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JPH05111783A - レーザ加工における穴明け加工方法 - Google Patents

レーザ加工における穴明け加工方法

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Publication number
JPH05111783A
JPH05111783A JP3297811A JP29781191A JPH05111783A JP H05111783 A JPH05111783 A JP H05111783A JP 3297811 A JP3297811 A JP 3297811A JP 29781191 A JP29781191 A JP 29781191A JP H05111783 A JPH05111783 A JP H05111783A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
duty ratio
processing
time
pulse frequency
pulse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3297811A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshinori Nakada
嘉教 中田
Norio Karube
規夫 軽部
Etsuo Yamazaki
悦雄 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Priority to JP3297811A priority Critical patent/JPH05111783A/ja
Priority to DE69215855T priority patent/DE69215855T2/de
Priority to PCT/JP1992/001311 priority patent/WO1993007987A1/ja
Priority to EP93908766A priority patent/EP0563406B1/en
Priority to KR1019930701285A priority patent/KR970010886B1/ko
Priority to US08/075,580 priority patent/US5434383A/en
Publication of JPH05111783A publication Critical patent/JPH05111783A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 穴明け（ピアッシング）加工における熱暴走
を防止し、加工時間を短く、また加工時間のバラツキを
少なくする。 【構成】 初期パルス周波数Ｐ0 ，初期パルスデューテ
ィ比Ｑ0で穴明け加工を開始する。所定時間Ｔが経過す
る毎にパルス周波数、パルスデューティ比を夫々増加量
Ｐ、Ｑ増加させ、段階的にパルス周波数、パルスデュー
ティ比を増加させる。設定回数もしくは加工開始から設
定時間経過すると、その増加を停止して加工完了まで加
工する。これにより、熱暴走が防止され、加工時間は従
来と比較し１／３〜１／５に短縮される。また、加工時
間のバラツキも少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザ加工により被
加工物を切断する場合に加工開始時に行われる穴明け加
工、すなわちピアッシング加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光をワーク（被工作物）に照射し
てワークの切断を行うレーザ加工方法においては、切断
加工開始時に穴明け加工、すなわちピアッシング加工を
行う必要がある。このピアッシング加工は、特にワーク
が軟鋼で板厚が９ｍｍ以上になると非常に難しくなる。
それは、ワークである軟鋼がアシストガスの酸素により
酸化しやすく、かつ酸化反応がレーザ光により増進され
すぎ、飛散する溶融金属（スパッタ）が増大し熱暴走を
生じ安いことに起因している。このため、レーザ光をオ
ン／オフしレーザ光による入熱とアシストガスのみを噴
射して冷却する冷却とを繰り返すことによって、ピアッ
シング加工を行っている。
【０００３】従来から行われているピアッシング加工方
法はピアッシング加工開始から終了までレーザ出力を一
定にし、すなわち、レーザパルスのピーク値、周波数、
デューティ比を一定にして加工が行われている。また、
このピアッシング加工時間を短くする方法として、レー
ザパルスピーク値を増大させることによって１回当たり
の穴明け深さを増大させて加工時間を短くする方法が知
られているが、ピーク値を大きくするには、電源容量を
大きくする必要がある。このためコストアップが生じ
る。また、実用面においては、ピーク値が高いと加工の
不安定性が生じ加工時間のバラツキが大きくなるという
欠点が生じる。さらに、ピーク値が高いことからスパッ
タが増大し、このスパッタが加工ノズルの打つ側に付着
しノズルのめずまりが生じたり、集光レンズを破損させ
たりする。また、長期に渡る安定した加工が困難で、ピ
ーク出力を維持できる時間が一般的に非常に短時間であ
るから、加工される穴は極めて小さいものとなり、ピア
ッシング加工終了から通常の切断加工に移行できないと
いう欠点がある。
【０００４】図２９〜図３４は、レーザパルスのピーク
値、周波数、デューティ比を一定にして、ピアッシング
加工開始から終了までレーザ出力を一定にした、従来か
ら行われている加工ピアッシング加工方法によるピアッ
シング加工時間を実験によって測定した実験結果のグラ
フである。図２９は、ファナック製レーザ発振器Ｃ１５
００を使用し、光路長が約５．０ｍ，レンズ焦点距離
５．００インチ，ノズルスタンドオフ１．０ｍｍ，ノズ
ル穴径１．５ｍｍ，アシストガス（酸素）圧０．３０ｋ
ｇ／ｃｍ2 、焦点位置を切断位置とした基礎条件、及び
ファナック製レーザ発振器Ｃ２０００を使用し、光路長
が約５．０ｍ，レンズ焦点距離７．５０インチ，ノズル
スタンドオフ１．０ｍｍ，ノズル穴径２．０ｍｍ，アシ
ストガス（酸素）圧０．３０ｋｇ／ｃｍ2 、焦点位置を
切断位置とした基礎条件で、ピーク出力１５００Ｗで板
厚９ｍｍの軟鋼を種々の一定平均出力（パルス周波数，
パルスデューティー比を変えることによってこの平均出
力は変わる）で加工した場合のピアッシング加工時間を
測定したグラフである。なお図中３角印は１回のピアッ
シング加工実験による結果を表したものであり、横棒は
同一条件で複数回の実験を行ったときの加工終了時間の
バラツキ範囲を示し、丸印はその平均加工時間を示して
いる。この図から分かるように、９ｍｍの板厚にピアッ
シング加工を行うには最小でも９秒程度の時間を要す
る。
【０００５】図３０は、ファナック製レーザ発振器Ｃ２
０００を使用し、光路長が約５．０ｍ，レンズ焦点距離
７．５０インチ，ノズルスタンドオフ１．０ｍｍ，ノズ
ル穴径２．０ｍｍ，アシストガス（酸素）圧０．３０ｋ
ｇ／ｃｍ2、焦点位置を切断位置とした基礎条件で、ピ
ーク出力２５００Ｗで板厚９ｍｍの軟鋼を種々の一定平
均出力で加工した場合のピアッシング加工時間を測定し
たグラフである。この場合でも、最小ピアッシング加工
時間は５〜６秒である。
【０００６】図３１は図２９と同一基礎条件でヒーク出
力を１５００Ｗとして、板厚１２ｍｍの軟鋼をピアッシ
ング加工をしたときの実験結果のグラフで、この場合の
最小加工時間は２０秒前後である。図３２は、レーザ発
振器をＣ２０００を使用し基礎条件及びピーク出力を２
５００Ｗとした図３０の実験と同一実験条件で、板厚１
２ｍｍの軟鋼をピアッシング加工したときの実験結果の
グラフである。また、図３３は、レーザ発振器Ｃ３００
０を使用し、光路長が約６．０ｍ，レンズ焦点距離７．
５０インチ，ノズルスタンドオフ２．０ｍｍ，ノズル穴
径３．０ｍｍ，アシストガス（酸素）圧０．１０ｋｇ／
ｃｍ2 、焦点位置を切断位置とした基礎条件で、ピーク
出力を３５００Ｗとし、板厚１２．０ｍｍの軟鋼を加工
したときのピアッシング加工時間を測定した実験結果の
グラフである。また、図３４は、レーザ発振器Ｃ３００
０を使用し、光路長が約６．０ｍ，レンズ焦点距離７．
５０インチ，ノズルスタンドオフ２．０ｍｍまたは１．
０ｍｍ，ノズル穴径３．０ｍｍまたは２．０ｍｍ，アシ
ストガス（酸素）圧０．１０または０．２ｋｇ／ｃ
ｍ2 、焦点位置を切断位置とした基礎条件で、ピーク出
力を３５００Ｗとし、板厚１６．０ｍｍの軟鋼を加工し
たときのピアッシング加工時間を測定した実験結果のグ
ラフである。
【０００７】また、図２８は上記各実験によって、ピア
ッシング加工の高速性を重視して加工を行ったときの各
パラメータの値とピアッシング時間をまとめた表であ
る。この表から分かるように、高速性を重視した時で
も、板厚６ｍｍの軟鋼は１．５±０．５秒でピアッシン
グ加工ができるが、９ｍｍの板厚になると最小でも５．
３±０．５秒かかり、板厚が１２ｍｍとなると、ピーク
出力を３５００Ｗにした時で最小の６．４±１．０秒、
板厚が１６ｍｍになると最小で９．５±３．０秒のピア
ッシング時間がかかることが分かる。
【０００８】そこで、ピアッシング加工時間を短くする
方法として、特開平３−１１８９８９号公報に、ピアッ
シング加工開始時にはレーザ出力値を小さくし時間の経
過と共に該出力値を連続的に増大させ、最適レーザ出力
値まで増大すると、以後ピアッシング終了までこの出力
値で加工を行う方法が記載されている。しかし、この方
法も板厚１２ｍｍの鋼材を加工した時ピアッシング加工
開始から終了までに２０〜３０秒の時間を要すると記載
されている。さらに、該公報には、上記レーザ出力値を
連続的に増大させながら、アシストガス圧力も連続的に
増大させる方法及び、レーザ出力値を増大させながら、
ノズル先端と被加工物間のギャップを減少させる方法も
記載されているが、これらの方法を用いても板厚１２ｍ
ｍの鋼板に対してピアッシング加工に１５〜２０秒の時
間が要するとされている。
【０００９】しかし、この特開平３−１１８９８９号公
報に記載されているレーザ出力を連続的に増大させると
共に、アシストガスを連続的に増大させる方法や上記ギ
ャツプを連続的に減少させる方法では、レーザ出力を連
続的に増大させる制御を行うと共に、アシストガスを連
続的に増大させる制御や、上記ギップを連続的に減少さ
せる制御をも同時に行わねばならず、その制御が非常に
難しくなる。しかも、これらの方法ではピアッシング加
工時間の短縮は十分に行えない。例えば、レーザ出力を
一定にしてピアッシング加工を行う従来の方法で板厚１
２ｍｍの鋼材を２０秒程度で加工を行うことができ、格
別なる差異はない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、ピア
ッシング加工を熱暴走を生じることなく、安定した加工
ができると共に、かつ同一材質で同じ板厚の被加工物に
対して加工時間のバラツキを少なくし、さらに、ピアッ
シング加工時間を短縮し、長時間連続処理ができるもの
は現在なく、実用レベルには不満足なものしかない。そ
こで、本発明の目的は、加工時間が短く安定した加工が
できると共に、制御も簡単で加工時間のバラツキも少な
い穴明け加工方式を提供することにある。
【００１１】
【問題を解決するための手段】本発明は、まず、初期パ
ルス周波数及びパルスデューティ比で加工を開始し、所
定時間が経過する毎にパルス周波数及びパルスデューテ
ィ比を所定増加量だけ増加させる。以後順次段階状にパ
ルス周波数及びパルスデューティ比を増加させ、所定回
数だけ増加させた後、もしくは、加工開始から所定時間
が経過した後は、パルス周波数及びパルスデューティ比
を増加させることなく加工終了まで穴明け加工を行うよ
うにした。
【００１２】そして、初期パルス周波数及びパルスデュ
ーティ比、段階状の各ステップの所定時間、パルス周波
数及びパルスデューティ比の所定増加量、増加回数もし
くはパルス周波数及びパルスデューティ比の増加を停止
させる加工開始からの経過時間、等は加工しようとする
板厚，レーザのピーク出力によって変えるようにした。
【００１３】
【作用】図１は本発明の穴明け（ピアッシング）加工制
御方法の動作説明図で、加工スタート時には初期パルス
周波数Ｐ0 及びパルスデューティ比Ｑ0 から、穴明け加
工（ピアッシング加工）を開始し、所定時間Ｔに達する
毎にパルス周波数増加量Ｐ、パルスデューティ比増加量
Ｑを段階的に増大させ、所定回数Ｎだけ増加した後（も
しくは加工開始から所定経過時間Ｔ1 経過すると）、穴
明け完了時間Ｔ2まで穴明け加工を行う。そして、この
ように初めは小さな値に設定されていたパルス周波数、
パルスデューティ比を段階的に増大させることによって
熱暴走を発生させることなく、短時間で穴明け加工がで
き、かつ加工時間のバラツキを少なくした。
【００１４】
【実施例】図２は本発明のレーザ加工機の穴明け加工
（ピアッシング加工）制御方法が適用されるＮＣレーザ
装置のブロック図である。プロセッサ１はＲＯＭ２に格
納された制御プログラムに基づいて、メモリ３に格納さ
れた加工プログララムを読みだし、ＮＣレーザ装置全体
の動作を制御する。Ｉ／Ｏユニット４は、プロセッサ１
からの制御信号に従ってパルス上のレーザビーム６を発
射する。このレーザビームは、ベンディングミラー７で
反射してレーザ加工機８に送られる。
【００１５】レーザ加工機８には、ワーク９が固定され
るテーブル１０と、ワーク９にレーザビーム６を照射す
るヘッド１１とが設けられている。ヘッド１１に導入さ
れたレーザビーム６は、ノズル１１ａで絞られてワーク
９に照射される。レーザ加工機８には、テーブル１０を
Ｘ軸、Ｙ軸の直交する２方向に移動制御するためのサー
ボモータ１２，１３が、またヘッド１１を上下に移動制
御するためのサーボモータ１４が設けられている。これ
らサーボモータ１２，１３及び１４は、夫々サーボアン
プ１５，１６及び１７に接続されており、プロセッサ１
からの軸制御信号に従って回転制御される。また、レー
ザ加工機８への指示は、ＣＲＴ／ＭＤＩ１８を介して行
われる。上記ＮＣレーザ装置の構成は従来のＮＣレーザ
装置の構成と同一であり、詳細は省略する。
【００１６】次ぎに、上記ＮＣレーザ装置による本発明
のピアッシング制御方法について説明する。図１は本発
明のピアッシング制御方法の動作説明図で、本発明にお
いては、レーザパルスを設定された加工スタート時の初
期パルス周波数Ｐ0 、初期パルスデューティ比Ｑ0 か
ら、設定された時間幅Ｔで設定されたパルス周波数増加
量Ｐ、パルスデューティ比増加量Ｑを段階的に増大さ
せ、設定された回数Ｎ（もしくは設定された時間Ｔ1 ）
だけ増加した後、穴明け完了時間Ｔ2 までピアッシング
加工を行うものである。そして、このように初めは小さ
な値に設定されていたパルス周波数、パルスデューティ
比を段階的に増大させることによって熱暴走を発生させ
ることなく、短時間で、かつピアッシング加工時間のバ
ラツキを少なくしたピアッシング加工方法を提供するも
のである。
【００１７】図３〜図２５は上記各パラメータＰ0 ，Ｑ
0 ，Ｐ，Ｑ，Ｔ，Ｎの最適値を求めるために実験を行っ
て得られた結果を表すグラフである。図３はファナック
製レーザ発振器Ｃ２０００を使用し、光路長が約５．０
ｍ，レンズ焦点距離７．５０インチ，ノズルスタンドオ
フ２．０ｍｍ，ノズル穴径２．０ｍｍ，アシストガス
（酸素）圧０．２５ｋｇ／ｃｍ2 、焦点位置を切断位置
とした基礎条件で（以降に示す各実験においてレーザ発
振器Ｃ２０００を使用した時はこの基礎条件と全て同じ
で実験を行っており、以降の説明においては使用レーザ
発振器のみを記載してこの基礎条件は省略して記載しな
い）、板厚１２ｍｍの軟鋼に対し、ピーク出力２５００
Ｗ、加工スタート時の初期パルス周波数Ｐ0 ＝１０ｈ
ｚ、時間幅Ｔ＝５００ｍｓｅｃ、パルス周波数増加量Ｐ
＝５ｈｚ、パルスデューティ比増加量Ｑ＝１％で、加工
スタート時の初期パルスデューティ比Ｑ0 を１５％，２
０％，２５％，３０％に変えて実験した結果を表すグラ
フで、図中、太線で描かれた範囲がピアッシング完了区
間で、この区間に白丸を付した位置が平均時間を表して
いる。例えばスタート時のパルスデューティ比Ｑ0 ＝３
０％では約６秒で加工が終了していることを表してい
る。この図３からは、加工スタート時のパルスデューテ
ィ比Ｑ0 を大きくした方が、ピアッシング加工時間が短
くなることが分かる。
【００１８】図４は上記図３に示した加工条件と比較
し、加工スタート時のパルス周波数Ｐ0 を５０ｈｚに変
え、他の条件は同一として実験した結果を示すグラフで
ある。この図４中、黒丸は熱暴走が生じた位置を表して
いる。この図４と図３から、加工スタート時の初期パル
ス周波数Ｐ0 を増大させると熱暴走が生じ易くなること
が分かる。また、加工スタート時の初期パルスデューテ
ィ比Ｑ0 を増大させると熱暴走が生じやすくなることも
分かる。
【００１９】図５は、ファナック製レーザ発振器Ｃ３０
００を使用し、光路長が約６．０ｍ，レンズ焦点距離
７．５０インチ，ノズルスタンドオフ２．０ｍｍ，ノズ
ル穴径３．０ｍｍ，アシストガス（酸素）圧０．１０ｋ
ｇ／ｃｍ2 の基礎条件で（なお以降に説明する実験にお
いてレーザ発振器Ｃ３０００を使用する時の基礎条件は
この基礎条件と同一である）、板厚１２ｍｍの軟鋼に対
し、ピーク出力３５００Ｗ、加工スタート時の初期パル
ス周波数Ｐ0 ＝５ｈｚ、時間幅Ｔ＝５００ｍｓｅｃ、パ
ルス周波数増加量Ｐ＝５ｈｚ、パルスデューティ比増加
量Ｑ＝１％で、加工スタート時の初期パルスデューティ
比Ｑ0 を変えて実験した結果を表すグラフである。また
図６は、上記図５における条件と比較し加工スタート時
のパルス周波数Ｐ0 のみを１０ｈｚに変えて実験した結
果を表す図で、この図５，図６から、加工スタート時の
パルス周波数Ｐ0 を５ｈｚから１０ｈｚに変えても、加
工完了時間は格別変化がないことが分かる。また、図３
と図６を比較し、ピーク出力を増大した方が、加工時間
は短くなることが分かる。例えば、加工スタート時のデ
ューティ比Ｑ0 ＝１５％の場合、図３では加工時間が９
秒から９．５秒要しているが図６では６〜７秒で終了し
ている。図７は図６おける条件と比較し板厚１６ｍｍに
した点が異なる場合である。また、図８は図７における
条件と比較し初期パルス周波数Ｐ0 を５ｈｚとした点が
異なる場合である。
【００２０】以上、図３〜図８に示す実験結果より、加
工スタート時のパルスデューティ比Ｑ0 は大きくする方
が加工時間が短くなるが、熱暴走が生じ易くなること。
加工スタート時のパルス周波数Ｐ0 が高い程熱暴走が生
じ易くなること。ピーク出力が大きいほど加工時間が短
くなること、等が分かる。
【００２１】図９〜図１２は段階的にパルス周波数増加
量Ｐ、パルスデューティ比増加量Ｑを増加させる時間間
隔幅、すなわち、１ステップの時間幅Ｔの最適値を求め
る実験結果のグラフである。ファナック製レーザ発振器
Ｃ３０００を使用し、板厚１２ｍｍの軟鋼に対し、ピー
ク出力３５００Ｗ、加工スタート時の初期パルス周波数
Ｐ0 ＝１０ｈｚ、加工スタート時の初期パルスデューテ
ィ比Ｑ0 ＝１５％、パルス周波数増加量Ｐ＝５ｈｚ、パ
ルスデューティ比増加量Ｑ＝１％で、上記時間幅Ｔを図
９では２００ｍｓｅｃ、図１０では３００ｍｓｅｃ、図
１１では４００ｍｓｅｃ、図１２では５００ｍｓｅｃに
したときの実験結果のグラフである。
【００２２】この図９〜図１２から分かるように、上記
時間幅Ｔは小さくする程加工時間は減少するが、図９に
示すように、時間幅Ｔ＝２００ｍｓｅｃとするし熱暴走
が生じている。また、図１０〜図１２から分かるよう
に、時間幅Ｔを大きくすると加工時間のバラツキが増大
しており、加工時間が短く、熱暴走が生ぜず加工時間の
バラツキが少ない最適な時間幅Ｔが存在することが分か
る。この実験例では、時間幅Ｔを３００ｍｓｅｃ程度に
すると最適であることが分かる。
【００２３】図１３〜図２８は、パルス周波数増加量
Ｐ、パルスデューティ比増加量Ｑを段階的に増大させる
回数Ｎを変えて加工時間を測定した実験結果を表す図で
ある。図１３は、ファナック製レーザ発振器Ｃ２０００
を使用し、板厚９ｍｍの軟鋼に対し、ピーク出力２５０
０Ｗ、加工スタート時の初期パルス周波数Ｐ0 ＝１０ｈ
ｚ、加工スタート時の初期パルスデューティ比Ｑ0 ＝２
３％、パルス周波数増加量Ｐ＝５ｈｚ、パルスデューテ
ィ比増加量Ｑ＝１％、時間幅Ｔ＝３００ｍｓｅｃで、増
加回数Ｎを変えて実験したもので、図１４は時間幅Ｔを
５００ｍｓｅｃにして実験したときの実験結果を示す図
で、時間幅Ｔが３００ｍｓｅｃの場合の方が加工時間が
短く、パルス周波数、パルスデューティ比の増加回数Ｎ
が小さすぎても、また多き過ぎても加工時間が長くな
り、かつ加工時間のバラツキが大きくなることを示して
いる。この実験においては、時間幅Ｔが３００ｍｓｅｃ
で、増加回数Ｎが９〜１１回程度が加工時間が短くか
つ、バラツキも少なくなることが分かる。
【００２４】図１５は、図１３に示した実験と比較し、
ワークの板厚を１２ｍｍにしただけの違いで、この場合
も、増加回数Ｎを９〜１１回にした時が加工時間が短く
かつ、バラツキも少なくなることが分かる。
【００２５】図１６は、図１４に示した実験と比較し、
ワークの板厚を１２ｍｍにしただけの違いで、この場合
も、増加回数Ｎを１１回にした時が加工時間が短くか
つ、バラツキも少なくなることが分かる。
【００２６】図１７，図１８は板厚を１６ｍｍにして基
礎条件及びピーク出力，加工スタート時の初期パルス周
波数Ｐ0 ，初期パルスデューティ比Ｑ0 ，パルス周波数
増加量Ｐ、パルスデューティ比増加量Ｑを図１３〜図１
６に示す条件と同一条件で、図１７は時間幅Ｔを３００
ｍｍの場合、図１８は時間幅Ｔが５００ｍｍの場合での
実験結果を示す図で、この図１７，図１８からも加工時
間を短くし、かつ加工時間のバラツキを小さくするパル
ス周波数、パルスデューティ比の増加回数Ｎ（１０〜１
１回が最適）が存在することが分かる。
【００２７】図１９〜図２０は、レーザ発振器をＣ３０
００を使用し、ピーク出力３５００Ｗ、加工スタート時
の初期パルス周波数Ｐ0 ＝１０ｈｚ、加工スタート時の
初期パルスデューティ比Ｑ0 ＝１５％、パルス周波数増
加量Ｐ＝５ｈｚ、パルスデューティ比増加量Ｑ＝１％と
して、板厚を１６ｍｍのワークを図１９は時間幅Ｔを３
００ｍｓｅｃ、図２０は時間幅Ｔを５００ｍｓｅｃとし
たときの実験結果を表す図で、この場合も、増加回数Ｎ
が１０回程度が加工時間を短くし、バラツキも比較的少
ないものを得ることができることを示している。
【００２８】図２１，図２２は板厚１９ｍｍのワークを
レーザ発振器Ｃ２０００を使用し、ピーク出力２５００
Ｗ、加工スタート時の初期パルス周波数Ｐ0＝１０ｈ
ｚ、初期パルスデューティ比Ｑ0 ＝２３％、パルス周波
数増加量Ｐ＝５ｈｚ、パルスデューティ比増加量Ｑ＝１
％として、図２１は時間幅Ｔを３００ｍｓｅｃ、図２２
は時間幅Ｔを５００ｍｓｅｃとしたときの実験結果で、
この実験結果からも、増加回数Ｎの最適値があることが
分かり、約１２〜１３回程度が加工時間を短くかつバラ
ツキも少なくすることが分かる。
【００２９】図２３〜図２５は、レーザ発振器Ｃ３００
０を使用し、ピーク出力３５００、加工スタート時の初
期パルス周波数Ｐ0 ＝１０ｈｚ、初期パルスデューティ
比Ｑ0 ＝１５％、パルス周波数増加量Ｐ＝５ｈｚ、パル
スデューティ比増加量Ｑ＝１％、時間幅Ｔを５００ｍｓ
ｅｃとして、図２３は板厚１９．０ｍｍ、図２４は２
２．０ｍｍ、図２５は２５．０ｍｍのワークを加工した
ときの実験結果のグラフである。これらの図からも、パ
ルス周波数、パルスデューティ比増加回数Ｎが小さすぎ
ても、大きすぎても加工時間が増大し、加工時間のバラ
ツキも増大することが分かり、最適の増加回数Ｎが存在
し、１４〜１７回が加工時間を短く、かつバラツキも少
なくすることが分かる。
【００３０】以上の各実験結果より、加工スタート時の
初期パルス周波数Ｐ0 、初期パルスデューティ比Ｑ0 は
小さくすると加工時間が長くなり、大きくすると熱暴走
を生じ加工スタート時の初期パルス周波数Ｐ0、初期パ
ルスデューテイ比Ｑ0 は最適値があることが分かる。ま
た、パルス周波数、パルスデューテイ比を段階的に増加
させる各ステップの時間幅Ｔは短い程、加工時間を短
く、バラツキも小さくできるが、短すぎると熱暴走を生
じやすくなり、この時間幅Ｔも最適値があることが分か
る。さらに、パルス周波数、パルスデューテイ比の増加
回数Ｎも加工時間が短くし、かつバラツキを少なくする
回数があることが分かる。こうして得られた実験結果か
ら、熱暴走を防止し、加工時間を短くし、かつ、加工時
間のバラツキを少なくする標準的な使用における上記各
パラメータの値を求めると、図２６に表として示す程度
の値が最適であり、その時のピアッシング加工時間を図
２６に示す。また、高速性を重視すれば、図２７に表と
して示す値を用いるとピアッシング加工時間もこの表に
示すような短い時間となる。
【００３１】図２８に示す従来のパルス周波数及びパル
スデューティ比を一定にしてピアッシング加工を行う方
法における加工時間と、図２７に示す本発明のピアッシ
ング加工方法による高速性を重視した加工の加工時間と
を比較すると、本発明の方が、加工時間が短くなってい
ることが分かる。また、従来の方法と本発明の図２６に
示す熱暴走の発生を防止する標準的なピアッシング加工
と比較しても、ピアッシング加工時間は本発明の方が格
段に短くなっており、熱暴走を防止した標準的な使用の
場合には、本発明の方法によるピアッシング加工では従
来の方法と比較し、ピアッシング加工時間を従来の方法
の１／３〜１／５に短縮することができる。
【００３２】そこで、ピアッシング加工を行うときに
は、使用するレーザ発振器，ワークの板厚，及び標準使
用で行うか高速性を重視して加工を行うかに応じて、Ｎ
Ｃレーザ装置にピーク出力，加工スート時の初期パルス
周波数Ｐ0 ，初期パルスデューティ比Ｑ0 ，１ステップ
のパルス周波数増加量Ｐ，パルスデューティ比増加量
Ｑ，１ステップの時間幅Ｔ，パルス周波数，パルスデュ
ーティ比の増加回数（もしくは増加時間Ｔ１）Ｎを設定
し、加工開始から、設定初期値のパルス周波数Ｐ0 ，パ
ルスデューティ比Ｑ0 で加工を開始し、設定時間幅Ｔに
なる毎に設定パルス周波数増加量Ｐ，パルスデューティ
比増加量Ｑを増加させると共に、増加回数を計数し、設
定増加回数Ｎに達すると、以後は、加工が終了するまで
パルス周波数，パルスデューティ比を変えることなく加
工を行う。
【００３３】上記各パラメータの設定は、ＣＲＴ／ＭＤ
Ｉ１８より手動で設定してもよく、また、加工プログラ
ム中にこれら設定値を設定する方式でもよい。また、高
速加工か通常加工か毎に、かつ、板厚及びピーク出力毎
に上記各パラメータＰ0 ，Ｑ0 ，Ｐ，Ｑ，Ｔ，Ｎを記憶
したテーブルを不揮発性メモリ等に記憶させておき、高
速加工か通常加工かを設定すると共に板厚とピーク出力
を設定することによって、テーブルから上記各パラメー
タの値を読みだし、このパラメータの値に従って加工制
御するようにする。
【００３４】
【発明の効果】本発明の穴明け（ピアッシング）加工方
法によると、熱暴走を防止し、かつ、従来の穴明け（ピ
アッシング）加工方法に比較し１／３〜１／５の短い加
工時間で穴明け加工ができ、しかもこの加工時間のバラ
ツキも少なくなる。さらに、設定するパラメータの数も
少なく容易に穴明け（ピアッシング）加工ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動作作用原理を説明する説明図であ
る。
【図２】本発明の方法を実施するＮＣレーザ装置の要部
ブロック図である。
【図３】本発明における初期パルス周波数，パルスデュ
ーティ比の最適値を求めるための実験結果を表す図であ
る。
【図４】本発明における初期パルス周波数，パルスデュ
ーティ比の最適値を求めるための実験結果を表す図であ
る。
【図５】本発明における初期パルス周波数，パルスデュ
ーティ比の最適値を求めるための実験結果を表す図であ
る。
【図６】本発明における初期パルス周波数，パルスデュ
ーティ比の最適値を求めるための実験結果を表す図であ
る。
【図７】本発明における初期パルス周波数，パルスデュ
ーティ比の最適値を求めるための実験結果を表す図であ
る。
【図８】本発明における初期パルス周波数，パルスデュ
ーティ比の最適値を求めるための実験結果を表す図であ
る。
【図９】本発明における段階状にパルス周波数，パルス
デューティ比を増大させる時のステップの時間幅の最適
値を求めるための実験結果を表す図である。
【図１０】本発明における段階状にパルス周波数，パル
スデューティ比を増大させる時のステップの時間幅の最
適値を求めるための実験結果を表す図である。
【図１１】本発明における段階状にパルス周波数，パル
スデューティ比を増大させる時のステップの時間幅の最
適値を求めるための実験結果を表す図である。
【図１２】本発明における段階状にパルス周波数，パル
スデューティ比を増大させる時のステップの時間幅の最
適値を求めるための実験結果を表す図である。
【図１３】本発明におけるパルス周波数，パルスデュー
ティ比を増大させる回数もしくは加工開始からの時間幅
の最適値を求めるための実験結果を表す図である。
【図１４】本発明におけるパルス周波数，パルスデュー
ティ比を増大させる回数もしくは加工開始からの時間幅
の最適値を求めるための実験結果を表す図である。
【図１５】本発明におけるパルス周波数，パルスデュー
ティ比を増大させる回数もしくは加工開始からの時間幅
の最適値を求めるための実験結果を表す図である。
【図１６】本発明におけるパルス周波数，パルスデュー
ティ比を増大させる回数もしくは加工開始からの時間幅
の最適値を求めるための実験結果を表す図である。
【図１７】本発明におけるパルス周波数，パルスデュー
ティ比を増大させる回数もしくは加工開始からの時間幅
の最適値を求めるための実験結果を表す図である。
【図１８】本発明におけるパルス周波数，パルスデュー
ティ比を増大させる回数もしくは加工開始からの時間幅
の最適値を求めるための実験結果を表す図である。
【図１９】本発明におけるパルス周波数，パルスデュー
ティ比を増大させる回数もしくは加工開始からの時間幅
の最適値を求めるための実験結果を表す図である。
【図２０】本発明におけるパルス周波数，パルスデュー
ティ比を増大させる回数もしくは加工開始からの時間幅
の最適値を求めるための実験結果を表す図である。
【図２１】本発明におけるパルス周波数，パルスデュー
ティ比を増大させる回数もしくは加工開始からの時間幅
の最適値を求めるための実験結果を表す図である。
【図２２】本発明におけるパルス周波数，パルスデュー
ティ比を増大させる回数もしくは加工開始からの時間幅
の最適値を求めるための実験結果を表す図である。
【図２３】本発明におけるパルス周波数，パルスデュー
ティ比を増大させる回数もしくは加工開始からの時間幅
の最適値を求めるための実験結果を表す図である。
【図２４】本発明におけるパルス周波数，パルスデュー
ティ比を増大させる回数もしくは加工開始からの時間幅
の最適値を求めるための実験結果を表す図である。
【図２５】本発明におけるパルス周波数，パルスデュー
ティ比を増大させる回数もしくは加工開始からの時間幅
の最適値を求めるための実験結果を表す図である。
【図２６】本発明において、標準的な使用における条件
と加工時間を表す図である。
【図２７】本発明において、高速性を重視したときの条
件と加工時間を表す図である。
【図２８】従来のピアッシング加工方法において、高速
性を重視したときの条件と加工時間を表した図である。
【図２９】従来のピアッシング加工方法による加工での
実験結果を表した図である。
【図３０】従来のピアッシング加工方法による加工での
実験結果を表した図である。
【図３１】従来のピアッシング加工方法による加工での
実験結果を表した図である。
【図３２】従来のピアッシング加工方法による加工での
実験結果を表した図である。
【図３３】従来のピアッシング加工方法による加工での
実験結果を表した図である。
【図３４】従来のピアッシング加工方法による加工での
実験結果を表した図である。
【符号の説明】
１ プロセッサ ２ ＲＯＭ ３ ＲＡＭ ５ レーザ発振器 ６ レーザビーム ８ レーザ加工機 ９ ワーク Ｐ0 初期パルス周波数 Ｑ0 初期パルスデューティ比 Ｐ パルス周波数増加量 Ｑ パルスデューティ比増加量 Ｔ 時間幅 Ｎ 増加回数
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年１２月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザ加工における穴明け加工方法にお
    いて、初期パルス周波数及びパルスデューティー比で加
    工を開始し、所定時間が経過する毎にパルス周波数及び
    パルスデューティー比を所定増加量だけ増加させ、所定
    回数だけ増加させた後は、パルス周波数及びパルスデュ
    ーティー比を増加させることなく、加工終了まで穴明け
    加工を行うことを特徴とするレーザ加工における穴明け
    加工方法。
  2. 【請求項２】 レーザ加工における穴明け加工方法にお
    いて、初期パルス周波数及びパルスデューティー比で加
    工を開始し、所定時間が経過する毎にパルス周波数及び
    パルスデューティー比を所定増加量だけ増加させ、加工
    開始から所定時間が経過した後は、パルス周波数及びパ
    ルスデューティー比を増加させることなく加工終了まで
    穴明け加工を行うことを特徴とするレーザ加工における
    穴明け加工方法。
  3. 【請求項３】 上記初期パルス周波数及びパルスデュー
    ティー比、上記所定時間、上記パルス周波数及びパルス
    デューティー比の所定増加量、および上記増加回数は加
    工しようとする板厚，レーザのピーク出力によって変え
    る請求項１記載のレーザ加工における穴明け加工方法。
  4. 【請求項４】 上記初期パルス周波数及びパルスデュー
    ティー比、上記所定時間、上記パルス周波数及びパルス
    デューティー比の所定増加量、および上記パルス周波数
    及びパルスデューティー比の増加を停止させる加工開始
    からの時間は、加工しようとする板厚，レーザのピーク
    出力によって変える請求項２記載のレーザ加工における
    穴明け加工方法。
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