激光切割装置制造方法及图纸

一种使用激光切割在金属材料加工件上切割出所需形状的孔穴的方法，为了避免在变换激光切割条件产生缺口现象，第二次设置的许多激光切割条件与第一次设置的激光切割条件是不同的。其特点是，第二激光切割条件中的聚焦位置设置得同第一激光切割条件中的聚焦位置的值相同。另外，第二激光切割条件中的其它一些条件也设置得同第一激光切割条件中的相应值相同。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种在较厚的金属板材加工件上沿着所需要的开孔形状的边线，如圆形的、方形的或三角形等利用激光切割出此种孔形的方法和装置。
技术介绍
激光切割在切割到加工件的终点即切割终点至与切割终点不远的预定距离上的一个点之间时要设定第二个激光切割条件。在加工件的被打孔的周边线上从离终点不远的预定距离上的那一个点开始直至切割结束(即切割到终点)，第二激光切割条件同第一激光切割条件是不同的。尤其是本专利技术涉及到从第一激光切割条件到第二激光切割条件之间的转换问题。当需用激光对一块厚度为例如3.2mm以上的较厚的钢板作切割时，可能会产生一些问题，即当激光束沿着切割线走到终点前，也就是刚刚好返回到原来切割的起始前会发生故障。用目前使用的方法为解决或避免此种毛病是采用在接近切割终点时(注意切割终点也就是起始点)轻轻地停止切割，这样做会留下一个接缝。这种做法有一个缺点，这就是必须去掉这个接缝。为了克服这个缺点，提出如图14和15所示之方法(参见日本专利公开出版号为HEI4-33788的专利文献)。图15说明了沿着图14所示之路经如何控制每一段切割位置(a，b，c，d)的激光束输出条件参数，即激光输出、脉冲工作状态和切割条件参数，即切割速度和切割气体压力。也就是说在图14和15所示之切割方法中，在转角半径较小的部位(如a到b段)将激光输出，脉冲工作周期和切割速度均设定得较小，这是因为在这些小转角部位切割时，在基板材料上立即会积聚大量的热量。而在沿着孔穴周边从b点一直到那个接近终点的点c为止可将激光输出、脉冲工作周期及切割速度设置成较大。进而，由于同样理由，在a至b段的切割时则激光输出、脉冲工作周期及切割速度也要重新设定成一个小的值。同时在接近终点时切割的气压也要减小(即在c至d段)，以防当激光束沿着周边线回到原来的起始点b，即在切割终点d时，会引起切割故障。图16说明了按图14和15所示之以往技术对一块厚度为12mm的软钢材即SS400上切割出一个直径为30mm的孔的情况。在该切割过程中激光切割条件为先设定激光输出1,750W，脉冲峰值输出为2,800W，脉冲频率1,300Hz，占空比为65％，切割速度1000mm/min，聚焦位置+1.5mm，切割气压0.7kg/cm2，这是切割周边线的第一部分设置的。对于接近切割终点的点到切割终点的这一部分就须用第二次设定。第二次设置激光切割条件包括激光输出500W，脉冲峰值输出为1,500W，脉冲频率为100Hz，工作周期为30％，切割速度100mm/min聚焦位置±0，切割气压为0.2kg/cm2。由图16可见，虽然可以防止在激光束返回到切割终点位置d时所引起的切割故障，但是在周边线接近终点的那个C点的位置上由于激光切割条件发生变化而引起一大块碎片或缺口，造成材料上的极大的损失。另外，在日本专利公开出版号为HEI4-339588和日本专利公开出版号为HEI3-210981的专利文献上发表的一种方法，它们一般是用干燥空气或氮气的切割气体以抑制在接近终点时的氧化反应。然而，这个方法也有缺点，即在激光切割条件发生变化的那点前后，也即气体类型改变的那点很容易产生缺口现象。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于提出一种解决上述问题的激光切割方法和装置，它可以在厚度为3.2mm以上的较厚的金属加工件上进行激光切割，切割可以沿着所需的图形的边缘线进行使得在加工件上切割出一个所需的图形且在接近切割终点时不产生缺口而具有相当高的质量。本专利技术是一种利用激光在金属材料加工上切割所需的图形的激光切割方法，该方法利用在切割终点与同该切割终点接近的预定距离上的一个点之间作切割加工时设置一个第二激光切割条件，这个第二激光切割条件与在切割到同切割终点接近的预定距离上的那个点之前所设定的第一激光切割条件是不同的。其特点是，该第二激光切割条件中的聚焦位置与该第一激光切割条件中的聚焦位置是设置成相同的。这样在激光切割条件改变前后的切割槽之宽度不易改变因而在加工件上接近切割终点的地方不会产生缺口或碎片以达到高质量之切割。本专利技术也是一种利用激光在金属材料加工件上切割出所需之图形的激光切割方法，该方法利用在切割终点与同该切割终点接近的预定距离上的一个点之间作切割加工时设置一个第二激光切割条件。这个第二激光切割条件与为在切割到同切割终点接近的一个预定距离上的那个点之前所设定的第一激光切割条件是不同的。其特点是，在该第二激光切割条件中脉冲峰值输出、切割气压和聚焦位置三者中至少有一个条件与在该第一激光切割条件中脉冲峰值输出、切割气压以及聚焦位置这三者中至少一个相对应的条件设置成是相同的。因而在激光切割条件改变前后的切割槽之宽度不易改变而在切割到加工件接近切割终点时不致产生缺口或碎片以达到高质量之切割。本专利技术也是一个具有上述特征的激光切割方法，其特点是，在该第一激光切割条件在向该第二激光切割条件转换时，在第一激光切割条件中之激光输出、脉冲频率、工作周期和切割速度中至少有一个是按线性或阶梯式减少的，这样它们中至少有一个与在第二激光切割条件中之激光输出、脉冲频率、工作周期与切割速度中相应的一个相同，这样与以前所述的激光切割方法相比可以使激光切割条件转换得更为平滑，因而在激光切割条件发生转换的位置的前后切割槽的宽度更不易改变以致加工件不会在切割终点附近产生缺口和碎片而达到高质量的切割。本专利技术还是具有上述特性这样一个激光切割方法，其特点是，当切割是从穿刺线2开始时，这根穿刺线2是由激光切割形成的半径为1mm(R)以上的弧且与加工孔穴相连的，那么在离开切割终点大约距离为4×R处将第一激光切割条件转换成第二激光切割条件，这样从该穿刺线开始的孔的切割就可以在最短的时间内完成。然而，在激光切割条件发生转变的位置前后的切割槽宽度不易改变，因而加工件在切割到接近切割终点时不会产生缺口或碎片以达到高质量的切割。本专利技术还是一种包括上面所述除了一条半径为1mm以上弧的穿刺线外的，任何一项特性的激光切割方法，其特点是，当孔的切割是从穿刺线2开始，这根穿刺线是由激光切割形成的半径小于1mm的弧且与加工孔穴相连的，或者是从这样的穿刺线开始，这根穿刺线是由激光切割形成按某一预定的角度线性地与加工边线相连的，或者是从加工边线上的一个点开始时，则在加工到距离切割终点大约4mm时第一激光切割条件就转换成第二激光切割条件。这样从该穿刺线开始的切割或从加工边线上某一点开始的切割可以在最短的时间内完成，然而在激光切割条件发生改变位置的前后的切割槽的宽度不易改变因而也不会在切割终点附近发生缺口或碎片，以达到高质量的切割。本专利技术还是一种包括以上任何一款特性的激光切割方法。其特点是，若激光切割要形成的孔形的最小处的尺寸(以下称最小孔径)小于等于该加工件本自的厚度时，则在该第二激光切割条件中之脉冲频率被设定成小于等于20Hz，同时在该第二激光切割条件中之切割速度应设置满足下列的方程式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径(mm)T＝脉冲持续时间(秒)fp＝脉冲频率(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时，在切割终点附近所受到的高温可以被减到最低，进而，在激光切割条件发生改变的位置的前后部分之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光切割装置，其特征在于，它包括：　　　　一种根据切割路径信息识别出是否存在穿刺线的装置，该穿刺线是与激光切割成形孔的周边线相连而且形成一个半径Ｒ大于等于１ｍｍ的弧，　　　　一种在孔穴的周边线上确定一个与周边线上切割终点的周边距离不足４×Ｒ的点的装置，在这个确定的点上则所述的第一激光切割条件将转换成第二激光切割条件，以及　　　　一种自动地将所述的第一激光切割条件和第二切割条件分配到有关的已定的转换点上的装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吉安重宏，金岡優，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]