JPH0263693A - Laser beam machining method - Google Patents
Laser beam machining methodInfo
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- JPH0263693A JPH0263693A JP63217079A JP21707988A JPH0263693A JP H0263693 A JPH0263693 A JP H0263693A JP 63217079 A JP63217079 A JP 63217079A JP 21707988 A JP21707988 A JP 21707988A JP H0263693 A JPH0263693 A JP H0263693A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、レーザ加工時にアシストガスを用いて金属
を加工する方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of processing metal using an assist gas during laser processing.
レーザ加工とは、レーザ発振器から出力されたレーザ光
をレンズなどの光学部分によって加工面に集束し、この
ときの高密度エネルギーを利用して切断、溶接などを行
う熱加工法である。Laser processing is a thermal processing method in which laser light output from a laser oscillator is focused onto a processing surface using an optical part such as a lens, and cutting, welding, etc. are performed using the high-density energy at this time.
この方法においては、上記エネルギーによって発生する
被加工物の溶融物を除去するために、高圧のアシストガ
スが加工部分に噴射されてbる。In this method, a high-pressure assist gas is injected into the workpiece in order to remove the molten material of the workpiece generated by the energy.
例tlf、アルミニウム、ステンレス、チタンなどの金
属をレーザ切断する場合には、切断能力(切断速度、材
料の厚さ)の関係から、アシストガスとして酸素を含ん
だ酸化性のガスを用いる方法が採用されている。この理
由としては、レーザ光の照射によって加熱された切断部
分に酸化性ガスを吹き付けることにより、酸化反応が促
進して切断能力が向上するからである。For example, when laser cutting metals such as TLF, aluminum, stainless steel, and titanium, a method using an oxidizing gas containing oxygen as an assist gas is adopted due to the cutting ability (cutting speed, material thickness). has been done. The reason for this is that by spraying the oxidizing gas onto the cut portion heated by laser light irradiation, the oxidation reaction is promoted and the cutting ability is improved.
しかしながら、酸化性ガスを用いた結果、酸化作用によ
る切断部分の酸化は避けられず、切断面に酸化皮膜が形
成されたり、切断部周辺に焼けこばか発生するなどの問
題がある。この−例として、酸化皮膜が形成された材料
を突き合わせて溶接する場合、切断面に付着している酸
化皮膜の影響によりて、融合不良による溶接欠陥が生じ
るという不具合がある。However, as a result of using an oxidizing gas, oxidation of the cut portion due to oxidation cannot be avoided, resulting in problems such as formation of an oxide film on the cut surface and generation of burnt spots around the cut portion. As an example of this, when materials on which oxide films have been formed are butt-welded, there is a problem in that welding defects occur due to poor fusion due to the influence of the oxide films adhering to the cut surfaces.
そこで、これらの間順点を解決するために、切断能力は
低下するものの、酸化の度合が極端に少なく、かつ、切
断面に光沢を呈し商品質な切断が得られる、アルゴン、
ヘリウム、チッソなどの非酸化性ガスがアシストガスと
して採用されている。Therefore, in order to solve these problems, we decided to use argon, which reduces the cutting ability but has an extremely low degree of oxidation and produces a glossy cut surface, resulting in commercial quality cuts.
Non-oxidizing gases such as helium and nitrogen are used as assist gases.
ここで、アシストガスの相違による切断能力の差につい
て具体的に述べる。Here, the difference in cutting ability due to the difference in assist gas will be specifically described.
例えば、1kWのレーザ出力でステンレス鋼を切断した
場合、アシストガスに酸化性ガスを用いたときは、材料
の厚さが91程度まで切断可能であるが、非酸化性ガス
を用いたときは8闘稈度が限度である。なお、この切断
における切断速度は両者とも同じである。For example, when cutting stainless steel with a laser output of 1 kW, when an oxidizing gas is used as the assist gas, it is possible to cut the material up to a thickness of about 91 mm, but when a non-oxidizing gas is used, the thickness of the material can be cut to about 8 mm. The fighting culm level is the limit. Note that the cutting speed in this cutting is the same for both.
ところで、非酸化性ガスをアシストガスとして金属切断
に用りた場合は、切断面の裏面ζζドロスやバリが付着
し易く、しかも、ドロスにおいては、酸化性ガスを用い
た場合に比べて非常に強固で除去しにくめ点がある。こ
のために、切断部分に噴射するアシストガスの圧力を高
くしたり、レーザ光の焦点位置を調整してドロスの発生
を防止するような工夫がなされている。By the way, when non-oxidizing gas is used as an assist gas for metal cutting, dross and burrs tend to adhere to the back surface of the cut surface, and moreover, dross is much more likely to adhere to the back surface of the cut surface than when using oxidizing gas. It is strong and has a point that makes it difficult to remove. To this end, measures have been taken to prevent the generation of dross by increasing the pressure of the assist gas injected to the cut portion and adjusting the focal position of the laser beam.
以上のように、従来のレーザ加工方法ではアシストガス
に非酸化性のガスを用いているので、加工可能な材料の
厚さに自から限界があった。As described above, since the conventional laser processing method uses a non-oxidizing gas as the assist gas, there is a limit to the thickness of the material that can be processed.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、材料の厚さに制約されることのなりレーザ加
工方法を得ることを目的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a laser processing method that is not limited by the thickness of the material.
この発明に係るレーザ加工方法は、加工の第1段階で酸
化性のアシストガスを用い、加工の第2段階で非酸化性
の7ンストガスを用いて加工を行うようにしたものであ
る。In the laser processing method according to the present invention, an oxidizing assist gas is used in the first stage of processing, and a non-oxidizing 7-st gas is used in the second stage of processing.
この発明においては、酸化性のアシストガスにより酸化
反応が促進して加工が短時間で行われ、非酸化性のアン
ストガスにより無酸化の加工部が形成される。In this invention, the oxidizing reaction is promoted by the oxidizing assist gas, and processing is performed in a short time, and the non-oxidizing assist gas forms a non-oxidized processed part.
以下、この発明の一夾施例について説明する。 Hereinafter, one embodiment of this invention will be described.
前Mしたように、アルミニウム、ステンレス、チタンな
どの金属材料をレーザ光にて切断する際、切断部に発生
する溶融物を吹き飛ばす1こめに、切断部分にはアシス
トガスが吹き付けられている。As mentioned above, when cutting metal materials such as aluminum, stainless steel, titanium, etc. with a laser beam, an assist gas is blown onto the cut part to blow away the molten material generated at the cut part.
このアシストガスは、レーザ光を集光して11r+工面
に照射する加工ヘッドの先端に設置fらゎたノズルから
噴射されるのが一般的である。This assist gas is generally injected from a round nozzle installed at the tip of a processing head that focuses laser light and irradiates it onto the 11r+ work surface.
次に、上記のような構成iこおけろ金U材料の切断方法
について説明する。矢ず、加工の第1段階として、 #
緊ガス又は酸素を含んだガスなど、いわゆる酸化性のガ
スをアシストガスとして、材料のh11回にノズルから
噴射しつつ、レーザ光を照射して切断加工を行う。Next, a method of cutting the material of the structure I as described above will be explained. As the first stage of processing, #
A so-called oxidizing gas such as an oxidizing gas or a gas containing oxygen is used as an assist gas and is injected from a nozzle at the h11th time of the material while irradiating the material with laser light to perform the cutting process.
この切断におりでは、金腕と酸化性ガスとが激しく化学
反応して切断部付近は発熱し、この酸化反応熱とレーザ
光によって切断部が溶融する。そして、この溶融物をア
シストガスで吹き飛ばすことにより切断が行われるので
ある。以上のようにして所定形状の切断を行った彼・の
切断面には、アバ
なお、酸化性ガスを用いることで酸化反応が促進するた
め、厚い材料の切断が可能であるとともに、切断速度も
速くなることは前述したとおりである。During this cutting, the metal arm and the oxidizing gas undergo a violent chemical reaction, generating heat near the cut portion, and the cut portion is melted by the heat of the oxidation reaction and the laser beam. Cutting is then performed by blowing away this molten material with assist gas. The cut surface cut into a predetermined shape as described above has an oxidation reaction that accelerates the oxidation reaction by using an oxidizing gas, making it possible to cut thick materials and increase the cutting speed. As mentioned above, it is faster.
次−こ、m2段階古して、上記切断が終了した鏝にアシ
ストガスを、ヘリウム、チッソなどの非酸化性のガスに
切換える。そし−C,第1段階の加工で切断された材料
の切断面に、非酸化性カスを噴射する一方、微少−のレ
ーザ光を闇討して所定形状の加工を行う。この7JII
Iを1回又は場合によっては数回行うことにより、切断
後の材料の切断面は、照射されるレーザ光が販社である
ために徐々に削られ、やがて、切断面に形成された酸化
膜も除去されることになる。このような方法によって切
断された金属材料は、その切断面に酸化皮膜を形成する
ことなく、光沢を有した高質量なものが得られるため、
例えば、上記材料を突き合わせて溶接しても融合不良が
発生することはない。Next, the assist gas is switched to a non-oxidizing gas such as helium or nitrogen to the trowel which has completed the above-mentioned cutting after the second step. Then, non-oxidizing scum is injected onto the cut surface of the material cut in the first stage of processing, while a small amount of laser light is illuminated in the dark to process the material into a predetermined shape. This 7JII
By performing I once or several times in some cases, the cut surface of the material after cutting is gradually scraped by the irradiated laser beam, and eventually the oxide film formed on the cut surface is also removed. It will be removed. The metal material cut by this method does not form an oxide film on the cut surface, and it is possible to obtain a shiny, high-mass material.
For example, even if the above-mentioned materials are butt-welded, no fusion failure will occur.
ここで、第H4こ示すような図形を切断する場合につb
て説明する。上記と同様に加工の第1段階として、アシ
ストカ゛スlζ1俊化性ガスを用いてレーザ切断を行う
が、このとき、加工すべき図形の数箇所(第1図の例で
は8箇所)に、切断後の加工物(2)が落下しないよう
にミクロジョイン)(1)を施しながら所定形状の切断
を行う。そして、酸化性ガフによる切断が終了した後、
アシストガスを非酸化性ガスに切換えて、前記によ−で
形成された切断溝(3)に噴射しつつ、所定のレーザ光
を照射して回度切断を行う。この切断でIJ、切断面に
付着している酸化皮膜が除゛去さ才するとともに、数箇
所に施されたミクロジョイン)(1)も、その残存部分
が微少であるため比較的容易に切断されることになる。Here, when cutting the figure shown in H4,
I will explain. In the same way as above, as the first step of processing, laser cutting is performed using the assist gas lζ1 agglutinating gas, but at this time, cuts are made at several locations (8 locations in the example in Figure 1) of the figure to be machined. Cutting into a predetermined shape is performed while performing a microjoin (1) to prevent the subsequent workpiece (2) from falling. After cutting with the oxidizing gaff is completed,
The assist gas is switched to a non-oxidizing gas, and while being injected into the cutting groove (3) formed by the above-mentioned gas, a predetermined laser beam is irradiated to perform circular cutting. This cutting removes the oxide film adhering to the IJ and the cut surface, and also cuts the microjoins (1) that were made in several places relatively easily as the remaining portions are minute. will be done.
ところで、一般のレーザ加工においでは、図形の切断を
行う場合、材料の端部から切断を開始するのではなく、
中央部から切断が開始される。この場合、切断を開始す
る前にスタート部にイニシアルホールを明ける必(′/
J′あり、このイニシアルホールを明ける作業を正常ビ
アツシングと呼んでいる。以下、ビ丁・ンシングの方法
について第2図で説明する。図では、切ifrされるべ
き様々の形状の図形(4)がA、Mで示されており、図
中の黒点はビアツシング部(5)を表わしている。この
ように、複数のビアツシングを行う場合、予め酸化性ガ
スを用いて全てのビアツシング部(5)に穴を明けてお
き、その後、非酸化性ガスに切換えて所定の加ニブログ
ラムに従い、既に貫通しているビアツシング部(5)の
穴をスタート位置としてそれぞれの図形(4)の切断を
行う。この方法では、アシストガスの切換えが1回で済
むことになるので、多数の図形(4)の切断を行う場合
でも効率良く行うことが可能となる。By the way, in general laser processing, when cutting a figure, the cutting is not started from the edge of the material;
Cutting starts from the center. In this case, it is necessary to make an initial hole in the starting part before starting cutting ('/
J' is present, and the work of opening this initial hole is called normal via-singing. Hereinafter, the biting and handling method will be explained with reference to FIG. In the figure, figures (4) of various shapes to be cut are indicated by A and M, and the black dots in the figure represent the via cutting parts (5). In this way, when performing multiple via threading, first use oxidizing gas to make holes in all the via threading parts (5), and then switch to non-oxidizing gas and follow the predetermined cutting program to drill holes that have already been penetrated. The respective shapes (4) are cut using the holes of the via threading parts (5) as starting positions. With this method, the assist gas only needs to be switched once, so even when a large number of figures (4) are to be cut, it is possible to cut them efficiently.
時
なお、ビアツシング番に明けられるイニシアルホールは
、直径0.2fl程度と非常に小さく、場合によっては
次の様な不具合が生じる場合もある。However, the initial hole formed in the via hole is very small, with a diameter of about 0.2 fl, and depending on the case, the following problems may occur.
つまり、ビアツシングと図形の切断(本切断という)を
別工程(例えば、2台のレーザ加工機を用いる場合)で
行う場合、ピアツシング完了後の材料を本切断用のレー
ザ加工機にセットするときの位置決めが困難である。ま
た、ビアツシングと本切断とを1台のレーザ加工機で、
かつ、一連のプログラムにて加工する場合、本切断の過
程で材料に僅かながら熱変形が発生するため、次の加工
部に移行したときに加工のスタート部が一致しなくなる
。そこで、これらの不具合を回避する方法として次のよ
うなことが考えられる。即ち、切断すべき図形より小さ
く、かつ、イニシアルホールより大きい穴を予備切断穴
きし7て設けろ方法である。In other words, when piercing and cutting the shape (referred to as main cutting) are performed in separate processes (for example, when using two laser processing machines), when setting the material after piercing into the laser processing machine for main cutting, Difficult to position. In addition, one laser processing machine can perform the via cutting and main cutting.
In addition, when machining is performed using a series of programs, a slight amount of thermal deformation occurs in the material during the main cutting process, so that the start points of machining do not match when moving to the next machining section. Therefore, the following methods can be considered to avoid these problems. That is, this is a method in which a preliminary cutting hole 7 is provided that is smaller than the figure to be cut and larger than the initial hole.
この予備切断穴は直径1〜2!0I程度でよ(、イニシ
アルホールと同様に、切断すべき図形の中央部に設けら
れ、穴明けも上記で述べたビアツシングと同一の方法で
行われる。この結果、予備切断穴の加工と本切断を別々
のレーザ加工機を用いて行う場合、又は本切断中に材料
に熱変形が生じた場合でも、切断の開始位置となる予備
切断穴が、ビアツシングによるイニシアルホールに比べ
て数倍大きいために、間頌なく切断を続行オろことが可
能となるのである。This pre-cut hole has a diameter of about 1 to 2!0 mm (similar to the initial hole, it is provided in the center of the figure to be cut, and the hole is made in the same manner as the via-cutting described above. As a result, even if the pre-cut hole machining and the main cutting are performed using separate laser processing machines, or even if thermal deformation occurs in the material during the main cutting, the pre-cut hole, which is the starting position of the cutting, can be cut by bead cutting. Since it is several times larger than the initial hole, it is possible to continue cutting without interruption.
以上述べたような加工方法においては、壓い材料でも短
時間での切断が可能になるとともに、切断面の酸化皮膜
が除去されるt:め、あたかも、切断の全過程に非酸化
性ガスを用いたような、無酸化で、しかも光沢のある高
品質の切断状態が得られることになる。In the processing method described above, it is possible to cut even fragile materials in a short time, and the oxide film on the cut surface is removed. This results in a high-quality, non-oxidized, glossy cut like the one used.
以上のようにこの発明によれば、アシストガスとして、
加工の第1段階で酸化性ガスを用い、加工の第2段階で
非酸化性ガスを用いてレーザ)JD工を行うようにし1
こので、材料の厚さに制約されることのないレーザ加工
方法が得られろ効果がある。As described above, according to the present invention, as the assist gas,
Laser JD machining is performed using oxidizing gas in the first stage of machining and non-oxidizing gas in the second stage of machining1.
This has the effect of providing a laser processing method that is not restricted by the thickness of the material.
第1図はこの発明の一実施−Jに=るシー4メ却工方法
の説明図、第2図はこの発明の他の実施例によるレーザ
加工方法の説明図である。
図において、(1)はミクロジョインド、(2)は加工
物、(3)は切断溝、(4)は図形、(5)はビ゛j′
ツシンゲ部である。
なお、図中、1同一部号は同一部分を示す。FIG. 1 is an explanatory diagram of a four-metal machining method according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of a laser machining method according to another embodiment of the present invention. In the figure, (1) is a microjoint, (2) is a workpiece, (3) is a cutting groove, (4) is a figure, and (5) is a bij'.
This is the Tshinge Department. In addition, in the figures, 1 and 1 same numbers indicate the same parts.
Claims (1)
て、上記アシストガスとして、レーザ加工の第1段階で
酸素を含む酸化性ガスを用い、レーザ加工の第2段階で
酸素を含まない非酸化性ガスを用いることを特徴とする
レーザ加工方法。In the method of laser processing metal using an assist gas, an oxidizing gas containing oxygen is used as the assist gas in the first stage of laser processing, and a non-oxidizing gas containing no oxygen is used in the second stage of laser processing. A laser processing method characterized in that it is used.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63217079A JP2600323B2 (en) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | Laser processing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63217079A JP2600323B2 (en) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | Laser processing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0263693A true JPH0263693A (en) | 1990-03-02 |
| JP2600323B2 JP2600323B2 (en) | 1997-04-16 |
Family
ID=16698499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63217079A Expired - Lifetime JP2600323B2 (en) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | Laser processing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2600323B2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE102012212566A1 (en) | 2012-07-18 | 2014-01-23 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Separate processing of plate-shaped workpiece with workpiece parts, which is to be cut, comprises e.g. determining collision risk of workpiece parts, which is to be cut, in cutting process, while maintaining micro-joints |
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-
1988
- 1988-08-31 JP JP63217079A patent/JP2600323B2/en not_active Expired - Lifetime
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| DE102012212566B4 (en) * | 2012-07-18 | 2014-02-13 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Method for separating a plate-shaped workpiece with microjoints |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2600323B2 (en) | 1997-04-16 |
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