[发明专利]用于利用激光加工设备加工工件的方法和激光加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于利用借助于激光束来加工工件的激光加工设备加工工件的方法以及激光加工设备。

背景技术

根据本发明的方法或根据本发明的激光加工设备用于：在工件上剥离材料，尤其以便在工件上产生切削刃、前刀面和/或后刀面并且制造切割工具。

这种方法和激光加工设备例如从DE 10 2009 044 316 A1中已知。激光束脉冲在脉冲或阴影面之内被定向在工件表面上并且在那里射到工件上。在激光束脉冲的射中位置处，材料被从工件上剥离。通过工件和阴影面之间的相对移动，于是根据所述移动在工件上执行材料剥离。阴影面在此类似于铣工具或其他的切削工具相对于工件移动。

发明内容

该方法证实为是极其成功的。本发明基于如下任务，改进已知的设备或已知的方法，以便改进制造的产品、例如切割工具或者加工的工件的质量。

所述任务根据具有专利权利要求1的特征的方法并且通过具有专利权利要求15的特征的激光加工设备来解决。

根据本发明，借助于激光器产生激光束。所述激光器优选为脉冲激光器，使得激光束通过激光束脉冲形成。在激光束的光路中存在能由控制单元控制的偏转装置。由激光器放射的入射到偏转装置中的激光在工件加工期间被偏转到至少两个空间方向上并且在具有预先给定的轮廓的阴影面之内被定向到工件表面上。在阴影面之内，通过偏转装置，被偏转的激光束的射中位置沿着至少一个预先给定的螺旋轨道移动。螺旋轨道从中心至外部的轨道端点的半径大致对应于阴影面的半径。所述阴影面和工件在加工期间借助于定位装置相对彼此定位和定向并且尤其也相对彼此移动。优选地，定位装置具有多个旋转轴和/或线性轴形式的机器轴以用于工件和偏转装置相对彼此定位和/或移动。

根据本发明，根据加工任务和/或工件材料和/或激光器的脉冲持续时间或脉冲频率和/或设定的激光功率和/或其他的影响加工的边界条件，通过选择或设定至少一个螺旋轨道参数来设定激光器在阴影面之内的能量输入，所述螺旋轨道参数描述螺旋轨道从中心至外部的轨道端点的变化。能够至少将螺旋轨道的线间距用作为螺旋轨道参数。螺旋轨道的线间距能够理解为螺旋轨道的两个直接相邻的与伸展经过螺旋轨道的中心的直线或轴的交点之间的间距。换而言之，沿径向方向，将始于螺旋轨道的中心的螺旋轨道的各个螺旋回转的间距看作线间距。线间距优选地是不均匀的并且能够例如始于螺旋轨道的中心径向向外连续增加或连续减小地设定。

根据线间距，预先给定在阴影面之内的激光束的能量输入的分布。能量输入例如在阴影面的边缘区域中和/或在阴影面的中央中大于在阴影面的其他的位置处的。因此，能够经由线间距设定用于材料剥离的适当的剥离轮廓，所述剥离轮廓在阴影面和工件之间的相对移动中产生。由此，能够经由线间距设定用于当前加工任务的剥离轮廓并且据此校准。

在工件加工期间，阴影面沿着工件表面移动并且在此产生材料剥离，当阴影面完全地在工件表面内射到工件上且不仅仅部分地与工件表面重叠时，所述材料剥离具有槽的形状。在此产生剥离轮廓，这就是说所述剥离轮廓对应于制造的槽的横截面轮廓。经由线间距和必要时另外的螺旋轨道参数能够影响剥离轮廓并且匹配于加工任务。在径向从螺旋轨道的中心向外观察下降的线间距的情况下，能够产生剥离轮廓的更陡的槽侧壁或侧壁。这例如在用于在剥离轮廓的侧壁上实现小的表面粗糙度的刨光时是有利的。在刨光工件时，仅需要少的材料剥离，使得在阴影面的中央引入的、用于激光剥离的能量相对于在阴影面的边缘区域中的较高的能量输入能够被降低。通过这种设定也能够实现小的切削刃半径。

相反地，经由设定线间距能够降低剥离轮廓的侧壁斜度并且对此总地引入到阴影面中的激光能量在阴影面的中央中的较高的份额负责：在槽底或在剥离轮廓的基底处实现足够高并且尽可能均匀的材料剥离。这种设定适合于可以说在工件粗加工时实现高的材料剥离速率。