用于激光切割板状工件的方法和对应计算机程序的载体技术

一种用于沿着轨迹曲线(K)借助激光射束(5)激光切割尤其是板状工件(6)的方法，其中，为了产生具有比工件厚度(D)小的高度(d)的微节点(14，14a，14b)在激光切割工件(6)时将激光射束(5)的激光功率在轨迹曲线(K)的相应于微节点(14，14a，14b)的长度(L)的部分段上从对于切断工件(6)而言充足的较高的激光功率(P

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于激光切割板状工件的方法和对应计算机程序的载体
本专利技术涉及一种用于沿着轨迹曲线借助激光射束激光切割尤其是板状的工件的方法，其中，为了产生具有比工件厚度小的高度的微节点，在激光切割工件时将激光射束的激光功率在轨迹曲线的相应于微节点的长度的部分段上从对于切断工件而言充足的较高的激光功率下降到对完全切断工件而言不充足的较低的激光功率。
技术介绍
这种激光切割方法例如由JPH06190576A已知。在激光切割板状的工件方面重要的是：在切割期间形成的残渣能不受妨碍地向下从切缝排出。为了确保这一点，在用于板状工件的激光切割机中工件承放件通常由多个承放件板条构成，这些承放件板条插入到一框架中。承放件板条具有锯齿形的形状，使得仅存在与工件的点接触。根据工件部分在承放件板条上的大小和方位而定，在切分出的工件部分的情况下会由于切割气体压力的作用导致工件部分的倾翻。在此，工件部分在承放件板条之间楔入并且竖起，这会导致切割头或者说切割气体喷嘴与工件部分的碰撞。此外，工件部分通过任意方位的自动化取出变得困难或甚至被阻止。较小的工件部分会在不利的方位掉落到承放件板条之间的空隙中并从而到达布置在工件承放件下方的残渣输送带上或到达用于残渣的收集容器中。为了解决该问题而已知的是，将工件部分借助所谓的微节点、即借助留在切缝中的在工件部分和包围的剩余工件部分之间的连接条固定在剩余工件部分中，从而排除倾翻。但微节点的使用具有若干缺点：微节点通常在整个工件厚度上延伸，使得在厚度大于5mm的工件的情况下用手将工件部分从剩余工件部分脱出非常难或甚至不可能。在工件部分脱出之后，微节点的残留物留在切割边沿上并且必须通过费事的补充工作去除。此外，微节点通常在切割结束时设置。但如果工件轮廓需要多于一个的微节点，则这仅能通过附加的刺入和驶到轮廓来产生。由此降低了切割过程的生产率。由JP2001334379A、JPH06190576A、JP2004105990A和JPH0788571A已知使用以下微节点，所述微节点并不在整个工件厚度上延伸，而是具有小于工件厚度的高度。为此，在产生微节点期间将多个切割参数相对于在激光切割剩余轮廓期间所调设的值改变。在JP2001334379A中公开了：为了产生微节点，首先将切割速度线性上升并且并行地将激光功率和切割气体压力下降。接着将切割头在不切割的情况下往回运动一段然后将激光功率首先提高到大于原始激光功率的最大值，以重新刺入到工件中。当气体压力又已提高到原始值并且激光功率又已下降到原始激光功率时，进行剩余轮廓的切割。但大量的方法步骤提高了方法的复杂性和所需的时间。在开头提到的JPH06190576A中公开了：为了产生微节点，将激光功率跳变地下降到较低的值、将切割速度线性提高并且将不同气体的压力跳变地改变，以及接着将激光功率跳变地提高到原始值、将切割速度线性地下降到原始值以及将气体的压力跳变地改变。
技术实现思路
相对地，本专利技术的任务是将用于激光切割的方法进一步改进，使得能在板状工件中过程可靠并且尽可能简单地产生具有减小的厚度的微节点。根据本专利技术，该任务通过具有权利要求1或2的特征的用于沿着轨迹曲线借助激光射束激光切割尤其是板状的工件的方法来解决。特别优选，在产生微节点时，除了激光功率之外，激光切割的所有其它切割参数保持不变。根据本专利技术已经已知：能够过程可靠地仅仅通过在切割过程期间要么对激光功率要么对切割速度要么对切割气体喷嘴——通过该切割气体喷嘴将激光射束指向到工件上——到工件的间距进行适配、即通过正确地适配所选择的各参数借助合适地选择参数变化梯度来在工件厚度的下部区域中生成局部的微节点。对于切割过程，由于下降的激光功率、提高的切割速度或通过切割气体喷嘴到工件的增大间距引起的激光射束的散焦而不再存在为完全切割所需的路径能量和/或为熔化物流出所需的切割气体冲量可用。由此工件并不在整个工件厚度上熔化，使得在切缝或者说切割边沿的下部区域中在经激光切割的工件部分和剩余工件部分之间留有微节点。在成功产生微节点之后，能够以标准参数进一步切割。替代地，可将微节点定位在轮廓的切割终点处，并且，在以较低的激光功率产生微节点之后当在闭合的切割轮廓的情况下又到达起点时或当切割轮廓在工件边沿终止时关断激光射束。已意想不到地表明的是，所改变的参数的在时间上的下降的梯度和上升的梯度必须是不同的，以便能可重复地并且过程可靠地产生微节点。这可通过切割过程的相对于切割参数变化的惯性来解释：在激光功率下降、切割速度提高或切割气体喷嘴和工件之间的间距增大的情况下的从“好切割”到“坏切割”的过渡与在激光功率上升、切割速度下降或切割气体喷嘴和工件之间的间距减小的情况下的从“坏切割”到“好切割”的过渡不同地走向。此外，参数变化的梯度也取决于：切割速度有多高、熔化物如何从切缝流出以及稳定的微节点必须具有何种形状(长形的，圆的)。优选，从较高的激光功率到较低的激光功率的功率下降并不跳变地进行，而是持续至少5毫秒，优选至少8毫秒，优选至少10毫秒。在替代的变型中，对于切割速度的提高或切割气体喷嘴和工件之间的间距的提高也是如此。从较高的激光功率到较低的激光功率的功率下降例如可以是指数下降的曲线，或，优选的是线性或近似线性走向。同样，从较低的激光功率到较高的激光功率的功率上升例如可以是指数上升的曲线，或，优选的是线性或近似线性走向。对于切割速度的改变或切割气体喷嘴和工件之间的间距的改变也是如此。较低的激光功率优选在时间上恒定或近似恒定地在基底水平处走向，但也可在时间上变化，即例如在功率下降之后线性上升或也可能进一步线性下降，然后才功率上升到较高的激光功率。对于提高的切割速度或切割气体喷嘴和工件之间的增大的间距也是如此。在氧气-燃烧切割的情况中，以氧气作为切割气体执行激光切割，其中，研究已意想不到地表明，减小的厚度的微节点仅能在以下情况下过程可靠地产生：从较低的激光功率到较高的激光功率的功率上升与从较高的激光功率到较低的激光功率的功率下降相比较慢地进行，优选持续其至少两倍长的时间。即，在产生微节点时，功率下降比功率上升快地进行。对于线性下降曲线和上升曲线的情况，有利地，下降斜率的数值大于上升斜率的数值并且下降斜率与上升斜率的比例的数值对于所有的金属板厚度恒定地大于1，优选大于2。该效应可通过下述来解释：在从“坏切割”到“好切割”过渡的情况下在功率上升结束时所有过程参数必须是最佳的，以构成理想的切割前沿，即，从“坏切割”到“好切割”的过渡要求更高。在燃烧切割中，放热的氧化反应显著地有助于切割过程，其中，需要长的过渡时间，直至又达到对“好切割”最佳的参数。对于切割速度或切割气体喷嘴到工件的间距变化的情况，必须类似地注意这样的关联性：切割速度的减小或切割气体喷嘴到工件的间距的减小必须比提高慢，优选至少持续其两倍长的时间。如研究已进一步表面的那样，在氧气-燃烧切割的情况下，从较低的激光功率到较高的激光功率的功率上升优选持续至少30毫秒，而较低的激光功率的时间区段优选持续至少20毫秒。较低的激光功率必须适配于不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于沿着轨迹曲线(K)借助激光射束(5)激光切割工件、尤其是板状的工件(6)的方法，其中，为了产生具有比工件厚度(D)小的高度(d)的微节点(14，14a，14b)，在激光切割工件(6)期间，将激光射束(5)的激光功率在轨迹曲线(K)的相应于微节点(14，14a，14b)的长度(L)的部分段上从对于切断工件(6)而言充足的较高的激光功率(P

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170802 DE 102017213394.51.一种用于沿着轨迹曲线(K)借助激光射束(5)激光切割工件、尤其是板状的工件(6)的方法，其中，为了产生具有比工件厚度(D)小的高度(d)的微节点(14，14a，14b)，在激光切割工件(6)期间，将激光射束(5)的激光功率在轨迹曲线(K)的相应于微节点(14，14a，14b)的长度(L)的部分段上从对于切断工件(6)而言充足的较高的激光功率(PA)下降到对于完全切断工件(6)而言不充足的较低的激光功率(PS)，并且接着在位于轨迹曲线(K)的终点处的微节点(14a)的情况下将激光射束(5)关断和/或在并不位于轨迹曲线(K)的终点处的微节点(14a)的情况下将激光射束(5)的激光功率又提高到所述较高的激光功率(PA)，其中，从所述较高的激光功率到所述较低的激光功率的功率下降(-ΔP)和从所述较低的激光功率到所述较高的激光功率的功率上升(+ΔP)持续不同的时长。


2.一种用于沿着轨迹曲线(K)借助激光射束(5)激光切割工件、尤其是板状的工件(6)的方法，其中，为了产生具有比工件厚度(D)小的高度(d)的微节点(14，14a，14b)，在激光切割工件(6)期间，将切割速度或将在切割气体喷嘴(10)——通过所述切割气体喷嘴将激光射束(5)指向到工件(6)上——和工件(6)之间的间距在轨迹曲线(K)的相应于微节点(14，14a，14b)的长度(L)的部分段上从为切断工件(6)所需的较小的切割速度或较小的间距提高到较高的切割速度或较大的间距，使得不实现完全切断工件(6)，并且接着在位于轨迹曲线(K)的终点处的微节点(14a)的情况下将激光射束(5)关断和/或在并不位于轨迹曲线(K)的终点处的微节点(14a)的情况下将切割速度或间距又下降到所述较小的切割速度或所述较小的间距，其中，切割速度或间距的提高和下降持续不同的时长。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从较高的激光功率到较低的激光功率的功率下降(-ΔP)或切割速度的提高或切割气体喷嘴(10)到工件(6)的间距的提高持续至少5毫秒，优选至少10毫秒。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，从较高的激光功率到较低的激光功率的功率下降(-ΔP)和/或从较低的激光功率到较高的激光功率的所述功率上升(+ΔP)或切割速度的改变或切割气体喷嘴(10)到工件(6)的间距的改变分别以线性或近似线性的梯度(dP/dt)走向。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述较低的激光功率(PS)或所述较高的切割速度或切割气体喷嘴(10)到工件(6)的所述较大的间距在时间上恒定地或近似恒定地走向。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在产生微节点(14，14a，14b)期间，除了激光功率或切割速度或切割气体喷嘴(10)到工件(6)的间距之外，激光切割的所有其它切割参数保持不变。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在以氧气作为切割气体(7)的激光切割的情况下，与从较高的激光功率到较低的激光功率的功率下降(-ΔP)或切割速度的提高或切割气体喷嘴(10)到工件(6)的间距的提高相比，从较低的激光功率到较高的激光功率的功率上升(+ΔP)或切割速度的下降或切割气体喷嘴(10)到工件(6)的间距的下降较慢地进行，优选持续至少两倍长的时间。


8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，从较低的激光功率到较高的激光功率的功率上升(+ΔP)或切割速度的下降或切割气体喷嘴(10)到工件(6)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·马赫，M·比尔克，M·贝亚，T·凯泽，V·罗明格尔，
申请(专利权)人：通快机床两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE