用于在棒形的工件处制造工件面的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在棒形的、尤其地柱形的工件(11)处制造工件面(23)或槽内面(25)的方法。应由工件(11)制造旋转工具(40)。借助于激光射线脉冲(B)实现用于制造工件面(23)的材料切除，激光射线脉冲经由偏转装置(14)在带有规定的外轮廓(K)的脉冲面(22)之内的射入部位(31)上指向工件(11)。在此，经由多个机械轴驱动部(18)如此来实现在工件(11)与转向装置(14)之间的定位，即，脉冲面(22)基本上相对于激光射线脉冲的射出方向(R)成直角地且相对于工具面(23)的这样的区段成直角地取向，所述区段已经制成并且邻接到脉冲面(22)处。在材料切除期间，经由至少一个机械轴驱动部(18)在保持相对于工件(11)的取向的情况下使脉冲面(22)沿着规定的运动轨迹(38)运动。

Method for manufacturing a workpiece surface at a bar shaped workpiece

The present invention relates to a method for manufacturing a workpiece surface (23) or a groove face (25) in a rod shaped, particularly cylindrical workpiece (11). A rotating tool (40) shall be made of the workpiece (11). With the help of pulse laser radiation (B) for manufacturing the workpiece surface (23) of the material removal, laser pulse through the ray deflection device (14) in the outer contour with the specified (K) pulse surface (22) into the site within (31) point to the workpiece (11). Then, via a plurality of mechanical drive shaft (18) so to achieve the workpiece (11) and the steering device (14) between the location, i.e., the pulse surface (22) basically the injection direction relative to the laser pulse radiation (R) and right angle relative to the tool surface (23) orientation like Qu Duancheng right, the section has been made and adjacent to the surface (22) pulse at. During the material removal, the pulse (22) moves along a prescribed motion track (38) by maintaining at least one mechanical shaft drive (18) in keeping with the orientation of the workpiece (11).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在棒形的工件处制造工件面的方法
本专利技术涉及一种用于在使用带有产生激光射线脉冲的激光器的加工机械的情况下制造工件面的方法。此外，加工机械具有激光器头部，其使激光器的激光射线脉冲指向工件。经由带有至少一个机械轴驱动部的机械驱动装置，经由分别相关联的机械轴驱动部使工件和激光器头部在至少一个平移的和/或转动自由度中相对于彼此取向和运动。
技术介绍
例如，由文件DE2010011508A1已知这种类型的加工方法。在此，在加工工件的情况中制造旋转工具。激光器的激光射线脉冲借助于激光器头部的偏转装置或激光扫描器指向脉冲面并且在该脉冲面之内沿着规定的脉冲轨迹指向射入部位。通过机械驱动装置使脉冲面沿着工件的表面运动。平行于工件的被加工的表面、例如在轴向方向上实现在脉冲面与柱形的工件之间的该相对运动，并且在此一层层地切除材料。由此，可逐层地增大材料切除的深度，以便于例如制造槽。脉冲面多次从槽起始部运动到槽端部并且又运动回槽起始部，其中，重复该运动直至完成该槽。由文件DE102010011508A1也已知相似的方法。在此，为了在工件处制造轮廓、尤其地切割边或自由面，也定义这样的带有多个用于激光射线脉冲的射入部位的脉冲面，即紧接着经由机械轴驱动部使该脉冲面沿着工件表面运动，以产生逐层的材料切除并且最终暴露在工件处的面。由文件DE102011116974A1已知用于激光加工工件或工具的方法，在工件或工具处安装有切割板，其在工具运行时绕其纵轴线旋转地运动。切割板应设有倒角。为此，使激光射线相对于纵轴线成直角地取向。紧接着，通过旋转使工件运动，从而使切割板在圆形轨迹上旋转，激光射线相对于该圆形轨迹切向地伸延。在此，应使在工件处的多个安装的切割板在某种程度上可以说是先后旋转到激光器的焦点中，由此，相继在切割板处实现材料切除。在轴向上的运动可与该材料切除叠加，从而可沿着切割板的轴向伸延的棱边产生倒角。文件EP0870578A1说明了研磨的工具以及用于制造该工具的方法。该工具包含研磨的磨粒，其例如由金刚石或其它研磨的硬的材料制成。借助于激光器将孔或槽制造到该研磨的磨粒11的平的外侧中，以形成锋利的角部和棱边。借助于脉冲的激光在棒形的工件处产生工具面、例如槽内面是困难的。借助以上说明的在其中脉冲面横向于激光射线脉冲的射出方向在工件表面上运动的方法，可实现高的切除率。然而，激光射线脉冲射到其上的已制成的工件面在一些情况中不具有足够低的粗糙度。在其它已知的方法中，虽然表面质量令人满意，然而仅仅实现低的切除率，从而该方法仅仅适合用于移除小的材料体积。
技术实现思路
因此寻找这样的方法，即其一方面实现制造一种工件面、例如槽内面，其在所有面区段处具有非常低的粗糙度，其在没有对在材料切除的情况中制成的工件面再加工的情况下得到，并且此外实现高的材料切除率。该目的通过带有权利要求1的特征的方法实现。根据本专利技术的方法设定成用于加工棒形的工件。未被加工的工件具有整体柱形的形状，其中，不同的轴向区段可具有不同的横截面。未被加工的工件尤其地相对于其纵轴线旋转对称。通过按照根据本专利技术的方法的加工，才产生非旋转对称的形状。在加工之后，可得到相对于纵轴线点对称的横截面。柱形的工件不仅可理解成圆柱形的工件，而且也可理解成其它具有任意弯曲的和/或角形的横截面轮廓的柱形形状。为了加工工件，使用带有激光器的加工机械。激光器产生激光射线脉冲，其被传输到激光器头部处。激光器头部具有偏转装置、例如激光扫描器，并且用于在规定的方向上发出激光射线脉冲。控制单元如此控制激光器头部或激光扫描器，即使得激光射线脉冲指向在脉冲面之内的射入部位。外轮廓以及在脉冲面之内的射入部位的位置被编程，或者可由操作者从已经存在的预编程的数据库中选出。在此，使激光射线脉冲以规定的次序指向在脉冲面之内的射入部位。在此，在一个次序之内，可单次地或者也可多次先后选出每个射入部位。如果规定的次序结束，则重新开始该次序或者例如当在加工期间脉冲面的外轮廓改变时，实施另一规定的次序。优选地，激光射线脉冲具有小于12ps的脉冲持续时间。此外，加工机械具有带有至少一个机械轴驱动部的机械驱动装置。为此，每个机械轴驱动部设定成用于使激光器头部和用于工件的夹紧装置在一个自由度中相对于彼此运动。优选地，存在多个机械轴驱动部，从而可在多个自由度中实现在工件与激光器头部之间的相对运动。自由度可为平移的或转动的。由此，总共实现直至六个自由度，其中直至三个自由度可分别为转动的或平移的。由此，在激光器头部或激光扫描器分别使激光器指向在规定的脉冲面之内的射入部位期间，同时实现通过机械驱动装置使带有工件的夹紧装置相对于激光器头部或聚焦区域定位和/或取向和/或运动，在聚焦区域中激光器头部产生脉冲面。在该方法中，将工件引入相对于激光器头部的初始位置中。初始位置取决于应在工件处制造怎样的工件面。在此，工件的纵轴线可平行于激光射线脉冲的射出方向取向或者以相对于激光射线脉冲的射出方向以尤其地小于90°的倾斜角度的方式取向。在该申请中，从激光器头部开始平行于其光轴的方向理解成激光射线脉冲的射出方向。激光射线脉冲基本上平行于该光轴伸延，然而根据脉冲面相对于激光器头部的距离和脉冲面的大小，相对于光轴成直角地观察，激光射线脉冲也可倾斜地取向，其中，相对于光轴的角度小于10°且优选地小于5°。在工件定位在初始位置中之前、期间或直接之后，规定或选择用于加工的脉冲面，其中，脉冲面可在加工过程中变化。脉冲面包括规定或选择外轮廓以及布置在脉冲面之内的射入部位和/或使激光射线脉冲指向射入部位的所依照的次序或顺序。如果已经规定或选出了用于加工的脉冲面并且工件位于初始位置中，则经由激光器产生激光射线脉冲并且通过相应地控制激光器头部以规定的方式将激光设想脉冲发出到脉冲面的射入部位上。在此，脉冲面位于工件的这样的部位处，即在该部位处应实现当前的材料切除。该材料通过激光切割来移除。在此决定性的是，在材料切除期间使激光射线脉冲仅仅相对于待通过加工制造的工件面相切地取向。在此“相切”理解成，激光射线脉冲的实际扩散方向与一切线最大偏差以远处范围中的发散角度并且优选地最大偏差以远处范围中的发散角度的一半，该切线在当前材料切除部位贴靠在已制成的或待制造的工件面处。发散角度是激光射线或激光射线脉冲在脉冲面处的聚焦平面和激光器头部的聚焦镜头之间的打开角度。换句话说，工件面、例如槽内面由此来产生，即沿着待制造的工件面在脉冲面的外轮廓之内移除材料。脉冲面在当前材料切除部位处始终相对于待制造的工件面或相对于工件面的已制成的区段成大致直角地取向。在继续的材料切除时，优选地经由机械驱动装置使脉冲面相对于射出方向非倾斜或成直角地移动。脉冲面在在某种程度上可以说是在激光射线脉冲的射出方向上钻入工件内。待切除的横截面轮廓、例如槽的横截面轮廓可仅仅通过脉冲面的外轮廓规定。待切除的横截面轮廓在此优选地仅仅通过激光器头部的偏转装置确定，而仅仅通过机械驱动装置实现与射出方向相反的工件的纵轴线的取向和当前的材料切除部位在工件处的运动。此外备选地，脉冲面的外轮廓也可在至少一个维度上小于待制造的槽的横截面轮廓并且在该至少一个维度上相对于工件移动，为此，优选地可仅仅使用机械驱动装置或者备选地附加地或者仅仅使用偏转装置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在使用具有产生激光射线脉冲(B)的激光器(12)的加工机械(10)的情况下在棒形的工件(11)处制造工件面(23)的方法，所述加工机械(10)具有激光器头部(13)，其使所述激光器(12)的激光射线脉冲(B)指向所述工件(11)，并且所述加工机械(10)带有具有至少一个机械轴驱动部(18)的机械驱动装置(16)，所述机械轴驱动部(18)设定成用于使所述工件(11)和所述激光器头部(13)在至少一个平移的和/或转动自由度(X,Y,Z,DX,DY,DZ)中相对于彼此运动，所述方法具有以下步骤：‑ 使所述工件(11)相对于所述激光器头部(13)定位和/或取向，‑ 规定和/或选择脉冲面(22)的外轮廓(K)、以及布置在所述脉冲面(22)之内的、彼此间隔开的射入部位(31)，由所述激光器头部(13)在规定的次序上将所述激光射线脉冲(B)发出到所述射入部位(31)上，‑ 经由所述激光器头部(13)在射出方向(R)上将所述激光射线脉冲(B)发出到所述工件(11)上、到所述脉冲面(22)之内规定的射入部位(31)上，其中，所述激光射线脉冲(B)在加工期间相对于所述工件面(23)的通过加工所述工件(11)产生的区段相切地取向，所述区段邻接到所述脉冲面(22)处，‑ 如此使所述激光器头部(13)和/或所述工件(11)相对于彼此运动，即在其处发生所述材料切除的脉冲面(22)仅仅在跟随规定的运动轨迹(38)的射出方向(R)上相对于所述工件(11)运动，以产生所述工件面(23)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.09 DE 102014109613.41.一种用于在使用具有产生激光射线脉冲(B)的激光器(12)的加工机械(10)的情况下在棒形的工件(11)处制造工件面(23)的方法，所述加工机械(10)具有激光器头部(13)，其使所述激光器(12)的激光射线脉冲(B)指向所述工件(11)，并且所述加工机械(10)带有具有至少一个机械轴驱动部(18)的机械驱动装置(16)，所述机械轴驱动部(18)设定成用于使所述工件(11)和所述激光器头部(13)在至少一个平移的和/或转动自由度(X,Y,Z,DX,DY,DZ)中相对于彼此运动，所述方法具有以下步骤：-使所述工件(11)相对于所述激光器头部(13)定位和/或取向，-规定和/或选择脉冲面(22)的外轮廓(K)、以及布置在所述脉冲面(22)之内的、彼此间隔开的射入部位(31)，由所述激光器头部(13)在规定的次序上将所述激光射线脉冲(B)发出到所述射入部位(31)上，-经由所述激光器头部(13)在射出方向(R)上将所述激光射线脉冲(B)发出到所述工件(11)上、到所述脉冲面(22)之内规定的射入部位(31)上，其中，所述激光射线脉冲(B)在加工期间相对于所述工件面(23)的通过加工所述工件(11)产生的区段相切地取向，所述区段邻接到所述脉冲面(22)处，-如此使所述激光器头部(13)和/或所述工件(11)相对于彼此运动，即在其处发生所述材料切除的脉冲面(22)仅仅在跟随规定的运动轨迹(38)的射出方向(R)上相对于所述工件(11)运动，以产生所述工件面(23)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，已经通过所述工件面(23)的制造并且在制造所述工件面(23)的情况中完全移除了邻近于已制成的所述工件面(23)的、在加工时所述激光射线脉冲(B)射入到其上的所有工件区域。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，指向所述脉冲面(22)的射入部位(31)的激光射线脉冲(B)至少相对于所述工件面(23)的邻近的已制成的区段相切地取向，并且减小了所述工件面(23)的该邻近的...

【专利技术属性】
技术研发人员：C普吕斯，B弗赖，C多尔德，M瓦尔哈内克，C瓦尔特，
申请(专利权)人：埃瓦格股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH