激光切断方法技术

激光加工机(100)具备激光振荡器(11)。激光振荡器(11)激发波长为1μm或者比其短的波段的激光。一条处理光纤(12)传递从激光振荡器(11)射出的激光。由多面透镜构成的聚光透镜(27)为聚光光学元件的一个例子。就聚光光学元件而言，当从处理光纤(12)射出的激光照射至作为被加工材料的板材(W1)时，在从使激光的光轴的半径0.5mm的单位面积内的板材(W1)开始熔融的时刻至熔融结束的时刻的单位时间内，使激光聚集于单位面积内的多个位置。

Laser machining machine and laser cutting method

The laser processing machine (100) has a laser oscillator (11). The laser oscillator (11) excite a laser with a wavelength of 1 u m or a shorter band. A laser that handles the fiber (12) transmission from the laser oscillator (11). A spotlight lens (27) consisting of a multifaceted lens is an example of a spotlight optical element. On the optical element, when processing from the optical fiber (12) laser irradiation emitted to the as processed material sheet (W1), from the plate radius of the optical axis of the laser 0.5mm per unit area (W1) began to melt the moment to the end of melting moment in each time unit, a plurality of the position of the laser gathered in the unit area.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光加工机以及激光切断方法
本专利技术涉及激光加工机以及激光切断方法。
技术介绍
作为射出供激光加工机切断加工材料的激光的激光振荡器，存在CO2激光振荡器、YAG激光振荡器、盘形激光振荡器、光纤激光振荡器、直接二极管激光振荡器(DDL振荡器)等各种振荡器。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2013/058072号
技术实现思路
CO2激光振荡器的装置大型化且高成本。与此相对，光纤激光振荡器、DDL振荡器能够使装置小型化且低运行成本，因此近年来，在激光加工机中广泛使用光纤激光振荡器、DDL振荡器。在利用氮气等辅助气体无氧化切断金属的板材(特别是不锈钢、铝)的情况下，若在利用使用了CO2激光振荡器的激光加工机进行切断加工的情况与利用使用了光纤激光振荡器或者DDL振荡器的激光加工机进行切断加工的情况下进行比较，则与后者相比前者的切断面粗糙度较小，切断面的品质优越。并且，前者的切断面粗糙度与板厚无关几乎恒定，与此相对，后者的切断面粗糙度在板厚越厚时越恶化。另外，若利用使用了光纤激光振荡器或者DDL振荡器的激光加工机切断加工例如板厚3mm以上的厚板，则产生渣滓并附着于板材，从而切断面的品质恶化。如上所述，光纤激光振荡器、DDL振荡器虽为小型且低运行成本，但具有切断面的品质不良的缺点，因此在要求高品质的切断面的情况下，无法使用光纤激光振荡器、DDL振荡器。光纤激光振荡器、DDL振荡器是激发波长为1μm或者比其短的波段的激光的激光振荡器的优选的例子。代替光纤激光振荡器与DDL振荡器，使用了盘形激光振荡器的情况也相同。因此，即便使用激发波长为1μm或者比其短的波段的激光的激光振荡器，也迫切希望切断面的品质良好的激光加工机的出现。实施方式的目的在于提供一种使用了能够与以往相比改善切断面的品质的激发波长为1μm或者比其短的波段的激光的激光振荡器的激光加工机以及激光切断方法。根据实施方式的第一方式，提供一种激光加工机，其特征在于，具备：激发波长为1μm波段或者比其短的波段的激光的激光振荡器；传递从上述激光振荡器射出的激光的一条处理光纤(processfibers)；以及聚光光学元件，当从上述处理光纤射出的激光照射至被加工材料时，在从使激光的光轴的半径0.5mm的单位面积内的上述被加工材料开始熔融的时刻至熔融结束的时刻的单位时间内，使激光聚集于上述单位面积内的多个位置。在上述的激光加工机中，优选上述聚光光学元件不单独地控制各个聚光点处的激光输出。在上述的激光加工机中，能够构成为进一步具备使从上述激光振荡器射出的激光平行光化的准直透镜，上述聚光光学元件为使通过上述准直透镜平行光化的激光聚集于上述被加工材料的多面透镜。此时，上述多面透镜优选在激光的入射面形成有四边形以上的多边形的多个平面。在上述的激光加工机中，上述聚光光学元件也可以使从上述激光振荡器射出的激光聚集于光束传递用光纤的光纤芯部的多个位置，从而使激光聚集于上述单位面积内的多个位置。在上述的激光加工机中，上述聚光光学元件可以为衍射光学元件，也可以为能够相对于激光的光轴在垂直方向上移动自如的聚光透镜。根据实施方式的第二方式，提供一种激光切断方法，其特征在于，利用激发波长为1μm波段或者比其短的波段的激光的激光振荡器射出激光，利用一条处理光纤传递从上述激光振荡器射出的激光，当从上述处理光纤射出的激光照射至被加工材料时，在从使激光的光轴的半径0.5mm的单位面积内的上述被加工材料开始熔融的时刻至熔融结束的时刻的单位时间内，使激光聚集于上述单位面积内的多个位置，从而切断上述被加工材料。在上述的激光切断方法中，优选在使激光聚集于上述单位面积内的多个位置时，不单独地控制各个聚光点处的激光输出。在上述的激光切断方法中，优选在通过激光使上述被加工材料熔融时，向上述被加工材料供给辅助气体压力2.0MPa以上且3.0MPa以下的辅助气体。在上述的激光切断方法中，优选将光束参数积设为23mm·mrad以上且28mm·mrad以下。根据实施方式的激光加工机以及激光切断方法，能够使用激发波长为1μm或者比其短的波段的激光的激光振荡器，并且与以往相比改善切断面的品质。附图说明图1是表示一个实施方式的激光加工机的整体构成例的立体图。图2是表示使图1中的激光振荡器11由光纤激光振荡器11F构成的情况下的示意的构成的图。图3是表示使图1中的激光振荡器11由直接二极管激光振荡器11D构成的情况下的示意的构成的图。图4是用于对入射至板材的切断正面的激光的入射角进行说明的剖视图。图5是表示将CO2激光振荡器、光纤激光振荡器11F以及DDL振荡器11D用作激光振荡器11时的相对于切断正面的入射角与激光的吸收率的关系的特性图。图6是表示激光向切断正面的整体入射的状态的概念图。图7是表示将CO2激光振荡器、光纤激光振荡器11F以及DDL振荡器11D用作激光振荡器11时的板厚t与吸收率最大聚光直径damax的关系的特性图。图8是用于对切断板材的切断速度V进行说明的概念立体图。图9是用于对聚光直径d的计算方法进行说明的图。图10是将光纤激光振荡器11F或者DDL振荡器11D用作激光振荡器11，并集中表示入射角78、80、82.5、83、85.6、87度的每一个的吸收率Ab、吸收率最大聚光直径damax、切断速度规定参数Ab/damax的图。图11是将光纤激光振荡器11F或者DDL振荡器11D用作激光振荡器11，并在入射角78、80、82.5、83、85.6、87度的每一个中表示多个板厚t与吸收率最大聚光直径damax的关系的特性图。图12是表示多面透镜的一个构成例的俯视图。图13是表示吸收率最大聚光直径damax与切断速度规定参数Ab/damax的关系、和吸收率最大聚光直径damax与切断速度V的关系的特性图。图14是表示吸收率最大聚光直径damax与切断面粗糙度Ra的关系、和吸收率最大聚光直径damax与切断速度V的关系的特性图。图15是表示一个实施方式的激光加工机与比较例的激光加工机的每一个的板厚t与切断面粗糙度Ra的关系的特性图。图16是示意性地表示DOE透镜的俯视图。具体实施方式以下，参照附图对一个实施方式的激光加工机以及激光切断方法进行说明。在本实施方式中，对将光纤激光振荡器或者DDL振荡器用作激发波长为1μm或者比其短的波段的激光的激光振荡器的情况进行说明。在图1中，激光加工机100具备：生成并射出激光LB的激光振荡器11；激光加工单元15；以及将激光LB向激光加工单元15传递的处理光纤12。激光加工机100利用从激光振荡器11射出的激光LB来切断加工作为被加工材料的板材W1。激光振荡器11为光纤激光振荡器或者直接二极管激光振荡器(以下，为DDL振荡器)。处理光纤12沿着配置于激光加工单元15的X轴以及Y轴的电缆导筒(未图示)安装。激光加工单元15具有：载置板材W1的加工工作台21；能够在加工工作台21上沿X轴方向移动自如的门式的X轴滑架22；以及能够在X轴滑架22上沿与X轴垂直的Y轴方向移动的Y轴滑架23。另外，激光加工单元15具有固定于Y轴滑架23的准直单元29。准直单元29具有：将从处理光纤12的输出端射出的激光LB平行光化并形成大致平行光束的准直透镜28；以及使转换成大致平行光束的激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工机，其特征在于，具备：激发波长为1μm波段或者比其短的波段的激光的激光振荡器；传递从所述激光振荡器射出的激光的一条处理光纤；以及聚光光学元件，当从所述处理光纤射出的激光照射至被加工材料时，在从使激光的光轴的半径0.5mm的单位面积内的所述被加工材料开始熔融的时刻至熔融结束的时刻的单位时间内，使激光聚集于所述单位面积内的多个位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.10 JP 2015-1171261.一种激光加工机，其特征在于，具备：激发波长为1μm波段或者比其短的波段的激光的激光振荡器；传递从所述激光振荡器射出的激光的一条处理光纤；以及聚光光学元件，当从所述处理光纤射出的激光照射至被加工材料时，在从使激光的光轴的半径0.5mm的单位面积内的所述被加工材料开始熔融的时刻至熔融结束的时刻的单位时间内，使激光聚集于所述单位面积内的多个位置。2.根据权利要求1所述的激光加工机，其特征在于，所述聚光光学元件不单独地控制各个聚光点处的激光输出。3.根据权利要求1或2所述的激光加工机，其特征在于，进一步具备使从所述激光振荡器射出的激光平行光化的准直透镜，所述聚光光学元件为使通过所述准直透镜平行光化的激光聚集于所述被加工材料的多面透镜。4.根据权利要求3所述的激光加工机，其特征在于，所述多面透镜在激光的入射面形成有四边形以上的多边形的多个平面。5.根据权利要求1或2所述的激光加工机，其特征在于，所述聚光光学元件使从所述激光振荡器射出的激光聚集于光束传递用光纤的光纤芯部的多个位置，从而使激光聚集于所述单位面...

【专利技术属性】
技术研发人员：迫宏，石黑宏明，杉山明彦，沟口佑也，
申请(专利权)人：株式会社天田控股集团，
类型：发明
国别省市：日本,JP