JP2001239382A - Scrape cutting method and apparatus by laser beam - Google Patents
Scrape cutting method and apparatus by laser beamInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械による切
削時においてワークより発生する連続切屑をレーザ光に
より切断する方法及び装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for cutting continuous chips generated from a workpiece during cutting by a machine tool with a laser beam.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、旋盤などの工作機械で金属を切削
する際、ワークから発生する連続切屑が切削工具にから
むことを防止するために、チップブレーカを切削工具の
切刃近傍に設け、切屑を、例えば50mm程度の短いも
のにして落下させていた。2. Description of the Related Art Conventionally, when cutting metal with a machine tool such as a lathe, a chip breaker is provided near a cutting edge of a cutting tool to prevent continuous chips generated from a work from being entangled with the cutting tool. Was dropped, for example, as short as about 50 mm.
【0003】しかし、切込み深さの小さい切削において
は、上記チップブレーカを設けても、切屑は連続的な長
いものとなってしまい、切削工具にからみつき、切削工
具の寿命を短くしたり、ワークの表面を傷つけたりする
原因となっていた。そのため、ある程度の量の切屑が切
削工具にからみついたら、その都度機械を止めて手作業
で切屑を取除く必要があり、切削作業を自動化すること
ができなかった。However, in cutting with a small cutting depth, even if the above-mentioned chip breaker is provided, the chips become continuous and long, sticking to the cutting tool, shortening the life of the cutting tool, and reducing the work life of the cutting tool. This could cause damage to the surface. Therefore, every time a certain amount of chips are entangled with the cutting tool, it is necessary to stop the machine and manually remove the chips each time, and the cutting operation cannot be automated.
【0004】このような切込み深さの小さい切削におい
て、ワークから発生した連続切屑を短く切断するため、
例えば「レーザ研究」Vol16,No.9,P582
〜591には、レーザ光による切屑切断装置が提案され
ている。[0004] In such cutting with a small cutting depth, continuous chips generated from the work are cut short.
For example, “Laser Research” Vol16, No. 9, P582
No. 591 proposes a chip cutting device using a laser beam.
【0005】このレーザ光による切屑切断装置は、集光
用ファイバケーブルを介してYAGレーザ装置に接続さ
れたレーザ加工ヘッドを備えている。このレーザ加工ヘ
ッド内には、上記レーザ装置から出力されるレーザ光を
平行光にするコリメータレンズと、該レーザ光の光路を
直角方向に変えるダイクロックミラーと、該レーザ光を
ワークから発生する連続切屑に照射する対物レンズとが
配置されている。[0005] This chip cutting device using laser light has a laser processing head connected to a YAG laser device via a condensing fiber cable. In this laser processing head, a collimator lens for collimating the laser light output from the laser device, a dichroic mirror for changing the optical path of the laser light in a right angle direction, and a continuous light source for generating the laser light from the work. An objective lens for irradiating the chips is arranged.
【0006】この切屑切断装置によれば、上記レーザ加
工ヘッドを旋盤などの工作機械に取り付け、ワークの切
削により連続切屑が発生したら、YAGレーザ装置を作
動させ、レーザ光を発振する。このレーザ光は、集光用
ファイバケーブルにより伝送され、コリメータレンズ、
ダイクロックミラー、対物レンズを通過して、ワークよ
り発生する連続切屑に集光照射される。その結果、連続
切屑はレーザ光の発振間隔毎に所定の長さで切断され
る。According to this chip cutting device, the laser processing head is mounted on a machine tool such as a lathe, and when continuous chips are generated by cutting the work, the YAG laser device is operated to emit laser light. This laser light is transmitted by a condensing fiber cable, a collimator lens,
The light passes through a dichroic mirror and an objective lens, and is condensed and irradiated on continuous chips generated from the work. As a result, the continuous swarf is cut into a predetermined length at each laser beam oscillation interval.
【0007】上記文献によれば、連続発振(以下、CW
という)タイプのYAGレーザをパルス幅0.1〜0.
6secでパルス発振させたり、CWタイプのYAGレ
ーザをQスイッチによりパルス発振させて切屑切断を行
ったが、切屑を溶融・溶断させることを狙った場合、C
WタイプのYAGレーザをパルス発振させたものの方
が、レーザ発振器の平均出力を高くできるので、Qスイ
ッチパルス発振させたものよりも好ましいことが記載さ
れている。According to the above document, continuous oscillation (hereinafter referred to as CW)
) Type YAG laser with a pulse width of 0.1-0.
The chip was cut by oscillating the pulse in 6 sec or by oscillating the pulse of the CW type YAG laser by the Q switch, but when aiming at melting and fusing the chip,
It is described that a laser oscillating a W-type YAG laser is preferable to a laser oscillating a Q-switch because it can increase the average output of the laser oscillator.
【0008】そして、レーザ平均出力200W(光ファ
イバSI型、コア径0.5mm、NA0.3)のCWタ
イプのYAGレーザにより、内ぐり切削で切込み深さ
0.04〜0.15mm、送り速度0.06〜0.25
(mm/rev.)、周速度50〜180(m/mi
n)の範囲の切削条件において発生する連続切屑を切断
できたことが報告されている。Then, a CW type YAG laser having an average laser output of 200 W (optical fiber SI type, core diameter 0.5 mm, NA 0.3) is used for boring to obtain a cut depth of 0.04 to 0.15 mm and a feed rate. 0.06-0.25
(Mm / rev.), Peripheral speed 50 to 180 (m / mi)
It has been reported that continuous chips generated under cutting conditions in the range of n) could be cut.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかし、通常、外ぐり
切削も含めて、連続切屑の発生する切削条件範囲の最大
値は、切削工具のチップブレーカの種類やワークの材質
により若干異なるものの、上記従来技術に記載された切
り込み深さ、送り速度、及び周速度の条件範囲を超えた
ものとなる。例えば切込み深さの最大値は0.3mm、
送り速度の最大値は0.35(mm/rev)、周速度
の最大値は450(m/min)に及ぶ場合がある。そ
して、例えば周速度が450(m/min)の場合、発
生する切屑速度は最大240(m/min)に及ぶもの
もある。この切屑速度においては、レーザ光のパルス幅
が0.1secのときの切屑長さは400mmに達して
しまう。すなわち、切屑速度が高速の場合、上記CWタ
イプのYAGレーザでは、切屑を短く切断することが困
難になるという問題があった。However, usually, the maximum value of the cutting condition range in which continuous chips are generated, including external cutting, is slightly different depending on the type of the chip breaker of the cutting tool and the material of the work. This is beyond the condition range of the cutting depth, feed speed and peripheral speed described in the prior art. For example, the maximum depth of cut is 0.3 mm,
The maximum value of the feed speed may reach 0.35 (mm / rev), and the maximum value of the peripheral speed may reach 450 (m / min). For example, when the peripheral speed is 450 (m / min), the generated chip speed may reach a maximum of 240 (m / min). At this chip speed, the chip length reaches 400 mm when the pulse width of the laser beam is 0.1 sec. That is, when the chip speed is high, there is a problem that it is difficult to cut chips in short with the CW type YAG laser.
【0010】また、上記CWタイプのYAGレーザで、
上記通常の切削条件範囲で発生する連続切屑を切断をす
るには、レーザ平均出力を、300〜400W或いはそ
れ以上にする必要がある。ところが、このようなレーザ
出力の発振器は、装置の大型化、装置コストの増大、励
起用ランプ寿命の低下などによるメンテナンス費の増大
を招いてしまう。その場合、経済的理由により、切削作
業を自動化、無人化することが困難であった。In the above-mentioned CW type YAG laser,
In order to cut continuous chips generated in the above-mentioned normal cutting condition range, the average laser output needs to be 300 to 400 W or more. However, such a laser output oscillator causes an increase in maintenance cost due to an increase in the size of the device, an increase in the cost of the device, a decrease in the life of the excitation lamp, and the like. In that case, it has been difficult to automate and unmann the cutting operation for economic reasons.
【0011】そこで、本発明の目的は、通常の切削条件
範囲において、切屑速度が高速の場合でも、ワークより
発生する連続切屑を低出力レーザ光で短く切断できる、
レーザによる切屑切断方法及び装置を提供することにあ
る。Therefore, an object of the present invention is to provide a method for cutting continuous chips generated from a workpiece with a low-power laser beam in a short time even at a high chip speed in a normal cutting condition range.
An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for cutting chips using a laser.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のレーザによる切屑切断方法は、工作機械に
よる切削時においてワークより発生する連続切屑をレー
ザ光により切断する方法において、前記レーザ光を前記
切屑に照射する際に、前記レーザ光の集光照射点を前記
切屑の移動に追随させて移動させることを特徴とする。In order to achieve the above object, a method for cutting chips by a laser according to the present invention is a method for cutting continuous chips generated from a workpiece by a laser beam when cutting with a machine tool. When irradiating the chips, the condensing irradiation point of the laser light is moved by following the movement of the chips.
【0013】本発明のレーザによる切屑切断方法によれ
ば、レーザ光の集光照射点を切屑の移動に追随させて移
動させることにより、レーザ光が切屑の同じ部分を照射
する時間を長くとることができる。言いかえると、レー
ザ光が照射される面積を小さくして、面積当たりの出力
を高めることができるので、比較的小さな出力でも切屑
を切断することが可能となる。According to the method for cutting chips by using the laser of the present invention, the point where the laser light is condensed and irradiated is moved in accordance with the movement of the chips, so that the time for irradiating the same portion of the chips with the laser light is increased. Can be. In other words, since the area irradiated with the laser beam can be reduced and the output per area can be increased, chips can be cut even with a relatively small output.
【0014】本発明のレーザによる切屑切断方法におい
ては、前記レーザ光の光路に、前記レーザ光の発振のタ
イミングに合わせて回転するポリゴンミラーを配置し
て、回転移動する前記ポリゴンミラーの各反射面で前記
レーザ光を順次反射させることにより、前記レーザ光の
集光照射点を前記切屑の移動に追随させて移動させるこ
とが好ましい。In the method for cutting chips using a laser according to the present invention, a polygon mirror that rotates in synchronization with the oscillation timing of the laser light is disposed in an optical path of the laser light, and each reflecting surface of the polygon mirror that rotates and moves. Preferably, the laser light is sequentially reflected to move the converging irradiation point of the laser light so as to follow the movement of the chips.
【0015】この態様によれば、ポリゴンミラーの回転
に伴い、レーザ光の反射面への入射角が連続的に変化す
るので、その反射面により反射されるレーザ光の集光点
の位置も連続的に変化する。したがって、ポリゴンミラ
ーの回転速度を、切屑の移動速度に合わせることによ
り、レーザ光の集光点を切屑に追随させて移動させるこ
とができる。According to this aspect, the angle of incidence of the laser light on the reflecting surface changes continuously with the rotation of the polygon mirror, so that the position of the focal point of the laser light reflected by the reflecting surface is also continuous. Change. Therefore, by adjusting the rotation speed of the polygon mirror to the moving speed of the chips, the focal point of the laser beam can be moved to follow the chips.
【0016】また、前記レーザ光の光路の途中に、前記
レーザ光の発振のタイミングに合わせて揺動するガルバ
ノミラーを配置して前記レーザ光を反射させることによ
り、前記レーザ光の集光照射点を前記切屑の移動に追随
させて移動させることが好ましい。Further, a galvanomirror oscillating in accordance with the oscillation timing of the laser light is arranged in the optical path of the laser light, and the laser light is reflected. Is preferably moved following the movement of the chips.
【0017】この態様によれば、ガルバノミラーを揺動
させることにより、ガルバノミラーに対するレーザ光の
入射角が連続的に変化するので、反射されるレーザ光の
集光点の位置も連続的に変化する。したがって、ガルバ
ノミラーの揺動速度を、切屑の移動速度に合わせること
により、レーザ光の集光点を切屑に追随させ移動させる
ことができる。According to this aspect, the angle of incidence of the laser beam on the galvanomirror changes continuously by swinging the galvanomirror, so that the position of the focal point of the reflected laser beam also changes continuously. I do. Therefore, by adjusting the swing speed of the galvanomirror to the moving speed of the chips, it is possible to move the focal point of the laser beam following the chips.
【0018】更に、前記レーザ光の集光照射点の移動経
路に沿ってアシストガスを吹き付けながら、前記レーザ
光を前記切屑に照射することが好ましい。Further, it is preferable that the chip is irradiated with the laser beam while blowing an assist gas along a moving path of the laser beam condensing irradiation point.
【0019】この態様によれば、ウェット切削の際に連
続切屑に付着した切削液を吹き飛ばして切断しやすくす
ることができ、また、ウェット切削、ドライ切削に関わ
らず、切断した切屑が切削工具や加工ヘッド等に付着す
ることを防ぐことができる。According to this aspect, the cutting fluid adhering to the continuous chips can be blown off during the wet cutting to facilitate the cutting, and the cut chips can be cut by a cutting tool or the like regardless of wet cutting or dry cutting. It can be prevented from adhering to a processing head or the like.
【0020】また、本発明のレーザによる切屑切断装置
は、工作機械による切削時においてワークより発生する
連続切屑をレーザ光により切断する装置において、前記
工作機械の切削工具の送りと一体となって移動できる切
屑用加工ヘッドを備え、該切屑用加工ヘッドは、レーザ
発振器と、該レーザ発振器から発振したレーザ光を集光
させる集光手段と、該レーザ光の光路を変更させて、該
レーザ光の集光照射点を、前記切屑の移動に追随させて
所定時間だけ移動させる光路変更手段とを有しているこ
とを特徴とする。A laser chip cutting device according to the present invention is a device for cutting continuous chips generated from a workpiece by a laser beam during cutting by a machine tool, wherein the chip is moved together with the feed of a cutting tool of the machine tool. A chip processing head, the chip processing head comprising: a laser oscillator; a condensing means for condensing laser light oscillated from the laser oscillator; and an optical path of the laser light being changed so as to change the laser light. An optical path changing means for moving the focused irradiation point for a predetermined time following the movement of the chip is provided.
【0021】本発明のレーザによる切屑切断装置によれ
ば、レーザ発振器を有する切屑用加工ヘッドを、工作機
械の切削工具の送りと一体となって移動できるように設
けたので、切削時においてワークより発生する連続切屑
にレーザ光を照射できる。According to the laser chip cutting apparatus of the present invention, the chip processing head having the laser oscillator is provided so as to be able to move integrally with the feed of the cutting tool of the machine tool. Laser light can be applied to the generated continuous chips.
【0022】また、レーザ発振器から発振したレーザが
集光手段により集光されるとともに、レーザ光の集光照
射点は光路変更手段により切屑の移動に追随させて所定
時間だけ移動されるので、レーザ光が切屑の同じ部分を
照射する時間を長くとることができる。したがって、出
力の小さいレーザ光でも、切屑を切断することができ
る。Also, the laser oscillated from the laser oscillator is focused by the focusing means, and the focused irradiation point of the laser beam is moved by the optical path changing means for a predetermined time following the movement of the chips. The light can illuminate the same part of the chip for a longer time. Therefore, chips can be cut even with laser light having a small output.
【0023】また、本発明のレーザによる切屑切断装置
においては、前記光路変更手段が、前記レーザ光の光路
の途中に配置された回転するポリゴンミラーで構成され
ることが好ましい。また、前記光路変更手段が、前記レ
ーザ光の光路の途中に揺動自在に配置されたガルバノミ
ラーで構成されることが好ましい。更に、前記切屑用加
工ヘッドには、前記レーザ光の集光照射点の移動経路に
沿ってアシストガスを吹き付けるアシストガスノズルが
取り付けられていることが好ましい。これらの態様によ
る作用は、前記切屑切断方法において説明した内容と同
じである。In the chip cutting device using a laser according to the present invention, it is preferable that the optical path changing means is constituted by a rotating polygon mirror arranged in the optical path of the laser light. Further, it is preferable that the optical path changing means is constituted by a galvanomirror that is swingably disposed in the optical path of the laser light. Further, it is preferable that an assist gas nozzle that blows an assist gas along a movement path of the laser beam converging irradiation point is attached to the chip processing head. The operation according to these aspects is the same as the content described in the chip cutting method.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】図1〜2には、本発明のレーザ光
による切屑切断装置の一実施形態が示されている。図1
は本レーザ光による切屑切断装置が適用された工作機械
の概略構成図、図2は同切屑切断装置におけるレーザ光
の光路変更手段及び集光手段の概略構成図である。な
お、本実施形態では、工作機械として汎用のNC旋盤を
使用する場合について示されている。1 and 2 show an embodiment of a chip cutting apparatus using a laser beam according to the present invention. FIG.
2 is a schematic configuration diagram of a machine tool to which a chip cutting device using the present laser light is applied, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an optical path changing unit and a condensing unit of laser light in the chip cutting device. In this embodiment, a case where a general-purpose NC lathe is used as a machine tool is described.
【0025】図1に示すように、工作機械11は、基台
15の一側に立設された主軸台16と、基台15の上面
に沿って水平に配設されたスライドウェイ17とを備え
ている。スライドウェイ17には、ボールネジ等の送り
手段26と、この送り手段26によって、図中矢示線X
1及びX2の方向へ往復動するサドル18とを備えてい
る。送り手段26は、主軸台16の内部に備えられた図
示しない駆動手段に接続され、サドル18を往復動させ
るための動力が伝えられるようになっている。As shown in FIG. 1, the machine tool 11 includes a headstock 16 erected on one side of a base 15 and a slide way 17 horizontally arranged along the upper surface of the base 15. Have. The slide way 17 is provided with a feeding means 26 such as a ball screw and the like,
And a saddle 18 that reciprocates in the directions 1 and X2. The feeding means 26 is connected to a driving means (not shown) provided inside the headstock 16 so that power for reciprocating the saddle 18 is transmitted.
【0026】サドル18の上面には刃物台19が取り付
けられている。この刃物台19は、サドル18の上面
を、サドル18の往復動に対して直交する方向(矢示線
Y1及びY2の方向)にスライド可能に取り付けられて
いる。また、刃物台19の上端部には、バイトホルダ2
0が鉛直方向(矢線Z1及びZ2の方向)にスライド可
能に取り付けられている。更に、バイトホルダ20から
は、バイト取付部21及び切屑用加工ヘッドホルダ22
が延出している。A tool post 19 is mounted on the upper surface of the saddle 18. The tool rest 19 is slidably mounted on the upper surface of the saddle 18 in a direction perpendicular to the reciprocating movement of the saddle 18 (directions of arrows Y1 and Y2). A tool holder 2 is provided at the upper end of the tool rest 19.
0 is slidably mounted in a vertical direction (directions of arrows Z1 and Z2). Further, from the tool holder 20, a tool attaching portion 21 and a machining head holder 22 for chips are provided.
Is extending.
【0027】前記バイト取付部21には、例えばネジ止
により切削工具23が脱着自在に取り付けられるように
なっている。なお、切削工具23は、X1方向に、刃先
が主軸台16に向かって突出すように、バイト取付部2
1に取り付けられる。また、切削工具23として、例え
ばスロアウェイチップが使用される。The cutting tool 23 is detachably attached to the cutting tool attaching portion 21 by, for example, screwing. The cutting tool 23 is mounted on the cutting tool mounting portion 2 so that the cutting edge protrudes toward the headstock 16 in the X1 direction.
Attach to 1. Further, as the cutting tool 23, for example, a throw-away tip is used.
【0028】前記切屑用加工ヘッドホルダ22には、切
屑用加工ヘッド12が固定されている。この切屑用加工
ヘッド12には、光ファイバケーブル14を介してレー
ザ発振器13が接続され、レーザ発振器13から発振さ
れたレーザ光は、光ファイバケーブル14の端部から切
屑用加工ヘッド12内に、出射されるようになってい
る。そして、切屑用加工ヘッド12内には、上記レーザ
光を集光させて、切削工具23の刃先近傍に発生する連
続切屑32に照射させる集光手段が設けられている。切
屑用加工ヘッドホルダ22は、レーザ光を連続切屑32
に照射できるように、バイト取付部21に対して所定の
位置関係をもって配設されている。The chip processing head 12 is fixed to the chip processing head holder 22. A laser oscillator 13 is connected to the chip processing head 12 via an optical fiber cable 14, and laser light oscillated from the laser oscillator 13 enters the chip processing head 12 from the end of the optical fiber cable 14. It is designed to be emitted. In the chip processing head 12, there is provided a light condensing means for condensing the laser beam and irradiating the continuous chip 32 generated near the cutting edge of the cutting tool 23. The chip processing head holder 22 converts the laser beam into a continuous chip 32.
It is arranged with a predetermined positional relationship with respect to the bite attaching portion 21 so that the tool can be irradiated.
【0029】なお、バイト取付部21及び切屑用加工ヘ
ッドホルダ22はバイトホルダ20に固定されているの
で、切屑用加工ヘッド12とバイト取付部21とが所定
の位置関係を保ったまま、バイトホルダ20と連動する
ようになっている。また、図1において、切屑用加工ヘ
ッド12は切削工具23の上方に配設されているが、レ
ーザ光42を連続切屑32に照射できる範囲において、
その位置を適宜変更することができる。Since the cutting tool mounting portion 21 and the chip processing head holder 22 are fixed to the cutting tool holder 20, the cutting tool processing head 12 and the cutting tool mounting portion 21 are maintained in a predetermined positional relationship. 20 is linked. Further, in FIG. 1, the chip processing head 12 is disposed above the cutting tool 23, but in a range where the laser beam 42 can be applied to the continuous chips 32.
The position can be changed appropriately.
【0030】図1及び図2に示すように、上記切屑用加
工ヘッド12には、光ファイバケーブル14の一端に設
けられた出射端33が挿入され、光ファイバケーブル1
4を介して伝送されたレーザ光は、出射端33から切屑
用加工ヘッド12の内部に出射される。そして、出射端
33の前方には、出射端33と光軸を一致させてコリメ
ータレンズ34が配設され、出射端33から所定の角度
で広がりながら出射されたレーザ光41が、コリメータ
レンズ34を通して平行光とされるようになっている。As shown in FIGS. 1 and 2, an emission end 33 provided at one end of the optical fiber cable 14 is inserted into the chip processing head 12.
The laser light transmitted through the chip 4 is emitted from the emission end 33 into the inside of the chip processing head 12. A collimator lens 34 is disposed in front of the emission end 33 so that the optical axis of the collimator lens 34 coincides with that of the emission end 33. The laser light 41 emitted from the emission end 33 while spreading at a predetermined angle passes through the collimator lens 34. It is designed to be parallel light.
【0031】更に、コリメータレンズ34を通過したレ
ーザ光41の光路の途中には、ポリゴンミラー36が配
設されている。このポリゴンミラー36は、その両端面
が多角形の角柱状体で、周面を構成する複数の平面の各
々が反射鏡となっている。そして、これら複数の反射鏡
の一つがレーザ光41の光路に配置され、反射面43を
形成する。また、ポリゴンミラー36は、その軸心に配
置された回転軸37を介して図示しない駆動手段により
回転するようになっており、レーザ光41の反射面への
入射角は、この回転により徐々に変化する。更に、ポリ
ゴンミラー36の反射面43で反射したレーザ光42の
光路の途中には対物レンズ35が配置され、レーザ光4
2は対物レンズ35を通って切屑用加工ヘッド12から
出射されて所定の位置に集光される。Further, a polygon mirror 36 is provided in the optical path of the laser beam 41 passing through the collimator lens 34. The polygon mirror 36 has a polygonal prismatic body at both end surfaces, and each of a plurality of planes forming a peripheral surface is a reflecting mirror. Then, one of the plurality of reflecting mirrors is arranged in the optical path of the laser light 41 to form a reflecting surface 43. The polygon mirror 36 is rotated by a driving unit (not shown) via a rotation shaft 37 disposed at the axis of the polygon mirror 36. The angle of incidence of the laser light 41 on the reflection surface is gradually increased by this rotation. Change. Further, an objective lens 35 is arranged in the optical path of the laser beam 42 reflected by the reflection surface 43 of the polygon mirror 36, and the laser beam 4
Numeral 2 is emitted from the chip processing head 12 through the objective lens 35 and is focused on a predetermined position.
【0032】なお、上記コリメータレンズ34と対物レ
ンズ35とが、本発明の集光手段を構成し、ポリゴンミ
ラー36が光路変更手段を構成している。Incidentally, the collimator lens 34 and the objective lens 35 constitute the light condensing means of the present invention, and the polygon mirror 36 constitutes the light path changing means.
【0033】一方、前記主軸台16の設置面から所定高
さの位置には、主軸台16内に設置された図示しない駆
動手段によって回転するコレットチャック24が設けら
れている。コレットチャック24には、被加工品である
ワーク25が取り付けられるようになっている。このコ
レットチャック24は送り手段26と平行に突設されて
おり、サドル18が送り手段26に沿って往復動する
と、サドル18の上方に刃物台19とバイトホルダ20
とを介して取り付けられたバイト取付部21が、コレッ
トチャック24に近づいたり、コレットチャック24か
ら離れたりするようになっている。On the other hand, at a position at a predetermined height from the installation surface of the headstock 16, a collet chuck 24 which is rotated by driving means (not shown) installed in the headstock 16 is provided. A work 25 as a workpiece is attached to the collet chuck 24. The collet chuck 24 protrudes in parallel with the feeding means 26. When the saddle 18 reciprocates along the feeding means 26, the tool rest 19 and the tool holder 20 are located above the saddle 18.
The tool attaching portion 21 attached via the above-described method approaches the collet chuck 24 or moves away from the collet chuck 24.
【0034】したがって、コレットチャック24にワー
ク25を固定し、バイト取付部21に切削工具23を取
り付け、サドル18を送り手段26に沿って動かしなが
ら切屑工具23をワーク25に接触させることにより、
ワーク25を切削することができる。Therefore, the work 25 is fixed to the collet chuck 24, the cutting tool 23 is attached to the cutting tool attaching portion 21, and the chip tool 23 is brought into contact with the work 25 while moving the saddle 18 along the feed means 26.
The work 25 can be cut.
【0035】次に、上記工作機械11を用いた、本発明
のレーザによる切屑切断方法の一実施形態を説明する。Next, an embodiment of a laser chip cutting method according to the present invention using the machine tool 11 will be described.
【0036】まず、ワーク25をコレットチャック24
に固定する。この際、コレットチャック24が回転した
ときのワーク25の回転中心が、送り手段26と平行に
なるように固定する。次に、切削工具23をバイト取付
部21に取り付ける。そして、バイトホルダ20をZ1
又はZ2の方向にスライドさせ、切削工具23が前記ワ
ーク25の高さ位置になるように調整する。続いて、刃
物台19をY1又はY2の方向にスライドさせ、切削工
具23をワーク25に近づけたとき、切削工具23の刃
先がワーク25の先端外周部に接触する位置に調整す
る。First, the work 25 is moved to the collet chuck 24.
Fixed to. At this time, the work 25 is fixed so that the rotation center of the work 25 when the collet chuck 24 rotates is parallel to the feeding means 26. Next, the cutting tool 23 is mounted on the cutting tool mounting portion 21. Then, insert the tool holder 20 into Z1
Alternatively, the cutting tool 23 is slid in the Z2 direction so that the cutting tool 23 is positioned at the height of the work 25. Subsequently, the tool rest 19 is slid in the direction of Y1 or Y2, and when the cutting tool 23 is brought close to the work 25, the cutting tool 23 is adjusted to a position where the cutting edge of the cutting tool 23 contacts the outer peripheral portion of the tip of the work 25.
【0037】切削工具23の取り付けが完了したら、図
示しない駆動手段を駆動し、コレットチャック24とワ
ーク25とを一体に回転させる。そして、図示しない駆
動手段を作動し、サドル18を動かし、切削工具23を
ワーク25に近づけ、接触させ、切削を開始する。この
とき、ワーク25は、外周面から回転軸に向かって矢線
Y1の方向に切り込まれ、連続切屑32が発生する。When the mounting of the cutting tool 23 is completed, the driving means (not shown) is driven to rotate the collet chuck 24 and the work 25 integrally. Then, the drive means (not shown) is operated to move the saddle 18 so that the cutting tool 23 is brought close to and in contact with the work 25 to start cutting. At this time, the work 25 is cut in the direction of the arrow Y1 from the outer peripheral surface toward the rotation axis, and continuous chips 32 are generated.
【0038】連続切屑32が発生したら、レーザ発振器
13を作動させ、レーザ光を発振させ、また、ポリゴン
ミラー36を回転させる。レーザ発振器13で発振され
たレーザ光は、光ファイバケーブル14を介して伝送さ
れ、出射端33からポリゴンミラー36に向かって出射
される。出射端33から出射されたレーザ光41はコリ
メータレンズ34により平行光にされ、ポリゴンミラー
36の反射面43で反射される。そして、反射面43で
反射されたレーザ光42は、対物レンズ35を通って切
屑用加工ヘッド12から出射され、連続切屑32に集光
照射され、連続切屑32が切断される。When the continuous chips 32 are generated, the laser oscillator 13 is operated, a laser beam is oscillated, and the polygon mirror 36 is rotated. The laser light oscillated by the laser oscillator 13 is transmitted via the optical fiber cable 14 and emitted from the emission end 33 toward the polygon mirror 36. The laser light 41 emitted from the emission end 33 is converted into parallel light by the collimator lens 34 and is reflected by the reflection surface 43 of the polygon mirror 36. Then, the laser light 42 reflected by the reflection surface 43 is emitted from the chip processing head 12 through the objective lens 35, is condensed and irradiated on the continuous chips 32, and the continuous chips 32 are cut.
【0039】ここで、レーザ発振器13は、切屑の切断
が可能なレーザであればレーザの種類は限定されない
が、例えば、パルスYAGレーザ発振器であって、フラ
ッシュランプによるパルス放電式のレーザを使用するこ
とができる。それは、CWタイプのYAGレーザに比べ
て、1パルス当たりの出力エネルギを高くできるからで
ある。この種の市販のレーザとしては、パルス幅0.1
ms〜20msの(パルス数1〜300pps、最大出
力エネルギ50(J/p)レベルで、平均出力は50W
迄、100W迄、又は500W迄の範囲で選択できる)
ものがある。Here, the laser oscillator 13 is not limited as long as it is a laser capable of cutting chips. For example, a pulse YAG laser oscillator, which is a pulse discharge type laser using a flash lamp, is used. be able to. This is because the output energy per pulse can be higher than that of a CW type YAG laser. Commercially available lasers of this type have a pulse width of 0.1
ms to 20 ms (pulse number 1 to 300 pps, maximum output energy 50 (J / p) level, average output 50 W
Up to 100W or up to 500W)
There is something.
【0040】また、連続切屑32にレーザ光42が集光
照射される位置を、例えば赤色光であるHe−Neレー
ザ光を使用して、予め確認しておくことが好ましい。す
なわち、レーザ発振器13から発振する連続切屑32を
切断するためのレーザ光の光軸と一致するように、He
−Neレーザ光を光ファイバケーブル14を介して切屑
用加工ヘッド12に伝送すれば、切屑用加工ヘッド12
から出射されるHe−Neレーザによりレーザ光42が
集光照射される位置を確認することができる。このHe
−Neレーザは微小出力なので、連続切屑32の切断に
使用される例えばYAGレーザと比べ危険性が極めて低
く、ガイド光に適している。It is preferable that the position where the laser beam 42 is condensed and irradiated on the continuous chips 32 be confirmed in advance using, for example, a He-Ne laser beam which is red light. That is, He is set so as to coincide with the optical axis of the laser light for cutting the continuous chips 32 oscillated from the laser oscillator 13.
If the Ne laser light is transmitted to the chip processing head 12 via the optical fiber cable 14, the chip processing head 12
The position where the laser beam 42 is condensed and irradiated by the He-Ne laser emitted from the laser beam can be confirmed. This He
Since the -Ne laser has a very small output, the danger is extremely low as compared with, for example, a YAG laser used for cutting the continuous chips 32 and is suitable for guide light.
【0041】また、レーザ発振器13で発振されたレー
ザ光は光ファイバケーブル14を介して伝送されている
が、切屑用加工ヘッド12の内部へ直接レーザ光を導入
できれば、光ファイバケーブル14を使用しなくてもよ
い。The laser light oscillated by the laser oscillator 13 is transmitted through the optical fiber cable 14. If the laser light can be directly introduced into the chip processing head 12, the optical fiber cable 14 is used. It is not necessary.
【0042】図2に示すように、上記レーザ光42は、
ポリゴンミラー36の回転によりビームスキャン(光走
査)されている。すなわち、反射面43は、ポリゴンミ
ラー36のA方向の回転により、レーザ光41の入射角
の大きいスキャン開始状態43aから、入射角の小さい
スキャン終了状態43bへと徐々に変化し、その変化に
伴って、反射光42も、反射角の大きいスキャン開始状
態42aから、反射角の小さいスキャン終了状態42b
へと徐々に変化する。したがって、反射光42の集光照
射点44も、スキャン開始時の集光照射点44aからス
キャン終了時の集光照射点44bへとスキャンされる。
この際、集光照射点44は連続切屑32の移動方向X2
と同じ方向にスキャンされるので、ポリゴンミラー36
の回転速度を調整し、スキャン速度を切屑連続切屑32
の移動速度に等しくすることにより、レーザ光は連続切
屑32に追随することになる。そのため、レーザ光は切
屑に対し相対的に静止状態となるので、極めて低い出力
のレーザ光でも、連続切屑32の切断が可能となる。As shown in FIG. 2, the laser light 42 is
Beam scanning (optical scanning) is performed by rotation of the polygon mirror 36. In other words, the reflection surface 43 gradually changes from the scan start state 43a where the incident angle of the laser beam 41 is large to the scan end state 43b where the incident angle is small due to the rotation of the polygon mirror 36 in the direction A. The reflected light 42 also changes from the scan start state 42a having a large reflection angle to the scan end state 42b having a small reflection angle.
Gradually changes to Therefore, the focused irradiation point 44 of the reflected light 42 is also scanned from the focused irradiation point 44a at the start of the scan to the focused irradiation point 44b at the end of the scan.
At this time, the focused irradiation point 44 is set in the moving direction X2 of the continuous chip 32.
Scan in the same direction as the polygon mirror 36
Adjust the rotation speed of the chip and set the scanning speed to
The laser beam follows the continuous chip 32 by making the moving speed equal to the moving speed. Therefore, since the laser light is relatively stationary with respect to the chips, it is possible to cut the continuous chips 32 even with extremely low output laser light.
【0043】連続切屑32が切断された後、隣接する別
の反射鏡が光路に巡ってくると、反射面43は再び入射
角の大きいスキャン開始状態43aとなる。すると、レ
ーザ光42も反射角の大きいスキャン開始状態42aと
なり、集光照射点44も、スキャン開始時の集光照射点
44aの位置に戻る。そして、以降も同様にスキャンさ
れるので、切屑連続切屑32の切断は、連続して行われ
る。After the continuous chips 32 are cut, when another adjacent reflecting mirror goes around the optical path, the reflecting surface 43 is again brought into the scanning start state 43a with a large incident angle. Then, the laser beam 42 also enters the scan start state 42a with a large reflection angle, and the converging irradiation point 44 also returns to the position of the converging irradiation point 44a at the start of scanning. Then, since the subsequent scanning is performed in the same manner, the cutting of the continuous chip 32 is continuously performed.
【0044】なお、上記スキャンの際に、ポリゴンミラ
ー36の回転とレーザ光のパルス発振とのタイミングを
コンピュータで調整し、制御することが好ましい。During the scanning, it is preferable that the timing of the rotation of the polygon mirror 36 and the pulse oscillation of the laser beam be adjusted and controlled by a computer.
【0045】上記連続切屑32の移動速度は、切削条件
(切込深さ、送り速度、周速度、材質、工具など)によ
りほぼ決まり、上述した通常の切削条件下では、例え
ば、切屑の移動速度=周速度×a(aは1/2〜1/5
の係数)となることが、経験的にわかっている。したが
って、レーザ光のスキャン速度は、切削条件により容易
に設定することができる。The moving speed of the continuous chips 32 is substantially determined by cutting conditions (cutting depth, feed speed, peripheral speed, material, tool, etc.), and under the above-described ordinary cutting conditions, for example, the moving speed of the chips = Peripheral speed xa (a is 1/2 to 1/5
) Is empirically known. Therefore, the scanning speed of the laser beam can be easily set according to the cutting conditions.
【0046】また、レーザ光のスキャン長さは、レーザ
光の所定パルス幅の時間で、切屑が実際に進む距離程度
であることが好ましい。例えば、パルス幅1ms、切屑
速度4(m/s)の場合、パルス幅の時間で切屑が進む
距離は4mmとなるので、レーザ光のスキャン長さは4
mmか、それよりも少し長い5〜6mm程度が好まし
い。なお、上記対物レンズ35としてf・θレンズが好
ましいが、スキャン長さが4〜6mmであれば、対物レ
ンズ35の焦点距離fと入射角θとスキャン長さLとの
間に、L=f・θ=f・tanθの近似が成立するの
で、通常のf・tanθレンズを使用してもよい。Further, it is preferable that the scanning length of the laser beam is about the distance that the chips actually travel in the time of the predetermined pulse width of the laser beam. For example, in the case of a pulse width of 1 ms and a chip speed of 4 (m / s), the travel distance of the chip in the time of the pulse width is 4 mm, so that the scan length of the laser beam is 4
mm or 5 to 6 mm, which is slightly longer than that. Note that an f · θ lens is preferable as the objective lens 35, but if the scan length is 4 to 6 mm, L = f between the focal length f of the objective lens 35, the incident angle θ, and the scan length L. Since an approximation of θ = f · tan θ is established, a normal f · tan θ lens may be used.
【0047】更にまた、集光照射点44の径は、例えば
切削工具23としてスロアウェイチップを使用する場
合、切削点の位置、切屑の幅を考慮し、φ1mm程度で
あることが好ましい。なお、この集光照射点44は通常
円形断面であるが、レーザを予め楕円形断面にビーム整
形しておき、集光照射点44が連続切屑32の幅方向に
伸びる線状のスポット(結像点)となるようにしてもよ
い。この場合、例えば連続切屑32が移動方向とは直角
方向にわずかに振れても(ばらついても)、レーザ光4
2は連続切屑32に照射するので、連続切屑32を切断
することができる。しかし、集光照射点44の面積の増
大により必要なレーザ出力エネルギも増すことから、こ
の集光照射点44の径を不必要に大きくすることは好ま
しくない。Further, when a throw-away tip is used as the cutting tool 23, for example, the diameter of the focused irradiation point 44 is preferably about 1 mm in consideration of the position of the cutting point and the width of the chip. Although the converging irradiation point 44 has a generally circular cross section, the laser is shaped into an elliptical cross section in advance, and the converging irradiation point 44 becomes a linear spot (imaging) extending in the width direction of the continuous chip 32. Point). In this case, for example, even if the continuous chip 32 slightly shakes (or fluctuates) in the direction perpendicular to the moving direction, the laser light 4
Since 2 irradiates the continuous chips 32, the continuous chips 32 can be cut. However, since the required laser output energy also increases due to the increase in the area of the focused irradiation point 44, it is not preferable to increase the diameter of the focused irradiation point 44 unnecessarily.
【0048】次に、上記工作機械11を用いた本発明の
レーザによる切屑切断方法の作用、効果について説明す
る。Next, the operation and effect of the laser chip cutting method of the present invention using the machine tool 11 will be described.
【0049】切屑用加工ヘッド12から出射される集光
照射点44の径がφ1mm、切屑速度が1(m/s)、
レーザ光のパルス幅が1msであるとして、切屑にレー
ザ光が追随する場合と、追随しない場合(静止状態)と
を比較する。The diameter of the focused irradiation point 44 emitted from the chip processing head 12 is φ1 mm, the chip speed is 1 (m / s),
Assuming that the pulse width of the laser beam is 1 ms, a comparison is made between the case where the laser beam follows the chip and the case where it does not follow (still state).
【0050】切屑にレーザ光が追随する場合、反射光4
2が連続切屑32を照射する部分の形状は、直径0.1
cm(φ1mm)の円形となる。したがって、その面積
は、3.14×(0.05)2=7.85×10-3(c
m2)となる。When the laser light follows the chips, the reflected light 4
2 irradiates the continuous chip 32 with a diameter of 0.1
cm (φ1 mm). Therefore, the area is 3.14 × (0.05) 2 = 7.85 × 10 −3 (c
m 2 ).
【0051】切屑にレーザ光が追随しない場合、集光照
射点44が連続切屑32上を切屑速度で相対移動するこ
とになる。この際、レーザ光が移動する長さは、100
(cm/s)×0.001(s)=0.1cmとなる。
したがって、レーザ光が切屑を照射する部分は、縦横
0.1cmの正方形の両側に直径0.1cmの半円を接
続した形状となり、その面積は、7.85×10-3+
0.01=17.85×10-3(cm2)となる。When the laser light does not follow the chips, the focused irradiation point 44 relatively moves on the continuous chips 32 at the chip speed. At this time, the length that the laser beam moves is 100
(Cm / s) × 0.001 (s) = 0.1 cm.
Therefore, the portion where the laser light irradiates the chips has a shape in which a semicircle having a diameter of 0.1 cm is connected to both sides of a square having a length of 0.1 cm and a width of 7.85 × 10 -3 +
0.01 = 17.85 × 10 −3 (cm 2 ).
【0052】これらを比較すると、切屑にレーザ光が追
随しない場合の面積は、追随する場合の面積のおよそ
2.3倍となる。同様の計算を、切屑速度4(m/s)
について行なうと、この面積比は6.1倍となる。レー
ザの平均出力は、レーザ光の照射面積の大きさに伴って
増大するので、切屑にレーザ光が追随する場合は、例え
ば平均出力60Wで切屑を切断できるものであっても、
切屑にレーザ光が追随しない場合は、切屑速度が1(m
/s)であれば、およそ138Wの、切屑速度4(m/
s)であれば、およそ366Wもの平均出力が必要とな
る。なお、平均出力が366Wのようなレーザ光発信器
の場合には、装置の大型化、装置コストの増大、励起用
ランプ寿命の低下などによるメンテナンス費の増大を招
き、経済的理由による、切削作業の自動化、無人化の妨
げとなることは、前述したとおりである。When these are compared, the area when the laser beam does not follow the chips is approximately 2.3 times the area when the chip follows. A similar calculation is performed with a chip speed of 4 (m / s).
When this is done, this area ratio becomes 6.1 times. Since the average power of the laser increases with the size of the irradiation area of the laser light, when the laser light follows the chips, for example, even if the chip can be cut at an average output of 60 W,
When the laser beam does not follow the chip, the chip speed is 1 (m
/ S), a chip speed of 4 (m /
In the case of s), an average output of about 366 W is required. In the case of a laser beam transmitter having an average output of 366 W, the maintenance cost is increased due to an increase in the size of the device, an increase in the cost of the device, and a decrease in the life of the excitation lamp, and the cutting work is performed for economic reasons. As described above, it will hinder automation and unmanned operation.
【0053】図3には、本発明のレーザ光による切屑切
断装置の他の実施形態が示されている。図3は切屑用加
工ヘッドの光路変更手段及び集光手段の動作説明図であ
る。FIG. 3 shows another embodiment of the chip cutting apparatus using a laser beam according to the present invention. FIG. 3 is an operation explanatory view of the optical path changing means and the light condensing means of the chip processing head.
【0054】この切屑用加工ヘッド27は、図1〜2に
示した切屑用加工ヘッド12の光路変更手段であるポリ
ゴンミラー36をガルバノミラー51に替えたものであ
る。すなわち、出射端33から出射され、コリメータレ
ンズ34を通って平行光とされたレーザ光41の光路の
途中には、ガルバノミラー51が、揺動自在に取り付け
られている。このガルバノミラー51は、背面に図示し
ない回転軸を備え、その回転軸を図示しない駆動手段で
回動させ、B方向とC方向に交互に所定の回動角だけ回
転するようになっている。The chip machining head 27 is obtained by replacing the polygon mirror 36 as the optical path changing means of the chip machining head 12 shown in FIGS. That is, a galvanomirror 51 is swingably mounted in the optical path of the laser light 41 emitted from the emission end 33 and converted into parallel light through the collimator lens 34. The galvanomirror 51 has a rotating shaft (not shown) on the back surface thereof, and the rotating shaft is rotated by a driving means (not shown) so as to rotate alternately by a predetermined rotation angle in the B and C directions.
【0055】ガルバノミラー51をB方向に回転させ、
レーザ光41の入射角の大きいスキャン開始状態51a
から、入射角の小さいスキャン終了状態51bへと変化
させると、レーザ光42も、反射角の大きいスキャン開
始状態42aから、反射角の小さいスキャン終了状態4
2bへと変化する。したがって、上記ポリゴンミラー3
6を使用した実施例と同様に、集光照射点44をスキャ
ン開始時の集光照射点44aからスキャン終了時の集光
照射点44bにスキャンさせることができる。そして、
連続切屑32を切断したら、すばやくC方向に回転さ
せ、反射角の大きいスキャン開始状態51aとし、集光
照射点44をスキャン開始時の集光照射点44aに戻
す。以降、同様にスキャンすれば、連続切屑32の切断
を連続的に行うことができる。By rotating the galvanomirror 51 in the direction B,
Scan start state 51a with a large incident angle of laser light 41
From the scan end state 51b with a small reflection angle to the scan end state 4b with a small reflection angle.
2b. Therefore, the polygon mirror 3
As in the embodiment using No. 6, the focused irradiation point 44 can be scanned from the focused irradiation point 44a at the start of scanning to the focused irradiation point 44b at the end of scanning. And
When the continuous chips 32 are cut, the chips are quickly rotated in the C direction to set the scan start state 51a having a large reflection angle, and the condensing irradiation point 44 is returned to the condensing irradiation point 44a at the start of scanning. Thereafter, if scanning is performed in a similar manner, cutting of the continuous chips 32 can be performed continuously.
【0056】なお、ガルバノミラー51がC方向に回転
している期間も含めてレーザ光を発振させ、集光照射点
44を往復動させるようにしてもよい。この場合、ガル
バノミラー51の戻るタイミングを考慮する必要がない
ので制御が簡素化できる。The laser beam may be oscillated, including the period in which the galvanomirror 51 is rotating in the direction C, to reciprocate the focused irradiation point 44. In this case, since it is not necessary to consider the timing at which the galvanomirror 51 returns, the control can be simplified.
【0057】また、上記実施例において、2枚のミラー
を使用してもよい。すなわち、図3において、ガルバノ
ミラー51と対物レンズ35の間の反射光42の光路の
途中に、第2のガルバノミラーを配置することにより、
レーザ光を連続切屑32の移動方向に追随させるととも
に、切屑の移動方向とは直角方向にスキャンさせること
が可能となる。In the above embodiment, two mirrors may be used. That is, in FIG. 3, by arranging the second galvanometer mirror in the optical path of the reflected light 42 between the galvanometer mirror 51 and the objective lens 35,
The laser beam can be made to follow the moving direction of the continuous chip 32 and can be scanned in a direction perpendicular to the moving direction of the chip.
【0058】図1を参照しながら説明すると、例えば、
出射端33から入射されたレーザ光41の光路の途中
に、レーザ光をY2方向に反射させる第一のガルバノミ
ラーをレーザ光41に対し揺動自在に配置し、更に第一
のガルバノミラーで反射されたレーザ光の光路の途中
に、そのレーザ光をZ2方向に反射させる第二のガルバ
ノミラーをその反射光に対し揺動自在に配置する。そし
て、第二のガルバノミラーの反射光42の光路の途中に
対物レンズ35を配置する。Referring to FIG. 1, for example,
A first galvanomirror for reflecting the laser light in the Y2 direction is arranged in the optical path of the laser light 41 incident from the emission end 33 so as to be swingable with respect to the laser light 41, and further reflected by the first galvanomirror. A second galvanomirror for reflecting the laser light in the Z2 direction is arranged in the optical path of the laser light so as to be swingable with respect to the reflected light. Then, the objective lens 35 is arranged in the optical path of the reflected light 42 of the second galvanometer mirror.
【0059】この態様によれば、集光照射点44は、第
一のガルバノミラーにより、X1及びX2方向にスキャ
ンされ、第二のガルバノミラーにより、Y1及びY2の
方向にスキャンされる。したがって、これら二つのミラ
ーの偏向角の合成で集光照射点44の位置を設定できる
ので、連続切屑32にレーザ光が集光照射される位置を
調整する作業において、切屑用加工ヘッド12そのもの
の向きを動かして調整することが不要となる。しかも、
上記二つのミラーの偏向角をコンピュータで制御すれ
ば、調整作業をより簡単に行うことができる。According to this aspect, the condensing irradiation point 44 is scanned in the X1 and X2 directions by the first galvanomirror, and scanned in the Y1 and Y2 directions by the second galvanomirror. Therefore, since the position of the condensing irradiation point 44 can be set by combining the deflection angles of these two mirrors, in the operation of adjusting the position where the laser beam is condensed and irradiated on the continuous chip 32, the chip processing head 12 itself is adjusted. There is no need to change the direction to adjust. Moreover,
If the deflection angles of the two mirrors are controlled by a computer, the adjustment operation can be performed more easily.
【0060】更に、第二のガルバノミラーを高速で揺動
させ、連続切屑32の移動方向と直交する方向にも微小
長さで高速度に往復運動させるようにレーザ光を制御す
ることにより、集光照射点44の径を連続切屑32の幅
近くまで小さくし、連続切屑32の幅のバラツキに対し
て集光照射点44を幅方向に微小往復運動させることで
補うことができる。したがって、集光照射点44の位置
の設定を少しラフにすることができる。ただし、この場
合、パルス幅は設定を少し大きめにとってパルス照射の
はずれがないようにしておくことが好ましい。Further, the laser beam is controlled so that the second galvanomirror is oscillated at a high speed and reciprocated at a high speed with a very small length in a direction orthogonal to the moving direction of the continuous chips 32. The diameter of the light irradiation point 44 can be reduced to a value close to the width of the continuous chip 32, and the variation in the width of the continuous chip 32 can be compensated for by making the condensing irradiation point 44 slightly reciprocate in the width direction. Therefore, the setting of the position of the focused irradiation point 44 can be slightly roughened. However, in this case, it is preferable that the pulse width is set slightly larger so that the pulse irradiation does not fall off.
【0061】図4には、本発明のレーザ光による切屑切
断装置の更に他の実施形態が示されている。図4(a)
は切屑用加工ヘッドの先端部の正面断面図、図4(b)
は図4(a)のD−D’矢視線に沿った断面図である。
なお、上記実施例と実質的に同じ部分には同符合を付
し、その説明を省略するものとする。FIG. 4 shows still another embodiment of the chip cutting apparatus using a laser beam according to the present invention. FIG. 4 (a)
Is a front sectional view of the tip of the processing head for chip, FIG. 4 (b)
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line DD ′ of FIG.
It is to be noted that the same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0062】この切屑用加工ヘッド28は、図1〜2に
示した切屑用加工ヘッド12の、レーザ光42が出射さ
れる部分をアシストノズル61に形成したものである。
このアシストノズル61は、対物レンズ35を保持する
円筒部61aと、この円筒部61aの光出射側の端部を
テーパ状に狭めたノズル部61bとからなり、ノズル部
61bの先端には、連続切屑32の移動方向に沿って伸
びる細長いノズル孔62が形成されている。また、円筒
部61aの内側であって、対物レンズ35とノズル部6
1bとの間には、円盤状の保護ガラス63が配設されて
おり、切削部分から飛散する異物により、対物レンズ3
5が汚損或いは損傷されるのを防ぐようになっている。
また、ノズル部61bには、側壁を貫通するガス供給口
64が設けられている。そして、このガス供給口64に
はガス供給チューブ65が接続されており、更にガス供
給チューブ65の他端には図示しないガス供給装置が接
続されている。The chip processing head 28 is obtained by forming a portion of the chip processing head 12 shown in FIGS.
The assist nozzle 61 includes a cylindrical portion 61a for holding the objective lens 35, and a nozzle portion 61b having a tapered narrow end on the light emission side of the cylindrical portion 61a. An elongated nozzle hole 62 extending along the moving direction of the chip 32 is formed. The objective lens 35 and the nozzle 6 are located inside the cylindrical portion 61a.
1b, a disc-shaped protective glass 63 is disposed, and foreign matter scattered from the cut portion causes the objective lens 3
5 is prevented from being soiled or damaged.
Further, the nozzle portion 61b is provided with a gas supply port 64 penetrating the side wall. A gas supply tube 65 is connected to the gas supply port 64, and a gas supply device (not shown) is connected to the other end of the gas supply tube 65.
【0063】この切屑切断装置によれば、図示しないガ
ス供給装置からガス供給チューブ65及びガス供給口6
4を介してアシストガス66が、ノズル部61b内部に
加圧供給される。そして、加圧供給されたアシストガス
66は、ノズル孔62を通って噴射される。この際、ノ
ズル孔62は、レーザ光がスキャンされる経路に沿って
設けられているので、アシストガス66は、スキャンさ
れたレーザ光が、どの位置にあっても、集光照射点44
は常にアシストガス66が噴きつけられた状態にある。
したがって、切削液67を使って切削するウェット切削
において、常時流入する切削液67をアシストガス66
によって集光照射点44から排除することにより、連続
切屑32を切断することができる。According to this chip cutting device, a gas supply tube 65 and a gas supply port 6
4, the assist gas 66 is supplied under pressure into the nozzle portion 61b. Then, the assist gas 66 supplied under pressure is injected through the nozzle holes 62. At this time, since the nozzle hole 62 is provided along the path where the laser light is scanned, the assist gas 66 is provided at the focused irradiation point 44 regardless of the position of the scanned laser light.
Is in a state where the assist gas 66 is always sprayed.
Therefore, in the wet cutting using the cutting fluid 67, the cutting fluid 67 that constantly flows is used as the assist gas 66.
As a result, the continuous chips 32 can be cut.
【0064】ここで、アシストガス66のガス圧は、1
(kg/cm2)以上であることが好ましい。なお、切
削液67を使わずに切削するドライ切削においては、ア
シストガス66のガス圧を、保護ガラス63への異物の
付着が防止できる程度にしてもよい。ただし、ウェット
切削、ドライ切削に関わらず、アシストガス66を集光
照射点44に強く吹き付けることにより、切断された連
続切屑32を吹き飛ばして、切削工具23への付着や巻
き込みを防ぐ効果があるので、いずれの場合にも常時1
(kg/cm2)以上とすることが好ましい。また、ア
シストガス66として、ドライエアを使用できるが、乾
燥したガスであれば制限はなく、N2ガスや不活性ガス
を使用してもよい。Here, the gas pressure of the assist gas 66 is 1
(Kg / cm 2 ) or more. In dry cutting in which cutting is performed without using the cutting fluid 67, the gas pressure of the assist gas 66 may be set to a level that can prevent foreign matter from adhering to the protective glass 63. However, regardless of wet cutting or dry cutting, by strongly blowing the assist gas 66 to the focused irradiation point 44, the cut continuous chips 32 are blown off, which has an effect of preventing adhesion and entrapment to the cutting tool 23. , Always 1 in any case
(Kg / cm 2 ) or more. Dry air can be used as the assist gas 66, but there is no limitation as long as it is a dry gas, and N 2 gas or an inert gas may be used.
【0065】ウェット切削において使用する切削液に
は、水溶性タイプと非水溶性タイプとがあるが、引火性
のない水溶性タイプが好ましい。そして、引火性のない
ものを使用する場合には、アシストガス66としてO2
ガスを使用することができ、それによって切屑切断性能
を向上させることができる。The cutting fluid used in wet cutting includes a water-soluble type and a non-water-soluble type, but a non-flammable water-soluble type is preferred. When a non-flammable gas is used, O 2 gas is used as the assist gas 66.
Gas can be used, which can improve chip cutting performance.
【0066】また、ビームをスキャンする光学系は、ビ
ームスキャンの速度を連続切屑の速度に追随させること
ができるものであれば、上記実施例に限定されるもので
はない。The beam scanning optical system is not limited to the above embodiment as long as the beam scanning speed can follow the speed of the continuous chips.
【0067】[0067]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加工ヘッドの内部にレーザ光をスキャンできる光路変更
手段を設けたので、工作機械による切削時においてワー
クより発生する連続切屑の移動に合わせてレーザ光を追
随させることができる。したがって、レーザ光が同じ箇
所に照射される時間を長くして、切断に必要とされる出
力エネルギを低く抑えることができ、それによってレー
ザ装置のコストを低減できると共に、設置スペースやメ
ンテナンス費も低減できる。更に、連続切屑発生によっ
て阻害されてきた加工機械の自動化・無人化が可能とな
り製造のトータルコストを削減することが可能となっ
た。As described above, according to the present invention,
Since the optical path changing means capable of scanning the laser beam is provided inside the processing head, the laser beam can follow the movement of the continuous chips generated from the workpiece at the time of cutting by the machine tool. Therefore, it is possible to reduce the output energy required for cutting by lengthening the time for irradiating the same portion with the laser light, thereby reducing the cost of the laser device, and reducing the installation space and maintenance cost. it can. Further, automation and unmanned processing machines, which have been hindered by the generation of continuous chips, can be realized, and the total cost of production can be reduced.
【図1】本発明のレーザ光による切屑切断装置の一実施
形態が適用された工作機械の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a machine tool to which an embodiment of a chip cutting device using laser light according to the present invention is applied.
【図2】同切屑切断装置におけるレーザ光の光路変更手
段及び集光手段の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an optical path changing unit and a condensing unit of laser light in the chip cutting device.
【図3】本発明のレーザ光による切屑切断装置の他の実
施形態を示す切屑用加工ヘッドの光路変更手段及び集光
手段の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an optical path changing unit and a condensing unit of a chip processing head showing another embodiment of a chip cutting device using a laser beam of the present invention.
【図4】本発明のレーザ光による切屑切断装置の更に他
の実施形態を示し、(a)は切屑用加工ヘッドの先端部
の正面断面図、(b)は(a)のD−D’矢視線に沿っ
た断面図である。4A and 4B show still another embodiment of a chip cutting device using laser light according to the present invention, wherein FIG. 4A is a front sectional view of a tip end portion of a chip processing head, and FIG. 4B is DD ′ of FIG. It is sectional drawing which followed the arrow line.
11 工作機械 12 切屑用加工ヘッド 13 レーザ発振器 14 光ファイバケーブル 20 バイトホルダ 21 バイト取付部 22 切屑用加工ヘッドホルダ 23 切削工具 25 ワーク 32 連続切屑 33 出射端 34 コリメータレンズ 35 対物レンズ 36 ポリゴンミラー 41 レーザ光 42 反射光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Machine tool 12 Chip processing head 13 Laser oscillator 14 Optical fiber cable 20 Bit holder 21 Byte mounting part 22 Chip processing head holder 23 Cutting tool 25 Work 32 Continuous chip 33 Emission end 34 Collimator lens 35 Objective lens 36 Polygon mirror 41 Laser Light 42 Reflected light
Claims (8)
り発生する連続切屑をレーザ光により切断する方法にお
いて、 前記レーザ光を前記切屑に照射する際に、前記レーザ光
の集光照射点を前記切屑の移動に追随させて移動させる
ことを特徴とするレーザによる切屑切断方法。1. A method for cutting continuous chips generated from a workpiece by a laser beam during cutting by a machine tool, wherein when irradiating the chip with the laser beam, a condensing irradiation point of the laser beam is set to A chip cutting method using a laser, wherein the chip is moved following the movement.
発振のタイミングに合わせて回転するポリゴンミラーを
配置して、回転移動する前記ポリゴンミラーの各反射面
で前記レーザ光を順次反射させることにより、前記レー
ザ光の集光照射点を前記切屑の移動に追随させて移動さ
せる請求項1記載のレーザによる切屑切断方法。2. A method according to claim 1, wherein a polygon mirror that rotates in synchronization with an oscillation timing of the laser light is disposed in an optical path of the laser light, and the laser light is sequentially reflected by each reflection surface of the polygon mirror that rotates. The chip cutting method using a laser according to claim 1, wherein the laser beam condensing irradiation point is moved so as to follow the movement of the chip.
ザ光の発振のタイミングに合わせて揺動するガルバノミ
ラーを配置して前記レーザ光を反射させることにより、
前記レーザ光の集光照射点を前記切屑の移動に追随させ
て移動させる請求項1記載のレーザによる切屑切断方
法。3. A laser beam is reflected by disposing a galvanomirror that oscillates in synchronization with an oscillation timing of the laser light in an optical path of the laser light, thereby reflecting the laser light.
The chip cutting method using a laser according to claim 1, wherein the converging irradiation point of the laser light is moved in accordance with the movement of the chip.
沿ってアシストガスを吹き付けながら、前記レーザ光を
前記切屑に照射する請求項1〜3のいずれかに記載のレ
ーザによる切屑切断方法。4. The chip cutting method using a laser according to claim 1, wherein the chip is irradiated with the laser light while blowing an assist gas along a movement path of a converging irradiation point of the laser light. .
り発生する連続切屑をレーザ光により切断する装置にお
いて、 前記工作機械の切削工具の送りと一体となって移動でき
る切屑用加工ヘッドを備え、該切屑用加工ヘッドは、レ
ーザ発振器と、該レーザ発振器から発振したレーザ光を
集光させる集光手段と、該レーザ光の光路を変更させ
て、該レーザ光の集光照射点を、前記切屑の移動に追随
させて所定時間だけ移動させる光路変更手段とを有して
いることを特徴とするレーザによる切屑切断装置。5. An apparatus for cutting continuous chips generated from a workpiece by a laser beam during cutting by a machine tool, comprising: a chip processing head capable of moving integrally with a feed of a cutting tool of the machine tool; The processing head includes a laser oscillator, a condensing means for condensing the laser light oscillated from the laser oscillator, and changing the optical path of the laser light so that the converging irradiation point of the laser light moves the chip. And a light path changing means for moving the laser beam for a predetermined time following the laser beam.
路の途中に配置された回転するポリゴンミラーで構成さ
れている請求項5記載のレーザによる切屑切断装置。6. The laser cutting device according to claim 5, wherein said optical path changing means comprises a rotating polygon mirror arranged in the optical path of said laser light.
路の途中に揺動自在に配置されたガルバノミラーで構成
されている請求項5記載のレーザによる切屑切断装置。7. The chip cutting device using a laser according to claim 5, wherein said optical path changing means is constituted by a galvanomirror which is swingably arranged in the optical path of said laser beam.
光の集光照射点の移動経路に沿ってアシストガスを吹き
付けるアシストガスノズルが取り付けられている請求項
5〜7のいずれかに記載のレーザによる切屑切断装置。8. The laser according to claim 5, wherein an assist gas nozzle that blows an assist gas along a movement path of a converging irradiation point of the laser beam is attached to the chip processing head. By chip cutting equipment.
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---|---|---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN100409992C (en) * | 2005-11-30 | 2008-08-13 | 江苏大学 | Laser material processing machine tool |
JP5374385B2 (en) * | 2007-12-27 | 2013-12-25 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | Laser processing equipment |
JP2014507296A (en) * | 2011-02-04 | 2014-03-27 | フラウンホーファー ゲゼルシャフト ツア フェルデルング デア アンゲヴァンテン フォルシュング エー ファウ | Tool change carrier and tool system |
KR20150117079A (en) * | 2014-04-09 | 2015-10-19 | 두원포토닉스 주식회사 | Grooving apparatus using laser beam and optical unit |
KR20150144469A (en) * | 2014-06-17 | 2015-12-28 | 한국기계연구원 | Laser Optical Head |
-
2000
- 2000-02-25 JP JP2000049184A patent/JP2001239382A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100409992C (en) * | 2005-11-30 | 2008-08-13 | 江苏大学 | Laser material processing machine tool |
JP5374385B2 (en) * | 2007-12-27 | 2013-12-25 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | Laser processing equipment |
JP2014507296A (en) * | 2011-02-04 | 2014-03-27 | フラウンホーファー ゲゼルシャフト ツア フェルデルング デア アンゲヴァンテン フォルシュング エー ファウ | Tool change carrier and tool system |
KR20150117079A (en) * | 2014-04-09 | 2015-10-19 | 두원포토닉스 주식회사 | Grooving apparatus using laser beam and optical unit |
KR101638355B1 (en) * | 2014-04-09 | 2016-07-14 | 두원포토닉스 주식회사 | Grooving apparatus using laser beam and optical unit |
KR20150144469A (en) * | 2014-06-17 | 2015-12-28 | 한국기계연구원 | Laser Optical Head |
KR101599391B1 (en) * | 2014-06-17 | 2016-03-03 | 한국기계연구원 | Laser Optical Head |
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