用于自动化地求取激光加工参数对激光加工的影响的方法以及激光加工机和计算机程序产品技术

一种用于求取、尤其用于自动化地求取激光加工参数对借助激光射束(5)进行的激光加工的影响的方法，所述方法具有以下步骤：(a)在激光加工参数的不同值(W1至W5)下执行、尤其自动化地执行线状的激光加工(12；22；32)，其中，在所述激光加工(12；22；32)时，分别至少如此程度地提高所述激光射束(5)的进给速度(v)，直到发生加工中断；和(b)根据所述激光加工(12；22；32)的所测得的加工长度(L1至L5)、对应的加工时间(t1至t5)或对应的中断速度(vA,1至vA,5)求取、尤其自动化地求取在所述激光加工(12；22；32)的所述加工长度(L)、所述对应的加工时间(t)或所述对应的中断速度(vA)和所述激光加工参数之间的关系。之间的关系。之间的关系。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自动化地求取激光加工参数对激光加工的影响的方法以及激光加工机和计算机程序产品


[0001]本专利技术涉及一种用于求取激光加工参数对借助激光射束进行的激光加工的影响的方法以及一种适合于执行该方法的激光加工机和一种计算机程序产品。

技术介绍

[0002]在借助激光射束进行切割时，可能会发生切割质量下降直到切割中断。在大多数情况下，原因在于激光射束轮廓中的偏差。后果是高的机器停机时间和客户不满意。目前无法通过机械方式调查故障原因，而是必须使激光加工机停下，以便在这方面专业的雇员能够处理该问题。目前，为了设置或检查激光加工机的光学设定状态而使用不同的方法，这些方法受到主观的分析处理。此外，还需要高成本的测量器件、高的时间花费以及专门的专业指示，以便求取例如功率相关的焦点位移、功率损耗、焦点直径变化等。

技术实现思路

[0003]相反地，本专利技术所基于的任务在于，说明一种简单且成本有利的方法，借助该方法可以尤其自动化地确定激光加工参数对激光加工的影响。尤其是要在最短的时间内找到最优的激光加工参数值和激光加工参数变化的原因。
[0004]根据本专利技术，该任务通过一种用于求取、尤其用于自动化地求取激光加工参数对借助激光射束进行的激光加工的影响的方法解决，该方法具有以下步骤：
[0005](a)在激光加工参数的不同值下执行、尤其完全自动化地执行线状的激光加工，其中，在激光加工时，分别至少如此程度地提高激光射束的进给速度，直到发生加工中断；和
[0006](b)根据激光加工的所测得的加工长度、对应的加工时间或对应的中断速度求取、尤其完全自动化地求取在激光加工的加工长度、对应的加工时间或对应的中断速度和激光加工参数之间的关系。
[0007]根据本专利技术，或者传感装置(例如激光射束产生器中的光电二极管)完全自动化地(无人地)或者操作人员与激光加工参数相关地探测由激光加工过程引起的加工中断。或者通过激光加工机的机器控装置完全自动化地(无人地)或者通过操作人员进行分析评价。激光加工参数优选地是激光射束方面的参数(波长、射束质量、强度分布、激光射束在射束方向上的焦点位置(z焦点位置)、激光射束或激光线路的焦点直径、激光功率，...)和/或是在预确定的气体组成成分的情况下的气体动态参数，所述气体动态参数尤其由喷嘴类型、喷嘴直径、喷嘴与工件的间距确定。
[0008]从起始进给出发，以点燃的激光射束以总是相同的方式例如连续地或逐步地加速到终止进给。激光侧的传感装置完全自动化地并且无人地探测在相应的激光加工的激光加工开始与中断之间的激光加工时间。由于加速度总是相同的，所述激光加工时间代表了在激光加工参数的相应值的情况下的相应激光加工长度。替代地，机器控制装置也可以将在中断时间点占主导的进给速度确定为中断速度并且将该进给速度配属于激光加工参数的
相应值；在这种情况下，激光加工速度不需要以总是相同的方式被加速，而是可以被任意地加速。在手动的变型方案中，由操作人员测量激光加工长度并且将所述激光加工长度配属于激光加工参数的相应值。
[0009]在优选的第一方法变型中，求取、尤其自动化地求取切割参数对借助激光射束进行的工件加工的影响，借助以下步骤进行求取：
[0010](a)在切割参数的不同值下在工件上执行、尤其自动化地执行线状的激光切割，其中，在激光切割时，分别至少如此程度地提高切割速度，直到发生切割中断；和
[0011](b)根据激光切割的所测得的切割长度、对应的切割时间或对应的中断速度求取、尤其自动化地求取在激光切割的切割长度、对应的切割时间或对应的中断速度和切割参数之间的关系。
[0012]在优选的第二方法变型中，求取、尤其自动化地求取焊接参数对借助激光射束进行的工件加工的影响，借助以下步骤进行求取：
[0013](a)在焊接参数的不同值下在工件上执行、尤其自动化地执行线状的激光焊透，其中，在激光焊透时，分别至少如此程度地提高焊接速度，直到发生焊透中断，即过渡到焊入；和
[0014](b)根据激光焊透的所测得的焊透长度、对应的焊接时间或对应的中断速度求取、尤其自动化地求取在激光焊透的焊透长度、对应的焊接时间或对应的中断速度和焊接参数之间的关系。
[0015]激光射束中的变化(例如由于光学器件的污染)可以通过机器中的传播路段识别出来并且及早地阻止对焊接结果的负面影响。由于焊接光学器件的污染(飞溅)，激光功率的一部分在光学部件上被吸收，因此在过程中在工件处缺失。相应地，会更早地达到焊透阈值(因为能量的一部分缺失)并且焊透路段会相应地缩短。这可以被所提出的方法检测到。为了在激光射束焊接时借助焊接过程诊断激光射束特性，考虑使用所谓的焊透阈值。这是从焊入过程到焊透过程的过渡，或者反之。在焊透阈值的情况下，辐射能量恰好足以将工件在整个板厚度上熔化。在否则恒定的参数化的情况下，速度连续地提高。起初，对板的焊透以功率过量进行。如果速度进一步增大，则达到在此用作分析评价的判据的上述焊透阈值。如果进给进一步增加，则能量不足以焊透，从而在进一步的过程中发生焊入或者说发生焊透的中断。现在，如果在下一步骤中例如焦点位置发生改变，则焊透阈值的进给被改变，并且，如果焊缝较宽则焊透阈值较早地发生，或者如果焊缝宽度较小则焊透阈值较晚地发生。通过焦点位置的改变，可以在板下侧上或者手动地测定或者通过传感装置(例如焊入深度传感器(OCT)或激光设备内部的二极管)自动地探测到最长的路段。以此方式，可以检查激光方面的性能并且在机器的状态监控中再现该性能并且在违背阈值的情况下推荐操作建议。
[0016]在优选的第三方法变型中，求取、尤其自动化地求取在借助激光射束对金属粉末进行重熔时重熔参数的影响，借助以下步骤进行求取：
[0017](a)在重熔参数的不同值下产生、尤其自动化地产生线状的熔化迹道，其中，在熔化迹道的情况下，分别至少如此程度地提高激光射束的进给速度，直到发生熔化迹道中断；和
[0018](b)根据熔化迹道的所测得的熔化迹道长度、对应的重熔时间或对应的中断速度
求取、尤其自动化地求取在熔化迹道的熔化迹道长度、对应的重熔时间或对应的中断速度和重熔参数之间的关系。
[0019]在激光金属沉积(Laser Metal Deposition，LMD)过程中引入过程粉末时光学设置的变化(例如由于光学器件的污染)可以通过机器中的传播路段识别出来并且及早地阻止对重熔结果的负面影响。通过一个调节变量在另一调节变量逐步变化的情况下的线性变化来求取最长的重熔迹道，所述最长的重熔迹道在给定的能量引入下通过与粉末或粉末射束的相互作用产生。机器的激光侧传感器自动化地分析评价最长的熔化迹道。根据激光束腰的位置，激光射束的能量不同效率地实施用于金属粉末的熔化和重熔。可以考虑在激光射束和粉末之间的导致特定重熔速率的相互作用长度作为作用变量。根据本专利技术，可以使用重熔速率来进行过程诊断，以便在LMD过程的水平的、倾斜的或垂直的布置中进行对机器状态的评估。
[0020]如果在给定的相互作用长度的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于求取、尤其用于自动化地求取激光加工参数对借助激光射束(5)进行的激光加工的影响的方法，所述方法具有以下步骤：(a)在激光加工参数的不同值(W1至W5)的情况下执行、尤其自动化地执行线状的激光加工(12；22；32)，其中，在所述激光加工(12；22；32)时，分别至少如此程度地提高所述激光射束(5)的进给速度(v)，直到发生加工中断；和(b)根据所述激光加工(12；22；32)的所测得的加工长度(L1至L5)、对应的加工时间(t1至t5)或对应的中断速度(v
A,1
至v
A,5
)求取、尤其自动化地求取在所述激光加工(12；22；32)的所述加工长度(L)、对应的加工时间(t)或对应的中断速度(v
A
)与所述激光加工参数之间的关系。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助以下步骤来求取、尤其自动化地求取切割参数对借助激光射束(5)进行的工件加工的影响：(a)在切割参数的不同值(W1至W5)的情况下在工件(6)上执行、尤其自动化地执行线状的激光切割(12)，其中，在所述激光切割(12)时，分别至少如此程度地提高切割速度(v)，直到发生切割中断；和(b)根据所述激光切割(12)的所测得的切割长度(L1至L5)、对应的切割时间(t1至t5)或对应的切割中断速度(v
A,1
至v
A,5
)求取、尤其自动化地求取在所述激光切割(12)的所述切割长度(L)、对应的切割时间(t)或对应的切割中断速度(v
A
)与所述切割参数之间的关系。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助以下步骤求取、尤其自动化地求取焊接参数对借助激光射束(5)进行的工件加工的影响：(a)在焊接参数的不同值(W1至W5)的情况下在工件(6)上执行、尤其自动化地执行线状的激光焊透(22)，其中，在所述激光焊透(22)时，分别至少如此程度地提高焊接速度(v)，直到发生焊透中断；和(b)根据所述激光焊透(22)的所测得的焊透长度(L1至L5)、对应的焊接时间(t1至t5)或对应的焊透中断速度(v
A,1
至v
A,5
)求取、尤其自动化地求取在所述激光焊透(22)的所述焊透长度(L)、对应的焊接时间(t)或对应的焊透中断速度(v
A
)与所述焊接参数之间的关系。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助以下步骤求取、尤其自动化地求取在借助激光射束(5)对金属粉末进行重熔时重熔参数的影响：(a)在重熔参数的不同值(W1至W5)的情况下产生、尤其自动化地产生线状的熔化迹道(32)，其中，在所述熔化迹道(32)的情况下，分别至少如此程度地提高所述激光射束(5)的进给速度(v)，直到发生熔化迹道中断；和(b)根据所述熔化迹道(32)的所测得的熔化迹道长度(L1至L5)、对应的重熔时间(t1至t5)或对应的熔化迹道中断速度(v
A,1
至v
A,5
)求取、尤其自动化地求取在所述熔化迹道(32)的所述熔化迹道长度(L)、对应的重熔时间(t)或对应的熔化迹道中断速度(v
A
)与所述重熔参数之间的关系。5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述激光加工参数是激光射束方面的参数，尤其波长、射束质量、强度分布、射束方向(z)上的焦点位置、焦点直径或激光功率，和/或，所述激光加工参数是在预确定的气体组成成分的情况下的气体动态参数，所述气体动态参数尤其由喷嘴类型、喷嘴直径、喷嘴与工件的间距确定。6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，尤其针对所有的激光加工
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【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：通快激光与系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：