用于将工件制造成产品的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于将工件(101)、尤其是金刚石原石制造成产品(102)、尤其是多面型钻石的方法和设备。该方法由提供耦合到加压的流体射流(104)中的激光束(103)的设备执行。该方法包括使用所述激光束(103)根据预定的切割序列对所述工件(101)执行多个切割以通过每个完成的切割去除工件(101)材料。该方法还包括根据预定的旋转序列(107)执行所述工件(101)围绕同一旋转轴线(106)的多个旋转。由此，在完成的切割后执行旋转，以及，为了执行切割，所述激光束(103)沿二维路径(108)移动。(103)沿二维路径(108)移动。(103)沿二维路径(108)移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将工件制造成产品的方法和设备


[0001]本专利技术涉及一种用于将工件、尤其是金刚石原石或其他超硬材料制造成产品、尤其是多面型钻石(brilliant)或其他刻面宝石的方法和设备。该方法使用该设备，并且该设备配置成提供耦合到加压的流体射流中的激光束。激光束用于多次切割工件以使产品成形。该产品可以由工件全自动制造。

技术介绍

[0002]将由超硬材料(如由金刚石(天然的)和/或人造金刚石)制成的工件成形为具有所需复杂形状的产品是非常具有挑战性的。特别是需要高成形准确度时。例如，金刚石(原石)通常被制造成复杂的形状，包括“圆形”、“多面形”、“绿柱形(emerald)”、“梨形”或“公主形(princess)”。这些复杂的形状具有多个刻面，这些刻面必须以非常高的准确度进行切割。
[0003]例如，将金刚石原石制造成多面型钻石(或任何其他刻面宝石)的传统方法包括切割(例如劈开、锯切和/或打磨)和抛光。尤其是切割和抛光往往是手工进行的。因此，通常最初产生第一组刻面，随后检查这些刻面并与初始规划进行比较。之后，可以修正该第一组刻面，并且可能必须执行重新规划。接下来，产生第二组刻面，其中同样检查并可选地修正所产生的刻面。很容易理解，这样一个完整的制造过程(例如使金刚石原石成形为具有其所有刻面的多面型钻石的过程)是非常耗时的。此外，必须经常检查刻面的质量。
[0004]当然，也考虑通过使用传统的机器切割和抛光技术来支持上述过程。例如，已经提出了特殊的锯或激光工具用于例如使金刚石成形为刻面的。然而，即使使用这样的机器技术，也不可能在完全没有人工干预、且没有任何中间检查和可能的产品重新规划的情况下使金刚石成形为宝石。因此，即使采用这种机器技术，总的处理时间仍然太长。
[0005]因此，本专利技术的实施方式旨在改进将工件、特别是如金刚石的超硬工件制造成产品、特别是如多面型钻石的刻面宝石的常规方法。一个目的特别是提供一种方法和设备，其能够由工件全自动地制造产品而无需任何人工交互。完成产品的总处理时间应当显著减少。此外，产品应当以非常高的精度制造。在成形过程期间应当不需要对产品进行中间检查和/或重新规划。
[0006]对于所有种类的材料，特别是也对于新合金材料，以及对于硬性和/或脆性材料，都应当能够尤其实现上述目标。然而，本专利技术的实施方式的主要焦点是将金刚石自动成形为多面型钻石或其他刻面宝石。在这方面，目前还没有全自动过程的解决方案。

技术实现思路

[0007]该目的通过所附独立权利要求中呈现的实施方式来实现。这些实施方式的有利实现方式在从属权利要求中限定。
[0008]特别地，本专利技术的实施方式总体上基于使用设备以用于实现方法，其中该设备提供通过内反射在流体射流中被引导的激光束。这种流体射流引导的激光束可以以非常高的精度有效地切割工件，甚至是如金刚石的超硬工件材料。该方法进一步基于使用激光束从
工件连续切块的方案，即从工件上切下一定体积的材料，并旋转工件，以形成所需的复杂形状的产品。例如，工件的总体积可以为1mm3至20000mm3。
[0009]根据本专利技术实施方式的这种方法、即使用提供流体射流引导的激光束的设备的方法的特别挑战是确保该设备在没有人工交互的情况下快速且全自动地工作。这需要执行非常精确的切割，此外还需要快速且准确地确定切割是否已完成以及何时完成。另一个挑战是找到一种例如用于多面型钻石的切割策略，以确定以何种顺序切割哪些刻面以及在哪个切割角度下切割，从而同时确保切割的高表面质量、有效的处理时间和持续且稳定的切割。特别是，还需要考虑流体射流的存在。
[0010]本专利技术的第一方面提供了一种用于将工件制造成产品的方法，其中该方法由提供耦合到加压的流体射流中的激光束的设备执行，该方法包括：使用激光束根据预定的切割序列对工件执行多个切割以通过每个完成的切割去除工件材料，根据预定的旋转序列执行工件围绕同一旋转轴线的多个旋转，其中在完成的切割后执行旋转，以及其中为了执行切割，激光束沿二维路径移动。
[0011]可以在传统的规划工具和/或软件中规划产品，并且可以提取与最终产品的形状相关的数据并将其转换成机器代码，该机器代码可由所述设备读取。这种预先规划可以分别得到预定的切割序列和预定的旋转序列，预定的切割序列和预定的旋转序列在第一方面的方法中用作输入，特别地被馈送到所述设备中。
[0012]使用第一方面的方法，通过根据切割序列和旋转序列执行切割和旋转而无需人工交互，产品可以由工件完全成形。由于只有一条旋转轴线的事实，并且由于激光束仅沿着二维路径移动以执行每个切割，因此该方法可以非常快速且精确地执行。这意味着，产品可以以非常节省时间的方式进行高质量的成形。不需要人工交互，因为不需要进行中间质量检查，也不需要进行重新规划。
[0013]值得注意的是，切割与切割序列中的指令有关，并通过沿二维路径移动激光束来确定要从工件上切下的材料块。当所述材料块被完全切下，即与工件的其余部分分离时，切割完成(“完成的切割”)。在切割完成之前，它可以被执行一次或多次(“执行的切割”)，即激光束沿着该切割的二维路径的移动可以重复。
[0014]尤其是通过流体引导的激光束实现了高切割准确度，因此工件可以按规划或多或少完美地成形为产品。该方法还允许对去除的材料进行优化。例如，在多面型钻石(A宝石)由金刚石原石成形的情况下，去除的材料可用于形成附加产品，例如B宝石或C宝石。
[0015]在该方法的一种实现形式中，制造的产品可以比所需产品更大，例如比所需产品大20μm
–
100μm。例如，这允许进一步抛光或修正产品。例如，激光束可以使一些工件材料石墨化，这些工件材料可以例如通过喷丸、砂磨、常规抛光等被去除。
[0016]在该方法的一种实现形式中，在每个完成的切割后，执行按由预定的旋转序列确定的角度的一个旋转，并且激光束沿由预定的切割序列确定的二维路径移动一次，以执行切割。
[0017]这样，该方法可以非常快速和精确地进行。即使以这种方式，流体射流引导的激光束也能实现有效切割。
[0018]在该方法的一种实现形式中，二维形状包括直线和/或圆弧。
[0019]即，流体射流引导的激光束在一维或二维中移动。流体射流引导的激光束的二维
移动可以通过所述设备快速且精确地进行，例如通过计算机数控(CNC)进行。
[0020]在一种实现形式中，该方法还包括：在每个执行的切割后，使用所述设备的光学传感器确定切割是否完成。
[0021]传感器的使用，特别是其确定完成的切割的能力，允许以全自动和快速的方式制造产品。例如，由此可以执行切割一次或多次，直到传感器发送切割完成的信号。传感器可以由处理电路(例如所述设备的控制单元)支持。例如，控制单元可以评估传感器的信号的图案，以确定切割完成或未完成。
[0022]在一种实现形式中，该方法还包括：如果确定切割完成，则旋转工件、特别是将工件旋转180
°
，然后再次执行相同的切割，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】1.一种用于将工件(101)制造成产品(102)的方法(100)，其中所述方法(100)由提供耦合到加压的流体射流(104)中的激光束(103)的设备(300)执行，所述方法(100)包括：使用所述激光束(103)根据预定的切割序列(105)对所述工件(101)执行(110)多个切割以通过每个完成的切割去除工件材料，根据预定的旋转序列(107)执行(120)所述工件(101)围绕同一旋转轴线(106)的多个旋转，其中，在完成的切割后执行(120)旋转，以及其中，为了执行(110)切割，所述激光束(103)沿二维路径(108)移动。2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中：在每个完成的切割后，执行(120)按由所述预定的旋转序列(107)确定的角度的一个旋转，并且所述激光束(103)沿由所述预定的切割序列(105)确定的二维路径(108)移动一次，以执行(110)切割。3.根据权利要求1或2所述的方法(100)，还包括：在每个执行的切割后，使用所述设备(300)的光学传感器(301)确定所述切割是否完成。4.根据权利要求3所述的方法(100)，还包括：如果确定所述切割完成，则旋转所述工件(101)、特别是将所述工件旋转180
°
，然后再次执行(110)相同的切割，以及如果进一步确定在旋转所述工件(101)后所执行的相同的切割也完成，则根据所述预定的切割序列(105)执行(110)下一个切割。5.根据权利要求3所述的方法(100)，还包括：如果确定所述切割完成，则将所述流体射流(104)远离所述工件(101)移动到材料应当已经通过完成所述切割而从所述工件去除的确定的位置；在所述确定的位置处打开所述激光束；以及使用所述光学传感器确定在所述确定的位置处是否存在工件材料。6.根据权利要求4或5所述的方法(100)，还包括：如果确定所述切割未完成，则在不旋转所述工件(101)的情况下再次执行(110)所述相同的切割一次或多次，直到确定所述切割完成。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法(100)，其中：所述工件(101)为金刚石原石(800)，所述产品(102)为包括多个刻面(701)的多面型钻石(700)，以及所述多个刻面(701)中的每个特定刻面(701)通过执行(110)切割一次或多次直到所述切割完成而产生。8.根据权利要求7所述的方法(100)，其中，为了产生所述特定刻面(701)：所述激光束(103)始终沿着所述刻面(701)的长度移动以执行(110)所述切割。9.根据权利要求7或8所述的方法(100)，其中：所述旋转轴线(106)垂直于所述加压的流体射流(104)和所述激光束(103)。10.根据权利要求7所述的方法(100)，其中，为了产生所述特定刻面：
所述激光束(103)始终沿着所述刻面(701)的宽度移动以执行(110)所述切割。11.根据权利要求7或10所述的方法(100)，其中：所述旋转轴线(106)不垂直于所述加压的流体射流(104)和所述激光束(103)。12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法(100)，其中，为了产生所述特定刻面(701)：所述激光束(103)沿着所述二维路径(108)来回移动，以便执行(110)所述切割多次。13.根据权利要求7至11中任一项所述的方法(100)，其中，为了产生所述特定刻面(701)：...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：辛诺瓦有限公司，
类型：发明
国别省市：