JPS5973189A - 表面溶削法 - Google Patents

表面溶削法

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JPS5973189A
JPS5973189A JP57183183A JP18318382A JPS5973189A JP S5973189 A JPS5973189 A JP S5973189A JP 57183183 A JP57183183 A JP 57183183A JP 18318382 A JP18318382 A JP 18318382A JP S5973189 A JPS5973189 A JP S5973189A
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JP
Japan
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solvent
gas
irradiated
grinding
laser beam
Prior art date
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Pending
Application number
JP57183183A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuyuki Yamauchi
山内 信幸
Isamu Koizumi
勇 小泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication of JPS5973189A publication Critical patent/JPS5973189A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B23Q11/005Devices for removing chips by blowing
    • 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
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • 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
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/361Removing material for deburring or mechanical trimming

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (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】 この発明は、各種金属やセラミックスを対象として高速
かつ高精度な表面溶剤ぐスカーフィング〕が行える方法
に関する。
例えば圧延ロールは、圧延の進行に伴い摩耗を受け、こ
の摩耗か許容限度に至ったところでロール替えを行うこ
とは周知のとおりであるが、巾の異なる何種類かのスラ
ブを圧延対象とする圧延機では、このロール替えによっ
て新たなロールが(−Jけ換えられる毎に、ある決まっ
たスケジュールに沿って圧延が進められる。それは、ま
ず最も広巾ものの圧延から始め、順次狭巾ものへ圧延対
象を切9換えてゆくというもので、これには理由がある
。すなわち、一旦ある巾のものの圧延を続行すると、第
1図に示すようにロール面(1)が当該圧延材のIt]
 (’W、 )に対応する部位(1)だけに摩耗を受け
るが、この状態で引き続き前回圧延したのよシ広巾のも
のを圧延すると、前記摩耗部位(1’)に対応したとこ
ろが圧延不良となる、かもである。
しかるに、圧延対象を必ずや広巾から狭巾へ一方向的に
変えてゆかなければならないというのは、圧延作業に大
きな制約を与えるものであり、実際上不利か太きい。
かかる不利のない、いわゆるスケジュールフリー圧延を
実現するには、圧延対象の狭巾から広巾への切換えを可
能にする必要があり、つまりその切換えに伴う圧延不良
の発生を回避する方法が必要である。その方法として、
圧延対象を狭巾から広+4jへ変えるときに、第1図に
示す如く先の狭1]材の圧延で摩耗した部位(l′)の
両側所要の部分(>”o1′>を削シ取って、今回圧延
しようとする広巾材の巾(vV2)に対応するロール面
部位から段差〔1a〕をなくしてやることか考えられる
前記摩耗部位<1’Sの摩耗量(S)は、無論その圧延
量によっても違ってくるが、通常数十μ程度であり、し
たがって上記した圧延不良対策をとるには、深さ10μ
オーダーの研削を高精度かつ高速で行う方法か必要であ
る。
しかるに、このように高精度で高速な方法ということに
なると、一般に知られる機械研削法等の中に、適当なも
のは見当らないのが実状である。
以上のようなことから、100μ以下程度の研削を行え
る高精度゛・高速研削法の開発には大きな必要性がある
と云えよう。
また、セラミックス製品や硬質金属製品等には、形状か
複雑な小物などで、鍛造にてつくられるものが少なくな
いが、このような製品の場合、余りに形状か細かいため
に鍛造だけでは十分な形状が確保できないようなとき、
一部を鍛鋳造後において研削仕上げすることがある。こ
の仕上げ作業は通常、ダイヤモンドカッター等による機
械研削にて行うものであるが、きわめて非能率である。
ここでもし、あらゆる金属やセラミックスに対し有効な
高速精密研削法があれば、この種の研削仕上げ法として
実用価値のきわめて高いものと云うことができる。
したがって本発明の目的は、各種金属をはじめ、アルミ
ナ系、窒化硅素系の何れのセラミックスに対しても同様
に有効であり、しかもiooμ以下オーダーの精度をも
って高速研削するることか可能な表面溶剤法の提供にあ
る。
すなわち本発明は、溶剤しようとする金属まだはセラミ
ックスの表面に該表面に対し30〜76傾斜する方向か
らレーザービームを照射するとともに、この照射位置何
近にガスを吹付けて溶融物および蒸発物を吹き飛ばすこ
とを特徴とする表面溶剤法を要旨とする。
表面溶剤法としては一般に、アークエアガウジング(ま
たはスカーフ、イング)法と02−c2H2ガウジング
(またはスカーフィング)法がよく知られる。すなわち
前者は、被溶剤材に対し通常炭素電極を配置してこの両
者間にアークを発生させ、アーク熱でもって被溶剤材表
面を溶かし、生じた溶融物をエアで吹き飛ばすもの、ま
だ後者は被溶剤材表面を02十C2I]2炎で予熱しな
から02ガスで酸化させ、その反応熱で溶剤を行うもの
、である。
かかる表面溶剤法については次のようなことが云える。
■両者とも熱源のエネルギ密度が低く、このため溶剤速
度としては10〜15 In/min程度が7隋々で、
これ以上の高速では溶剤が全く不可能である。
■またこのように溶剤=f能速度が遅いため、溶剤部分
だけに局部的に熱を加えることができず、その周囲への
大きな熱伝導がおこりこのような条件の下では、溶剤深
さとくに小さいレベルでの溶剤深さの微妙な管理など望
むべくもない。つまり、このような場合、上記溶剤可能
速度を境に、急に深い溶剤が起こるようになる傾向があ
り、しかも前記熱伝導の不均一に起因してその溶剤は溶
剤深さのばらつきが大きい。したがって、との種溶剤法
が、表面の仕上げに適用された例は、ない・■両者とも
本来、金属を対象としだ方法であり、セラミックスに対
しては実用性がない。セラミックスは融点かきわめて高
く、それに通例的には非導電性を示すものであり、その
溶剤は、0□−C2H2ガウジング法、アークエアガウ
ジング法の回れによっても不可能である。因みに先の■
、■は対象を金属として説明したものである。
しかるに、本発明に基いて、熱源にレーザービームを採
用するならば、金属のみならずセラミックスについても
溶剤が可能であり、しかもレーザービームの強さによる
か一般常用程度のレベルでは、溶剤深さ数十μ〜数百μ
で高精度に安定した溶剤を、鉄系金属で50 m/+n
i n程度以上という高速で行うことができる。すなわ
ち、本発明の方法では、被溶剤物の溶剤しようとする表
面にレーザービームを照射することにより、その照射位
置の表面を溶融させるのであるが、この溶融は、熱源と
してのレーザービームのエネルギ密度が先述のアークや
02−C2H2に較べ遥かに高く瞬時のうちに溶融でき
る関係で、溶剤速度、つまりレーザービ−ムの移動速度
を高めていっても、突然溶融が生じなくなるような形で
はなく、溶融深さが漸減してゆく傾向を示す。このため
、溶融深さを10μオーダーにでも高、隋度で安定させ
るようなことができるのである。
この溶融の際、一部は蒸発するものであるが、この蒸発
物も含めて溶融物に対し、ガスを吹付けてこれを吹き飛
ばす。これにより、きわめて精度のよい溶剤面が得られ
る。このようなことから、上記した高速・高精度溶剤を
行うことかできるものである。
本発明の方法は、第2図に示すgu<被溶剤物の溶剤対
象面(2a)に対しレーザービーム(3)を照射しなが
ら相対移動させ、このときビーム照射している位置に向
けてガス(4)を吹付けるものである・レーザービーム
の照射は、レーザー発振器(5)からのレーザー(3)
をベンディングミラー(6)にて反射させ、集束レンズ
(7)を通して集光し溶剤対象面(2a)へ照射する。
このビームの照射角、つまり溶剤対象面(2a)とレー
ザービーム中心(5)とのなす角(0)(鋭角側)が6
0′未満のときは、照射ビームの一部か溶剤対象面(2
a)で反射し効率が落ちる。他方これがsci’を越え
ると、レーザー照射によって生じた蒸発物やスパツクが
レーザーの光学系に侵入し、装置の安定性に悪影響を与
える危険がある・レーザービームの焦点は、溶剤対象面
(2a)から内部へ1咽入った位置〜同じく外方へ1祁
離れた位置の間に設定するのが、効率上最も都合がよい
。ただし、比較的大容量のレーザーを使用するような場
合、焦点を溶剤対象面から内部或いは外方へ適当に離し
て設定すれば、比較的広巾の溶剤が可能である。
ビーム照射位置に吹付けるガス(4)としては、空気や
酸素をはじめ、窒素、CO2、その他Ar等の不活性ガ
スなど、何れの使用もげ能である。純酸素ガスの使用が
、溶剤の高速化や溶剤深さの増大という点から有利とい
えるが、高速溶剤条件下では、何れにしろ吹付はガスに
よる酸化は余り期待できないから、上記しだ支燃性、非
または弱支燃件の何れのガスでも溶剤状況の上で殆んど
変わりはない。このガス吹付けの手段としては、図示す
る如くノズル(8)を使用するのがよい。ノズル(8)
はレーザービーム(3)の相対移動方向後方からビーム
照射位置に向けて設けることが、溶融物および蒸発物除
去効果」二最も好捷しい。この他ガス吹付は手段として
は、レーザービームトーチに併設したガス吹出し機構等
が挙げられる。
溶剤の実施に当り移動させるのは、レーザー装置側、被
溶剤物の何れでもよいわけである。本発明の方法では縮
開]1〕が狭い(具体的には問オーダー)か、溶剤対象
面に対し一方向或いは一方向正逆方向にレーザービーム
を相対移動させ、同時に溶剤部分を車ねなから前記移動
方向と直交方向へ同じく相対移動させることにより、対
象面全面に亘る安定した深さの溶剤を遂行することかで
き、非常に精度の高い(具体的には10μ程度)溶剤面
が得られる。
本発明の方法を利用すれば、例えば頭記したスケジュー
ルフリー圧延を可能にするだめの、圧延機に組み込んだ
ままの圧延中の圧延ロールに対する精密研削を実現する
ことができる他、金属、セラミックスの精密型鍛造製品
の細かい部分の仕上げといった、きわめて高い精度の要
求される研削作業でも能率よく行うことかできるもので
ある。
なお、本発明の方法では、大容量のレーザービームや低
速溶剤の採用により、−回で可成り深く溶剤することも
可能ではあるか、溶剤の巾についてはこのような条件下
でもさほど大きくならず、実用上スカーフィング法とし
て余り有用とは云えない。
次に本発明の実例を掲げておく。
第1表に示すレーザー出力、レーザービーム照射角(1
9)、溶剤速度、吹付はガスの、種類およびガス圧(第
1図に示しだノズル(8)を用い、レーザービームの移
動方向後方から吹付け)で、鋼(C−steel系)お
よびアルミナセラミックに対し、本発明の方法で溶剤を
実施した。
第    1    表 上表から明らかなように本発明の方法では、鋼、セラミ
ックにおいて、常用レベルのレーザー出力で、従来の溶
剤法に較べ格段に早い速度にて、10〜100μオーダ
ーの溶剤深さを安定して得ることができることが判る。
したがって本発明の方法は、従来の精密機械研削法にと
って代り、金属、セラミックスの各種研削の能率向上並
びに研削精度の改善に資するところ大なるものと云える
【図面の簡単な説明】
第1図はスケジュールフリー圧延のだめの摩)耗ロール
面の研削の仕方を説明する模式図、第2図は本発明の方
法の一例を示す説明図、である。 図中、1:ロール面、2:被溶剤物、3:レーザー、4
:ガス、5:レーザー発振器、6:ペンディングミラー
、7:集束レンズ、8:ノズル。 出 願 人 住友金属工業株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 〈1)溶剤しようとする金属またはセラミックスの表面
    に該表面に対し30〜80傾斜する方向からレーザービ
    ームを照射するとともに、この照射位置付近にガスを吹
    付けて溶融物および蒸発物を吹き飛ばすことを特徴とす
    る表面溶剤法。
JP57183183A 1982-10-18 1982-10-18 表面溶削法 Pending JPS5973189A (ja)

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JP57183183A JPS5973189A (ja) 1982-10-18 1982-10-18 表面溶削法

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JP57183183A JPS5973189A (ja) 1982-10-18 1982-10-18 表面溶削法

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ID=16131215

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