高性能ノズルを用いたシングルモードファイバーレーザによる精密切断加工

使用高性能喷嘴的单模光纤激光器进行精密切割加工

• 批准号: 17760107
• 负责人: 岡本 康寛
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760107/
• 关键词: ファイバーレーザ; ノズル; アシストガス; 精密切断; Qスイッチ; 銅; 薄板; ドロス

集光性に優れるシングルモードファイバーレーザを用いた薄板の精密切断加工法を確立することを目的に,本年度は実験装置および溶融金属の除去能力に優れる高性能ノズルの設計,製作を行い,以下のような所見が得られた.1.シングルモードファイバーレーザから出力されるレーザビームの品質を損ねることなく,加工点において微小スポットに集光できるようなレーザ光照射ヘッドを設計,製作した.本照射ヘッドは集光レンズ中央にレーザ光を導けることから集光性が良好であり,10〜20umのスポットに集光できる.また,ノズル部をレーザ光軸に対して垂直面内で移動できる構造となっており,ノズル中心軸とレーザ光軸の詳細な調整が可能である.さらに,上方より加工部をCCDカメラにて観察できる機構も取り入れており,XY平面の位置決めを容易とした.2.既存のXYZ-3軸位置決めステージの下に,面調整機構を設置した.これにより,試料面に対するレーザ光軸の角度,およびレーザ光軸方向への試料の位置決めを高精度に行うことができ,再現性の高いレーザ光照射実験が可能となった.3.溶融金属の除去能力に優れるノズルとして,設計圧力に着目して数種類のラバルスロートノズルを設計,製作した.第1に,ノズルから噴出されるアシストガスの自由噴流形状をシュリーレン法にて観察したところ,いずれのノズルにおいても垂直衝撃波面の存在しない適正膨張流れとなっていることが確認できた.第2に,レーザ加工結果に大きく作用する試料上圧力を測定したところ,ストレートスロートノズルよりもラバルスロートノズルの方が高い試料上圧力が得られた.また,設計圧力を適正とすることで,試料上ガス圧が変動する不安定領域の発生範囲が減少し,より低い供給圧力においても高い試料上ガス圧が得られることが明らかとなった.

The light-gathering quality of the light-gathering material has been established using the thin plate precision cutting processing method. , this year's は実験 device has the ability to remove molten metal and is designed and manufactured by the superior れる high-performance のズルの, the following のような见が得られた.1.シングルモードファイバーレーザから output, quality, and qualityく, Processing point においてMicro light できるようなレーザLight irradiation ヘッドをDesign and production した.This irradiation ヘッドは光レンズ中にレーザ光をguidingけることからGood light-gathering properties,10~20umのスポットに光できる.また,ノズル部をレーザoptical axis に対して vertical plane movement できる structure となっており, ノズルcentral axis とレーIt is possible to adjust the optical axis in detail, and the upper part of the machining department can check the CCD and the mechanism of the optical axis. It is easy to adjust the XY plane position. 2. Existing XYZ-3 axis position adjustment machine The structure setting is the angle of the specimen surface, the angle of the optical axis, the direction of the optical axis, and the position of the specimen. High precision, high reproducibility, light irradiation, and possible removal of molten metal. 3. Molten metal removal ability优れるノズルとして,Design pressure force に目してSeveral kinds of のラバルスロートノズルをDesign, production した.No. 1に,ノズルからされるアシストガスのfree jet shapeをシュリーレン法にて観泽したところ,いずれのノズルにおいてもThe existence of the vertical impact wave surface is confirmed by the positive expansion expansion flow れとなっていることが. The second に, レーザ processing result The effect of the large amount of fruit is the measurement of the pressure force on the sample.トレートスロートノズルよりもラバルスロートノズルThe pressure on the specimen is high and the pressure on the specimen is high. The design pressure is just right. The pressure on the specimen is unstable. The domain is low and the supply pressure is low, and the supply pressure is high and the sample is high.

项目成果

Precision Cutting of Thin Metal Plate by Single Mode Fiber Laser with Newly Designed Nozzle

新型喷嘴单模光纤激光器精密切割金属薄板

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proceeings of International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century
• 作者: 石井 宏樹;日下 正広;木村 真晃;Hirokazu TAHARA
• 通讯作者: Hirokazu TAHARA