[發明專利]用于利用激光加工設備加工工件的方法和激光加工設備

在審

• 申請號: 201380063252.2
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN104981317A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: C.普呂斯;C.多爾德;G.埃伯勒
• 申請（專利權）人: 埃瓦格股份公司
• 主分類號: B23K26/06
• 分類號: B23K26/06;B23K26/064;B23K26/08;B23K26/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 盧江;劉春元

技術領域

本發明涉及用于利用借助于激光束來加工工件的激光加工設備加工工件的方法以及激光加工設備。

背景技術

根據本發明的方法或根據本發明的激光加工設備用于：在工件上剝離材料，尤其以便在工件上產生切削刃、前刀面和/或后刀面并且制造切割工具。

這種方法和激光加工設備例如從DE?10?2009?044?316?A1中已知。激光束脈沖在脈沖或陰影面之內被定向在工件表面上并且在那里射到工件上。在激光束脈沖的射中位置處，材料被從工件上剝離。通過工件和陰影面之間的相對移動，于是根據所述移動在工件上執行材料剝離。陰影面在此類似于銑工具或其他的切削工具相對于工件移動。

發明內容

該方法證實為是極其成功的。本發明基于如下任務，改進已知的設備或已知的方法，以便改進制造的產品、例如切割工具或者加工的工件的質量。

所述任務根據具有專利權利要求1的特征的方法并且通過具有專利權利要求15的特征的激光加工設備來解決。

根據本發明，借助于激光器產生激光束。所述激光器優選為脈沖激光器，使得激光束通過激光束脈沖形成。在激光束的光路中存在能由控制單元控制的偏轉裝置。由激光器放射的入射到偏轉裝置中的激光在工件加工期間被偏轉到至少兩個空間方向上并且在具有預先給定的輪廓的陰影面之內被定向到工件表面上。在陰影面之內，通過偏轉裝置，被偏轉的激光束的射中位置沿著至少一個預先給定的螺旋軌道移動。螺旋軌道從中心至外部的軌道端點的半徑大致對應于陰影面的半徑。所述陰影面和工件在加工期間借助于定位裝置相對彼此定位和定向并且尤其也相對彼此移動。優選地，定位裝置具有多個旋轉軸和/或線性軸形式的機器軸以用于工件和偏轉裝置相對彼此定位和/或移動。

根據本發明，根據加工任務和/或工件材料和/或激光器的脈沖持續時間或脈沖頻率和/或設定的激光功率和/或其他的影響加工的邊界條件，通過選擇或設定至少一個螺旋軌道參數來設定激光器在陰影面之內的能量輸入，所述螺旋軌道參數描述螺旋軌道從中心至外部的軌道端點的變化。能夠至少將螺旋軌道的線間距用作為螺旋軌道參數。螺旋軌道的線間距能夠理解為螺旋軌道的兩個直接相鄰的與伸展經過螺旋軌道的中心的直線或軸的交點之間的間距。換而言之，沿徑向方向，將始于螺旋軌道的中心的螺旋軌道的各個螺旋回轉的間距看作線間距。線間距優選地是不均勻的并且能夠例如始于螺旋軌道的中心徑向向外連續增加或連續減小地設定。

根據線間距，預先給定在陰影面之內的激光束的能量輸入的分布。能量輸入例如在陰影面的邊緣區域中和/或在陰影面的中央中大于在陰影面的其他的位置處的。因此，能夠經由線間距設定用于材料剝離的適當的剝離輪廓，所述剝離輪廓在陰影面和工件之間的相對移動中產生。由此，能夠經由線間距設定用于當前加工任務的剝離輪廓并且據此校準。

在工件加工期間，陰影面沿著工件表面移動并且在此產生材料剝離，當陰影面完全地在工件表面內射到工件上且不僅僅部分地與工件表面重疊時，所述材料剝離具有槽的形狀。在此產生剝離輪廓，這就是說所述剝離輪廓對應于制造的槽的橫截面輪廓。經由線間距和必要時另外的螺旋軌道參數能夠影響剝離輪廓并且匹配于加工任務。在徑向從螺旋軌道的中心向外觀察下降的線間距的情況下，能夠產生剝離輪廓的更陡的槽側壁或側壁。這例如在用于在剝離輪廓的側壁上實現小的表面粗糙度的刨光時是有利的。在刨光工件時，僅需要少的材料剝離，使得在陰影面的中央引入的、用于激光剝離的能量相對于在陰影面的邊緣區域中的較高的能量輸入能夠被降低。通過這種設定也能夠實現小的切削刃半徑。

相反地，經由設定線間距能夠降低剝離輪廓的側壁斜度并且對此總地引入到陰影面中的激光能量在陰影面的中央中的較高的份額負責：在槽底或在剝離輪廓的基底處實現足夠高并且盡可能均勻的材料剝離。這種設定適合于可以說在工件粗加工時實現高的材料剝離速率。