[发明专利]贯穿加工方法以及激光加工机

说明书

本发明提供一种贯穿加工方法以及激光加工机(1)，其能够在短时间内进行厚板的贯穿加工。是通过波长为1μm带的激光对金属材料(W)进行贯穿加工的加工方法，在将激光的聚光直径作为d、将瑞利长作为Zr时，保持为8≦Zr/d≦12的范围进行贯穿加工。此时，将激光的焦点位置设定于工件(W)的表面或工件(W)的外部。并且，激光的射线轮廓通过射线品质可变装置(13)将单模式的激光光束转换为高礼帽状。

技术领域

本发明涉及在通过如固体激光、光纤维激光等的波长为1μm带的激光进行板金材料的激光切割加工时进行贯穿加工的贯穿加工方法以及激光加工机，更详细地说，涉及能够在短时间内进行软钢板的厚板的贯穿加工的贯穿加工方法以及激光加工机。

背景技术

在进行软钢板等的板状工件的激光切割加工的情况下，对上述工件进行贯穿加工，从该贯穿加工位置开始工件的激光切割加工。上述贯穿加工由于在工件为薄板的情况下几乎瞬间(数100m sec)进行，所以，即使是贯穿加工反复多次的激光切割加工，也几乎不存在问题。可是，若工件为厚板，则贯穿加工就需要时间。例如，若使用4kW碳酸气体激光振荡器对板厚19mm的软钢板进行贯穿加工，则切割时间大约需要20秒左右。因此，在进行工件的激光切割加工的情况下，希望缩短上述贯穿加工的时间。并且，作为可以认为涉及本发明的文献，有专利文献1。

上述专利文献1中所记载的贯穿加工方法在贯穿加工初期作为辅助气体使用氮气、且以高输出进行贯穿加工，然后，作为辅助气体使用氧气、且低输出地进行贯穿加工。因此，在贯穿加工初期，在贯穿加工孔上形成氮化层而能抑制氧化反应。因此，即使激光输出变大的情况下也能防止过度的燃烧，能够在更短的时间内进行贯穿加工。

可是，在搭载光纤维激光器的激光加工机中，即使实施上述专利文献1中记载的贯穿加工方法，也不能够大幅缩短贯穿加工时间。即，在具备光纤维激光振荡器的的激光加工机中，为了合理地进行作为工件的软钢板的激光切割加工，存在在激光加工切割头的聚光透镜上使用圆锥(Axicon)透镜的情况。该圆锥透镜由于在环状的射线上形成入射的激光，因此在工件的切割加工时存在激光射线的能量对工件不能有效地起作用的可能性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4925616号公报

发明内容

本发明在激光加工切割头上配置聚光透镜的结构中，在进行厚板的激光切割加工时，若在进行贯穿加工将利用聚光透镜的激光的聚光直径径d与瑞利长Zr的比Zr/d设定于规定的范围内，则发现能有效地进行厚板的贯穿加工。

根据本发明的一方案，是通过波长为1μm带的激光对金属材料进行贯穿加工的加工方法，提供由使波长为1μm带的激光振荡、以将向金属材料照射的激光的聚光直径d与瑞利长Zr的关系保持为8≦Zr/d≦12的范围的方式将振荡后的激光转换为所希望的多模的射线模式、使用射线模式转换后的激光对金属材料进行贯穿加工而形成的贯穿加工方法。

另外，在上述贯穿加工方法中，以将向上述金属材料照射的激光的聚光直径d与瑞利长Zr的关系保持为9≦Zr/d≦11的范围的方式对振荡后的激光进行转换。

另外，在上述贯穿加工方法中，以将向上述金属材料照射的激光的聚光直径d与瑞利长Zr的关系保持为Zr/d≒10的方式对振荡后的激光进行转换。

另外，在上述贯穿加工方法中，将上述射线模式转换后的激光的焦点位置设定于工件的表面或工件的外部。

另外，在上述贯穿加工方法中，上述射线模式转换后的激光的射线轮廓在贯穿了金属材料的工件的位置附近是高礼帽状、即缩顶型。

另外，在上述贯穿加工方法中，上述射线模式转换后的激光的射线轮廓的光强度高的直径从工件上面至工件下面大致恒定，且在工件下面是高礼帽状。