[發(fā)明專利]用于加工工件的設備、激光加工機和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980025467.2
• 申請日: 2019-04-09
• 公開（公告）號: CN112004633A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設計）人: D·弗拉姆;T·黑克爾
• 申請（專利權(quán)）人: 通快機床兩合公司
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B23K26/06;B23K26/067;B23K26/08;B23K26/38;G02B27/28;G02B6/27
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 郭毅

本發(fā)明涉及一種用于借助至少一個激光束(9)來加工工件的設備，尤其是激光加工頭(4)，所述設備包括：至少一個雙折射分束器元件(10)，其用于將入射在所述雙折射分束器元件(10)的射束入射面(12)上的激光束(9)分離成兩個子射束(11a，11b)，其中，所述雙折射分束器元件(10)具有不平行于所述射束入射面(12)地定向的用于所述兩個子射束(11a，11b)的出射的射束出射面(13)，以及聚焦光學器件(16)，所述聚焦光學器件用于將所述子射束(11a，11b)聚焦在聚焦平面(2a)中的至少兩個聚焦面(F1，F(xiàn)2)上，其中，所述雙折射分束器元件(10)的所述射束入射面(12)以及優(yōu)選所述射束出射面(13)相對于所述聚焦光學器件(16)的光軸(15)傾斜地定向。所述設備構(gòu)造成，將所述激光束(9)垂直于所述射束入射面(12)地輻射到所述雙折射分束器元件(10)上。本發(fā)明還涉及一種用于借助激光加工機或借助激光加工頭(4)來加工、尤其是激光切割工件的相應的方法。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于借助至少一個激光束來加工工件的設備，所述設備尤其是激光加工頭，該設備包括：至少一個雙折射分束器元件，其用于將入射到雙折射分束器元件的射束入射面上的激光束分成兩個子射束，其中，雙折射分束器元件具有用于兩個子射束的出射的射束出射面，射束出射面不平行于射束入射面地定向；聚焦光學器件，其用于將子射束聚焦在聚焦平面中的至少兩個聚焦面上，其中，雙折射分束器元件的射束入射面以及優(yōu)選雙折射分束器元件的射束出射面相對于聚焦光學器件的光軸傾斜(即不垂直且不平行)地定向。本發(fā)明還涉及一種具有這種設備、尤其是具有這種激光加工頭的激光加工機，以及用于加工、尤其是激光切割工件的相關的方法。

背景技術

在激光材料加工中使用了不同的激光束源。長期以來，主要使用具有約10μm激光波長的CO2激光來進行金屬材料的激光切割。然而，近年來，由于尤其在較小的工件厚度的情況下更高的可能的切割速度并且由于改善的能量效率，具有在1μm范圍內(nèi)的激光波長的固體激光器變得越來越重要。

然而，與使用10μm的激光波長相比，1μm情況下的切割結(jié)果通常具有更大的截面邊緣粗糙度、凹槽形成(Riefenbildung)和毛刺形成(Gratbildung)。這些效果隨著板材厚度的增加而增強。

為了改善截面邊緣質(zhì)量，設置有針對性地影響固體激光束的偏振。如此，例如在WO2010016028A1中將徑向偏振的激光輻射描述為對于激光切割有利。為了產(chǎn)生徑向偏振的激光輻射，在那里提出在激光諧振器中產(chǎn)生盡可能大的部分的方位角偏振狀態(tài)，并且借助偏振器設備將方位角偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換成徑向偏振狀態(tài)。但是，通常在不保持激光輻射的偏振狀態(tài)的傳輸光纖中引導由固體激光器產(chǎn)生的激光輻射，使得在傳輸光纖之后存在隨機偏振的激光輻射，必須借助各種光學部件——通常在功率損耗的情況下——將該隨機偏振的激光輻射轉(zhuǎn)換成徑向偏振輻射。

在EP2580019B1提出，在激光切割時通過徑向偏振的至少兩個子射束形成激光束，所述至少兩個子射束在進給方向(Vorschubrichtung)上彼此偏移地對工件起作用。替代地，激光束在可以具有在進給方向上延伸的多個射束帶，射束帶分別具有不同的線性偏振。然而，為了借助布置在激光切割機的加工頭中的光學器件產(chǎn)生這種激光束，通常同樣需要線性偏振的輸入射束。

在DE 102011116833A1中描述一種激光加工機，該激光加工機具有如下裝置：該裝置用于將光纖引導的未偏振的激光束的偏振縮減到從射束方向上看相互垂直的兩個線性偏振方向。在一種實施例中，激光加工機包括進行偏振的分束器元件，該分束器元件設置用于將經(jīng)準直的激光射束分離成p線性偏振的子射束和s線性偏振的子射束，該p線性偏振的子射束與該s線性偏振的子射束在空間上偏移平行地延伸。

然而在DE102011116833A1中實現(xiàn)的射束的偏移以及對處理質(zhì)量的影響很小，因此在WO2015/128833A1中提出，在會聚或發(fā)散的激光束片段中布置進行偏振的射束偏移元件。進行偏振的射束偏移元件可以構(gòu)造成雙折射平面平行板。為了產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)對稱的射束輪廓，射束偏移元件能夠以高頻旋轉(zhuǎn)。在加工工件時，可以在聚焦平面中相對于加工的進給方向依次布置兩個子射束。