[發(fā)明專利]通過激光束加工工件的方法、激光刀具、激光加工機(jī)、及機(jī)器控制

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480048844.1
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN105658372B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彼得.希爾德布蘭德;戈特弗里德·萊尼克
• 申請（專利權(quán)）人: 薩澳激光有限公司
• 主分類號: B23K26/354
• 分類號: B23K26/354;B23K26/02;B23K26/362;B23K26/082;B23K26/0622
• 代理公司: 蘇州慧通知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32239
• 代理人: 丁秀華

本發(fā)明涉及一種用于通過從刀具頭放射出的脈沖激光束加工工件的方法，其中所述脈沖激光束被在工件和刀具頭之間的一個(gè)恒定相對位置上，引導(dǎo)掃過所述工件表面，所述工件可以被連續(xù)地在第一和另一個(gè)第二相對位置上加工。在所述第二相對位置上的操作參數(shù)被控制成，以使得在所述第二相對位置上產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)激光脈沖擊中位置相對于從所述第一相對位置產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)激光脈沖擊中位置具有一個(gè)規(guī)定的位置，尤其位于一個(gè)由所述第一相對位置在該工件表面產(chǎn)生的多個(gè)激光脈沖擊中位置所定義的一維或二維網(wǎng)格中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求前序部分所述涉及一種通過激光束加工工件的加工方法，還涉及一種激光刀具、一種激光加工機(jī)和一種機(jī)器控制。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)，除了別的以外，還有DE 1017322A、WO2000/18535、DE 10324439A、DE10352402A、DE102004013475A、EP1613447A1、DE1021007012816、DE102007012815A、DE102007016056A。

圖1示意性展示了一種現(xiàn)有機(jī)床1。該機(jī)器1包括一個(gè)機(jī)座16。其上可調(diào)節(jié)地安裝有一工件臺14，其在運(yùn)行時(shí)持有被牢固地安裝在其上的工件11。所述工件臺14相對于框架16的可調(diào)性可以為平移和/或旋轉(zhuǎn)地沿著和/或圍繞一個(gè)或多個(gè)平移軸和/或旋轉(zhuǎn)軸。圖中這些軸由15標(biāo)示。該機(jī)器框架16上還安裝有一激光刀具頭13。它可能通過標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)軸器(HSK、錐形、...)可以進(jìn)行更換、插入和拆卸。另外，所述刀具頭13可能可以沿著或圍繞一個(gè)或多個(gè)平移和/或旋轉(zhuǎn)軸17相對于設(shè)備框架16進(jìn)行調(diào)節(jié)。

所述激光刀具頭13發(fā)射一激光束12，其擊中工件表面10并導(dǎo)致那里材料液化蒸發(fā)。所述激光束12通常并非為連續(xù)激光束，而是一個(gè)脈沖激光。其脈沖功率通常足夠高以致一單個(gè)脈沖單獨(dú)便足以引起材料蒸發(fā)。使用掃描儀和合適的光學(xué)器件，該激光束、尤其其焦點(diǎn)被引導(dǎo)按所需穿過空間。

一個(gè)控制器18通過頭部13中的致動器控制所述激光束12、以及尤其激光束12焦點(diǎn)在空間中的位置。它還控制所述軸15和17和其它機(jī)器部件。傳感裝置19例如可能三維測量已加工出的空腔或者可能檢測所述激光束在工件上的瞬時(shí)位置并可能將其以合適的格式提供給控制器18。一個(gè)存儲部18a保持加工數(shù)據(jù)，該加工數(shù)據(jù)可能包括用于數(shù)控機(jī)床加工程序的程序數(shù)據(jù)。

所述工件11可能是金屬材料或者陶瓷或者樹脂。然而，它還可能是某載體的涂料覆蓋層。待加工結(jié)構(gòu)可能是一個(gè)大空腔或可能是很難到達(dá)的空腔深處的某種表面處理。

作為示例，以下假設(shè)加工用于車輛儀表盤的壓鑄型。這里假設(shè)大體形狀已經(jīng)加工完成，而所描述的機(jī)器須塑造一個(gè)適當(dāng)?shù)谋砻娼Y(jié)構(gòu)。由于是對鑄模進(jìn)行加工，所以所形成的為相反形狀。該工件相對較大，可能具有至少為1.0平方米或至少1平方米的表面。對于方形，這相當(dāng)于至少31厘米或1米的工件表面的邊長。

激光頭13通常不能產(chǎn)生如此高的偏轉(zhuǎn)，或者能產(chǎn)生但須付出顯著的質(zhì)量損失。出于這個(gè)原因，經(jīng)常的做法是將工件表面分成若干段，然后從一個(gè)相應(yīng)的工件11和刀具頭13之間恒定相對位置對每段進(jìn)行機(jī)加工。當(dāng)該段的加工完成后，通過軸15和17使工件相對刀具頭移動并適當(dāng)?shù)乜刂扑鼈儯沟迷谝粋€(gè)新的相對位置上可對一段新的工件段進(jìn)行加工。

圖2顯示了按一已知方式對某個(gè)工件的劃分。所示工件可以是帶有四個(gè)孔的按鈕的鑄造模具，在模具中圓圈表示的四個(gè)立柱便為這些孔而留。10為工件表面上的一個(gè)空腔。這里假設(shè)，該工件表面的整體尺寸過大，以致不能由刀具頭13和工件11之間一個(gè)單一相對位置便將它加工完成。因此，該工件表面被分成段21a、21b、21c、21d，其中所述劃分是一個(gè)邏輯分割，而不是真正的分割。針對相應(yīng)的段，將對工件和刀具頭之間相應(yīng)的特定相對位置進(jìn)行調(diào)整，從該位置對該段進(jìn)行加工。所述分割和相應(yīng)相對位置的設(shè)定兩者是按照不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。一個(gè)可以是按照優(yōu)化入射角。另一個(gè)可以按照避免遮擋或碰撞。