用于使用流体射流引导的激光束来车削工件的方法技术

本发明专利技术涉及利用耦合到流体射流中的激光束，即利用流体射流引导的激光束来车削工件。本发明专利技术分别提供了一种用于加工工件的方法(20)和设备(10)，其中所述加工包括车削工件。所述方法由所述设备(10)执行，所述设备被配置为提供流体射流(11)引导的激光束(12)。所述方法包括车削所述工件(30)，其中，车削所述工件包括：在所述加工期间使所述工件绕旋转轴线(31)旋转；以及将所述流体射流引导的激光束提供到所述工件的加工表面(32)。供到所述工件的加工表面(32)。供到所述工件的加工表面(32)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用流体射流引导的激光束来车削工件的方法


[0001]本专利技术涉及加工工件的领域，特别是通过车削加工工件的领域。特别地，本专利技术涉及利用耦合到流体射流中的激光束，即利用流体射流引导的激光束来车削工件。本专利技术分别提供了一种用于加工工件的方法和设备，其中所述加工包括车削工件。所述方法可以由所述设备执行，并且所述设备被配置为提供流体射流引导的激光束。

技术介绍

[0002]车削是一种加工工件的过程，例如，包括在工件旋转的同时使用切削工具切入工件。由此，切削工具可以在工件旋转的同时线性移动，使得例如，切削工具在工件表面上描述螺旋路径。也就是说，工件的传统车削包括使工件绕旋转轴线旋转，同时对工件进行加工，例如，用切削工具进行切削。车削工件的速度由旋转工件的旋转速度决定。传统的切削工具可以是传统的激光器。
[0003]传统的车削有几个缺点。例如，并非所有材料都能以传统的方式，即通过使用传统的切削工具，容易地进行车削。一些材料，如金刚石或超合金，可能对切削工具来说太硬，而其他材料，如PHYNOX或MAGIC GOLD，可能太脆或对工件的车削过程中由切削工具产生的热量太敏感。此外，通常存在对工件尺寸的限制，这对于车削工件仍然很可能会发生的。具体地，高纵横比工件难以用传统车削来加工。此外，较大的工件(具有较大的体积和/或直径)可能很难通过使用传统激光器的车削w来加工。最后，在传统车削之后，已车削工件的加工表面的表面粗糙度经常不令人满意，即表面经常过于粗糙，并且需要进一步的处理步骤，如抛光。
[0004]传统车削的另一个缺点是，该加工过程不能容易地整合在工艺流程中，该工艺流程还包括工件的其他加工过程，例如，对工件(特别是车削后的工件)进行钻孔、铣削或雕刻。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的实施方式旨在改进通过车削加工工件的传统方式。特别地，目的是分别提供一种方法和设备，其可以车削多种材料的工件，甚至是非常硬的和/或脆的材料和热敏感的材料。车削应完全自动执行。此外，将车削与工件的一个或多个其他加工处理整合应该是容易的。该车削应进一步导致已加工工件的加工表面的表面粗糙度的改善。此外，也在较大的工件上执行车削应该是非常可行的。最后，应减少加工给定精度、质量和形状的工件的时间，同时也应减少加工处理中的工具消耗。本专利技术的实施方式还应允许加工新类型的工件，例如在由硬的、脆的和/或热敏感的材料制成的工件中车削高纵横比的凹槽。
[0006]这些和其他目的通过所附的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被定义。
[0007]特别地，本专利技术的实施方式总体上基于用于实现加工工件的方法的设备的使用，该方法包括车削工件。该设备提供激光束，该激光束通过内部反射在流体射流中被引导。该
流体射流引导的激光束可以有效地车削工件。由此，根据本专利技术的实施方式，激光束与工件的加工表面之间的不同取向是可能的。这些实施方式能够以非常高的精度，特别是以高纵横比或复杂的几何形状，车削甚至超硬材料的工件、和脆的或高热敏感材料的工件。
[0008]第一方面提供了一种用于加工工件的方法，其中，该方法由提供流体射流引导的激光束的设备执行，其中，该方法包括车削工件，以及其中，车削工件包括：在加工期间使工件绕旋转轴线旋转；以及将流体射流引导的激光束提供到工件的加工表面。
[0009]在车削期间中，特别是在工件的加工期间，工件可以连续旋转。流体射流引导的激光束能够车削多种材料的工件，包括非常硬的材料、和脆的或非常热敏的材料。使用该设备可以完全自动地执行车削。与不使用流体射流引导的激光束的传统车削方法相比，利用第一方面的方法实现了车削工件的改进结果。例如，在速度、精度、和表面粗糙度或流体射流的可达性方面。
[0010]工件可以具有规则的形状，例如具有一定直径的圆柱形形状。工件的车削可以产生这种工件的一个或多个圆柱形表面，其中，所述一个或多个圆柱形表面具有减小的直径。一般来说，任何旋转形状都是可行的。车削还可以产生主要垂直于工件轴线取向的一个或多个表面，其可以被称为面车削(facing by turning)。车削也可以在工件的外表面上产生一个或多个凹槽，即相对于工件直径周向的凹槽，这可以被称为开槽车削(grooving by turning)。车削也可以在工件的端面上产生一个或多个凹槽，即绕旋转轴线的凹槽，这可以被称为镗孔。工件也可以具有不规则形状，例如沿着旋转轴线具有无级变化的半径，或者具有螺旋形状。不规则形状的原始工件可以被预处理成具有更规则形状的工件，例如，通过如下面进一步描述的刻面加工来预处理。
[0011]在该方法的一个实现方式中，流体射流引导的激光束被垂直提供到加工表面上，或提供为与加工表面相切，或提供为与加工表面基本相切。
[0012]因此，激光束与加工表面之间的不同取向是可能的，这使得能够实现不同的应用场景。例如，垂直取向可以导致更高的材料去除率，因此可以有益于加工较大工件，而相切取向可以允许更高的精度、更高的表面质量和工件中更小的应力。相切情况可以包括喷嘴轴线(用于在设备中产生流体射流的流体产生喷嘴的喷嘴轴线，其中，喷嘴轴线与流体射流的传播方向对准)接触工件的加工表面。值得注意的是，如果使用6轴设备，则可以实现激光束与加工表面之间的任何角度。
[0013]在该方法的一个实现方式中，旋转轴线垂直于由该设备提供的流体射流引导的激光束的传播方向。
[0014]在该方法的一个实现方式中，流体射流引导的激光束的传播方向不与旋转轴线相交。
[0015]例如，流体射流引导的激光束的传播方向垂直于旋转轴线，但偏离旋转轴线。也就是说，旋转轴线与加工表面之间的最短连接相对于流体射流引导的激光束的传播方向倾斜，例如也相对于竖直方向倾斜。
[0016]在该方法的一个实现方式中，流体射流引导的激光束以一定角度提供到加工表面上。
[0017]例如，该角度在90
°
(在这种情况下，流体射流引导的激光束将垂直提供到加工表面上)和0
°
(在这种情况下，液体射流引导的光束将提供为与加工表面相切)之间。
[0018]当根据第一方面的方法使用流体射流引导的激光束处理工件时，对于上述实现方式，工件的半径减小。因此，流体射流引导的激光束提供到加工表面上的角度也减小，直到流体射流引导的激光束提供为与加工表面相切。这样做的优点是，工件的加工自动从具有从加工表面的高材料去除率(MRR)的较粗糙的处理改变为对加工表面提供表面精加工的较平滑的处理。
[0019]此外，当流体射流引导的激光束沿着给定轮廓移动时，其传播方向相对于旋转轴线的偏移可能会改变，因此，流体射流引导的激光束提供到加工表面上的角度也可能改变。例如，当流体射流引导的激光束的传播方向较接近旋转轴线时，所述角度较高(接近90
°
)，这导致较高的吞吐量和MRR。随着轮廓路径引导流体射流引导的激光束更接近旋转轴线，被去除的材料的量可以相应地增加。因此，使用第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于加工工件(30)的方法(20)，其中，所述方法(20)由提供流体射流(11)引导的激光束(12)的设备(10)执行，其中，所述方法(20)包括车削(21，22)所述工件(30)，其中，车削(21，22)所述工件(30)包括：在所述加工期间使所述工件(30)绕旋转轴线(31)旋转(21)；以及将所述流体射流(11)引导的激光束(12)提供(22)到所述工件(30)的加工表面(32)。2.根据权利要求1所述的方法(20)，其中：所述流体射流(11)引导的激光束(12)被垂直提供到所述加工表面(32)上，或提供为与所述加工表面(32)相切，或提供为与所述加工表面(32)基本相切。3.根据权利要求1或2所述的方法(20)，其中：所述旋转轴线(31)垂直于由所述设备(10)提供的所述流体射流(11)引导的激光束(12)的传播方向。4.根据权利要求3所述的方法(20)，其中：所述流体射流(11)引导的激光束(12)的传播方向不与所述旋转轴线(31)相交。5.根据权利要求3或4所述的方法(20)，其中：所述流体射流(11)引导的激光束(12)以一定角度提供到所述加工表面(32)上。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法(20)，还包括：在车削(21，22)所述工件(30)期间，使所述流体射流(11)引导的激光束(12)沿着移动方向移动。7.根据权利要求6所述的方法(20)，其中：所述移动方向平行于或垂直于所述旋转轴线(31)，并且垂直于所述流体射流(11)引导的激光束(12)的传播方向。8.根据权利要求1或2所述的方法(20)，其中：所述旋转轴线(31)平行于所述流体射流(11)引导的激光束(12)。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法(20)，其中：所述激光束(12)是脉冲式的；并且绕所述旋转轴线(31)旋转所述工件(30)的旋转速度被设置为使得脉冲式的所述激光束(12)的连续脉冲在所述工件(30)的所述加工表面(32)上彼此重叠至少50％。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法(20)，其中：所述激光束(12)是脉冲式的；并且脉冲式的所述激光束(12)包括基于所述工件(30)的特定材料选择的至少两个叠加的脉动，其中，第一脉动具有与第二脉动不同的功率和频率。11.根据权利要求10所述的方法(20)，其中：所述第一脉动适合于切削特定材料的工件(30)；以及所述第二脉动不适合于切削所述特定材料的工件(30)和/或适合于使所述特定材料的工件(30)的表面平滑，例如，使通过使用所述第一脉动切削所述特定材料(30)而产生的表面平滑。12.根据权利要求1至11...

【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：