JPH02247097A - ステンレス鋼板のレーザ切断方法及びその装置 - Google Patents

ステンレス鋼板のレーザ切断方法及びその装置

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JPH02247097A
JPH02247097A JP1066335A JP6633589A JPH02247097A JP H02247097 A JPH02247097 A JP H02247097A JP 1066335 A JP1066335 A JP 1066335A JP 6633589 A JP6633589 A JP 6633589A JP H02247097 A JPH02247097 A JP H02247097A
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JP
Japan
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cutting
stainless steel
steel plate
laser
cut
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Pending
Application number
JP1066335A
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English (en)
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Kazutoshi Takaishi
和年 高石
Kiyoshi Yamada
清 山田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0042Devices for removing chips
    • B23Q11/0046Devices for removing chips by sucking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04Steel or steel alloys
    • B23K2103/05Stainless steel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、ステンレス鋼板のレーザ切断方法とその装置
に関する。
(従来の技術) 従来から、レーザ光で切断された金属板の裏面に付着す
るドロスを減らすために種々の提案がある。
例えば、切断部の裏面に横からガスを吹きつけて、裏面
に出てきたドロスを吹き飛ばす方法が試みられ(日経メ
カニカル、1984年7月2日号、P。
118)、この飛ばしたドロスを集める第6図のような
集塵装置もある。すなわち、この集塵装置1は、右側壁
に図示しない排気装置に接続された排気ダクトの接続口
2aが設けられた集塵箱2の内部右寄りに、この集塵箱
2内を左右に仕切るエアフィルタ2bが挿脱自在に設け
られ、この集塵箱2の上面には吸引ダクト3が載置され
、この吸引ダクト3の内部には上下に貫通した円筒状の
排気路3aが設けられ、この排気路3aの上部の台形状
部上端には吸引口3bが形成され、この吸引口3bの外
側には左右にハ字状の吹き出し穴3cが設けられ、この
吹き出し穴3cの下端は連通していて、更に右下方の圧
縮空気接続栓3dに連通している。
この集塵装置1は、ワーク5が載置された図示しないテ
ーブルの図示しない切り欠き穴の下方に設けられて、ワ
ーク5の切断部下面に付いたドロスは、吹き出し穴3c
から吹き付けられた圧縮空気で下方の集塵箱2に落とさ
れる。
ところがこの方法では、ワーク5の下面に付くドロスを
多少減らすことはできるが、ドロスが切断進行方向に移
動して残る。これは、両側から吹き付けられた圧縮空気
の衝突で、切断部の下面で減速されるためと考えられる
そこで更にドロスを減らすために、第5〜6図のような
方法がある(昭和60年年度様学会秋季大会学術講演会
論文集、P、685及び昭和61年同上論文集、P、6
61)。
これは、第5図のようにワーク5の上から窒素ガスを吹
き付けなからレーザ光4を照射し、第6図のように裏面
横下方から圧縮空気7を切断進行方向4aに直角又は前
後にβ1.β2(いづれも30゜以内)傾けて吹きつけ
て、ドロス5aの付着を左側だけにして、右側をドロス
レスの製品とするものである。
(発明が解決しようとする課題) ところがこの方法は、ワーク5をほぼ直線に切るときに
は適用できるが、急峻な曲率の切断部があるワークでは
、圧縮空気のノズルの向きを追従できなくなる。
そこで本発明の目的は、ステンレス鋼板を酸化皮膜なし
に確実にドロスレス切断することのできるステンレス鋼
板のレーザ切断方法とその装置を得ることである。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段および作用)本発明は、切
断部の片側に不活性ガスを供給しなからレーザ光を照射
してステンレス鋼板を切断するレーザ切断方法において
、切断部の他側に設けた吸出管内を少くとも0.9Kg
f/ffl以下の圧力にして切断部から他側に流入する
不活性ガスを吸出しなからレーザ光として高速軸流形炭
酸ガス、レーザ装置の連続波の出射光を用いることで、
ステンレス鋼板をドロスレスで面粗さの細かい切断面で
切断することのできるステンレス鋼板のレーザ切断方法
とその装置である。
(実施例) 以下、本発明のステンレス鋼板のレーザ切断方法とその
装置の一実施例を図面を参照して説明する。
第1図において、図示しないテーブル上には、厚さが3
mmのステンレス鋼板のワーク5が載置され、この下面
にはワーク5の下面と約0.5nm以下の間隙で断面V
字状の吸入管11が設けられ、この吸入管11の下端に
は外筒12aと内筒12bでなる吸出管12の上端がね
じ込まれ、外筒12aは上部外筒12a工と下部外筒1
2a2で構成されて、上部外筒12a1の左側面には圧
縮空気7を供給する配管12cが継手を介して接続され
、下部外筒12a2の上端のフランジ部はその下方に設
置された集塵箱2の上端に固定されている。
このように構成されたレーザ切断装置において、今、図
示しないテーブル上のワーク5をレーザ光4で切るとき
には、まず、配管12cに設けられた図示しない弁を開
いて圧縮空気7を吸出管12内に送り込むとともに、レ
ーザノズル内にも圧縮窒素ガス6を送り、レーザ光4を
ワーク5に照射して切断する。するとこのとき窒素ガス
6は、外筒12aの下端から下方に噴出する圧縮空気で
吸引されて切断部を層流となって高速で抜けて矢印6a
6bのように下方に排出される。
第6図は、この切断結果の一例を示す図で、第3図は第
1図の圧縮空気7の供給がないときの切断結果を示す第
1図の比較例である。
この切断条件は、 レーザ光: 1.2KIil高速軸流形炭酸ガスレーザ
連続波、シングルモード(TEMOO)切断速度: 1
.6m/min ワーク材料ニステンレス鋼板(SUS304CP)、3
.0m厚 集光レンズの焦点距離: 12.7mm(焦点は板の下
端) ノズル噴出口径:2mm ノズル下端とワークとの間隙=1mm 吸入管上端の内径: 130mm 吸入管上端とワークとの間隙:約0.5+n+n窒素ガ
スの供給圧カニ 6Kgf/af圧縮空気の供給圧カニ
 4Kgf/d で、このときの吸入管11内のワーク下面の圧力は測定
した結果0.9Kgf/cJであった。
第2図において、(a)は切断されたワークを示す写真
、(b)は切断面の拡大写真、(C)は切断面の板厚方
向の中央部の面あらさを触針式表面あらさ測定器で測っ
た結果である。第2図で示すように、本切断方法とその
装置で切断されたステンレス鋼板のワークは、裏面にド
ロスが付かないだけでなく、切断面は同図(b)のよう
に酸化皮膜がなく、同図(a)のように光沢があり、同
図(C)のように面あらさの細かい切断面となった。
これに対し、第3図の比較例では、同図(a)。
(b)のようにドロスが残り、同図(c)のように切断
面の面あらさば第2図と比べて平均値(Ra)で2倍強
、最大値(Rmax)で約4倍となった。
表は、窒素ガスをワーク裏面から吸引したときとしない
ときについて、窒素ガスの供給圧力とワーク切断面性状
の関係を調べた試験結果で、第4図はそのグラフである
。このように、ワークの裏面から吸引しないときには、
窒素ガスの供給圧力が8.2Kgf/cJ以上必要であ
るドロスレス切断を、裏面から少なくとも4 Kgf/
dの圧縮空気を供給して少なくとも0.9Kgf/dの
負圧とすることで、窒素ガスの供給圧力は6.OKgf
/dで済み、しかも酸化被膜なしの光沢のある面となり
、高速軸流形炭酸ガスレーザ加工機の特長をステンレス
鋼板でも発揮できることが分った。
=8− しかし、上記条件では、切断速度を1.6m/minよ
りも早くすると切断できず、又、厚さが1mと薄くなる
と、4.5m/minまで速度を上げても切断できるが
、上記条件では切断部が振動して面粗さが得られなかっ
たので、治具で固定することで上記切断性状を得ること
ができた。
なお、厚さ4.5n+mの上記ステンレス鋼板では、切
断速度を0.5m/minに落すことで切断できたが、
窒素ガスの圧力を8 、6Kgf/ al まで上げて
もドロスレス切断はできなかった。
なお、軟鋼板は、窒素ガスのとき、板厚比最大10〜5
0%の高さでドロスが残り、裏面に剥離剤(ボロンナイ
トランド)をスプレーで塗布するとドロスレスとなった
。又、0□のときは公知のとおり、切断面に酸化被膜が
生成した。
又、アルミニウム(A5052)板では裏面から吸引し
ても、しないときに比べて約50%の付着面積のドロス
が残り、この結果本発明のレーザ切断方法とその装置で
はステンレス鋼板で顕著な効果があった・ なお上記例では、吸出管12を吸出管11の下端に接続
して設けたが、吸出管12を直接ワーク5の下面に設け
て、ワーク5をNC装置のXY子テーブル動かしてもよ
い。
〔発明の効果〕
以上、本発明によれば、切断部の片面に不活性ガスを供
給しなからレーザ光を照射してステンレス鋼板を切断す
るレーザ切断方法において、切断部の他面に設けた吸出
管内の圧力を少くとも0.9Kgf/ cJ以下の圧力
にして切断部から他面側に流入する不活性ガスを吸出し
なからレーザ光として高速軸流形炭酸ガスレーザ装置の
連続波の出射光を用いて切断したので、ドロスレス切断
が困難なステンレス鋼板をドロスレスで且つ面粗さの細
かい切断面で切断することのできるステンレス鋼板のレ
ーザ切断方法とその装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のステンレス鋼板のレーザ切断方法とそ
の装置の一実施例を示す縦断面図、第2図は本発明のス
テンレス鋼板のレーザ切断方法とその装置の作用を示す
図で、第2図(a)は全体の切断写真、第2図(b)は
切断部の拡大写真、第2図(c)は切断部のあらさを示
すグラフ、第3図は本発明のステンレス鋼板のレーザ切
断方法とその装置の一実施例に対する比較例を示す図、
第4図と第5図は本発明のステンレス鋼板のレーザ切断
方法とその装置の作用を示すグラフb い1列illのスデrンレみ4n尉し′−サ°鏝IYガ
法と(trI袋11本すnて゛あう。 4・・・レーザ光      5・・・ワーク6・・・
不活性ガスとしての窒素ガス 11・・・吸入管       12・・・吸出管(8
733)  代理人 弁理士 猪 股 祥 晃(ほか1
名)手続補正書(方式) ! 第7図 1.8.4 平成  年  月  日

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)切断部の片側に不活性ガスを供給しながら前記片
    側から前記切断部にレーザ光を照射してステンレス鋼板
    を切断するレーザ切断方法において、前記切断部の他側
    の吸出管内の圧力を少なくとも0.9Kgf/cm^2
    以下にして、前記切断部から前記切断部の他側に流入す
    る前記不活性ガスを吸引し、高速軸流形炭酸ガスレーザ
    装置から出射された連続波のレーザ光で切断するステン
    レス鋼板のレーザ切断方法。
  2. (2)片側に不活性ガスが供給され、前記片側にレーザ
    光が照射されてステンレス鋼板が切断されるレーザ切断
    装置において、連続波の前記レーザ光を出射する高速軸
    流炭酸ガスレーザ装置と、前記ステンレス鋼板の前記他
    側に設けられ中間部に供給された圧縮空気で内部圧力を
    少なくとも0.9Kgf/cm^2以下にする吸出管と
    を設けたことを特徴とするレーザ切断装置。
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