４．偏心加工のシミュレーションと基礎実験 4.1 偏心加工のシミュレーション （X軸周りの回転）方向（Y軸周りの回転）方向 さ粗面表m 4mm1µm4mm1µm4mm1µm70mrad20µrad70mrad25µrad表２ アクチュエータの位置決め性能 アシストガス用ノズル中心軸に対し，レーザビームの光軸を偏心させることにより，アシストガスへの影響を検討するため，レーザ切断加工をモデル化し，有限要素法を用いた流体解析よりシミュレーションを行う． アシストガスの供給圧力を0.6Mpa，加工物の板厚を2mm，アシストガス用ノズルから加工物までの距離を1mmにし，偏心量をそれぞれ0，0.1，0.3，0.5mmにして計算したアシストガスの速度の分布図を図12に示す．シミュレーション結果から明らかなように，偏心量をそれぞれ0，0.1，0.3，0.5mmにするとき，ガス噴出速度は731.46m/s， 755.19m/s，824.07m/s，901.82m/sとなり，ガスが加工物に到達するときの速度は11.58m/s，27.53m/s，39.89m/s，49.03m/sとなった．偏心量の増加とともに，ガス噴出速度も加工物に到達するときの速度も大きくなった．レーザビームの光軸の偏心のため，アシストガスによりレーザ照射で発生した溶融物の流れをコントロールでき，ガスの消費量も低減できると考えられる． (a) 偏心量：0mm (b) 偏心量：0.3mm (c) 偏心量：0.3mm (d) 偏心量：0.5mm 図12 アシストガスの速度の分布 4.2 偏心加工の基礎実験 レーザビームの光軸の偏心により，加工速度と加工精度スストトロローーククX軸方向Y軸方向Z軸方向分分解解能能ババンンドド幅幅への影響を検討するため，YAGレーザ加工機を用いて切断加工の基礎実験を行う．ガスの圧力を0.5Mpa，加工物の板厚を2mm，加工物までの距離を1mmにし，偏心量を0mmと0.1mm，切断速度を1300mm/minと1500mm/minにして加工結果を表３に示す．切断速度を1500mm/minに設定するとき，偏心なしの場合は，加工物を切断できなかった．一方で，0.1mmの偏心の場合は加工物の切断が可能になった． 101Hz101Hz51Hz45Hz42Hz表３ 異なる偏心量と切断速度の加工結果 また，切断速度を1300mm/minにし，偏心量を0，0.05，0.10，0.15，0.20，0.25mmにするときの加工結果を表４に示し，切断面の粗さを図13に示す．偏心量の増大とともに，切断面の表面粗さは小さくなり，加工面の品質が良くなっている． レーザ加工の加工速度と加工精度を向上するため，本研究では，磁気浮上の５自由度精密位置決め機能を生かし，偏心量切断速度偏心量 − 267 −表４ 異なる偏心量の加工結果 図13 切断面の粗さ 加工物表面加工物の表面 加工物の裏面 偏心量mm加工物裏面切断面 0mm0.1mm0mm 0.05mm 0.10mm 0.15mm 0.20mm 0.25mm ５．結び 1300mm/min1500mm/min1300mm/min1500mm/min
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