一种通过来自激光刀具的激光束加工工件的方法，其中所述工件的材料是按照预定的定义，通过在所述工件暴露表面上逐道地并贯穿整个该表面移动激光束来蒸发和／或燃烧工件材料，以此逐层地被去除的。它包括一个第一去除阶段，在此期间所述激光束由可变光学装置，尤其所述激光刀具内的可调反射镜，引导在所述工件表面上相对于所述工件移动，于此同时不使用机械调整轴调节所述激光刀具和工件间的相对位置；和一个第二去除阶段，在此期间激光由所述机器的一个或多个调整轴引导在所述工件表面上相对于所述工件移动，其焦距可通过可变光学装置进行可变调节。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种通过来自激光刀具的激光束加工工件的方法，其中所述工件的材料是按照预定的定义，通过在所述工件暴露表面上逐道地并贯穿整个该表面移动激光束来蒸发和／或燃烧工件材料，以此逐层地被去除的。它包括一个第一去除阶段，在此期间所述激光束由可变光学装置，尤其所述激光刀具内的可调反射镜，引导在所述工件表面上相对于所述工件移动，于此同时不使用机械调整轴调节所述激光刀具和工件间的相对位置；和一个第二去除阶段，在此期间激光由所述机器的一个或多个调整轴引导在所述工件表面上相对于所述工件移动，其焦距可通过可变光学装置进行可变调节。【专利说明】—种尤其用于生产切削刀具的工件加工方法和装置
本专利技术涉及一种用于加工工件的方法和装置，其可用于生产例如具有金刚石切削刃的切削刀具。
技术介绍
图1a和图1b通过示意图展示了一些相关关系。其中，10表示一个工件。图1a示意展示了该工件在生产过程中的局部视图，图1b是一个截面图。在图1b中，19代表金属基体，其具体所需合适的形状。所述基体包覆有人工形成的金刚石层，该层包括区域14和16，在其之间显示有一条分界线15。所述金刚石层已应用于制成的坯件19上，它可以是CVD-金刚石涂层(“化学气相沉积”表面处理)或PKD-金刚石涂层(多晶金刚石)。所述金刚石涂层的厚度在加工结束后要大于最终需值，而最终所需形状包括该切削刀的切削刃是通过用激光切割机除去多余金刚石材料直到达到最终所要形状包括切削刃形状来完成的。图1a示意展示了一个部分加工完成的切削刀的视图。该切削刀上段部分已经完工。边缘11是切削刀切削刃，其在所示的加工阶段已经完成。假定，往下仍须通过移除多余金刚石材料将该切削刀后刀面加工成最终所需形状。在图1b中，这意味着切割从坯件外部到边界15这一部分的材料14，该过程采用逐层的方式进行，其中所述各层平行于图平面且垂直叠于图平面之上。在图1a中，这是通过引导激光束13扫过多余材料的可及表面以液化和蒸发(即气化排放液滴)或燃烧所述材料来实现。所述激光束13在工件可及表面上引导是以这样一种方式逐道地完成的:按多条相邻轨道依次行进，合在一起从而覆盖一个切割层。在图1a和Ib中，标号51表示这些轨道，而虚线17则表示那些仍将要被切割的层。一层所述材料是通过切割多条相邻且接壤的轨道而除去的，通过这样去除数层(这些层图1a中垂直于图平面沿z方向相叠)，从而将所述坯件加工成最终所需工件形状。图2a示意展示了一台激光加工机。10还表示工件；25表示激光刀具，其放射指向所述工件的聚焦的会聚激光束13。24是工件台，23是刀架。22a和22b是平移和/或旋转式调整轴，借其可对工件和刀具间相对位置(X，1，z)进行三维调整，此外借其还可以对工件和刀具的相对定向(Phi，psi)进行自由调节。根据机器类型和适用性，所述调整轴可设于机器框架21和工件台24之间和/或机器框架21和刀架23之间。可以冗余提供多个轴。优选地，至少提供三个平移调整轴和两个旋转调整轴。26笼统代表用于检测过程参数的传感器。它们还可以被设计成用于在工件加工期间直接检测工件表面，以及还可有选择地在解析加工精度中以三维解析方式测量该工件。27表示机器控制系统。它可以为数字处理计算机，其还可连接到一个较大或较小的网络。所述控制系统与存储器28相连，所述存储器除了其他各种数据外还包含产生一方面所述激光刀具25和另一方面调整轴22的控制信号所需的数据。29表示控制系统27和机床20之间的接口。它一方面包括信号线和/或(切换、键控)输出，此外还包括图中未画出的用于格式转换的转换装置、模数或数模转换器及类似物。所述激光刀具25在图2b中示出。它被设计为在控制系统27的控制下，将所述激光束按所希望的方式导入到工件表面上，尤其是扫过图1a中概述的轨道51。这可以例如两维地通过可控可调反射镜25a来完成。除此以外，可提供聚焦调节装置25b( “z-移位器”)，其使所述激光束13焦点位置一方面跟进工作进程(图1a中z方向上)，另一方面在激光偏转情况下使其跟进冠面。然而，迄今为止在高精度加工工件的生产过程中，诸如具有金刚石涂层的刀具的生产，并没有使用所述光学元件25a(可调反射镜)进行激光束引导。而是，当激光束13相对于激光刀具25稳定地产生自该刀具的时候，使用了机床20的机械调整轴22a和22b进行导引。借助可调反射镜25a进行激光束导引的优点在于其速度相对比较快。利用它可将激光束轨道行进速度(激光在工件表面上落点或斑点的移动速度)从I米/秒以上调整到10米/秒甚至更多。但是，这种光学波束导引的缺点是其动态相当不准确，甚至常常超出所允许公差范围。反之，当不通过可调节反射镜25a，而是通过机械调整轴22a和22b (平移式和/或旋转式，设于机器框架21和刀架23之间和/或机器框架21和工件台24之间)在激光刀具25和工件10之间进行相对的导引时，激光束导入非常准确但也明显较慢。在这种情况下，精度有可能达到几微米。但是，在机械引导下的可达速率却明显较慢。它们通常低于10毫米/秒(在工件表面上的激光落点轨道行进速度)。因此，它们通常比光学导引可达到的速度慢至少100倍，所以工件生产周期也明显延长。对于某些加工工件，例如切削刀具，其对成品几何结构的精度要求很高，因而当通过激光来制造这类工件时，为了达到理想的精度有必要使用机械调整轴22a代替光学元件25a进行激光束导引。在就整体材料而言只有相对少量要去除时，这种相对缓慢耗时较长的操作问题并不大。对于加工带有金刚石的刀具，即例如具有由CVD金刚石组成的金刚石涂层，由于坯件的此种涂层相对比较薄并且只有少量的材料凸出量，因此只有相对很少的量必须除去。然而，研究表明，通过机械调整轴来进行高精度制造加工其相对有较多材料需去除的工件也是可取的。对于加工具有金刚石涂层如PKD金刚石涂层的刀具而言，这种涂层的厚度往往比CVD金刚石涂层的厚度要大很多，因而其去除量也相应较大。这里，通过机械调整轴引导激光束来进行加工将导致其生产周期只有特殊情况下才能被接受。EP2314412A2描述了一种用于毛胚塑型的激光加工设备，其包括制造激光脉冲的激光，一个偏转装置用于把该激光的激光脉冲引入到该毛坯上预定脉冲区域内的预先确定的间隔的着落点上，以及一个定位装置，其执行该毛坯和脉冲区之间的相对运动，其中所述相对运动在相对移动方向上沿所要加工的边缘和/或区域进行。本专利技术的目的是提供一种激光加工方法以及激光加工机，其允许快速和非常精确的制造工件。该目的是通过独立权利要求的特征得以实现的。从属权利要求定向于本专利技术的优选实施例。概括地说，这里提供了一种用于利用激光束加工工件的方法，其具有不同的材料去除阶段，其中在这两个去除阶段中，不同权重的使用了光学波束制导和机械波束制导，例如其以这样一种方式:在第一去除阶段至少使用光学波束制导，并可有选择地与机械波束制导相结合使用；而在第二去除阶段则优选地仅仅使用机械波束制导。一种在机器上利用激光刀具的激光束加工工件的方法，其为了用激光束制造所述工件，通过移动激光束使其逐道地扫过该工件的整个暴露表面来蒸发和/或燃烧该工件材料，以此按照预定的定义逐层地去除所述工件的材料。该方法包括:一个第一去除阶段，在此本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用来自激光刀具的激光束加工工件的方法，其中为了用激光束制造所述工件，所述工件的材料是通过用一个或多个调整轴对工件和激光刀具相对彼此定位，和在所述工件暴露表面上逐道地并贯穿整个该表面移动激光束来蒸发和／或燃烧该工件材料，以此按照预定的定义逐层地被去除，所述方法包括：一个第一去除阶段，在此期间由可变光学装置，尤其所述激光刀具内的可调反射镜，在所述工件表面上相对于所述工件引导所述激光束，于此同时使用或不使用机械调整轴调节所述激光刀具和工件间的相对位置；和一个第二去除阶段，在此期间由所述机器的一个或多个调整轴在所述工件表面上相对于所述工件引导所述激光束，优选地同时不使用可变光学装置导引所述激光束，其中其焦距可通过可变光学装置进行可变调节。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：彼得希尔德布兰德，
申请(专利权)人：萨澳股份有限公司激光技术，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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