JPH0323276B2 - - Google Patents
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- JPH0323276B2 JPH0323276B2 JP58038919A JP3891983A JPH0323276B2 JP H0323276 B2 JPH0323276 B2 JP H0323276B2 JP 58038919 A JP58038919 A JP 58038919A JP 3891983 A JP3891983 A JP 3891983A JP H0323276 B2 JPH0323276 B2 JP H0323276B2
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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
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
- B23K26/1476—Features inside the nozzle for feeding the fluid stream through the nozzle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ加工装置に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a laser processing device.
レーザ光を集束レンズによつて集束し被加工体
に照射しつつ加工を行うレーザ加工装置は公知で
あり広く利用されている。また、この他の装置と
しては、レーザ発振器とプラズマ発生器等とを併
用し、加工効率をより向上させて加工を行うレー
ザ加工装置も開発され利用されつつある。 2. Description of the Related Art Laser processing apparatuses that perform processing while focusing laser light using a focusing lens and irradiating it onto a workpiece are well known and widely used. Further, as another device, a laser processing device that uses a laser oscillator, a plasma generator, etc. in combination to perform processing with improved processing efficiency has been developed and is being used.
然しながら、上記のそれぞれのレーザ加工装置
は従来一般のレーザ加工装置に比べれば加工効率
及び加工速度は大幅に向上したが、まだまだその
加工効率及び加工速度は低いものであり、また、
被加工体の材質等によつては加工がしにくいと云
う問題点があつた。 However, although the processing efficiency and processing speed of each of the above-mentioned laser processing devices has been significantly improved compared to conventional general laser processing devices, the processing efficiency and processing speed are still low.
There was a problem in that it was difficult to process depending on the material of the workpiece.
本発明は叙上の観点に立つてなされたものであ
つて、その目的とするところは、加工効率及び加
工速度が極めて高く、被加工体の材質等には左右
されず、どのような材質の被加工体であつても確
実に加工することができるレーザ加工装置を提供
しようとするものである。 The present invention has been developed based on the above-mentioned viewpoints, and its purpose is to achieve extremely high processing efficiency and processing speed, and to achieve extremely high processing efficiency and processing speed, regardless of the material of the workpiece. It is an object of the present invention to provide a laser processing apparatus that can reliably process even objects to be processed.
而して、その要旨とするところは、レーザ発振
器から発振されたレーザ光を集束レンズによつて
集束して、被加工体に上記レーザ光を照射しつつ
加工を行うレーザ加工装置に於て、上記被加工体
表面にクセノン光を照射するクセノン光照射装置
と、上記被加工体表面にプラズマガスを供給する
プラズマガス供給装置と、上記被加工体表面に高
圧液を供給する高圧液供給装置を設けることにあ
る。 The gist of this is that in a laser processing device that focuses a laser beam oscillated from a laser oscillator using a focusing lens and performs processing while irradiating the workpiece with the laser beam, A xenon light irradiation device that irradiates the surface of the workpiece with xenon light, a plasma gas supply device that supplies plasma gas to the surface of the workpiece, and a high-pressure liquid supply device that supplies high pressure liquid to the surface of the workpiece. It is to establish.
以下、図面により本発明の詳細を具体的に説明
する。 Hereinafter, the details of the present invention will be specifically explained with reference to the drawings.
図面は、本発明にかかるレーザ加工装置の一実
施例を示す説明図である。 The drawing is an explanatory diagram showing an embodiment of a laser processing apparatus according to the present invention.
第１図中、１はレーザ光照射装置、２はクセノ
ン光照射装置、３，４及び５は反射鏡、５ａは上
記反射鏡５に形成されている小孔、６，７及び８
は上記反射鏡３，４及び５が取り付けられる反射
鏡固定部材、９はハウジング、９ａ及び９ｂは上
記ハウジング９に形成されている孔、１０は集束
レンズ、１１は上記集束レンズ１０を固定する集
束レンズ固定部材、１２はモータ、１２ａは上記
モータ１２のシヤフト、１３はプラズマガス供給
装置、１４はプラズマガス供給管、１５は高圧液
供給装置、１６は被加工体、１７及び１８は上記
被加工体１６をそれぞれＸ軸及びＹ軸方向へ移動
させるクロススライドテーブル、１９は上記被加
工体１６に回転運動を与えるため上記クロススラ
イドテーブル１７上に設けられたターンテーブ
ル、２０，２１及び２２はそれぞれクロススライ
ドテーブル１７及び１８、ターンテーブル１９を
駆動するモータ、２３は前記孔９ｂをレーザ光、
クセノン光及び／又は高圧液ジエツトの噴出口
と、該噴出口と同軸環状のプラズマ噴出口とに分
離する漏斗状の隔壁ノズルである。 In FIG. 1, 1 is a laser beam irradiation device, 2 is a xenon light irradiation device, 3, 4, and 5 are reflecting mirrors, 5a is a small hole formed in the reflecting mirror 5, 6, 7, and 8.
9 is a housing, 9a and 9b are holes formed in the housing 9, 10 is a focusing lens, and 11 is a focusing lens for fixing the focusing lens 10. A lens fixing member, 12 a motor, 12a a shaft of the motor 12, 13 a plasma gas supply device, 14 a plasma gas supply pipe, 15 a high pressure liquid supply device, 16 a workpiece, 17 and 18 the workpiece 19 is a turntable provided on the cross slide table 17 to give rotational motion to the workpiece 16; 20, 21 and 22 are respectively A motor 23 drives the cross slide tables 17 and 18 and the turntable 19, and a laser beam 23 illuminates the hole 9b.
This is a funnel-shaped partition nozzle that is separated into an ejection port for xenon light and/or a high-pressure liquid jet and an annular plasma ejection port coaxial with the ejection port.
また、上記プラズマガス供給管１４からはレー
ザ加工用ガスがレーザ加工に際して導入される
か、該加工用ガス供給を隔壁ノズル２３の上部に
於て行うように構成される。 Further, a laser processing gas is introduced from the plasma gas supply pipe 14 during laser processing, or the processing gas is supplied to the upper part of the partition wall nozzle 23.
而して、レーザ発射装置１及びクセノン光照射
装置２はハウジング９内に取り付けられ、、上記
レーザ発射装置１には、CO2レーザやHe−Neレ
ーザ等の気体レーザ、ルビーレーザやYAGレー
ザ等の固体レーザその他を用い、また必要に応じ
てはＱスイツチ法等によつてより出力を高めるこ
とができるように構成されている。 The laser emitting device 1 and the xenon light irradiating device 2 are installed in the housing 9, and the laser emitting device 1 includes a gas laser such as a CO 2 laser or a He-Ne laser, a ruby laser, a YAG laser, etc. It is constructed so that the output can be further increased by using a solid-state laser or the like, and if necessary, by a Q-switch method or the like.
反射鏡３，４及び５はハウジング９内に反射鏡
固定部材６，７及び８を介して取り付けられてい
る。なお、上記反射鏡のうち反射鏡４は半透明鏡
であり、反射鏡３及び５は全反射鏡である。但
し、反射鏡５にはその中心に高圧液供給装置１５
から噴射される高圧液を通過させるための小孔５
ａが形成されている。 The reflecting mirrors 3, 4 and 5 are mounted within the housing 9 via reflecting mirror fixing members 6, 7 and 8. Incidentally, among the above-mentioned reflecting mirrors, the reflecting mirror 4 is a semi-transparent mirror, and the reflecting mirrors 3 and 5 are total reflecting mirrors. However, the reflecting mirror 5 has a high pressure liquid supply device 15 at its center.
Small hole 5 for passing high pressure liquid injected from
a is formed.
而して、反射鏡４はクセノン光照射装置２から
発射されたクセノン光を反射して行路変更せしめ
ると共に、反射鏡３によつて反射されたレーザ光
を透過する。従つて、上記レーザ発射装置１とク
セノン光照射装置２から発射されたレーザ光及び
クセノン光は、反射鏡４を通過或いは反射した後
一本のビームとなる。 Thus, the reflecting mirror 4 reflects the xenon light emitted from the xenon light irradiation device 2 to change its course, and transmits the laser light reflected by the reflecting mirror 3. Therefore, the laser light and the xenon light emitted from the laser emitting device 1 and the xenon light irradiating device 2 become one beam after passing through or being reflected by the reflecting mirror 4.
ハウジング９の内部には、ハウジング９の内径
と略等しく設定され、集束レンズ１０が取り付け
られた集束レンズ固定部材１１が摺動自在に納め
られている。また、上記ハウジング９の外周壁面
の一端にはモータ１２が取り付けられ、そのシヤ
フト１２ａにはネジが切られ、集束レンズ固定部
材１１に形成されているめねじと噛み合つてい
る。従つて、上記集束レンズ固定部材１１は上記
モータ１２の回転に応じてハウジング９内を図中
Ｘ−Ｘ方向に移動することができる。 Inside the housing 9, a focusing lens fixing member 11, which is set to be approximately equal to the inner diameter of the housing 9 and to which a focusing lens 10 is attached, is slidably housed. A motor 12 is attached to one end of the outer circumferential wall of the housing 9, and its shaft 12a is threaded and engages with a female thread formed on the focusing lens fixing member 11. Therefore, the focusing lens fixing member 11 can move within the housing 9 in the XX direction in the figure in response to the rotation of the motor 12.
反射鏡５は上記反射鏡３及び４により一本にさ
れ、且つ上記集束レンズ１０によつて集束された
ビームを行路変更せしめ、被加工体１６の加工す
べき部分に投光せしめる。更に、上記反射鏡５の
中心部に設けられている小孔５ａを介して高圧液
供給装置１５からの高圧液のジエツトが供給さ
れ、上記被加工体１６の加工点に高圧力で供給せ
しめられる。 The reflecting mirror 5 changes the path of the beam, which is combined by the reflecting mirrors 3 and 4 and focused by the focusing lens 10, and projects it onto the part of the workpiece 16 to be processed. Further, a jet of high pressure liquid is supplied from a high pressure liquid supply device 15 through a small hole 5a provided in the center of the reflecting mirror 5, and is supplied at high pressure to the processing point of the workpiece 16. .
なお、上記集束レンズ固定部材１１をＸ−Ｘ方
向に移動させるモータ１２、クロススライドテー
ブル１７，１８、ターンテーブル１９をそれぞれ
移動せしめるモータ２０，２１及び２２、プラズ
マガス及び高圧液の噴出供給量等は予め定められ
たプログラムに従つて図示されていない数値制御
装置によつて一括制御される。 In addition, the motor 12 that moves the focusing lens fixing member 11 in the XX direction, the motors 20, 21, and 22 that move the cross slide tables 17, 18, and turntable 19, respectively, the amount of ejection and supply of plasma gas and high-pressure liquid, etc. are collectively controlled by a numerical control device (not shown) according to a predetermined program.
本発明にかかるレーザ加工装置によつて加工を
行なう際には、被加工体１６の加工すべき部分
に、ハウジング９の先端の孔９ｂを通じてプラズ
マガス供給装置１３からのプラズマガスが供給さ
れると共に、高圧液供給装置１５から噴射され反
射鏡５の中心孔５ａを通過し更に漏斗状の隔壁ノ
ズル２３の中心孔を通過した高圧液が吹きつけら
れる。高圧液としては水若しくは被加工体１６の
材質等によつて酸又はアルカリ等の液を使用し、
これを1500Kg／cm2程度の高圧で吹きつける。これ
と同時に、被加工体１６の加工すべき部分には、
レーザ発射装置１及びクセノン光照射装置２から
発射され集束レンズ１０によつて充分に集束され
たレーザビーム及びクセノン光が照射される。 When processing with the laser processing device according to the present invention, plasma gas is supplied from the plasma gas supply device 13 to the portion of the workpiece 16 to be processed through the hole 9b at the tip of the housing 9. The high-pressure liquid is sprayed from the high-pressure liquid supply device 15, passes through the center hole 5a of the reflecting mirror 5, and further passes through the center hole of the funnel-shaped partition nozzle 23. As the high-pressure liquid, water or a liquid such as acid or alkali is used depending on the material of the workpiece 16, etc.
This is sprayed at a high pressure of about 1500 kg/cm 2 . At the same time, the part of the workpiece 16 to be machined is
Laser beams and xenon light emitted from the laser emitting device 1 and the xenon light irradiating device 2 and sufficiently focused by the focusing lens 10 are irradiated.
レーザ光と同一光路を通るクセノン光は、その
減衰分を補うよう、クセノン光照射装置２として
出力30W程度の充分に強力な光源を使用する。 In order to compensate for the attenuation of the xenon light passing through the same optical path as the laser light, a sufficiently powerful light source with an output of about 30 W is used as the xenon light irradiation device 2.
而して、ハウジング９の孔９ｂから被加工体１
６の加工すべき部分に供給されたプラズマガス
は、上記集束されたレーザ及びクセノン光によつ
て最も効率的に予熱され、更に上記高圧液供給装
置１５から1500Kg／cm2程度の高圧力で噴出供給さ
れた水の圧力との作用によつて被加工体１６の加
工すべき部分に加工が施されることになる。 Thus, the workpiece 1 is removed from the hole 9b of the housing 9.
The plasma gas supplied to the part to be processed in 6 is most efficiently preheated by the focused laser and xenon light, and is further jetted out from the high pressure liquid supply device 15 at a high pressure of about 1500 kg/cm 2 . The portion of the workpiece 16 to be processed is processed by the action of the supplied water pressure.
このとき、高圧液は、加工部分で溶融、気化し
た被加工体材料を加工部分から効率よく排除する
役割を果たすと共に、これに加えて、高圧水が被
加工体１６の加工すべき部分に供給されると、上
記レーザビームによつて水の分子はイオン化され
ることになる。熱しながら、このイオン化された
状態は極めて不安定な状態であるため、イオン化
された水の分子は瞬時に元の状態に戻ろうとして
再結合するのであるが、上記イオン化された水が
再結合する際には高いエネルギを放出することに
なる。 At this time, the high-pressure liquid plays the role of efficiently removing the workpiece material that has been melted and vaporized in the processing part from the processing part, and in addition, high-pressure water is supplied to the part of the workpiece 16 to be processed. Then, the water molecules will be ionized by the laser beam. While heating, this ionized state is extremely unstable, so the ionized water molecules instantly try to return to their original state and recombine; however, the ionized water recombines. In some cases, a high amount of energy will be emitted.
従つて、レーザ光及びクセノン光の作用に加
え、プラズマガスと高圧力で噴出される水の圧
力、更に上記水の分子がイオン化され、然るのち
再結合する際に発生する熱の作用とによつて、被
加工体１６に高効率で加工が施されるものであ
る。 Therefore, in addition to the effects of laser light and xenon light, the plasma gas and the pressure of high-pressure water are also affected by the effects of heat generated when the water molecules are ionized and then recombined. Therefore, the workpiece 16 can be processed with high efficiency.
特に、SiCを被加工体とし、200WのCO2レーザ
発射装置と30Wのクセノン光照射装置を使用し、
水を圧力1500Kg／cm2、噴出量0.05c.c.／minで供給
して加工を行なつた場合には、被加工体の加工面
荒さを10μRmax、加工速度を0.23ｇ／minとする
ことができた。なお、従来一般のレーザ加工装置
を用いて加工を行なつた場合には、被加工体の加
工面荒さは12μRmax、加工速度は0.06ｇ／minで
あつた。 In particular, we use SiC as the workpiece and use a 200W CO 2 laser emitting device and a 30W xenon light irradiating device.
When machining was performed by supplying water at a pressure of 1500 Kg/cm 2 and a jetting amount of 0.05 cc/min, the machined surface roughness of the workpiece could be 10 μRmax and the machining speed was 0.23 g/min. . In addition, when machining was performed using a conventional general laser machining device, the machined surface roughness of the workpiece was 12 μRmax and the machining speed was 0.06 g/min.
なお、高圧液供給装置１５から供給する液とし
ては通常は水を使用するが、被加工体１６の材質
がセラミツクス、アルミナ及びガラス等の場合に
は酸液を使用し、金属及び酸化膜を有する金属、
二酸化チタン又は一部分が酸化物であるようなも
の等の加工にはアルカリ液を使用することが推奨
される。 Note that water is normally used as the liquid supplied from the high-pressure liquid supply device 15, but when the material of the workpiece 16 is ceramics, alumina, glass, etc., an acid liquid is used, and when the material of the workpiece 16 is ceramic, alumina, glass, etc., an acid liquid is used. metal,
It is recommended to use an alkaline solution when processing titanium dioxide or other materials that are partially oxides.
本発明は叙上の如く構成されるので、本発明に
かかるレーザ加工装置による時には、レーザ光、
クセノン光、高圧液ジエツト及びプラズマガスの
任意組合せによる加工が可能となるから、被加工
体の材質等に左右されることなく、どのような材
質の被加工体であつても確実、且つ短時間に加工
することができるのである。 Since the present invention is configured as described above, when the laser processing apparatus according to the present invention is used, laser beams,
Since processing can be performed using any combination of xenon light, high pressure liquid jet, and plasma gas, processing can be performed reliably and in a short time regardless of the material of the workpiece, regardless of the material of the workpiece. It can be processed into
なお、本発明は叙上の実施例に限定されるもの
ではない。即ち、例えば、本実施例においては被
加工体をクロススライドテーブル上に設けられた
ターンテーブルに搭載して加工するようにした
が、被加工体を作業台に固定し、レーザ発射装置
を移動させて加工をするように構成したり、また
高圧液供給装置１５の噴出ノズルを反射鏡５と隔
壁ノズル２３間に設置及び退避可能に設けると
か、高圧液のジエツトと光ビームとを孔９ｂ先の
被加工体１６表面上に於て微小角度で一点に合流
する構成とすることも可能である。その他レーザ
発射装置及びクセノン光照射装置の取り付け位
置、上記レーザ発射装置及びクセノン光照射装置
から照射されたレーザ光及びクセノン光の集束方
法、更には各部の制御の方法等は本発明の目的の
範囲内で自由に設計変更できるものであつて本発
明はそれらの総てを包摂するものである。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. That is, for example, in this embodiment, the workpiece was mounted on a turntable provided on a cross slide table and processed, but the workpiece was fixed to a workbench and the laser emitting device was moved. Alternatively, the jet nozzle of the high-pressure liquid supply device 15 may be installed and retracted between the reflecting mirror 5 and the partition wall nozzle 23, or the jet of high-pressure liquid and the light beam may be connected to the tip of the hole 9b. It is also possible to have a configuration in which they merge at one point on the surface of the workpiece 16 at a minute angle. Other details such as the mounting position of the laser emitting device and the xenon light irradiation device, the method of focusing the laser light and xenon light irradiated from the laser emitting device and the xenon light irradiation device, and the method of controlling each part are within the scope of the present invention. The design can be changed freely within the scope of the present invention, and the present invention encompasses all of them.
図面は、本発明にかかるレーザ発射装置の一実
施例を示す説明図である。
１……レーザ発射装置、２……クセノン光照射
装置、３，４，５……反射鏡、６，７，８……反
射鏡固定部材、９……ハウジング、９ａ，９ｂ…
…孔、１０……集束レンズ、１１……集束レンズ
固定部材、１２……モータ、１２ａ……シヤフ
ト、１３……プラズマガス供給装置、１５……高
圧液供給装置、１６……被加工体、１７，１８…
…クロススライドテーブル、１９……ターンテー
ブル、２０，２１，２２……モータ、２３……隔
壁ノズル。
The drawing is an explanatory view showing one embodiment of a laser emitting device according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Laser emitting device, 2... Xenon light irradiation device, 3, 4, 5... Reflecting mirror, 6, 7, 8... Reflecting mirror fixing member, 9... Housing, 9a, 9b...
... Hole, 10 ... Focusing lens, 11 ... Focusing lens fixing member, 12 ... Motor, 12a ... Shaft, 13 ... Plasma gas supply device, 15 ... High pressure liquid supply device, 16 ... Workpiece, 17,18...
...Cross slide table, 19... Turntable, 20, 21, 22... Motor, 23... Bulkhead nozzle.
Claims (1)
レンズによつて集束し、被加工体に上記レーザ光
を照射しつつ加工を行うレーザ加工装置に於て、 上記被加工体表面にクセノン光を照射するクセ
ノン光照射装置を設けると共に、更に上記被加工
体表面にプラズマガス及び高圧液を供給するため
のプラズマガス供給装置及び高圧液供給装置を設
けたことを特徴とする上記のレーザ加工装置。 ２ 上記高圧液が水である特許請求の範囲第１項
記載のレーザ加工装置。 ３ 上記高圧液が酸液である特許請求の範囲第１
項記載のレーザ加工装置。 ４ 上記高圧液がアルカリ液である特許請求の範
囲第１項記載のレーザ加工装置。[Scope of Claims] 1. In a laser processing device that focuses laser light emitted from a laser oscillator using a focusing lens and processes a workpiece while irradiating the laser light onto the workpiece, the surface of the workpiece is A xenon light irradiation device for irradiating xenon light onto the workpiece is provided, and a plasma gas supply device and a high pressure liquid supply device are further provided for supplying plasma gas and high pressure liquid to the surface of the workpiece. Laser processing equipment. 2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the high pressure liquid is water. 3. Claim 1, wherein the high pressure liquid is an acid liquid.
The laser processing device described in Section 1. 4. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the high pressure liquid is an alkaline liquid.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58038919A JPS59166391A (en) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | Laser working device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58038919A JPS59166391A (en) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | Laser working device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59166391A JPS59166391A (en) | 1984-09-19 |
| JPH0323276B2 true JPH0323276B2 (en) | 1991-03-28 |
Family
ID=12538619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58038919A Granted JPS59166391A (en) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | Laser working device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59166391A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61121837A (en) * | 1984-11-19 | 1986-06-09 | Inoue Japax Res Inc | Fluid jet machining device |
-
1983
- 1983-03-11 JP JP58038919A patent/JPS59166391A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59166391A (en) | 1984-09-19 |
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