[发明专利]激光加工装置以及激光加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光加工装置以及激光加工方法，其利用高功率的光纤激光振荡器的激光，将金属板切断。

背景技术

作为在工业用加工中使用的高功率的激光振荡器，已知YAG激光器和二氧化碳激光器。由于聚光性的不同，YAG激光器用于刻标器(marker)或焊接，二氧化碳激光器用于金属的切断加工中。

例如，在专利文献1中，提出了一种利用二氧化碳激光器的激光切断方法。在专利文献1的方法中，为了使切断面的品质不产生差异，而使光路长度和入射光束直径可以与加工对象(被加工物)的板厚相对应地变化。

另一方面，近年来，利用光纤激光器进行激光加工的开发逐渐盛行。光纤激光器具有下述等此前没有的多个优点，即，采用不需要如现有的激光振荡器那样进行光学校准的整体式构造，与用于进行激励的半导体激光器的输入光量相对的变换效率高且节能，用于进行振荡的激光器的功率高。从高功率且节能的角度出发，作为现有的利用YAG介质等的固体激光振荡器的置换品，开始向激光刻标器或激光焊接机应用。

作为光纤激光器今后所影响的市场，在当前最适合利用二氧化碳激光器的金属板等的切断中所使用的加工机的市场受到关注。其原因在于，可以在高功率的同时确保难以由现有的YAG激光器实现的二氧化碳激光器程度的聚光性。

专利文献1：日本特开平04-253584号公报

发明内容

但是，光纤激光器存在下述问题，即，用户需求最多的厚度大于或等于6mm的低碳钢或铁的切断品质不如现有的激光加工机。

本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，得到一种激光加工装置以及激光加工方法，其可以利用光纤激光器，提高包含厚度大于或等于6mm的中厚板在内的金属的切断品质。

为了解决上述的课题，实现目的，本发明的特征在于，具有聚光单元及加工单元，其以下述方式将缩顶(top hat)形状的激光聚光，并向加工对象照射，即，使与所述加工对象的加工阈值相对应的光强度的位置处所述缩顶形状的激光的光束直径，成为具有与所述缩顶形状的激光大致相同的光束品质的高斯模式的激光在所述位置处的光束直径的大约3倍。

发明的效果

根据本发明，具有下述效果，即，可以利用光纤激光器，使包含厚度大于或等于6mm的中厚板在内的金属的切断品质提高。

附图说明

图1是表示现有的利用二氧化碳激光振荡器的激光切断加工装置的概要的说明图。

图2是表示实施方式1的激光加工装置的结构的一个例子的图。

图3是表示在条件(1)下在板厚6mm时切断后的加工面的图。

图4是表示在条件(2)下在板厚6mm时切断后的加工面的图。

图5是表示光束的形状及其加工阈值之间的关系的图。

图6是表示光束直径和焦点位置之间的关系的图。

图7是表示光束直径和焦点位置之间的关系的图。

图8是表示焦点深度和聚光束径之间的关系的图。

图9是表示将板厚16mm的低碳钢切断后的加工面的图。

图10是表示实施方式2的激光加工装置的加工头的结构的一个例子的图。

图11是表示将聚光束径设为大约0.7mm，将6mm、12mm、16mm的各板厚的低碳钢切断时的加工条件的例子的图表。

符号的说明

1二氧化碳激光振荡器

2反射镜

3加工头

4辅助气体口

5激光

6聚光透镜

7被加工物

10激光加工装置

13、213加工头

14辅助气体口

15激光

16聚光透镜

17(a)实施方式1中的高斯光束的聚光点处的光束形状

17(b)实施方式1中的缩顶光束的聚光点处的光束形状

18(a)实施方式1中的高斯光束的聚光后的光束形状

18(b)实施方式1中的缩顶光束的聚光后的光束形状

18(c)实施方式2中的缩顶光束的聚光后的光束形状

19光纤激光振荡器

20光纤

21准直透镜

22被加工物

23喷嘴

24孔径部

25光束校正透镜

26出口

具体实施方式