本發(fā)明專利技術(shù)提供激光加工方法及激光加工裝置。激光加工方法，其具備：在使焦點從工件的表面離開的狀態(tài)下，向表面照射激光，在工件上形成具有在表面開口的筒狀內(nèi)周面及底面的有底孔的第一工序；以及對有底孔的開口的內(nèi)側(cè)噴射輔助氣體的一方面，不對開口的周邊區(qū)域噴射輔助氣體，并對上述有底孔的底面照射激光，形成貫通工件的通孔的第二工序。激光加工裝置具備將激光振蕩器射出的激光聚光而照射至工件，并且向工件噴射輔助氣體的加工頭、和作為加工頭的動作控制第一工序以及第二工序的控制部。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及激光加工方法及激光加工裝置，特別涉及在激光切割之前進(jìn)行用于在工件的切割開始點形成通孔的穿孔(piercing)的激光加工方法及激光加工裝置。
技術(shù)介紹
作為激光加工的一種的激光切割，一般是利用激光的熱來熔融工件、通過噴出輔助氣體去除工件的熔融物來進(jìn)行的。為了在激光的熱的基礎(chǔ)上還利用工件的燃燒熱，也有輔助氣體采用高純度氧氣的情況。在切割開始時，期望通過噴出輔助氣體，處于從與照射激光的工件的表面相反側(cè)的背面順利地除去熔融物的狀態(tài)。所以，在激光切割中已知在切割開始之前，進(jìn)行用于在工件的切割開始點形成通孔的所謂的穿孔。日本專利第3110504號公報(JP3110504B)中記載了通過以下兩個步驟進(jìn)行穿孔的激光加工方法，第一步驟為在使激光焦點從工件表面離開規(guī)定距離的狀態(tài)下，用比開孔 時的設(shè)定值高的激光輸出和輔助氣體氣壓在工件表面形成凹處，第二步驟為接下來，在使焦點向進(jìn)入工件內(nèi)部的方向移動規(guī)定量的狀態(tài)下，用比第一步驟低的激光輸出和輔助氣體氣壓進(jìn)行開孔。并說明在第一步驟中，在工件表面上迅速形成直徑大并深度淺的凹處，在第二步驟，從凹處的底部連續(xù)進(jìn)行穿孔，從而能夠?qū)⑤o助氣體高效地向凹處供給，能夠穩(wěn)定且良好地進(jìn)行穿孔。還說明在第二步驟，在漸漸減小間隙量的同時，以在工件表面不發(fā)生爆炸的程度用設(shè)定成比第一步驟更低的激光輸出及輔助氣體氣壓進(jìn)行激光照射。日本特開2007-75878號公報(JP2007-75878A)中記載了一種激光加工方法，其具備用第一穿孔條件將激光束照射到被加工件上進(jìn)行穿孔加工的第一工序；在第一工序后將激光束的照射停止O. 5秒以上的第二工序；以及第二工序后，在第一工序中加工的部分上用第二穿孔條件照射激光束來完成穿孔加工的第三工序。并說明基于在第一工序中選擇的第一穿孔條件，到被加工件板厚的中途形成穿孔，在接下來的第二工序暫時停止照射光束，所以進(jìn)行到中途的氧化燃燒反應(yīng)被遮斷，在接下來的第三工序中再次照射激光束，但因為不存在剩余的熱量輸入，所以能夠形成小直徑的穿孔，以此能夠減少噴濺量的同時縮短加工時間。而且，在第一工序中在第一穿孔加工前噴射噴濺附著防止劑，在第二工序中噴射空氣及噴濺附著防止劑，在第三工序中在第二穿孔加工后噴射空氣，從而能夠防止穿孔周圍的噴灘的殘留和粘著。日本特開平7-9175號公報(JP7-9175A)中記載了如下的激光加工機(jī)的穿孔方法從工件上方較高的位置開始穿孔，以不噴起熔融金屬的方式變更加工條件，使加工頭下降到切割高度，在切割高度進(jìn)一步進(jìn)行穿孔，從而不會發(fā)生熔融金屬噴起地以短時間實施穿孔。日本特開平10-323781號公報(JP10-323781A)中記載了如下的激光加工方法在穿孔開始時將激光輸出設(shè)定為連續(xù)輸出，并在穿孔的進(jìn)行途中將激光輸出改變?yōu)槊}沖輸出進(jìn)行穿孔。在日本JP3110504B中記載的激光加工方法中，對第一步驟中形成的大直徑淺凹處的底部，在第二步驟中以在工件表面不發(fā)生爆發(fā)的程度用設(shè)定成比第一步驟低的激光輸出及輔助氣體壓力進(jìn)行開孔，所以很難縮短穿孔需要的時間。在日本JP2007-75878A中記載的激光加工方法中，能夠取得加工時間的縮短效果，但因為有穿孔周圍殘留并粘著噴濺物的傾向，所以提供防止這種傾向的方法，而且需要用于冷卻的第二工序，所以加工時間的縮短效果有限。
技術(shù)實現(xiàn)思路
在進(jìn)行穿孔的激光加工方法以及激光加工裝置中，期望不被用于避免因加工點的過熱、加工點周邊附著的殘留熔融物引起的工件的持續(xù)燃燒(所謂的自燃)的加工條件(激光輸出等)限制，縮短穿孔所需的時間。本專利技術(shù)的一個實施方式為激光加工方法，具備在使焦點從工件的表面離開的狀態(tài)下對表面照射激光，在工件上形成具有在表面開口的筒狀內(nèi)周面及底面的有底孔的第一工序；以及對有底孔的開口的內(nèi)側(cè)噴射輔助氣體的一方面，不對開口的周邊區(qū)域噴射輔助氣體，并對有底孔的底面照射激光，形成貫通工件的通孔的第二工序。本專利技術(shù)的另一實施方式為激光加工裝置，具備加工頭，將從激光振蕩器射出來的激光進(jìn)行聚光并照射到工件W，且對該工件噴射輔助氣體；控制部，是控制加工頭的動作的控制部，控制第一工序和第二工序，第一工序是在使焦點從工件的表面離開的狀態(tài)下對該表面照射激光，在該工件上形成具有在該表面開口的筒狀內(nèi)周面及底面的有底孔的工序，第二工序是對有底孔的開口的內(nèi)側(cè)噴射輔助氣體的一方面，不對開口的周邊區(qū)域噴射輔助氣體，并對有底孔的底面照射激光，形成貫通工件的通孔的工序。根據(jù)一個實施方式的激光加工方法以及另一實施方式的激光加工裝置，對在第一工序中形成的特征形狀的有底孔，在第二工序中，僅對有底孔的開口的內(nèi)側(cè)噴射輔助氣體，從而使得有底孔的開口的周邊區(qū)域不會暴露在輔助氣體中。因此，在第二工序中，加工條件(激光輸出等)不會限制在用于避免自燃的上限值便能形成通孔，從而能夠縮短穿孔所需時間。附圖說明通過與附圖相關(guān)的以下的實施方式的說明，本專利技術(shù)的目的、特征、以及優(yōu)點會更加清楚。在附圖中圖I是簡要地表示一個實施方式的激光加工裝置的構(gòu)成的圖。圖2是說明一個實施方式的激光加工方法的第一工序的圖，是簡要地表示相對于工件進(jìn)行加工噴嘴的定位的準(zhǔn)備狀態(tài)的圖。圖3是說明該第一工序的圖，是簡要地表示在工件的表面上照射激光的狀態(tài)的圖。圖4是說明該第一工序的圖，是簡要地表示在工件的表面上形成有底孔的狀態(tài)的圖。圖5是說明一個實施方式的激光加工方法的第二工序的圖，是簡要地表示相對于工件進(jìn)行加工噴嘴的定位的準(zhǔn)備狀態(tài)的圖。圖6是說明該第二工序的圖，是簡要地表示在有底孔的底面照射激光的狀態(tài)的圖。圖7是說明該第二工序的圖，是簡要地表示在工件上形成通孔的狀態(tài)的圖。圖8是表示第一工序中的加工噴嘴的間隙和有底孔的開口直徑及加工時間之間的關(guān)系的圖表。圖9是表示第一工序中加工噴嘴的間隙和有底孔的形狀之間的關(guān)系的有底孔的照片及截面圖。 圖10是表示第一工序中輔助氣體的壓力和有底孔的加工時間之間的關(guān)系的圖表。圖11是表示第一工序中輔助氣體的壓力和熔融物附著之間的關(guān)系的照片。圖12是表示用有底孔形狀對比一個實施方式的激光加工方法和現(xiàn)有技術(shù)的激光加工方法的圖。圖13是表示第二工序中有底孔的開口直徑和周邊區(qū)域的氧氣濃度之間的關(guān)系的圖表。圖14是表示第二工序中有底孔的深度和周邊區(qū)域的氧氣濃度之間的關(guān)系的圖表。圖15是表示第二工序中加工噴嘴的間隙和有底孔的周邊區(qū)域的氧氣濃度之間的關(guān)系的圖表。圖16是表示第二工序中自燃的有無和平均貫通所需時間及穿孔加工時間之間的關(guān)系的表。圖17是表示第二工序中激光的焦點位置和平均貫通所要時間之間的關(guān)系的表。圖18是表示第一工序和第二工序之間的激光照射停止時間和加工不良之間的關(guān)系的表。圖19是表示第二工序中激光輸出和熔融物的附著之間的關(guān)系的照片。具體實施例方式以下，參照附圖，對本專利技術(shù)的實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。對圖中同一的或類似的構(gòu)成要素附上了相同的參照符號。參照圖，圖I簡要地表示一個實施方式的激光加工裝置11的構(gòu)成。激光加工裝置11具備將激光振蕩器14射出來的激光LB聚光并照射到工件W，并且向工件W噴射輔助氣體AG的加工頭17 ;和控制加工頭17的動作的控制部16。如圖所示，在激光加工裝置11中設(shè)定了 XYZ的正交三軸的基準(zhǔn)坐標(biāo)系。激光加工裝置11具備承接工件W的可動工作臺12 ;與可動工作臺12對本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種激光加工方法，其特征在于，具備：在使焦點（FP）從工件（W）的表面（WF）離開的狀態(tài)下，將激光（LB）照射到該表面（WF）上，在該工件（W）上形成具有在該表面（WF）開口的筒狀內(nèi)周面（21a）及底面（21b）的有底孔（21）的第一工序；以及對上述有底孔（21）的開口（21c）的內(nèi)側(cè)噴射輔助氣體（AG）的一方面，不對該開口（21c）的周邊區(qū)域（S）噴射該輔助氣體（AG），并對上述有底孔（21）的上述底面（21b）照射激光（LB），形成貫通上述工件（W）的通孔（23）的第二工序。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黑澤忠，森敦，西川佑司，
申請(專利權(quán))人：發(fā)那科株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：
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