも小さく設定されている。
　本実施形態の作用効果について説明する。
　本実施形態によれば、レーザビームＬＢの照射位置Ｍがコーナ部Ｃの先端Ｃｔに達した後における、切断速度Ｖの加速度の絶対値を例えば標準の加速度の絶対値と同一又は同程度に保ちつつ、レーザビームＬＢの照射位置Ｍがコーナ部Ｃの先端Ｃｔの手前側からコーナ部Ｃの先端Ｃｔに至る間における、切断速度Ｖを減速する加速度（減速時の加速度）の絶対値のみを下げることができる。これにより、切断速度Ｖを加速させる際にワークＫへの入熱が過多になることを抑えつつ、レーザビームＬＢの照射位置の軌跡に対するワークＫの裏面側の溶融金属の軌跡（切断位置の軌跡）の遅れを低減することができる。
　従って、図４Ａに示すように、本実施形態によれば、軟鋼からなる厚板のワークＫに対してレーザ切断加工を行う場合に、ワークＫの裏面におけるコーナ部Ｃの外角側及び内角側の凹みを十分に小さくすることができ、ワークＫの加工品質を向上させることができる。図４Ｂに示すように、本実施形態によれば、前記の場合に、ワークＫの切断面におけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔ（図４Ａ参照）に後続する部分が粗くなることを抑えることができる。
　以下、実施例及び比較例について、図２、図５から図１０を参照して説明する。
　図２に示すように、レーザビームＬＢの照射位置Ｍがコーナ部Ｃの先端Ｃｔの手前側からコーナ部Ｃの先端Ｃｔに至る間における、切断速度Ｖの加速度（減速時の加速度）をパラメータとして変化させ、軟鋼からなる板厚２２ｍｍのワークＫに対して切断試験を行った。所定の第１出力Ｐ1は、５４００Ｗ、所定の第２出力Ｐ2は、１２００Ｗにそれぞれ設定した。そして、切断試験の結果として、切断速度Ｖを減速させる加速度（減速時の加速度）の絶対値と、ワークＫの裏面におけるコーナ部Ｃの外角側及び内角側の凹みの凹み量との関係をまとめると、図５に示すようになる。即ち、減速時の加速度の絶対値が小さい程、コーナ部Ｃ側の凹みの凹み量が小さくなる傾向があることが判明した。なお、図５中における４９００ｍｍ／ｓ2は、標準の加速度の絶対値である。
　（比較例１）
　図２及び図６に示すように、比較例１に係るレーザ加工方法は、ワークＫに対してレーザ切断加工を行う方法であり、本実施形態に係るレーザ加工方法と同様の構成を有している。比較例１に係るレーザ加工方法の構成うち、本実施例に係るレーザ加工方法の構成と異なる点についてのみ説明する。
　切断速度Ｖを加速する加速度（加速時の加速度）の絶対値は、切断速度Ｖを減速する加速度（減速時の加速度）の絶対値と同一に設定されている。切断速度Ｖを加速する加速度の絶対値、及び切断速度Ｖを減速する加速度の絶対値は、それぞれ、標準の加速度の絶対値よりも小さく設定されている。なお、図６において、比較例１との比較のために、切断速度Ｖを標準の加速度で減速及び加速させる様子を二点鎖線で示している。
　比較例１に係るレーザ加工方法によれば、図７Ａに示すように、本実施形態に係るレーザ加工方法と同様に、軟鋼からなる厚板のワークＫに対してレーザ切断加工を行う場合に、ワークＫの裏面におけるコーナ部Ｃの外角側及び内角側の凹みを十分に小さくすることできる。一方、比較例１に係るレーザ加工方法によれば、図７Ｂに示すように、ワークＫの切断面におけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔ（図７Ａ参照）に後続する部分（一点鎖線で囲む部分）が粗くなることが確認された。これは、切断速度Ｖを加速させる際にワークＫへの入熱が過多になることに起因していると考えられる。
　（比較例２）
　図２及び図８に示すように、比較例２に係るレーザ加工方法は、ワークＫに対してレーザ切断加工を行う方法であり、本実施例に係るレーザ加工方法と同様の構成を有している。比較例２に係るレーザ加工方法の構成うち、本実施例に係るレーザ加工方法の構成と異なる点についてのみ説明する。
　切断速度Ｖを加速する加速度（加速時の加速度）の絶対値は、切断速度Ｖを減速する加速度（減速時の加速度）の絶対値と同一に設定されている。前記加速時の加速度の絶対値及び前記減速時の加速度の絶対値は、それぞれ、標準の加速度の絶対値と同一又は同程度に設定されている。
　比較例２に係るレーザ加工方法によれば、図９Ａに示すように、ワークＫの裏面におけるコーナ部Ｃの外角側及び内角側に大きな凹みが発生することが確認された。これは、レーザビームＬＢ（図１参照）の照射位置Ｍの軌跡に対するワークＫの裏面側の溶融金属の軌跡（切断位置の軌跡）の遅れが大きくことに起因していると考えられる。
　（比較例３）
　図２及び図１０に示すように、比較例３に係るレーザ加工方法は、ワークＫに対してレーザ切断加工を行う方法であり、比較例２に係るレーザ加工方法と同様の構成を有している。比較例３に係るレーザ加工方法の構成うち、比較例２に係るレーザ加工方法の構成と異なる点についてのみ説明する。
　レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔに達した後に、レーザビームＬＢの照射位置Ｍをコーナ部Ｃの先端Ｃｔに所定時間Ｔａだけ停止させる。また、レーザビームＬＢの照射位置Ｍがコーナ部Ｃの先端Ｃｔに達すると、レーザ出力Ｐを所定の第１出力Ｐ1から所定の第１出力Ｐ1よりも低くかつ所定の第２出力Ｐ2よりも高い所定の中間出力Ｐａに切り替える。レーザビームＬＢの照射位置Ｍがコーナ部Ｃの先端Ｃｔに達した後に所定時間Ｔａ経過後に、レーザ出力Ｐを所定の中間出力Ｐａから所定の第１出力Ｐ1に切り替える。
　比較例３に係るレーザ加工方法によれば、図９Ｂに示すように、ワークＫの裏面におけるコーナ部Ｃの内角側の凹みを低減できるものの、ワークＫの裏面におけるコーナ部Ｃの外角側の凹みが大きくなることが確認された。これは、レーザビームＬＢの照射位置Ｍをコーナ部Ｃの先端Ｃｔに停止させる際にワークＫへの入熱が過多になることに起因していると考えられる。
　上記のように、本実施形態に係るレーザ加工方法は、アシストガスとして酸素を用い、軟鋼からなるワークＫに対してコーナ部Ｃを含む加工経路ＳＲに沿ってレーザ切断加工を行うレーザ加工方法であって、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔの手前側からコーナ部Ｃの先端Ｃｔに至る間に、第１の加速度で切断速度Ｖを第１速度Ｖ1からゼロまで減速することと、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔから所定箇所ＳＲａに至る間に、第１の加速度の絶対値よりも大きい絶対値を有する第２の加速度で切断速度Ｖを第１速度Ｖ1まで加速することと、を備える。
　上記レーザ加工方法において、レーザビームＬＢの照射位置Ｍがコーナ部Ｃの先端Ｃｔから所定箇所ＳＲａに至る間に、切断速度Ｖをゼロから第１速度Ｖ1よりも低い第２速度Ｖ2まで加速して第２速度Ｖ2を維持し、その後、切断速度Ｖを第１速度Ｖ1まで加速してもよい。
　上記レーザ加工方法において、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲのコーナ部Ｃの先端Ｃｔに達すると、レーザ出力Ｐを第１出力Ｐ1から第１出力Ｐ1よりも低い第２出力Ｐ2若しくはゼロに切り替えるか、又は一旦ゼロにした後に第２出力Ｐ2に切り替え、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲの所定箇所ＳＲａに達すると、レーザ出力Ｐを第２出力Ｐ2若しくはゼロから第１出力Ｐ1に切り替えるか、又は一旦ゼロにした後に第１出力Ｐ1に切り替えてもよい。
　上記のように、本実施形態に係るレーザ加工機１０は、レーザビームＬＢを発振するレーザ発振器１４と、レーザ発振器１４に光学的に接続され、軟鋼からなるワークＫに向かってアシストガスとして酸素を噴射しつつレーザビームＬＢを照射する加工ヘッド１６と、加工ヘッド１６をワークＫに対して相対的に水平方向へ移動させるヘッド移動部２０と、レーザ発振器１４及びヘッド移動部２０を制御する制御装置２６と、を備え、制御装置２６は、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔの手前側からコーナ部Ｃの先端Ｃｔに至る間に、第１の加速度で切断速度Ｖが第１速度Ｖ1からゼロまで減速するようにヘッド移動部２０を制御し、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲにおけるコーナ部Ｃの先端Ｃｔから所定箇所ＳＲａに至る間に、第１の加速度の絶対値よりも大きい絶対値を有する第２の加速度で切断速度Ｖが第１速度Ｖ1まで加速するようにヘッド移動部２０を制御する。
　上記レーザ加工機１０において、制御装置２６は、レーザビームＬＢの照射位置Ｍがコーナ部Ｃの先端Ｃｔから所定箇所ＳＲａに至る間に、切断速度Ｖがゼロから第１速度Ｖ1よりも低い第２速度Ｖ2まで加速して第２速度Ｖ2を維持するようにヘッド移動部２０を制御し、その後、切断速度Ｖが第２速度Ｖ2から第１速度Ｖ1まで加速するようにヘッド移動部２０を制御してもよい。
　上記レーザ加工機１０において、制御装置２６は、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲのコーナ部Ｃの先端Ｃｔに達すると、レーザ出力Ｐが第１出力Ｐ1から第１出力Ｐ1よりも低い第２出力Ｐ2若しくはゼロに切り替わるか、又は一旦ゼロにした後に第２出力Ｐ2に切り替わるようにレーザ発振器１４を制御し、レーザビームＬＢの照射位置Ｍが加工経路ＳＲの所定箇所ＳＲａに達すると、レーザ出力Ｐが第２出力Ｐ2若しくはゼロから第１出力Ｐ1に切り替わるか、又は一旦ゼロにした後に第１出力Ｐ1に切り替わるようにレーザ発振器１４を制御してもよい。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
　２０２０年９月２５日に出願された特願２０２０－１６０６３０の全内容は、ここに援用される。

Claims (6)

  1. 　アシストガスとして酸素を用い、軟鋼からなるワークに対してコーナ部を含む加工経路に沿ってレーザ切断加工を行うレーザ加工方法であって、
    　レーザビームの照射位置が前記加工経路における前記コーナ部の先端の手前側から前記コーナ部の前記先端に至る間に、第１の加速度で切断速度を第１速度からゼロまで減速することと、
    　前記レーザビームの前記照射位置が前記加工経路における前記コーナ部の前記先端から所定箇所に至る間に、前記第１の加速度の絶対値よりも大きい絶対値を有する第２の加速度で前記切断速度を前記第１速度まで加速することと、
    を備えたレーザ加工方法。
  2. 　前記レーザビームの前記照射位置が前記コーナ部の前記先端から前記所定箇所に至る間に、前記切断速度をゼロから前記第１速度よりも低い第２速度まで加速して前記第２速度を維持し、その後、前記切断速度を前記第１速度まで加速する
    請求項１に記載のレーザ加工方法。
  3. 　前記レーザビームの前記照射位置が前記加工経路の前記コーナ部の前記先端に達すると、レーザ出力を第１出力から前記第１出力よりも低い第２出力若しくはゼロに切り替えるか、又は一旦ゼロにした後に前記第２出力に切り替え、
    　前記レーザビームの前記照射位置が前記加工経路の前記所定箇所に達すると、前記レーザ出力を前記第２出力若しくはゼロから前記第１出力に切り替えるか、又は一旦ゼロにした後に前記第１出力に切り替える
    請求項２に記載のレーザ加工方法。
  4. 　レーザビームを発振するレーザ発振器と、
    　前記レーザ発振器に光学的に接続され、軟鋼からなるワークに向かってアシストガスとして酸素を噴射しつつ前記レーザビームを照射する加工ヘッドと、
    　前記加工ヘッドを前記ワークに対して相対的に水平方向へ移動させるヘッド移動部と、
    　前記レーザ発振器及び前記ヘッド移動部を制御する制御装置と、
    を備え、
    　　前記制御装置は、
    　　　前記レーザビームの照射位置が加工経路におけるコーナ部の先端の手前側から前記コーナ部の前記先端に至る間に、第１の加速度で切断速度が第１速度からゼロまで減速するように前記ヘッド移動部を制御し、
    　　　前記レーザビームの前記照射位置が前記加工経路における前記コーナ部の前記先端から所定箇所に至る間に、前記第１の加速度の絶対値よりも大きい絶対値を有する第２の加速度で前記切断速度が前記第１速度まで加速するように前記ヘッド移動部を制御する
    レーザ加工機。
  5. 　前記制御装置は、
    　　前記レーザビームの前記照射位置が前記コーナ部の前記先端から前記所定箇所に至る間に、前記切断速度がゼロから前記第１速度よりも低い第２速度まで加速して前記第２速度を維持するように前記ヘッド移動部を制御し、
    　　その後、前記切断速度が前記第２速度から前記第１速度まで加速するように前記ヘッド移動部を制御する
    請求項４に記載のレーザ加工機。
  6. 　前記制御装置は、
    　　前記レーザビームの前記照射位置が前記加工経路の前記コーナ部の前記先端に達すると、レーザ出力が第１出力から前記第１出力よりも低い第２出力若しくはゼロに切り替わるか、又は一旦ゼロにした後に前記第２出力に切り替わるように前記レーザ発振器を制御し、
    　　前記レーザビームの前記照射位置が前記加工経路の前記所定箇所に達すると、前記レーザ出力が前記第２出力若しくはゼロから前記第１出力に切り替わるか、又は一旦ゼロにした後に前記第１出力に切り替わるように前記レーザ発振器を制御する
    請求項５に記載のレーザ加工機。
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