割工件6時，工件6的材料被熔化并且絕大部分被氧化。在使用惰性氣體例如氮?dú)饣驓鍤獾那闆r下，該材料僅被熔化。所產(chǎn)生的熔化顆粒則必要時與氧化鐵一起被吹出，并且與切割氣體一起經(jīng)過抽吸通道9被抽吸裝置8吸走。
[0028]圖2a至2d示出用于在比10毫米厚的金屬工件中形成通孔的本發(fā)明方法的各個方法步驟。
[0029]在圖2a中示出的第一方法步驟中，用脈沖的或者連續(xù)的激光束5并且用氧氣作為過程氣體進(jìn)行到工件6中的刺入孔11，該刺入孔應(yīng)最多達(dá)到至工件厚度的一半，也就是說無論如何不完全穿透。優(yōu)選激光束5的焦點(diǎn)在工件表面12的上方。過程氣體噴嘴10和工件表面12之間的距離dl在此選擇得比在接下來的切割過程中大，以避免污染過程氣體噴嘴10。通過熔化的工件材料與氧氣的反應(yīng)形成相對容易從工件6脫離的、圍繞刺入孔11的、氧化的熔渣料堆13，該熔渣料堆13不與工件表面12焊接。
[0030]在圖2b中示出的可選的第二方法步驟中，通過用具有比在第一方法步驟中小的激光功效的激光束5散焦地照射熔渣料堆13，實(shí)施對熔渣料堆13的“再氧化”。在此也是氧氣用作過程氣體7。在第二方法步驟中，為了激光束5散焦，使加工頭3離開工件表面13向上移動，使得過程氣體噴嘴10和工件表面12之間的距離d2比在第一方法步驟中大(d2> dl)。熔渣料堆13通過該中間步驟變得多孔化，因?yàn)檫M(jìn)行了熔渣中的FeO成份向Fe203的轉(zhuǎn)變。也可能已經(jīng)出現(xiàn)熔渣料堆13從工件6的部分剝落。
[0031]在圖2c中示出的第三方法步驟中，在過程氣體噴嘴10移動運(yùn)動期間，用氮?dú)?或其它惰性氣體)作為過程氣體7將熔渣料堆13從工件6吹走。在此氣壓比在第一方法步驟中明顯更高，其中，從第二到第三方法步驟的壓力升高盡可能地沖擊式地進(jìn)行。激光束在過程氣體噴嘴10移動運(yùn)動期間是關(guān)閉的。過程氣體噴嘴和工件表面之間的距離d3調(diào)整到盡可能小(d3 < dl)，以在料堆13上獲得足夠高的、用于將該料堆13吹走的氣體沖擊。
[0032]在圖2d中示出的第四方法步驟中，用脈沖的激光束5和作為過程氣體7的氮?dú)饣蜓鯕?壓力例如是6bar，由此比在第一方法步驟中高)完全刺透刺入孔11并且構(gòu)成通孔14。過程氣體噴嘴10到工件表面12的距離d4在此比在第一方法步驟中小，使得激光束5的焦點(diǎn)位于工件6中或者在工件6的下方并且過程氣體7良好地耦入到刺入孔11中。工件表面12的圍繞通孔14周圍的區(qū)域不具有熔渣或者附著熔化物形式的料堆。如果在第四方法步驟中激光束5的焦點(diǎn)直徑比在第一方法步驟中大或者在第三方法步驟期間被漸漸增大，則可以在穿透的同時實(shí)現(xiàn)刺入孔11的擴(kuò)大。接下來，從所述通孔14出發(fā)，可以將具有極小尺寸的輪廓，例如狹窄的長形孔，切割到工件6中。
[0033]圖3a、3b中示出過程氣體噴嘴10在刺入孔11上的、根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動順序，以可靠地將料堆13去除。過程氣體噴嘴10或者激光加工頭3離開刺入孔11，水平地向第一角點(diǎn)A移動(箭頭1)。在該移動運(yùn)動中或者在該第一角點(diǎn)A上，過程氣體噴嘴10降低，之后以相對于工件6的較小距離水平地從刺入孔11旁邊經(jīng)過向第二角點(diǎn)B運(yùn)動(箭頭2)。接著，過程氣體噴嘴10又提升并且越過刺入孔11向第三角點(diǎn)C移動(箭頭3)，該第三角點(diǎn)C的X坐標(biāo)與第一角點(diǎn)A的X坐標(biāo)一致。在三角點(diǎn)C上，過程氣體噴嘴10又降低。過程氣體噴嘴10的提升和降低也可以在移動運(yùn)動期間進(jìn)行，使得產(chǎn)生越過刺入孔11的弧形運(yùn)動走向。從第三角點(diǎn)C出發(fā)，過程氣體噴嘴10平行于工件表面地從刺入孔11旁邊經(jīng)過向第四角點(diǎn)D移動(箭頭4)，該第四角點(diǎn)D的X坐標(biāo)與第二角點(diǎn)B的X坐標(biāo)相當(dāng)。從第四角點(diǎn)，過程氣體噴嘴10對中地向刺入孔11上方運(yùn)動(箭頭5)，而在此不再提升。以這種方式形成交叉形的運(yùn)動順序，在該運(yùn)動順序中，在刺入孔11相對置的兩側(cè)上，過程氣體噴嘴10以相對于工件6的較小距離進(jìn)行在刺入孔11旁邊經(jīng)過的運(yùn)動。這樣的運(yùn)動順序可以多次重復(fù)。
[0034]在運(yùn)動時，氣體射流以高壓從側(cè)面過來打到料堆上13，通過這種方式使料堆從工件表面12脫離。附加地，隨著過程氣體噴嘴10到工件6的距離增大以防止由于料堆而對過程氣體噴嘴10造成損傷，過程氣體噴嘴10進(jìn)行越過料堆13的運(yùn)動，使得也發(fā)生來自上方的氣體作用。所有三種作用方向的組合使得能夠?qū)崿F(xiàn)過程安全地將料堆13去除。可能還存在的料堆殘留最終在過程氣體噴嘴10以相對于刺入孔中心的小噴嘴距離移動運(yùn)動時被過程氣體噴嘴10從板材表面12推開。
[0035]如圖1示出的那樣，激光加工機(jī)1還包括用于調(diào)整導(dǎo)送給過程氣體噴嘴10的過程氣體壓力的裝置(例如壓力調(diào)節(jié)器)15并且包括控制器16，將該控制器被編程，以根據(jù)上面所述的刺入方法來控制激光加工頭3與它的過程氣體噴嘴10 —起的移動運(yùn)動以及在裝置15上調(diào)整的過程氣體壓力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于借助激光束(5)和從過程氣體噴嘴(10)射出的過程氣體(7)，尤其氧氣或氮?dú)?，在金屬工件?中形成通孔(14)的方法，具有下列步驟: a)通過所述激光束(5)在所述過程氣體(7)流入的情況下刺入到所述工件￠)中，在該工件(6)中構(gòu)成不穿透的刺入孔(11); b)在所述激光束(5)關(guān)閉的情況下，通過所述過程氣體噴嘴(10)在所述刺入孔(11)旁邊經(jīng)過和/或越過所述刺入孔(11)的運(yùn)動，借助過程氣體和/或惰性氣體，將在步驟a)中在所述工件表面(12)上圍繞所述刺入孔(11)周圍堆積的料堆(13)去除，所述過程氣體和/或惰性氣體的氣壓比在步驟a)中高；和 c)用所述激光束(5)并用所述過程氣體(7)將所述刺入孔(11)刺穿。2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征為，在步驟a)中，所述激光束(5)的焦點(diǎn)位于所述工件表面(12)的上方。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征為，在步驟c)中，所述激光束(5)的焦點(diǎn)位于所述工件￠)中或者在所述工件￠)下方。4.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的方法，其特征為，射出過程氣體(7)的過程氣體噴嘴(10)到所述工件表面(12)在步驟c)中的距離(d4)比在步驟a)中的距離(dl)小。5.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的方法，其特征為，在步驟c)中過程氣體壓力比在步驟a)中大。6.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的方法，其特征為，在步驟c)中所述激光束(5)的焦點(diǎn)直徑比在步驟a)中大。7.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的方法，其特征為，在步驟c)中所述激光束(5)的焦點(diǎn)直徑斷續(xù)分級地或者連續(xù)地從刺入直徑增大到切割焦點(diǎn)直徑。8.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的方法，其特征為，從步驟a)到步驟b)的壓力增大沖擊式地進(jìn)行。9.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的方法，其特征為，在步驟b)中，使所述過程氣體噴嘴(10)以交叉形式越過所述刺入孔(11)運(yùn)動。10.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的方法，其特征為，在步驟b)中，使所述過程氣體噴嘴(10)在所述刺入孔(11)的兩側(cè)在平行軌跡中從所述刺入孔(11)旁邊經(jīng)過地運(yùn)動。11.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的方法，其特征為，所述過程氣體噴嘴(10)到所述工件表面(12)的距離(d3)在越過所述刺入孔(11)上方運(yùn)動時比在從所述刺入孔(11)旁邊經(jīng)過地運(yùn)動時大。12.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的方法，其特征為，在步驟b)中過程氣體壓力比在步驟c)中大。13.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的方法，其特征為，在一個在步驟b)之前實(shí)施的中間步驟中，用具有比在方法步驟a)中小的激光功率的激光束(5)并用氧氣作為過程氣體(7)來照射所述料堆(13)。14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征為，在所述中間步驟中的激光束(5)與在步驟a)中的激光束(5)相比是散焦的。15.根據(jù)權(quán)利要求13或14的方法，其特征為，在所述中間步驟中，所述過程氣體噴嘴(10)和所述工件表面(12)之間的距離(d2)比在步驟a)中的距離(dl)大。16.激光加工機(jī)(1)，包括激光束發(fā)生器(2)、具有過程氣體噴嘴(10)的可移動式激光加工頭(3)、用于調(diào)整過程氣體壓力的裝置(15)并包括控制器(16)，激光束(5)和過程氣體(7) —起從所述過程氣體噴嘴射出，所述控制器被編程，以按照根據(jù)以上權(quán)利要求之一的方法來控制所述激光加工頭(3)的運(yùn)動和所述裝置(15)的所調(diào)整的過程氣體壓力。17.計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，具有代碼單元，當(dāng)該程序在激光加工機(jī)(1)的控制器(16)上運(yùn)行時，該代碼單元適用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至15之一的方法的所有步驟。
【專利摘要】一種用于借助激光束(5)和從過程氣體噴嘴(10)中射出的過程氣體(7)，尤其氧氣或氮?dú)?，在金屬工?6)中形成通孔(14)的方法，具有下列步驟：a)使所述激光束(5)與所述過程氣體(7)一起刺入到所述金屬工件(6)中，構(gòu)成不穿透的刺入孔(11)；b)通過在所述激光束(5)關(guān)閉的情況下所述過程氣體噴嘴(10)在所述刺入孔(11)旁邊經(jīng)過和/或越過所述刺入孔(11)運(yùn)動，借助過程氣體和/或惰性氣體，將在步驟a)中在所述工件表面(12)上圍繞所述刺入孔(11)周圍堆積的料堆(13)去除，所述過程氣體和/或惰性氣體的氣壓比在步驟a)中高；c)用所述激光束(5)和所述過程氣體(7)將所述刺入孔(11)刺穿。
【IPC分類】B23K26/142, B23K26/046, B23K26/382
【公開號】CN105377499
【申請?zhí)枴緾N201480033531
【發(fā)明人】M·施皮斯, P·馬赫
【申請人】通快機(jī)床兩合公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2014年6月5日
【公告號】DE102013210844B3, EP3007853A1, US20160096238, WO2014198394A1