激光切割方法和裝置制造方法及圖紙

一種使用激光切割在金屬材料加工件上切割出所需形狀的孔穴的方法，為了避免在變換激光切割條件產生缺口現象，第二次設置的許多激光切割條件與第一次設置的激光切割條件是不同的。其特點是，第二激光切割條件中的聚焦位置設置得同第一激光切割條件的聚焦位置的值相同。另外，第二激光切割條件中的其他一些條件也設置得同第一激光切割條件中的相應值相同。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是關于一種在較厚的金屬板材加工件上沿著所需要的開孔形狀的邊線，如圓形的、方形的或三角形等利用激光切割出此種孔形的方法和裝置。激光切割在切割到加工件的終點即切割終點至與切割終點不遠的預定距離上的一個點之間時要設定第二個激光切割條件。在加工件的被打孔的周邊線上從離終點不遠的預定距離上的那一個點開始直至切割結束(即切割到終點)，第二激光切割條件同第一激光切割條件是不同的。尤其是本專利技術涉及到從第一激光切割條件到第二激光切割條件之間的轉換問題。當需用激光對一塊厚度為例如3.2mm以上的較厚的鋼板作切割時，可能會產生一些問題，即當激光束沿著切割線走到終點前，也就是剛剛好返回到原來切割的起始前會發生故障。用目前使用的方法為解決或避免此種毛病是采用在接近切割終點時(注意切割終點也就是起始點)輕輕地停止切割，這樣做會留下一個接縫。這種做法有一個缺點，這就是必須去掉這個接縫。為了克服這個缺點，提出如附圖說明圖14和15所示之方法(參見日本專利公開出版號為HEI4-33788的專利文獻)。圖15說明了沿著圖14所示之路經如何控制每一段切割位置(a,b,c,d)的激光束輸出條件參數，即激光輸出、脈沖工作狀態和切割條件參數，即切割速度和切割氣體壓力。也就是說在圖14和15所示之切割方法中，在轉角半徑較小的部位(如a到b段)將激光輸出，脈沖工作周期和切割速度均設定得較小，這是因為在這些小轉角部位切割時，在基板材料上立即會積聚大量的熱量。而在沿著孔穴周邊從b點一直到那個接近終點的點c為止可將激光輸出、脈沖工作周期及切割速度設置成較大。進而，由于同樣理由，在a至b段的切割時則激光輸出、脈沖工作周期及切割速度也要重新設定成一個小的值。同時在接近終點時切割的氣壓也要減小(即在c至d段)，以防當激光束沿著周邊線回到原來的起始點b，即在切割終點d時，會引起切割故障。圖16說明了按圖14和15所示之以往技術對一塊厚度為12mm的軟鋼材即SS 400上切割出一個直徑為30mm的孔的情況。在該切割過程中激光切割條件為先設定激光輸出1，750W，脈沖峰值輸出為2，800W，脈沖頻率1，300Hz，工作周頻為65%，切割速度1000mm/min，聚焦位置+1.5mm，切割氣壓0.7kg/cm2，這是切割周邊線的第一部分設置的。對于接近切割終點的點到切割終點的這一部分就須用第二次設定。第二次設置激光切割條件包括激光輸出500W，脈沖峰值輸出為1，500W，脈沖頻率為100Hz，工作周期為30%，切割速度100mm/min聚焦位置±0，切割氣壓為0.2kg/cm2。由圖16可見，雖然可以防止在激光束返回到切割終點位置d時所引起的切割故障，但是在周邊線接近終點的那個C點的位置上由于激光切割條件發生變化而引起一大塊碎片或缺口，造成材料上的極大的損失。另外，在日本專利公開出版號為HEI4-339588和日本專利公開出版號為HEI3-210981的專利文獻上發表的一種方法，它們一般是用干燥空氣或氮氣的切割氣體以抑制在接近終點時的氧化反應。然而，這個方法也有缺點，即在激光切割條件發生變化的那點前后，也即氣體類型改變的那點很容易產生缺口現象。本專利技術的目的就在于提出一種解決上述問題的激光切割方法和裝置，它可以在厚度為3.2mm以上的較厚的金屬加工件上進行激光切割，切割可以沿著所需的圖形的邊緣線進行使得在加工件上切割出一個所需的圖形且在接近切割終點時不產生缺口而具有相當高的質量。本專利技術是一種利用激光在金屬材料加工上切割所需的圖形的激光切割方法，該方法利用在切割終點與同該切割終點接近的預定距離上的一個點之間作切割加工時設置一個第二激光切割條件，這個第二激光切割條件與在切割到同切割終點接近的預定距離上的那個點之前所設定的第一激光切割條件是不同的。其特點是，該第二激光切割條件中的聚焦位置與該第一激光切割條件中的聚焦位置是設置成相同的。這樣在激光切割條件改變前后的切割槽之寬度不易改變因而在加工件上接近切割終點的地方不會產生缺口或碎片以達到高質量之切割。本專利技術也是一種利用激光在金屬材料加工件上切割出所需之圖形的激光切割方法，該方法利用在切割終點與同該切割終點接近的預定距離上的一個點之間作切割加工時設置一個第二激光切割條件。這個第二激光切割條件與為在切割到同切割終點接近的一個預定距離上的那個點之前所設定的第一激光切割條件是不同的。其特點是，在該第二激光切割條件中脈沖峰值輸出、切割氣壓和聚焦位置三者中至少有一個條件與在該第一激光切割條件中脈沖峰值輸出、切割氣壓以及聚焦位置這三者中至少一個相對應的條件設置成是相同的。因而在激光切割條件改變前后的切割槽之寬度不易改變而在切割到加工件接近切割終點時不致產生缺口或碎片以達到高質量之切割。本專利技術也是一個具有上述特征的激光切割方法，其特點是，在該第一激光切割條件在向該第二激光切割條件轉換時，在第一激光切割條件中之激光輸出、脈沖頻率、工作周期和切割速度中至少有一個是按線性或階梯式減少的，這樣它們中至少有一個與在第二激光切割條件中之激光輸出、脈沖頻率、工作周期與切割速度中相應的一個相同，這樣與以前所述的激光切割方法相比可以使激光切割條件轉換得更為平滑，因而在激光切割條件發生轉換的位置的前后切割槽的寬度更不易改變以致加工件不會在切割終點附近產生缺口和碎片而達到高質量的切割。本專利技術還是具有上述特性這樣一個激光切割方法，其特點是，當切割是從穿刺線2開始時，這根穿刺線2是由激光切割形成的半徑為1mm(R)以上的弧且與加工孔穴相連的，那么在離開切割終點大約距離為4×R處將第一激光切割條件轉換成第二激光切割條件，這樣從該穿刺線開始的孔的切割就可以在最短的時間內完成。然而，在激光切割條件發生轉變的位置前后的切割槽寬度不易改變，因而加工件在切割到接近切割終點時不會產生缺口或碎片以達到高質量的切割。本專利技術還是一種包括上面所述除了一條半徑為1mm以上弧的穿刺線外的，任何一項特性的激光切割方法，其特點是，當孔的切割是從穿刺線2開始，這根穿刺線是由激光切割形成的半徑小于1mm的弧且與加工孔穴相連的，或者是從這樣的穿刺線開始，這根穿刺線是由激光切割形成按某一預定的角度線性地與加工邊線相連的，或者是從加工邊線上的一個點開始時，則在加工到距離切割終點大約4mm時第一激光切割條件就轉換成第二激光切割條件。這樣從該穿刺線開始的切割或從加工邊線上某一點開始的切割可以在最短的時間內完成，然而在激光切割條件發生改變位置的前后的切割槽的寬度不易改變因而也不會在切割終點附近發生缺口或碎片，以達到高質量的切割。本專利技術還是一種包括以上任何一款特性的激光切割方法。其特點是，若激光切割要形成的孔形的最小處的尺寸(以下稱最小孔徑)小于等于該加工件本自的厚度時，則在該第二激光切割條件中之脈沖頻率被設定成小于等于20Hz，同時在該第二激光切割條件中之切割速度應設置滿足下列的方程式F≤W/T=W/(1/fp)=W·fp其中F=切割速度(mm/秒)W=由激光切割的孔穴的直徑(mm)T=脈沖持續時間(秒)fp=脈沖頻率(Hz)因而，在由激光切割加工的孔形之最小尺寸在小于等于被加工件的板厚時，在切割終點附近所受到的高溫可以被減到最低，進而，在激光切割條件發生改變的位置的前后部分之切割槽本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在金屬材料的加工件上用激光切割出所需形狀之孔穴的方法，包括下列步驟： 按第一激光切割條件把加工件切割到離孔穴周邊線上的切割終點一段預定的周邊距離的點上， 按與第一激光切割條件設置成不同值的第二激光切割條件，對加工件從離孔穴周邊線上的切割終點預定的周邊距離的點切割到切割終點，其特征在于，所述第二激光切割條件中之聚焦位置設置成與所述第一激光切割條件中之相應的聚焦位置值相同。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吉安重宏，金岡優優，
申請(專利權)人：三菱電機株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]