JPH04344882A - Method for cutting with laser beam - Google Patents
Method for cutting with laser beamInfo
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明はレーザによる切断方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser cutting method.
【0002】0002
【従来の技術】レーザ切断加工の場合、ドロスの付着が
切断品質上問題になる。このため、従来からレーザによ
る切断加工時のドロスレス化がいくつか提案されている
。例えば特公昭62−43792号公報によれば、線対
称形状とした切断用ノズルの対称軸中心から、エネルギ
ービーム軸を切断進行方向の前方に偏倚させ、切断線と
一致させて切断してドロスの付着量を減らす旨が開示さ
れ、また、特公昭62−43793号公報によれば、線
対称形状とした切断用ノズルの対称軸中心から、エネル
ギービーム軸を切断線の直交方向に偏倚させ、切断線と
一致させて切断してドロスの付着量を減らす旨が開示さ
れている。しかし、これらの従来例によると、板厚が厚
くなるとアシストガスの効果が少くなり、ドロスを完全
に除去することができなかった。2. Description of the Related Art In the case of laser cutting, the adhesion of dross poses a problem in cutting quality. For this reason, several proposals have been made to eliminate dross during laser cutting. For example, according to Japanese Patent Publication No. 62-43792, the energy beam axis is shifted forward in the cutting direction from the center of the symmetry axis of a cutting nozzle having a line-symmetrical shape, and the energy beam is cut in line with the cutting line to remove dross. According to Japanese Patent Publication No. 62-43793, the energy beam axis is offset from the center of the axis of symmetry of a cutting nozzle having a line-symmetrical shape in a direction orthogonal to the cutting line. It is disclosed that the amount of dross deposited is reduced by cutting in line with the line. However, according to these conventional examples, as the plate thickness increases, the effect of the assist gas decreases, making it impossible to completely remove dross.
【0003】このため、図13(a)〜(c)のように
、レーザによる切断加工の後、再びレーザによりドロス
を除去する方法が提案された(以下、「二重カット法」
という)。[0003] For this reason, a method has been proposed in which the dross is removed again using a laser after cutting with a laser, as shown in FIGS.
).
【0004】0004
【発明が解決しようとする課題】しかし、この二重カッ
ト法によると、レーザ切断加工後、レーザをもう一度走
査させてドロスを除去するため、加工工数が多くなると
いう課題があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, according to this double cutting method, the laser is scanned again to remove dross after the laser cutting process, so there is a problem that the number of processing steps increases.
【0005】この発明は斯る課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、レーザによる材
料の切断とドロス除去を同時に行うことにより、高品質
の切断面を得ることにある。[0005] This invention was made to solve the above problem, and its purpose is to obtain a high-quality cut surface by cutting the material with a laser and removing dross at the same time. .
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明は、レンズを組合せることにより切断ビームと
ドロス除去ビームに分割し、切断とドロス除去を同時に
行う方法であって、上記レンズの組合せにおいて焦点距
離の異なるレンズを用いることにより、切断ビームとド
ロス除去ビームの焦点位置を変えることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a method for simultaneously performing cutting and dross removal by dividing the beam into a cutting beam and a dross removal beam by combining lenses. By using lenses with different focal lengths in the combination, the focal positions of the cutting beam and the dross removal beam are changed.
【0007】前記において、レンズの中心をずらして組
合せることにより、切断ビームとドロス除去ビームの焦
点位置を変えるようにしている。In the above method, the focal positions of the cutting beam and the dross removal beam are changed by shifting the centers of the lenses and combining them.
【0008】また、レンズを傾斜させて組合せることに
より、切断ビームとドロス除去ビームの狙い位置を変え
るものである。Furthermore, by tilting the lenses and combining them, the target positions of the cutting beam and the dross removal beam can be changed.
【0009】前記において、光学系により切断ビームと
ドロス除去ビームに分割し、切断とドロス除去を同時に
行うものである。In the above method, the beam is divided into a cutting beam and a dross removal beam by an optical system, and cutting and dross removal are performed simultaneously.
【0010】前記において、切断ビームとドロス除去ビ
ームに分割し、更に雰囲気を切断用とドロス除去用で変
え、夫々最適条件で加工するようにしている。In the above method, the beam is divided into a cutting beam and a dross removing beam, and the atmosphere is changed between cutting and dross removing to perform processing under optimum conditions for each.
【0011】また、2つの異なった焦点位置のレーザビ
ームを回転させながら切断とドロス除去を同時に行うも
のである。[0011] Furthermore, cutting and dross removal are simultaneously performed while rotating laser beams at two different focal positions.
【0012】前記において、組合せレンズをレーザ光に
対して傾斜させてセットし、切断用とドロス除去用に分
割し、更に回転させて切断とドロス除去を同時に行うよ
うにしている。[0012] In the above, the combination lens is set so as to be inclined with respect to the laser beam, is divided into two parts for cutting and one for removing dross, and is further rotated to perform cutting and dross removal at the same time.
【0013】[0013]
【作用】前記構成により、本発明においては、レンズを
組合せることにより切断ビームとドロス除去ビームに分
割するものであり、上記レンズの組合せにおいて、焦点
距離の異なるレンズを用いたり、レンズの中心をずらし
て組合せたり、あるいは、レンズを傾斜させて組合せる
ことで、切断ビームとドロス除去ビームの焦点位置を変
え、材料の切断とドロス除去を同時に行うことが可能と
なる。[Operation] According to the above structure, in the present invention, by combining lenses, the beam is divided into a cutting beam and a dross removal beam. By shifting and combining them or tilting the lenses, the focal positions of the cutting beam and the dross removal beam can be changed, making it possible to simultaneously cut the material and remove the dross.
【0014】また、光学系により切断ビームとドロス除
去ビームに分割し、更に雰囲気を切断用とドロス除去用
で変えることにより最適条件で加工したり、あるいは、
2つの異なった焦点位置のレーザビームを回転させなが
ら組合せレンズをレーザ光に対して傾斜させてセットし
、切断用とドロス除去用に分割して材料の切断とドロス
除去を同時に行うことが可能となる。[0014] Furthermore, processing can be carried out under optimal conditions by dividing the beam into a cutting beam and a dross removal beam using an optical system, and changing the atmosphere for cutting and dross removal, or
By rotating the laser beams at two different focal positions and setting the combined lens at an angle to the laser beam, the system can be divided into two sections, one for cutting and one for removing dross, making it possible to simultaneously cut the material and remove dross. Become.
【0015】[0015]
【実施例】図1は本発明方法を実施するための装置概要
を示すものであり、レーザ発振器1から照射されたレー
ザ光2は、ミラー3、集光レンズ4を介し、ノズル5か
らXYテーブル6上の被加工物7に向け照射される。ま
た、ノズル5の近傍にはアシストガスを送り込むための
穴が設けられている。なお、以下の実施例における集光
レンズは、形状が上記の集光レンズ4とは異なっている
場合があっても、それらはこの集光レンズ4に相当する
ものである。[Example] Fig. 1 shows an outline of an apparatus for carrying out the method of the present invention, in which a laser beam 2 irradiated from a laser oscillator 1 passes through a mirror 3 and a condensing lens 4, and from a nozzle 5 to an XY table. The beam is irradiated toward the workpiece 7 on the surface of the workpiece 6 . Further, a hole is provided near the nozzle 5 for feeding assist gas. Note that the condenser lenses in the following embodiments correspond to the condenser lens 4 even if the shape thereof may be different from the condenser lens 4 described above.
【0016】本実施例において、図2に示すように、レ
ーザ光2を切断用のビーム2aとドロス除去用のビーム
2bに分割する。そして、ドロス除去ビーム2bは、切
断の進行方向に対して切断ビーム2aの後ろになるよう
に配置し、切断とドロス除去を同時に行う。つまり、切
断ビーム2aで材料を切断し、その時発生するドロスを
ドロス除去ビーム2bで除去する。ビームの分割するパ
ワーは任意であるが、通常はドロス除去ビーム2bより
切断ビーム2aの方がパワーは大きい。図2では片側の
みのドロス除去の図になっているが、ビームを3分割す
れば、両側の切断面のドロス除去が行なえる。更に曲線
加工時には、ドロス除去ビーム2bを切断ビーム2aの
まわりに回転させれば、曲線部のドロスも除去できる。In this embodiment, as shown in FIG. 2, the laser beam 2 is divided into a beam 2a for cutting and a beam 2b for removing dross. The dross removal beam 2b is arranged behind the cutting beam 2a with respect to the cutting direction, and performs cutting and dross removal at the same time. That is, the material is cut by the cutting beam 2a, and the dross generated at that time is removed by the dross removal beam 2b. Although the power for dividing the beam is arbitrary, the power of the cutting beam 2a is usually greater than that of the dross removal beam 2b. Although FIG. 2 shows dross removal from only one side, if the beam is divided into three parts, dross removal from both cut surfaces can be performed. Further, when machining a curved line, by rotating the dross removal beam 2b around the cutting beam 2a, dross on the curved part can also be removed.
【0017】図3〜図6に、レンズを組合せてビームを
切断ビーム2aとドロス除去ビーム2bに分割した例を
示す。すなわち、図3(a)〜(c)はレンズを2枚組
合せ、ビームを切断用とドロス除去用に分割したもので
ある。図では、切断ビームとドロス除去ビームの中心を
進行方向に対してd1 だけ偏心させている。3 to 6 show examples in which a beam is divided into a cutting beam 2a and a dross removal beam 2b by combining lenses. That is, in FIGS. 3A to 3C, two lenses are combined and the beam is divided into one for cutting and one for removing dross. In the figure, the centers of the cutting beam and the dross removal beam are offset by d1 with respect to the traveling direction.
【0018】図4は、切断ビーム2aとドロス除去ビー
ム2bの焦点距離(f1 ,f2 )が異なるレンズを
組合せたものである。図において、切断用のビーム2a
は焦点を材料の表面もしくは板厚の中央付近に合わせ、
ドロス除去用のビーム2bは材料の裏面に焦点を合わせ
ることにより、より効果的に切断とドロス除去ができる
。FIG. 4 shows a combination of lenses in which the cutting beam 2a and the dross removal beam 2b have different focal lengths (f1, f2). In the figure, the cutting beam 2a
focuses on the surface of the material or near the center of the plate thickness,
By focusing the dross removal beam 2b on the back surface of the material, more effective cutting and dross removal can be achieved.
【0019】図5は分割したビームの焦点位置を変える
ため、組合せるレンズの中心をd2 だけずらしたもの
である。ずれ量を調整できる機構を設ければ、任意の板
厚の材料に対し最適焦点位置でドロスフリー切断をする
ことができる。In FIG. 5, the centers of the combined lenses are shifted by d2 in order to change the focal position of the divided beams. By providing a mechanism that can adjust the amount of deviation, it is possible to perform dross-free cutting on a material of any thickness at the optimal focal position.
【0020】図6はドロス除去用のレンズをθだけ傾斜
させて組合せたもので、この実施例によれば、斜めから
ドロスにレーザを照射することができ、より効果的にド
ロス除去が可能となる。FIG. 6 shows a combination of lenses for removing dross tilted by θ. According to this embodiment, the laser can be irradiated onto the dross from an angle, making it possible to remove the dross more effectively. Become.
【0021】図7(a)(b)は、ミラー3a,3b,
3cでレーザビームを切断ビーム2aとドロス除去ビー
ム2bに分割したものである。図示のように、ドロス除
去用のレンズ3bもしくはミラー3cを調整することに
より、ドロス除去ビーム2bを最適位置に照射すれば、
より効果的にドロス除去が可能になる。この場合、切断
ビームとドロス除去ビームの中心を進行方向に対して偏
心させたり、切断ビームとドロス除去ビームの焦点位置
が異なるようにビームを分割したり(微調整も可)、レ
ーザの照明角が切断ビームとドロス除去ビームで異なる
ようにビームを分割(微調整も可)することもできる。FIGS. 7(a) and 7(b) show mirrors 3a, 3b,
3c, the laser beam is divided into a cutting beam 2a and a dross removal beam 2b. As shown in the figure, by adjusting the lens 3b or mirror 3c for dross removal, the dross removal beam 2b can be irradiated to the optimum position.
Dross removal becomes possible more effectively. In this case, the centers of the cutting beam and the dross removal beam may be eccentric to the traveling direction, the beams may be split so that the focal positions of the cutting beam and the dross removal beam are different (fine adjustment is also possible), or the illumination angle of the laser may be The beam can also be divided (fine adjustment is also possible) so that the cutting beam and dross removal beam are different.
【0022】図8は、材料の切断とドロス除去を行う場
合、加工雰囲気を制御するようにしたものである。例え
ば、アルミ材をレーザ切断する場合、酸素ガスをアシス
トガスに用いると酸化反応により高速切断できるが、ア
ルミナ(Al2 O3 )が発生しドロスが付着しやす
くなる。逆に窒素、Ar等のガスをアシストガスに用い
ると、ドロスは付着しにくくなるが、切断速度が遅くな
る。従って、切断ビームは酸素をアシストガスとして用
い、ドロス除去ビームには窒素あるいはAr等の不活性
ガスもしくは空気を用いるとよい。FIG. 8 shows a system in which the processing atmosphere is controlled when cutting the material and removing dross. For example, when cutting an aluminum material with a laser, high-speed cutting can be achieved by using oxygen gas as an assist gas due to an oxidation reaction, but alumina (Al2O3) is generated and dross is likely to adhere. On the other hand, if a gas such as nitrogen or Ar is used as the assist gas, dross is less likely to adhere, but the cutting speed becomes slower. Therefore, it is preferable to use oxygen as an assist gas for the cutting beam, and to use an inert gas such as nitrogen or Ar, or air for the dross removal beam.
【0023】図9はレーザビームを2分割(同一パワー
)したものである。この2つのビームを回転させながら
切断することにより、切断とドロス除去を交互に行なう
ことができる。FIG. 9 shows a laser beam divided into two parts (same power). By cutting these two beams while rotating, cutting and dross removal can be performed alternately.
【0024】図10(a)〜(c)は、図9の2つのビ
ーム2a,2bを回転させながら、材料の切断とドロス
除去を同時に行う状態を示したものである。図では、図
10(a)から(c)へと切断が進行する。FIGS. 10(a) to 10(c) show a state in which the two beams 2a and 2b of FIG. 9 are rotated to simultaneously cut the material and remove dross. In the figure, cutting progresses from FIG. 10(a) to FIG. 10(c).
【0025】図11はビームを楕円形にし、O点を回転
中心として回転させながら切断とドロス除去を交互に行
う例であり、F1 ,F2 は楕円の焦点である。FIG. 11 shows an example in which the beam is shaped into an ellipse and cutting and dross removal are performed alternately while rotating the beam about the point O, and F1 and F2 are the focal points of the ellipse.
【0026】図12は組合せレンズをレーザ光に対して
傾斜させてセットし、レーザ光を2分割し回転させなが
ら切断、ドロス除去を同時に行う例である。レンズを傾
斜させることにより、切断時にはレーザが材料の表面も
しくは板厚の中央に、ドロス除去の場合には材料の裏面
に焦点を合わせることができる。FIG. 12 shows an example in which a combination lens is set at an angle with respect to the laser beam, and the laser beam is divided into two parts and the laser beam is rotated while cutting and removing dross are performed simultaneously. By tilting the lens, the laser can be focused on the surface or center of the thickness of the material during cutting, and on the back surface of the material during dross removal.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明した通り、本発明は、レンズを
組合せることにより切断ビームとドロス除去ビームに分
割するものであるため、材料の切断とドロス除去を同時
に行うことができ、また、切断品質を著しく向上させる
ことができる。[Effects of the Invention] As explained above, since the present invention is divided into a cutting beam and a dross removal beam by combining lenses, it is possible to cut the material and remove dross at the same time. Quality can be significantly improved.
【図1】本発明方法を実施するための装置概要を示す図
である。FIG. 1 is a diagram showing an outline of an apparatus for carrying out the method of the present invention.
【図2】レーザ光を切断用のビームとドロス除去用のビ
ームに分割した状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a state in which laser light is divided into a beam for cutting and a beam for removing dross.
【図3】(a)〜(c)はレンズを2枚組合せ、ビーム
を切断用とドロス除去用に分割した状態を示す図である
。FIGS. 3A to 3C are diagrams showing a state in which two lenses are combined and a beam is divided into one for cutting and one for removing dross.
【図4】切断ビームとドロス除去ビームの焦点距離(f
1 ,f2)が異なるように組合せた例を示すものであ
る。[Figure 4] Focal length of cutting beam and dross removal beam (f
1, f2) are combined so that they are different.
【図5】分割したビームの焦点位置を変えるため、組合
せレンズの中心をずらした例を示すものである。FIG. 5 shows an example in which the center of the combined lens is shifted in order to change the focal position of the divided beams.
【図6】ドロス除去用のレンズをθだけ傾斜させて組合
せた例を示すものである。FIG. 6 shows an example in which lenses for removing dross are tilted by θ and combined.
【図7】(a)(b)は、ミラーでレーザビームを切断
ビームとドロス除去ビームに分割した例を示すものであ
る。FIGS. 7(a) and 7(b) show an example in which a laser beam is divided into a cutting beam and a dross removal beam by a mirror.
【図8】加工雰囲気を制御しながら切断とドロス除去を
行う例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example in which cutting and dross removal are performed while controlling the processing atmosphere.
【図9】レーザビームを同一パワーの2分割した例を示
す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example in which a laser beam is divided into two parts having the same power.
【図10】(a)〜(c)は、図9のビームを回転させ
ながら切断する例を示す図である。10(a) to (c) are diagrams showing an example in which the beam in FIG. 9 is cut while being rotated.
【図11】楕円ビームを回転させながら切断とドロス除
去を交互に行う例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example in which cutting and dross removal are performed alternately while rotating the elliptical beam.
【図12】組合せレンズをレーザ光に対して傾斜させて
レーザ光を回転させながら切断とドロス除去を同時に行
う例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example in which cutting and dross removal are performed simultaneously while rotating the laser beam by tilting the combined lens with respect to the laser beam.
【図13】(a)〜(c)は、レーザによる従来の切断
加工方法を示す図である。FIGS. 13(a) to 13(c) are diagrams showing a conventional cutting method using a laser.
1 レーザ発振器 2 レーザ光 2a 切断ビーム 2b ドロス除去ビーム 3,3a,3b,3c ミラー 4 集光レンズ 7 被加工物 1 Laser oscillator 2 Laser light 2a Cutting beam 2b Dross removal beam 3, 3a, 3b, 3c Mirror 4 Condensing lens 7 Workpiece
Claims (7)
ムとドロス除去ビームに分割し、切断とドロス除去を同
時に行う方法であって、上記レンズの組合せにおいて焦
点距離の異なるレンズを用いることにより、切断ビーム
とドロス除去ビームの焦点位置を変えることを特徴とす
るレーザ切断方法。1. A method for simultaneously performing cutting and dross removal by dividing the beam into a cutting beam and a dross removal beam by combining lenses, the cutting beam being and a laser cutting method characterized by changing the focal position of the dross removal beam.
て、レンズの中心をずらして組合せることにより、切断
ビームとドロス除去ビームの焦点位置を変えることを特
徴とするレーザ切断方法。2. The laser cutting method according to claim 1, wherein the focal positions of the cutting beam and the dross removal beam are changed by shifting the centers of the lenses and combining them.
て、レンズを傾斜させて組合せることにより、切断ビー
ムとドロス除去ビームの狙い位置を変えることを特徴と
するレーザ切断方法。3. The laser cutting method according to claim 1, wherein the aiming positions of the cutting beam and the dross removal beam are changed by tilting and combining lenses.
て、光学系により切断ビームとドロス除去ビームに分割
し、切断とドロス除去を同時に行うことを特徴とするレ
ーザ切断方法。4. The laser cutting method according to claim 1, wherein the beam is split into a cutting beam and a dross removal beam by an optical system, and cutting and dross removal are performed simultaneously.
て、切断ビームとドロス除去ビームに分割し、更に雰囲
気を切断用とドロス除去用で変え、夫々最適条件で加工
することを特徴とするレーザ切断方法。5. The laser cutting method according to claim 1, wherein the laser cutting is divided into a cutting beam and a dross removal beam, and further, the atmosphere is changed for cutting and dross removal, and processing is performed under optimal conditions for each. Method.
て、2つの異なった焦点位置のレーザビームを回転させ
ながら切断とドロス除去を同時に行うことを特徴とする
レーザ切断方法。6. The laser cutting method according to claim 1, wherein cutting and dross removal are performed simultaneously while rotating laser beams at two different focal positions.
て、組合せレンズをレーザ光に対して傾斜させてセット
し、切断用とドロス除去用に分割し、更に回転させて切
断とドロス除去を同時に行うことを特徴とするレーザ切
断方法。7. In the laser cutting method according to claim 1, the combined lens is set to be inclined with respect to the laser beam, is divided into one for cutting and one for removing dross, and is further rotated to perform cutting and dross removal at the same time. A laser cutting method characterized by:
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| JP3146769A JP2798223B2 (en) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | Laser cutting method |
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| JP3146769A JP2798223B2 (en) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | Laser cutting method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04344882A true JPH04344882A (en) | 1992-12-01 |
| JP2798223B2 JP2798223B2 (en) | 1998-09-17 |
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| JP3146769A Expired - Lifetime JP2798223B2 (en) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | Laser cutting method |
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