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    • 专利摘要:

    公开号:WO1991004124A1
    申请号:PCT/JP1990/001098
    申请日:1990-08-29
    公开日:1991-04-04
    发明作者:Yoshinori Nakata
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:B23K26-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 レーザ加工方法 技 術 分 野
    [0002] 本発明はレーザビームを使用して、 鋭角を有する加工通路 を加工するレーザ加工方法に関し、 特に熱影響が生じ易い銳 角加工部においても S動的に切断加工を効率よく施工するた めのレーザ加工方法に関する。 背 景 技 術
    [0003] レーザビームを用いた切断加工は、 材料の切断個所にレー ザビ一ムを照射し、 同時にノ ズル先端から、 アシス トガスを 吹きつけている。 金属材料の切断時には、 アシス トガスは通 常酸素を用い、 レーザによる熱エネルギ—加工に酸化反応を 協働させており、 局部的な熱加工の桀合となっている。 鋭角 加工部においては、 加工テーブルの移動速度が実質的に低下 し、 単位時間あたりの加工材料への投入熱量は増大し、 特に 折り返し直後では、 熱伝導により切断加工以前に、 局部的な 熱を既に持っているため、 鋭角先端部は溶けて落ちてしまい、 その近傍においても、 同じ理凼から著しい切断面粗度低下を 招いていた。
    [0004] 鋭角の小さい角度側が製品である場合と大きい 度側が製 品である場合により対処方法は異なつている。
    [0005] 鋭角側 （切断通路の内側） が製品である ¾合には、 ループ 処理と呼ばれている方法が用いられている。 これは、 鋭角の 折り返し点を越えたところまで切断加工を続行し、 適当な大 きさの円弧または直線を描いて加工を続行し、 折り返し点に 戻り、 本来目的とする加工軌跡を再開するという方法であり、 この方法を用いれば、 加工テーブルの慣性力とサ一ボモータ との相関関係に起因する、 鋭角での実質的な加工速度の低下 を軽減することができる。 また、 ループの大きさを大きくす れば突質上、 鋭角先端を冷却することになる。
    [0006] 逆に鈍角側 （切断通路の外側） が製品である場合には、 折 り返し点に到達する以前に、 加工条件を変化させて、 投入熱 量を極力小さ くする試みを行い、 折り返し点以降も適当な距 離まで加工が進む間、 同様の操作を行うという方法がとられ ている。
    [0007] しかし、 鋭角側が製品である場合は、 ループ処理部の加工 軌跡のプログラムを本来目的とする加工軌跡以外に作る手間 が生じ、 加工する材料の板厚や鋭角の角度によりループの大 きさを変化させる必要も生じる。 また、 不要な加工が付加さ れるという ことになり、 材料を必要以上に消費してしまうこ とになる。
    [0008] また、 鈍角側が製品の ¾合は、 加工条件の設定が著しく困 難であり、 どの程度の位置に来たら加工条件を変化させ、 ど の程度の位置まで加工が進行したら元の加工条件に戻すか等、 経験と勘にたよったノ ゥハゥが必要となり、 また、 投入熱 E をおさえる加工を行つているからには、 切断加工不可能とい う限^が生じてく る。 また、 この加工方法は加工条件をいろ いろと変化させるものであるため、 加工プログラムが複雑と なり、 運用上問題が:ある。 発 明 の 開 示
    [0009] 本発叨はこのような点に鑑みてなされたものであり、 加工 プログラムを複雑にしたり、 本来必要と しない部分までの加 ェを行ったりすることなく、 鋭角加工を自動的に行うための レーザ加工方法を提供するこ とを目的とする。
    [0010] 本発明では上記課遝を解決するために、
    [0011] C N C レーザ加工機での、 鋭角を有する加工通路を加工す るレーザ加工方法において、 予め加工プログラムを先読みし て、 加工通路が予め設定された許容角度以下の鋭角であるこ とを検出し、 前記鋭角の先端まで通常の加工条件で切断加工 移動を行い、 前記先端に到達した時、 自動的にレーザビーム の照射を停止し、 予め設定された所定時 Bflの Rij、 冷却媒体を 噴出せしめ、 所定時間経過後、 設定された穴あけ加工条件で 穴あけ加工を行い、 前記通^の切断加工条件で切断加工を続 行することを特徴とするレーザ加工方法が、 提供される。
    [0012] 数値制御装置 （C N C ) は加工プログラムを先読みし、 加 ェ通路に許容角以下の鋭角があることを検出する。 この鋭角 の顶点までは通常の加工条件で加工を行い、 鋭角の頂点で加 ェを停止し、 冷却媒体で所定の時間、 頂点近傍を冷却して、 レーザビームの過熱による切断面粗度の低下を防止する。 冷 却後に穴あけ加工条件で切断加工を行って加工を続行する。 図 面 の 簡 単 な 説 明
    [0013] 第 1図は本発明めレーザ加工方法を説明するための図、 第 2図は本発明を実施するための C N C レーザ装置の構成 を示したブ口 ッ ク図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
    [0014] 第 2図は本発明を実施するための C N C レーザ装置の構成 を示したブロ ッ ク図である。 図において、 プロセッサ 1 は図 示されていない R O Mに格納された制御プログラムに基づい て、 メモリ 1 0 に格納された加工プログラムを読みだし、 C N C レーザ装置全体の動作を制御する。 出力制御回路 2は内 部に D Z Aコ ンバータを内蔵しており、 プロセッサ 1から出 力された出力指令値を電流指令値に変換して出力する。 励起 用電源 3は商用電源を整流した後、 スィ ッチング動作を行つ て高周波の電圧を発生し、 電流指令値に応じた高周波電流を 放電管 4に供給する。
    [0015] 放電管 4の内部にはレーザガス 1 9が循還しており、 励起 用電源 3から高周波電圧が印加されると放電を生じてレーザ ガス 1 9が励起される。 リア鏡 5は反射率 9 9 . 5 %のゲル マニウム （ G e ) 製の鏡、 出力鏡 6は反射率 6 5 %のジンク セ レン （ Z n S e ) 製の鏡であり、 これらはフアブリペロ ー 型共振器を構成し、 励起されたレーザガス分子から放出され る 1 0 . 6 mの光を増幅して一部を出力鏡 6からレーザ光 7 と して外部に出力する。 出力されたレーザ光 7は、 ベンダミ ラ一 8で方向を変え、 集光レ ンズ 9によ て 0 . 2 rn m以下のスポ ッ ト に^光され てワーク 3 1 の表面に照射される。
    [0016] メ モ リ 1 0 は加工プログラ厶、 各種のパラメ 一タ等を格納 する不揮発性メ モ リ であり、 バッテ リバッ クアツプされた C M〇 Sが使用される。 なお、 この他にシステムプログラムを 格納する R〇M、 一時的にデータを格納する R A Mがあるが、 本図ではこれらを省略してある。
    [0017] 位置制御回路 1 1 はプロセッサ 1 の措令によつてサ一ボア ンプ 1 2を介してサ一ボモータ 1 3を回転制御し、 ボールス ク リ ュー 1 4及びナツ ト 1 5によってテーブル 1 6の移動を 制御し、 ワーク 3 1の位置を制御する。 図では 1軸のみを表 示してあるが、 実際には複数の制御軸がある。 表示装置 1 8 には C R T或いは液晶表示装置等が使用される。
    [0018] 送風機 2 0 にはルーツプロヮが使用され、 レーザガス 1 9 を冷却器 2 1 a及び 2 1 bを通して循環する。 冷却器 2 1 a はレーザ発振を行って高温となったレーザガス 1 9を冷却す るための冷却器であり、 冷却器 2 1 bは送風器 2 0による圧 縮熱を除去するための冷却器である。
    [0019] 冷却媒体制御回路 2 2は電磁弁 2 3をオン、 オフ して冷却 媒体 2 6を制御する。 冷却媒体 2 6 と してはガス、 水、 水蒸 気等が使用される。
    [0020] パワーセンサ 2 4は熱 'あるいは光 '変換素子等で構成さ れ、 リ ァ鏡 5から一部透過して出力されたレーザ光を入力し てレーザ光 7の出力パヮ一を測定する。 A Z D変換器 2 5 は パワーセンサ 2 4の出力をディ ジタル値に変換してプロセッ サ 1 に入力する。
    [0021] 第 1図は本発明のレーザ加工方法を説叨するための図であ る。 ワーク 3 1で、 切断加工開始点 3 2から鋭角先端 3 3を 経過し、 切断終了点 3 4まで切断加工を行う際、 切断開始点 3 2で、 穴あけ加工条件にて穴あけを行い、 終了後、 切断加 ェ条件にて鋭角先端 3 3まで移動を行わせる。
    [0022] 数値制御装置 （C N C ) は、 鋭角先端 3 3に到達する以前 に、 加工プログラムの先読みを行い、 角度自動判別を行い、 設定された許容角より も小さい角度であれば、 鋭角先端 3 3 に到達した時、 レーザビームの照射を停止する信号を出力し て、 レーザビームの照射を所定時間停止する。 この間に、 鋭 角先端 3 3の近傍に、 ガス、 水蒸気、 水などの冷却媒体 2 6 を用いて、 鋭角先端 3 3の冷却を行わせる。 所定時問経過後、 穴明け加工条件にて、 切断加工開始点 3 2で行った、 穴明け 加工と同様の加工を行い、 終了後、 切断加工開始点 3 2から 鋭角先端 3 3までと同じ切断加工条件のもとでワーク 3 1を 切断終了点 3 4まで移動させ、 切断終了点 3 4に到達した時、 レーザビームの照射を停止させる。
    [0023] 本発明によって、 炭酸ガス レーザ出力 2 K Wにて、 板厚 1 6 m mの 3 0度锐角加工を行った場合、 空気を冷却媒体とし、 冷却時間が約 2秒で、 他の切断加工条件を変化させることな く、 面粗度が鋭角以外の部分と同様な加工を行うことができ 以上説明したように、 本発明では、 数値制御装置で、 許容 角度以下の加工通路を検出して、 鋭角先端でレーザビームを 停止して、 冷却媒体で冷却後に加工を再開するようにしたの で、 作業者は加工軌跡のみを意識して、 切断加工プログラム を作成することができる。
    [0024] この結果、 従来失敗が多かった鋭角切断加工に対して、 鋭 角を意識することなく、 加工を行う ことができ、 ループ処理 は不要となるため、 加工材料の使用量を最小限にとどめるこ とができる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . C N C レーザ加工機での、 銳角を有する加工通路を加 ェするレーザ加工方法において、
    予め加工プログラムを先読みして、 加工通路が予め設定さ れた許容角度以下の鋭角であること検出し、
    前記鋭角の先端まで通常の加工条件で切断加工移動を行い、 前記先端に到達した時、 自動的にレーザビームの照射を停 止し、
    予め設定された所定時間の間、 冷却媒体を噴出せしめ、 前期所定時間経過後、 設定された穴あけ加工条件で穴あけ 加工を行い、
    前記通常の切断加工条件で切断加工を続行することを特徴 とするレーザ加工方法。
    2 . 前記冷却媒体はガス、 水、 水蒸気のいずれかを使用す ることを特徴とする特許請求の範囲第 1項記載のレーザ加工 方法。
    3 . 前記許容角度は加工条件に、 パラメ ータとして格納し ておく ことを特徴とする特許請求の範囲第 1項記載のレーザ 加工方法。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    EP1637272A1|2006-03-22|Laser apparatus
    JP2005329436A|2005-12-02|レーザ加工方法
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    US8890028B2|2014-11-18|Laser processing system having auxiliary controller
    DE3824048C2|1990-08-09|
    US20090099684A1|2009-04-16|Tool Wear Correction Method
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0445297B1|1995-02-22|
    CA2039710A1|1991-03-20|
    EP0445297A1|1991-09-11|
    DE69017191D1|1995-03-30|
    JP2554750B2|1996-11-13|
    JPH03106583A|1991-05-07|
    EP0445297A4|1992-05-06|
    US5182434A|1993-01-26|
    DE69017191T2|1995-10-19|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1991-04-04| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): CA US |
    1991-04-04| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    1991-04-23| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 2039710 Country of ref document: CA Ref document number: 1990912967 Country of ref document: EP |
    1991-09-11| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1990912967 Country of ref document: EP |
    1995-02-22| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1990912967 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP1243013A|JP2554750B2|1989-09-19|1989-09-19|レーザ加工方法|
    JP1/243013||1989-09-19||DE69017191T| DE69017191T2|1989-09-19|1990-08-29|Bearbeitungsverfahrens mittels laser.|
    EP90912967A| EP0445297B1|1989-09-19|1990-08-29|Laser machining method|
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