JPH02241685A - ファインセラミックス伸線ダイスのレーザ加工法 - Google Patents
ファインセラミックス伸線ダイスのレーザ加工法Info
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- JPH02241685A JPH02241685A JP1059779A JP5977989A JPH02241685A JP H02241685 A JPH02241685 A JP H02241685A JP 1059779 A JP1059779 A JP 1059779A JP 5977989 A JP5977989 A JP 5977989A JP H02241685 A JPH02241685 A JP H02241685A
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- machining
- fine ceramics
- hole
- laser beam
- dimensional
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はレーザによるファインセラミックス伸線ダイス
の三次元穴形状の加工に関するものである。
の三次元穴形状の加工に関するものである。
（従来の技術）
ファインセラミックス伸線ダイスのレーザによる三次元
穴加工において、従来のレーザ加工では、特開昭６２−
３４７２号公報の記載にあるとおり照射ビームの密度を
変化させることにより行う方法などがあるが、これらの
技術ではレーザ本来の特性が同一個所を固定して照射す
るほうが効率的であるため、加工が目的の深さに到達す
るまでの間レーザビームを固定し連続して加工点に照射
するようにしているので加工部中央から蒸発部、溶融部
。
穴加工において、従来のレーザ加工では、特開昭６２−
３４７２号公報の記載にあるとおり照射ビームの密度を
変化させることにより行う方法などがあるが、これらの
技術ではレーザ本来の特性が同一個所を固定して照射す
るほうが効率的であるため、加工が目的の深さに到達す
るまでの間レーザビームを固定し連続して加工点に照射
するようにしているので加工部中央から蒸発部、溶融部
。
熱影響部となりそれらの間で発生した熱応力により生じ
るクラックを免れることはできなかった。
るクラックを免れることはできなかった。
また、レーザ照射部分の溶融物を完全に除去できず加工
は滑らかでなく、加工形状の精度も良くないものであっ
た。
は滑らかでなく、加工形状の精度も良くないものであっ
た。
（発明が解決しようとする課題）
本発明においては、前述の従来技術の問題点である、熱
応力によるクランクの発生を押さえ、かつ滑らかで加工
形状の寸法精度の高いレーザ加工技術を提供することを
目的としている。
応力によるクランクの発生を押さえ、かつ滑らかで加工
形状の寸法精度の高いレーザ加工技術を提供することを
目的としている。
（課題を解決するための手段）
本発明は上記の目的を達成するためになされたものであ
り、その要旨とするところは、レーザを用いて、ファイ
ンセラミックスに伸線ダイス用の三次元穴形状の加工を
行う方法において、予めレーザビームの照射エネルギー
と照射時間を加工穴径が５０〜５００ｎ、加工深さが５
０〜１０００−となるように設定しておき、そのレーザ
ビームとファインセラミックスを被加工表面と平行に加
工穴径の０．０５〜０．９倍相対移動させ、二次元の溝
状の溶剤を行い、引続き設定加工深さの０．７〜１．３
倍だけビーム照射方向にファインセラミックスを近づけ
て溶剤する加工を順次繰返して穴加工を行うことを特徴
とするファインセラミックス伸線ダイスのレーザ加工法
にある。
り、その要旨とするところは、レーザを用いて、ファイ
ンセラミックスに伸線ダイス用の三次元穴形状の加工を
行う方法において、予めレーザビームの照射エネルギー
と照射時間を加工穴径が５０〜５００ｎ、加工深さが５
０〜１０００−となるように設定しておき、そのレーザ
ビームとファインセラミックスを被加工表面と平行に加
工穴径の０．０５〜０．９倍相対移動させ、二次元の溝
状の溶剤を行い、引続き設定加工深さの０．７〜１．３
倍だけビーム照射方向にファインセラミックスを近づけ
て溶剤する加工を順次繰返して穴加工を行うことを特徴
とするファインセラミックス伸線ダイスのレーザ加工法
にある。
（作 用）
本発明におけるレーザ加工は、ファインセラミックス三
次元穴加工を行う際に、加工部分の各点での熱応力で発
生するクランクを減少させるために、まずレーザビーム
により各点に投入される熱量およびビーム径、ビームの
照射時間を被加工物の実験値より得られたクラックを生
じない領域で、加工穴径が５０〜５００ｎ、加工深さが
５０〜１０００μｍとなるように設定しておく。この時
の熱量、集光ビームの径２１（第１図参照）、ビームの
照射時間は、加工されるセラミックスの種類によって異
なるが、例えばアルミナセラミックスの場合、熱量は５
Ｊ、ビーム径は直径０．３ｎｍ＋、ビームの照射時間は
１２０μｓｅｃ程度が適切であり、その時の加工形状は
、第４図の加工穴径ｄ −０，２１、加工穴の深さＰ
−０，１閣になる。このレーザビームを用いてセラミッ
クス表面にセラミックスを被加工表面と二次元に平行に
相対移動させることにより薄板状の加工を行う（三次元
穴加工の際のテーブルの移動の例を第５図に挙げておく
）。
次元穴加工を行う際に、加工部分の各点での熱応力で発
生するクランクを減少させるために、まずレーザビーム
により各点に投入される熱量およびビーム径、ビームの
照射時間を被加工物の実験値より得られたクラックを生
じない領域で、加工穴径が５０〜５００ｎ、加工深さが
５０〜１０００μｍとなるように設定しておく。この時
の熱量、集光ビームの径２１（第１図参照）、ビームの
照射時間は、加工されるセラミックスの種類によって異
なるが、例えばアルミナセラミックスの場合、熱量は５
Ｊ、ビーム径は直径０．３ｎｍ＋、ビームの照射時間は
１２０μｓｅｃ程度が適切であり、その時の加工形状は
、第４図の加工穴径ｄ −０，２１、加工穴の深さＰ
−０，１閣になる。このレーザビームを用いてセラミッ
クス表面にセラミックスを被加工表面と二次元に平行に
相対移動させることにより薄板状の加工を行う（三次元
穴加工の際のテーブルの移動の例を第５図に挙げておく
）。
この際、移動量としては加工穴径の０．０５〜０．９倍
の間で加工底面の粗度が目標値である平均粗度２０ｎよ
り小さくなる最大値に選ぶ。その後深さが不充分な部分
については、加工テーブルを設定加工深さの０．７〜１
．３倍だけ動かしてファインセラミックスを近づけビー
ム特性を補正した後再び前述の加工を繰返す、この移動
量については、加工側面の粗度が目標値である平均粗度
２Ｏｎより小さくなる最大値に選ぶ、この結果、加工さ
れる各点は深さ方向に数回に分けて加工されることにな
り（この加工の水平方向より見た概念図を第２図に示す
）、−度に加工を行う従来法に比べて加工中に冷却時間
が有るため熱応力の集中が起こりにくくクランクも発生
しにくい。また、−回での加工の深さが従来法に比べ浅
いため加工に伴う再付着物の除去も簡単になり、この結
果加工形状が滑らかで、かつ高い加工精度のレーザ加工
となる。
の間で加工底面の粗度が目標値である平均粗度２０ｎよ
り小さくなる最大値に選ぶ。その後深さが不充分な部分
については、加工テーブルを設定加工深さの０．７〜１
．３倍だけ動かしてファインセラミックスを近づけビー
ム特性を補正した後再び前述の加工を繰返す、この移動
量については、加工側面の粗度が目標値である平均粗度
２Ｏｎより小さくなる最大値に選ぶ、この結果、加工さ
れる各点は深さ方向に数回に分けて加工されることにな
り（この加工の水平方向より見た概念図を第２図に示す
）、−度に加工を行う従来法に比べて加工中に冷却時間
が有るため熱応力の集中が起こりにくくクランクも発生
しにくい。また、−回での加工の深さが従来法に比べ浅
いため加工に伴う再付着物の除去も簡単になり、この結
果加工形状が滑らかで、かつ高い加工精度のレーザ加工
となる。
（実施例）
ＳｔＣ（直径１５鵬、厚さ１０ａａｍ）を、第３図のよ
うに、ダイスの三次元穴形状にくりぬいた。
うに、ダイスの三次元穴形状にくりぬいた。
使用したレーザは、アレキサンドライトレーザで装置の
概略は、第１図に示すとおりである。レーザ本体１から
水平方向に発したレーザビーム２はベンディングミラー
３でその方向を垂直に変え、レンズ４を介して、ｘ−ｙ
−ｚテーブル８の上に設置された被加工物１０の表面に
集光照射され、ファインセラミックスが加工される。な
おサイドノズル７はセラミックス加工中の溶融物の除去
のためＡｒ等のガスを加工点に吹き付けるためのもので
ある。レーザの加工条件は、パルスモード、１パルス当
たりのエネルギー２．４Ｊ、１秒当たりのパルス数は１
０発、集光レンズの焦点距離は５０閣である。なおこれ
らの条件設定のため予備実験として次の２つの実験を行
った。
概略は、第１図に示すとおりである。レーザ本体１から
水平方向に発したレーザビーム２はベンディングミラー
３でその方向を垂直に変え、レンズ４を介して、ｘ−ｙ
−ｚテーブル８の上に設置された被加工物１０の表面に
集光照射され、ファインセラミックスが加工される。な
おサイドノズル７はセラミックス加工中の溶融物の除去
のためＡｒ等のガスを加工点に吹き付けるためのもので
ある。レーザの加工条件は、パルスモード、１パルス当
たりのエネルギー２．４Ｊ、１秒当たりのパルス数は１
０発、集光レンズの焦点距離は５０閣である。なおこれ
らの条件設定のため予備実験として次の２つの実験を行
った。
まず予備加工１として同質のＳｉＣ材をレーザの集光点
に置き、上記のパルス１発による加工を行った。この結
果は第４図に示されるとおり穴径０、３ ｍ、穴の深さ
０．３ ｍでクラックのない穴が得られることが解った
。次に予備加工２として上記のパルス条件で、テーブル
をビームの照射方向と垂直な方向に移動させ溝加工を行
う。この移動量を変えて溝底部の凹凸がより少なくかつ
クラックの発生しない条件を選ぶ。この場合は加工穴径
に対して移動量は０．５となった。
に置き、上記のパルス１発による加工を行った。この結
果は第４図に示されるとおり穴径０、３ ｍ、穴の深さ
０．３ ｍでクラックのない穴が得られることが解った
。次に予備加工２として上記のパルス条件で、テーブル
をビームの照射方向と垂直な方向に移動させ溝加工を行
う。この移動量を変えて溝底部の凹凸がより少なくかつ
クラックの発生しない条件を選ぶ。この場合は加工穴径
に対して移動量は０．５となった。
これらの予備実験より上記の三次元穴加工を行った。テ
ーブルの移動方法は、第５図に示す軌跡（Ｌ−５ａ＋ｍ
、ｈ＝ｏ、３ｍａｉ）である。この時ファインセラミッ
クスの加工面には深さ０．３０ｍｍの薄板状の加工が行
われた。次に、ファインセラミックスを集光レンズ方向
に設定された加工深さの１．０倍返づけて、加工半径り
を変化させながら同様の加工を繰返し、第３図の形状の
穴加工を行った。
ーブルの移動方法は、第５図に示す軌跡（Ｌ−５ａ＋ｍ
、ｈ＝ｏ、３ｍａｉ）である。この時ファインセラミッ
クスの加工面には深さ０．３０ｍｍの薄板状の加工が行
われた。次に、ファインセラミックスを集光レンズ方向
に設定された加工深さの１．０倍返づけて、加工半径り
を変化させながら同様の加工を繰返し、第３図の形状の
穴加工を行った。
３．４回の繰返しによる加工の結果、第３図に示すよう
な、伸線ダイス用の三次元穴加工が完成した。
な、伸線ダイス用の三次元穴加工が完成した。
この加工において、蒸発物または溶融物の除去用として
アルゴンガスを、第１図に示すサイドノズル７を用いて
、テーブルの移動方向の斜め上方４５度から距ｉｔｌｌ
ｏｍ、毎分４０ｆで吹きつけた。
アルゴンガスを、第１図に示すサイドノズル７を用いて
、テーブルの移動方向の斜め上方４５度から距ｉｔｌｌ
ｏｍ、毎分４０ｆで吹きつけた。
（発明の効果）
以上の如く、本発明によればレーザによるファインセラ
ミックス伸線ダイスの三次元穴加工がクラックなしに、
高加工精度で行えるようになった。
ミックス伸線ダイスの三次元穴加工がクラックなしに、
高加工精度で行えるようになった。
第１図はレーザ加工装置の概略図、第２図は加工の水平
方向より見た加工法の概念図、第３図は加工断面図、第
４図はレーザパルス１発により加工された穴の概略図、
第５図はテーブルの移動軌跡を示す平面図である。 １：レーザ本体、２：レーザビーム、３：ペンディング
ミラー ４：レンズ、５；ノズル、６：センターガス、
７：サイドノズル、８：Ｘ−ｙ−ｚテーブル、１０：被
加工物、２１：集光ビーム径。 第１図 第２図
方向より見た加工法の概念図、第３図は加工断面図、第
４図はレーザパルス１発により加工された穴の概略図、
第５図はテーブルの移動軌跡を示す平面図である。 １：レーザ本体、２：レーザビーム、３：ペンディング
ミラー ４：レンズ、５；ノズル、６：センターガス、
７：サイドノズル、８：Ｘ−ｙ−ｚテーブル、１０：被
加工物、２１：集光ビーム径。 第１図 第２図
Claims (1)
- レーザを用いて、ファインセラミックスに伸線ダイス用
の三次元穴形状の加工を行う方法において、予めレーザ
ビームの照射エネルギーと照射時間を加工穴径が５０〜
５００μｍ、加工深さが５０〜１０００μｍとなるよう
に設定しておき、そのレーザビームとファインセラミッ
クスを被加工表面と平行に加工穴径の０．０５〜０．９
倍相対移動させ、二次元の溝状の溶剤を行い、引続き設
定加工深さの０．７〜１．３倍だけビーム照射方向にフ
ァインセラミックスを近づけて溶剤する加工を順次繰返
して穴加工を行うことを特徴とするファインセラミック
ス伸線ダイスのレーザ加工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1059779A JP2691767B2 (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | ファインセラミックス伸線ダイスのレーザ加工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1059779A JP2691767B2 (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | ファインセラミックス伸線ダイスのレーザ加工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02241685A true JPH02241685A (ja) | 1990-09-26 |
| JP2691767B2 JP2691767B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=13123122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1059779A Expired - Fee Related JP2691767B2 (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | ファインセラミックス伸線ダイスのレーザ加工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2691767B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0749799A3 (en) * | 1990-10-11 | 1997-10-15 | Winston Harry Sa | Extrusion die insert and method of manufacture |
| JP2004533932A (ja) * | 2001-07-02 | 2004-11-11 | バーテック レーザー システムズ、インク | 硬質な非金属基板における開口部の加熱形成方法 |
| EP1353773A4 (en) * | 2001-11-30 | 2006-12-13 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Method of laser milling |
| CN110181166A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-08-30 | 上海锦持汽车零部件再制造有限公司 | 一种再制造汽车车轮的拉丝修复工艺 |
| CN111250878A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-09 | 杨建峰 | 一种用于拉丝模加工的四轴激光切割打孔机及打孔方法 |
-
1989
- 1989-03-14 JP JP1059779A patent/JP2691767B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0749799A3 (en) * | 1990-10-11 | 1997-10-15 | Winston Harry Sa | Extrusion die insert and method of manufacture |
| JP2004533932A (ja) * | 2001-07-02 | 2004-11-11 | バーテック レーザー システムズ、インク | 硬質な非金属基板における開口部の加熱形成方法 |
| EP1353773A4 (en) * | 2001-11-30 | 2006-12-13 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Method of laser milling |
| CN110181166A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-08-30 | 上海锦持汽车零部件再制造有限公司 | 一种再制造汽车车轮的拉丝修复工艺 |
| CN111250878A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-09 | 杨建峰 | 一种用于拉丝模加工的四轴激光切割打孔机及打孔方法 |
| CN111250878B (zh) * | 2020-03-30 | 2022-04-12 | 杨建峰 | 一种用于拉丝模加工的四轴激光切割打孔机及打孔方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2691767B2 (ja) | 1997-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |