[發明專利]用于以可變的切割速度以激光束切割工件的激光切割設備

有效

• 申請號: 200980144705.8
• 申請日: 2009-09-09
• 公開（公告）號: CN102209606A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 貝亞特·博伊特勒
• 申請（專利權）人: 比斯托尼可激光股份有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/08;B23K26/14;G05B19/416
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 車文;樊衛民

技術領域

本發明涉及一種用于以可變的切割速度沿著切割線以激光束切割工件的激光切割設備。

背景技術

以激光切割工件時通常將激光聚焦到工件表面上，并且在此以如下方式局部地加熱工件，即，熔化激光束焦點附近的工件，直至形成貫穿的洞。如果聚焦的激光束額外地相對于工件運動，則可相應地沿著激光束運動時在工件上抹過的整個軌跡切開(切割)工件。在此，基本上平行于激光束傳播方向并且沿著激光束在切割時抹過的軌跡或多或少地形成光滑的切割面。以下，應將在切割時以激光束去除的工件區域稱作“切割軌跡”。

眾所周知，過程氣體會對各個切割過程產生影響。出于此目的，通常從指向到激光束的焦點范圍上的噴嘴中，以壓力將一種或多種過程氣體噴流到通過激光束的作用而熔化的材料上。這可對切割的效果和所產生的切割面的各自的質量具有影響(例如，考慮到其商業的激光切割設備，通常應靈活地以如下方式設計，即，該激光切割設備能依賴于用戶各自的需求完成各式各樣的任務；該激光切割設備可以例如切割不同厚度并且由不同材料構成的工件，并且該激光切割設備應該適用于產生帶有任意形狀(例如，直線輪廓、呈圈形的輪廓，帶有一個或多個角的輪廓)和不同尺寸(小輪廓，大輪廓)的輪廓，并且該激光切割設備優選地具有高質量(切割面應該盡可能地平整和均勻)和高切割速度(每單位時間在激光束運動方向上的進給量應該盡可能大)。

為能實現這些任務，激光切割設備通常擁有能運動的工作頭部，用于將激光束置于各個工件上，該加工頭部包括可調整的聚焦光學器件和用于以過程氣體沖擊各個工件的裝置。另外，通常存在用于規定各“切割線”的用戶界面，也就是說，用戶能夠通過該用戶界面定義工件在切割過程期間應理想地獲得的輪廓的幾何形狀。另外，該激光切割設備通常擁有調控裝置，用于調控加工頭部沿著各個規定出的切割線相對于各個工件進行運動，并且用于調控切割過程的多個過程量。

通過調控加工頭部的運動實現的是，在切割過程期間能沿著切割線產生激光束的切割軌跡。激光切割機通常擁有用于加工頭部的數字軌跡調控裝置。為了執行軌跡調控，通常激光束的“最小軌跡精確度”的數據是足夠的，也就是說，激光束的切割軌跡與各規定的切割線之間可允許的最大偏移的數據是足夠的。在這些數據的基礎上，該調控裝置可以調控加工頭部每次的位置和每次的進給量或速度。

特別的挑戰在于調控切割過程的過程量，也就是說，調控所有除調控加工頭部的運動(軌跡調控)之外對切割過程的結果產生影響的參數。這就表明，并不存在用于任意應用方式的(獨立于待切割輪廓的形狀和大小且獨立于各個工件的厚度和材料的)最理想的過程參數數據組。

例如可行的是，提供一種過程參數的數據組(例如，激光功率、聚焦光學器件的調設和供應過程氣體的參數)，在該數據組的基礎上能夠以高速度(也就是說，以大的每單位時間進給量)切割出長形的、直線形的或近似于直線形的輪廓，尤其是在薄板帶有小于2mm的厚度的情況下。“直線形的或近似于直線形的輪廓”應意味著：所屬的切割線不具有換向(也就是說，切割線的相鄰的區段處在一條直線上)或只有“小的”換向(也就是說，切割線的相鄰的區段雖然不處在一條直線上，但這些區段的方向彼此之間僅以小于1°的“小的”角度而彼此偏移)。當預定的切割線要求加工頭部進行“大的”換向時(例如在轉過帶有90°或更大角的轉角的運動的情況中)，在換向期間，在加工頭部速度過大時，加工頭部的軌跡調控會導致加工頭部與預定的切割線之間出現大的偏移。在此情況下所產生的切割邊的輪廓大多數情況下不滿足精確度的要求。但如果以降低的速度實行該“大的”換向，該速度基于軌跡調控在換向的區域中與切割線之間只引起較小的(必要時最小的)偏移，但仍保持同樣的過程參數數據組(在該過程參數數據組的基礎上能以高速度切割長形的、直線形的或近似于直線形的輪廓的過程參數數據)的話，通常在換向的區域中會得到有缺陷的帶有無法接受的粗糙度的有缺陷的切割邊。

JP?07?195186公開了一種激光切割設備，在該激光切割設備中，當速度在轉角點P5的方向上減小時，如激光功率、頻率、運行模式、過程氣體種類、氣體壓力等的機器配置保持恒定。在轉角加工期間，當在轉角點P5上在預定的停留時間T3中速度為零時，將對調設進行改變。如果速度再次提高，則再次復位到速度降低之前所處的調設中。