JPH10323781A - Laser processing method - Google Patents

Laser processing method

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JPH10323781A
JPH10323781A JP9134016A JP13401697A JPH10323781A JP H10323781 A JPH10323781 A JP H10323781A JP 9134016 A JP9134016 A JP 9134016A JP 13401697 A JP13401697 A JP 13401697A JP H10323781 A JPH10323781 A JP H10323781A
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JP
Japan
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piercing
laser
output
pulse
oscillation
Prior art date
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Pending
Application number
JP9134016A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiju Kawada
喜重 川田
Yoshihiro Shimizu
美裕 清水
Hiroshi Sako
宏 迫
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Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
Original Assignee
Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively use the amount of heat inside a work to prevent the spatters from being scattered and to accomplish a piercing in a short time by setting a laser output as a continuous output when a piercing starts, and changing it as a pulse output in the course of the piling procession. SOLUTION: The work W is placed under the laser processing head 1. When piercing starts, the laser processing head 1 is positioned at the piercing point by a command from a NC unit 15. A laser oscillation controller 19 controls an oscillation condition of the oscillation machine 3. First, piercing is to be started by the continuous output laser beam LB from the laser processing head 1. After it elapsed a given time, the oscillation condition of the laser oscillation machine 3 is switched to a pulse oscillation, and the pulse oscillation output to the laser processing head 1 is kept continued for a period until the pulse output laser accomplishes the piercing processing. Since the method does not require a complicated pulse frequency control unit, the control unit can be simplified.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工方法に関
し、主として比較的に厚いワークの加工に適用されるピ
アッシング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing method, and more particularly to a piercing method applied to processing of a relatively thick work.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、レーザ加工機でワークを切断する
場合、まずワークにピアッシング(切断開始用の下穴加
工)を行い、このピアッシング位置から切断加工を開始
する方法が一般的に採用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a work is cut by a laser processing machine, a method of first performing piercing (preparing a prepared hole for starting cutting) on the work and starting cutting from this piercing position is generally adopted. I have.

【0003】上述のピアッシングには、連続出力レーザ
を使用する場合とパルス出力レーザを使用する場合とが
ある。連続出力レーザによるピアッシングでは、ピアッ
シング時間は短いが、スパッター(溶融金属の酸化生成
物)の飛散が多く、またピアッシング穴の周囲に盛上が
りが形成され、この盛上がりとレーザノズルとが干渉し
たり、スパッターが集光レンズに付着したりすることが
多い。これに比較してパルス出力レーザでは、スパッタ
ーの飛散が少ないが、ピアッシング時間が連続出力レー
ザによるピアッシングより長いという特徴がある。
The above piercing includes a case where a continuous output laser is used and a case where a pulse output laser is used. In piercing with a continuous output laser, the piercing time is short, but spatters (oxidation products of molten metal) are scattered and ridges are formed around the piercing holes. Often adhere to the condenser lens. In comparison with the pulse output laser, the spattering is less scattered, but the piercing time is longer than the piercing by the continuous output laser.

【0004】また、上述のピアッシングにおいて、厚板
のピアッシングではさらに時間を必要とするので、ピア
ッシング時間を短縮する方法がいくつか提案されてい
る。例えば、特開平3−118989号公報には、ピア
ッシング時の最適レーザ出力より低い出力でピアッシン
グを開始して、その後、最適レーザ出力まで出力を徐々
に上昇させ、ピアッシングが終了するまでその状態を保
持するようにすることで、スパッターの減少とピアッシ
ング時間の短縮とをはかるレーザ加工方法が開示されて
いる。
In the above-mentioned piercing, piercing of a thick plate requires more time, and several methods for shortening the piercing time have been proposed. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 3-118989 discloses that piercing is started at an output lower than the optimum laser output at the time of piercing, then the output is gradually increased to the optimum laser output, and the state is maintained until the piercing ends. A laser processing method for reducing spatter and shortening the piercing time is disclosed.

【0005】また、特開平5−138382号公報に
は、ピアッシング開始時のパルス出力レーザのパルス周
波数を低く設定し、ピアッシングの進行とともに徐々に
周波数を増加させてピアッシングを完了させるようにす
ることで、スパッターの減少とピアッシング時間の短縮
とをはかるピアッシング方法が開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-138382 discloses that the pulse frequency of a pulse output laser at the start of piercing is set to be low, and the frequency is gradually increased with the progress of piercing to complete the piercing. Discloses a piercing method for reducing spatter and shortening the piercing time.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前記特開平3−118
989号の方法では、ピアッシング時において溶融金属
が噴き上がらないようにするために、ピアッシングに長
時間を必要とする。また、特開平5−138382号の
方法では、ピアッシングの進行とともに徐々にパルスの
周波数を増加させるという別段の出力制御を実施しなく
てはならない。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned JP-A-3-118.
In the method of No. 989, piercing requires a long time in order to prevent molten metal from spouting during piercing. Further, in the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-138382, it is necessary to perform another output control in which the frequency of the pulse is gradually increased with the progress of the piercing.

【0007】本発明は上述の如き問題に鑑みてなされた
ものであり、本発明の課題は、ピアッシング中に別段の
パルス周波数制御をおこなわずに、ピアッシング時のス
パッターの飛散を減少させると共に、より高速のピアッ
シングが可能なレーザ加工方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to reduce the scattering of spatter during piercing without performing a separate pulse frequency control during piercing. An object of the present invention is to provide a laser processing method capable of high-speed piercing.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として、請求項1に記載のレーザ加工方法は、ピアッシ
ング開始時にレーザ出力を連続出力に設定し、ピアッシ
ングの進行途中において前記レーザ出力をパルス出力に
変更してピアッシングを行うことを要旨とするものであ
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a laser processing method in which a laser output is set to a continuous output at the start of piercing, and the laser output is pulsed during piercing. The point is to change the output to piercing.

【0009】したがって、ピアッシング開始時には連続
出力(CW)で溶融を促進し、発生した熱がワークに残
留しているうちに、パルス出力レーザに切替えるように
したので、ワーク内部の熱量を有効に利用してスパッタ
ーの飛散を防止すると同時に短時間でピアッシングを完
了することができる。
Therefore, at the start of piercing, melting is promoted by continuous output (CW), and the laser is switched to a pulse output laser while the generated heat remains in the work, so that the heat amount inside the work is effectively used. The piercing can be completed in a short time while preventing scattering of spatter.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
によって説明する。図1は本発明のレーザ加工方法を実
施するレーザ加工機の概略構成図である。レーザ加工ヘ
ッド1内には、レーザ発振器3から出射され、ベンドミ
ラー5を経由して導かれたレーザビームLBをワークW
の表面に集光する集光レンズ7が設けてある。また集光
レンズ7の下側には加工中のノズル9からワークWに向
かって噴射されるアシストガスの供給口11が設けられ
ていて、このアシストガス供給口11にアシストガスコ
ントローラー13によって流量制御されたアシストガス
が供給されるようになっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser processing machine that performs the laser processing method of the present invention. The laser beam LB emitted from the laser oscillator 3 and guided through the bend mirror 5 is supplied to the work W
A condensing lens 7 for condensing light on the surface is provided. An assist gas supply port 11 is provided below the condenser lens 7 to be injected from the nozzle 9 being processed toward the work W. The assist gas supply port 11 controls the flow rate of the assist gas through the assist gas controller 13. The supplied assist gas is supplied.

【0011】前記レーザ加工ヘッド1は、NC装置15
の制御のもとに制御されるサーボコントローラー17に
よって駆動される位置決め装置(図示省略)によって
X,YおよびZ軸方向(垂直方向)に移動位置決めされ
るようになっている。また、前記レーザ発振器3もNC
装置15の制御のもとに制御されるレーザ発振コントロ
ーラー19を介して次のように制御される。
The laser processing head 1 includes an NC device 15
Is moved and positioned in the X, Y and Z axis directions (vertical direction) by a positioning device (not shown) driven by a servo controller 17 controlled under the above control. Further, the laser oscillator 3 is also NC
Control is performed as follows through a laser oscillation controller 19 controlled under the control of the device 15.

【0012】例えば、SS材、板厚12mmのワークW
にピアッシングすべく、ワークWをレーザ加工ヘッド1
の下方に位置させピアッシングを開始すると、NC装置
15の指令によって、ピアッシング位置にレーザ加工ヘ
ッド1が位置決めされ、次にレーザ加工ヘッド1をZ軸
方向(垂直方向)に下降させて、ノズル9の先端とワー
クWとのギャップGが設定値に保持される。
For example, an SS material, a work W having a thickness of 12 mm
Work W to be pierced by laser processing head 1
When the piercing is started by positioning the laser processing head 1 at the piercing position according to a command from the NC device 15, the laser processing head 1 is lowered in the Z-axis direction (vertical direction), The gap G between the tip and the work W is kept at the set value.

【0013】その後、NC装置15からの指令によっ
て、レーザ発振コントローラー19がレーザ発振器3の
発振条件を制御して、図2に示す如く、まず、連続出力
(CW)のレーザ光LBがレーザ加工ヘッド1に出力さ
れピアッシングが開始される。連続出力でt1 時間経過
したとき、レーザ発振器3の発振条件がパルス発振に切
替えられ、パルス出力レーザがピアッシング終了するま
でのt2 時間、レーザ加工ヘッド1に出力される。すな
わち、ピアッシング開始時には連続出力(CW)で溶融
を促進し、発生した熱がワークに残留しているうちに、
パルス出力レーザに切替えることによってワーク内部の
熱量を有効に利用してスパッターの飛散を防止しすると
同時に短時間でピアッシングを完了することができる。
Thereafter, the laser oscillation controller 19 controls the oscillation conditions of the laser oscillator 3 in response to a command from the NC device 15, and as shown in FIG. 2, first, a continuous output (CW) laser beam LB is produced by a laser processing head. 1 and piercing is started. When time t1 has elapsed with continuous output, the oscillation condition of the laser oscillator 3 is switched to pulse oscillation, and the pulse output laser is output to the laser processing head 1 for time t2 until the piercing ends. That is, at the start of piercing, melting is promoted by continuous output (CW), and while the generated heat remains in the work,
By switching to the pulse output laser, the amount of heat inside the work can be effectively used to prevent scattering of spatter, and at the same time, piercing can be completed in a short time.

【0014】図3は図2に示した加工方法を用いた一つ
の出力パターン1を示したものである。この出力パター
ン1は、ピアッシング開始時に出力P1 の連続出力(C
W)でt1 時間加工し、その後、ピーク出力3kW(平
均出力P2 )のパルス出力でt2 時間加工するものであ
る。この出力パターン1で、次に示す加工条件でピアッ
シングの加工試験をおこなった結果、ピアッシング時間
は、2.0秒〜2.5秒と従来より大幅に短縮され、ま
たスパッターの飛散をごく少量に押さえることができ
た。
FIG. 3 shows one output pattern 1 using the processing method shown in FIG. This output pattern 1 is a continuous output (C
W), processing is performed for t1 time, and thereafter, processing is performed for t2 time with a pulse output having a peak output of 3 kW (average output P2). As a result of performing a piercing processing test on the output pattern 1 under the following processing conditions, the piercing time was significantly reduced to 2.0 seconds to 2.5 seconds compared to the conventional method, and the scattering of spatter was reduced to a very small amount. I was able to hold down.

【0015】出力パターン1のピアッシング加工条件
「被加工材;板厚12mm(SS材),レーザ出力;連
続出力3kW(t1 時間),パルスピーク出力3kW
(t2 時間),パルス周波数140Hz,パルスデュー
ティ25%,ピアッシング時間T= t1+t2 .アシスト
ガス圧力;0.1kgf/cm2(連続出力時),0.3
5kgf/cm2(パルス出力時)」
Piercing processing conditions for output pattern 1 "workpiece; plate thickness: 12 mm (SS material); laser output: continuous output: 3 kW (t1 time); pulse peak output: 3 kW
(Time t2), pulse frequency 140 Hz, pulse duty 25%, piercing time T = t1 + t2. Assist gas pressure: 0.1 kgf / cm 2 (at continuous output), 0.3
5kgf / cm 2 (with pulse output) "

【0016】図4は出力パターン2を示したもので、こ
れは前記出力パターン1において、ピーク出力3kWの
パルスレーザのパルス周波数とパルスデューティとを階
段的(図4の実施例では3段階)に増加(周波数初期値
10Hz,デューティ初期値12%、周波数増分値10
Hz,デューティ増分値1%)させたものであり、パル
ス出力の平均出力はP2 ,P3 ,P4 と増加する。この
出力パターン2によって同一の被加工材を加工した結
果、出力パターン1と同様なピアッシング時間で、か
つ、スパッターの飛散が少ない加工を行えることを確認
している。
FIG. 4 shows an output pattern 2 in which the pulse frequency and pulse duty of the pulse laser having a peak output of 3 kW in the output pattern 1 are stepwise (three steps in the embodiment of FIG. 4). Increase (frequency initial value 10 Hz, duty initial value 12%, frequency increment value 10
Hz, duty increment value 1%), and the average pulse output increases to P2, P3, P4. As a result of processing the same workpiece using the output pattern 2, it has been confirmed that the processing can be performed with the same piercing time as the output pattern 1 and with less scattering of spatter.

【0017】なお、前記出力パターン2におけるパルス
周波数を階段的に増加させる代わりに連続的に増加させ
ても同様な効果を得ることができる。
Note that the same effect can be obtained by continuously increasing the pulse frequency in the output pattern 2 instead of increasing the pulse frequency stepwise.

【0018】[0018]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、ピアッ
シング開始時にレーザ出力を連続出力に設定し、ピアッ
シングの進行途中において前記レーザ出力をパルス出力
に変更してピアッシングを行うようにしたので、ピアッ
シング開始時は連続出力(CW)で溶融を促進し、発生
した熱がワークに残留しているうちに、パルス出力レー
ザに切替えてワーク内部の熱量を有効に利用してスパッ
ターの飛散を防止すると同時に短時間でピアッシングを
完了することができる。
According to the first aspect of the present invention, the laser output is set to a continuous output at the start of piercing, and the piercing is performed by changing the laser output to a pulse output during the progress of the piercing. At the start of piercing, melting is promoted by continuous output (CW), and while the generated heat remains in the work, switching to a pulse output laser is used to effectively utilize the heat inside the work to prevent spatter scattering. At the same time, piercing can be completed in a short time.

【0019】したがって、高温のスパッターの飛散によ
るノズルやレンズの損傷が減少すると共に、ピアッシン
グ時間の短縮により生産性の向上がはかれる。また、複
雑なパルス周波数制御装置を必要としないので制御装置
が簡単でコストがさほど増加しない利点がある。
Therefore, damage to the nozzle and lens due to the scattering of high-temperature spatter is reduced, and productivity is improved by shortening the piercing time. Further, since a complicated pulse frequency control device is not required, there is an advantage that the control device is simple and the cost does not increase much.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わるレーザ加工方法を実施するレー
ザ加工機の概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser processing machine that performs a laser processing method according to the present invention.

【図2】本発明に係わるレーザ加工方法の概念図。FIG. 2 is a conceptual diagram of a laser processing method according to the present invention.

【図3】本発明に係わるレーザ加工方法を用いた出力パ
ターン例。
FIG. 3 is an example of an output pattern using the laser processing method according to the present invention.

【図4】本発明に係わるレーザ加工方法を用いた他の出
力パターン例。
FIG. 4 is another output pattern example using the laser processing method according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ加工ヘッド 3 レーザ発振器 5 ベンドミラー 7 集光レンズ 9 ノズル 11 供給口 13 アシストガスコントローラー 15 NC装置 17 サーボコントローラー 19 レーザ発振コントローラー LB レーザビーム W ワーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser processing head 3 Laser oscillator 5 Bend mirror 7 Condensing lens 9 Nozzle 11 Supply port 13 Assist gas controller 15 NC device 17 Servo controller 19 Laser oscillation controller LB Laser beam W Work

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ピアッシング開始時にレーザ出力を連続
出力に設定し、ピアッシングの進行途中において前記レ
ーザ出力をパルス出力に変更してピアッシングを行うこ
とを特徴とするレーザ加工方法。
1. A laser processing method comprising: setting a laser output to a continuous output at the start of piercing; and changing the laser output to a pulse output during the progress of piercing to perform piercing.
JP9134016A 1997-05-23 1997-05-23 Laser processing method Pending JPH10323781A (en)

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