CN106715033A - 用于在棒形的工件处制造工件面的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在棒形的、尤其地柱形的工件(11)处制造工件面(23)或槽内面(25)的方法。应由工件(11)制造旋转工具(40)。借助于激光射线脉冲(B)实现用于制造工件面(23)的材料切除，激光射线脉冲经由偏转装置(14)在带有规定的外轮廓(K)的脉冲面(22)之内的射入部位(31)上指向工件(11)。在此，经由多个机械轴驱动部(18)如此来实现在工件(11)与转向装置(14)之间的定位，即，脉冲面(22)基本上相对于激光射线脉冲的射出方向(R)成直角地且相对于工具面(23)的这样的区段成直角地取向，所述区段已经制成并且邻接到脉冲面(22)处。在材料切除期间，经由至少一个机械轴驱动部(18)在保持相对于工件(11)的取向的情况下使脉冲面(22)沿着规定的运动轨迹(38)运动。

Description

用于在棒形的工件处制造工件面的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在使用带有产生激光射线脉冲的激光器的加工机械的情况下制造工件面的方法。此外，加工机械具有激光器头部，其使激光器的激光射线脉冲指向工件。经由带有至少一个机械轴驱动部的机械驱动装置，经由分别相关联的机械轴驱动部使工件和激光器头部在至少一个平移的和/或转动自由度中相对于彼此取向和运动。

背景技术

例如，由文件DE 2010 011 508 A1已知这种类型的加工方法。在此，在加工工件的情况中制造旋转工具。激光器的激光射线脉冲借助于激光器头部的偏转装置或激光扫描器指向脉冲面并且在该脉冲面之内沿着规定的脉冲轨迹指向射入部位。通过机械驱动装置使脉冲面沿着工件的表面运动。平行于工件的被加工的表面、例如在轴向方向上实现在脉冲面与柱形的工件之间的该相对运动，并且在此一层层地切除材料。由此，可逐层地增大材料切除的深度，以便于例如制造槽。脉冲面多次从槽起始部运动到槽端部并且又运动回槽起始部，其中，重复该运动直至完成该槽。

由文件DE 10 2010 011508 A1也已知相似的方法。在此，为了在工件处制造轮廓、尤其地切割边或自由面，也定义这样的带有多个用于激光射线脉冲的射入部位的脉冲面，即紧接着经由机械轴驱动部使该脉冲面沿着工件表面运动，以产生逐层的材料切除并且最终暴露在工件处的面。

由文件DE 10 2011 116 974 A1已知用于激光加工工件或工具的方法，在工件或工具处安装有切割板，其在工具运行时绕其纵轴线旋转地运动。切割板应设有倒角。为此，使激光射线相对于纵轴线成直角地取向。紧接着，通过旋转使工件运动，从而使切割板在圆形轨迹上旋转，激光射线相对于该圆形轨迹切向地伸延。在此，应使在工件处的多个安装的切割板在某种程度上可以说是先后旋转到激光器的焦点中，由此，相继在切割板处实现材料切除。在轴向上的运动可与该材料切除叠加，从而可沿着切割板的轴向伸延的棱边产生倒角。

文件EP 0 870 578 A1说明了研磨的工具以及用于制造该工具的方法。该工具包含研磨的磨粒，其例如由金刚石或其它研磨的硬的材料制成。借助于激光器将孔或槽制造到该研磨的磨粒11的平的外侧中，以形成锋利的角部和棱边。

借助于脉冲的激光在棒形的工件处产生工具面、例如槽内面是困难的。借助以上说明的在其中脉冲面横向于激光射线脉冲的射出方向在工件表面上运动的方法，可实现高的切除率。然而，激光射线脉冲射到其上的已制成的工件面在一些情况中不具有足够低的粗糙度。在其它已知的方法中，虽然表面质量令人满意，然而仅仅实现低的切除率，从而该方法仅仅适合用于移除小的材料体积。

发明内容

因此寻找这样的方法，即其一方面实现制造一种工件面、例如槽内面，其在所有面区段处具有非常低的粗糙度，其在没有对在材料切除的情况中制成的工件面再加工的情况下得到，并且此外实现高的材料切除率。

该目的通过带有权利要求1的特征的方法实现。

根据本发明的方法设定成用于加工棒形的工件。未被加工的工件具有整体柱形的形状，其中，不同的轴向区段可具有不同的横截面。未被加工的工件尤其地相对于其纵轴线旋转对称。通过按照根据本发明的方法的加工，才产生非旋转对称的形状。在加工之后，可得到相对于纵轴线点对称的横截面。柱形的工件不仅可理解成圆柱形的工件，而且也可理解成其它具有任意弯曲的和/或角形的横截面轮廓的柱形形状。

为了加工工件，使用带有激光器的加工机械。激光器产生激光射线脉冲，其被传输到激光器头部处。激光器头部具有偏转装置、例如激光扫描器，并且用于在规定的方向上发出激光射线脉冲。控制单元如此控制激光器头部或激光扫描器，即使得激光射线脉冲指向在脉冲面之内的射入部位。外轮廓以及在脉冲面之内的射入部位的位置被编程，或者可由操作者从已经存在的预编程的数据库中选出。在此，使激光射线脉冲以规定的次序指向在脉冲面之内的射入部位。在此，在一个次序之内，可单次地或者也可多次先后选出每个射入部位。如果规定的次序结束，则重新开始该次序或者例如当在加工期间脉冲面的外轮廓改变时，实施另一规定的次序。

优选地，激光射线脉冲具有小于12ps的脉冲持续时间。

此外，加工机械具有带有至少一个机械轴驱动部的机械驱动装置。为此，每个机械轴驱动部设定成用于使激光器头部和用于工件的夹紧装置在一个自由度中相对于彼此运动。优选地，存在多个机械轴驱动部，从而可在多个自由度中实现在工件与激光器头部之间的相对运动。自由度可为平移的或转动的。由此，总共实现直至六个自由度，其中直至三个自由度可分别为转动的或平移的。

由此，在激光器头部或激光扫描器分别使激光器指向在规定的脉冲面之内的射入部位期间，同时实现通过机械驱动装置使带有工件的夹紧装置相对于激光器头部或聚焦区域定位和/或取向和/或运动，在聚焦区域中激光器头部产生脉冲面。

在该方法中，将工件引入相对于激光器头部的初始位置中。初始位置取决于应在工件处制造怎样的工件面。在此，工件的纵轴线可平行于激光射线脉冲的射出方向取向或者以相对于激光射线脉冲的射出方向以尤其地小于90°的倾斜角度的方式取向。在该申请中，从激光器头部开始平行于其光轴的方向理解成激光射线脉冲的射出方向。激光射线脉冲基本上平行于该光轴伸延，然而根据脉冲面相对于激光器头部的距离和脉冲面的大小，相对于光轴成直角地观察，激光射线脉冲也可倾斜地取向，其中，相对于光轴的角度小于10°且优选地小于5°。

在工件定位在初始位置中之前、期间或直接之后，规定或选择用于加工的脉冲面，其中，脉冲面可在加工过程中变化。脉冲面包括规定或选择外轮廓以及布置在脉冲面之内的射入部位和/或使激光射线脉冲指向射入部位的所依照的次序或顺序。

如果已经规定或选出了用于加工的脉冲面并且工件位于初始位置中，则经由激光器产生激光射线脉冲并且通过相应地控制激光器头部以规定的方式将激光设想脉冲发出到脉冲面的射入部位上。在此，脉冲面位于工件的这样的部位处，即在该部位处应实现当前的材料切除。该材料通过激光切割来移除。

在此决定性的是，在材料切除期间使激光射线脉冲仅仅相对于待通过加工制造的工件面相切地取向。在此“相切”理解成，激光射线脉冲的实际扩散方向与一切线最大偏差以远处范围中的发散角度并且优选地最大偏差以远处范围中的发散角度的一半，该切线在当前材料切除部位贴靠在已制成的或待制造的工件面处。发散角度是激光射线或激光射线脉冲在脉冲面处的聚焦平面和激光器头部的聚焦镜头之间的打开角度。

换句话说，工件面、例如槽内面由此来产生，即沿着待制造的工件面在脉冲面的外轮廓之内移除材料。脉冲面在当前材料切除部位处始终相对于待制造的工件面或相对于工件面的已制成的区段成大致直角地取向。在继续的材料切除时，优选地经由机械驱动装置使脉冲面相对于射出方向非倾斜或成直角地移动。脉冲面在在某种程度上可以说是在激光射线脉冲的射出方向上钻入工件内。

待切除的横截面轮廓、例如槽的横截面轮廓可仅仅通过脉冲面的外轮廓规定。待切除的横截面轮廓在此优选地仅仅通过激光器头部的偏转装置确定，而仅仅通过机械驱动装置实现与射出方向相反的工件的纵轴线的取向和当前的材料切除部位在工件处的运动。此外备选地，脉冲面的外轮廓也可在至少一个维度上小于待制造的槽的横截面轮廓并且在该至少一个维度上相对于工件移动，为此，优选地可仅仅使用机械驱动装置或者备选地附加地或者仅仅使用偏转装置。

机械驱动装置产生工件相对于激光器头部在一个或多个平移或转动自由度中沿规定的轨迹的相对运动。由此，使脉冲面相对于工件沿着规定的运动轨迹运动，以产生工件面。

在该方法中，射到工件上的激光射线脉冲仅仅在以上指名的定义的思想中相对于待制造的工件面的已经制成的区段相切地取向。在当前材料切除部位处，已经制成的工件面相对于射入的激光射线脉冲相切地伸延。由此，在已经制成的工件面中的不平整度通过激光射线脉冲消除，激光射线脉冲以邻接到已经制成的工件面处的方式沿着脉冲面的外轮廓入射工件上。由此，可产生带有非常低的粗糙度的工件面、尤其地槽内面。

然而，激光射线脉冲到的待切除的材料中的热引入最大部分发生在脉冲面之内。在已制成的工件面处不形成受热影响的区间，该区间可能负面地影响材料性能并且例如可能使材料变脆。由此，由激光射线脉冲形成的脉冲面是带有可变的、可任意匹配的横截面的钻孔工具，其沿着待制造的工件面向前运动穿过工件。优选地，在制造工件面的情况中移除所有如下工件区域，即在加工期间激光射线脉冲入射到该工件区域上。由此，在工件处未保留这样的面，即其由于激光加工具有过高的粗糙度并且因此必须再次被加工。由此，可在没有另外再加工的唯一操作过程(Durchgang)中以低的粗糙度制造工件面和已制成的槽的槽内面。

该方法尤其地适合用于制造至少逐段地在一个或多个空间方向上弯曲的工件面，例如直的或螺旋形的槽的槽内面。尤其地，在制造直的槽的情况中可必需的是，激光射线脉冲的扩散方向相对于在待制造的工件面处的切线倾斜至少发散角度的一半，以便于避免通过工件遮住激光射线脉冲。

此外有利的是，在加工期间改变脉冲面的外轮廓。在此，可保持外轮廓的几何形状，并且增大或减小脉冲面的面积，即在某种程度上可以说是缩放脉冲面。备选地或附加地可行的是，改变外轮廓的形状或几何形状。例如，可将外轮廓的弯曲的区段改变成角区段或者反之亦然。由此，可制造复杂的几何形状，例如变化的槽横截面。此外，例如可行的是，制造这样的工件面，即其在一轴向区段处在横截面中具有弯曲的走向而在另一轴向区段处具有至少阻断成直线的横截面，确切地说包含角部。通过相应的编程或控制激光器头部和机械驱动装置，可实现这种类型的匹配。

优选地，脉冲面的外轮廓具有这样的区段，即其与在材料切除部位处工件的横截面轮廓的区段一致。

该方法尤其地适合用于加工具有至少两个或者还有更多的工件区段的工件，其中，每个工件区段由另一材料制成和/或具有用于所使用的激光的另一吸收特性。例如，工件可具有柄和固定在柄处的、由金刚石制成的工件顶端。也可行的是，工件在一端部处具有由另一材料制成的覆层。在这种工具中，在连续的方法流程中尤其地无中断地在两个工件区段中制造工件面。例如，槽不仅可通过已安装的工件顶端而且可通过联接在该处的柄轴向地或螺旋形地绕工件的纵轴线伸延。工件区段可关于工件的纵轴线轴向地和/或径向地相继布置。

两个工件区段可以合适的方式相互连接，尤其地通过材料配合的连接，例如通过粘接或钎焊相互连接。在使用材料配合的连接的情况中，在两个工件区段之间可存在由粘合剂或焊料构成的连接层。在这种情况中，也连续地通过在两个工件区段之间的连接层制造槽。

通过使激光射线脉冲相对于紧接着在脉冲面中的当前材料切除部位的工件面的已经制成的区段相切地伸延，通过材料的变化或工件的吸收性能变化不会对已制成的或待制造的工件面的表面品质产生负面影响，或者仅仅产生很小的负面影响。

为了简化激光器头部或激光扫描器的控制，在一实施例中，在制造工件面时，在脉冲面中的分别直接邻近的射入部位之间的距离可保持不变。在此，不是所有布置在脉冲面之内的射入部位都必须根据脉冲面的外轮廓具有相同的距离。

在一实施例中，工件面可通过槽内面形成。在加工工件时，同时在工件中产生槽。从第一槽端部开始制造该槽。在此，脉冲面相应于分别待制造的槽横截面。尤其地，最后制造与第一槽端部相反的第二槽端部。

在一实施例中，通过该方法改变槽深度。尤其地，槽深度可在第二槽端部处减小，并且例如可持续减小，直至槽内面过渡到工件的外面中。

优选地，在制造第二槽端部的情况中，脉冲面的外轮廓可与在制造第一槽端部的情况中的脉冲面外轮廓不同。例如，在制造第一槽端部时的脉冲面的外轮廓可具有椭圆弧形或圆弧形，而在制造第二槽端部时的脉冲面的外轮廓具有至少一个逐段地直线的走向，其中，也可形成一个或多个角部。

此外有利的是，在脉冲面的边缘区间中的通过在脉冲面中射入的激光射线脉冲引起的每单位面积的能量引入与在脉冲面的核心区间中每单位面积的能量引入不同。优选地，在边缘区间中，每单位面积的能量引入小于在核心区间中。边缘区间是直接邻接到工件面的已制成的区段处的脉冲面区域。脉冲面的核心区间与工件面的该已制成的区段间隔开。通过该措施可保证，在已制成的或待制造的工件面的区域中不产生负面地影响材料性能的受热影响的区间。这例如可通过射入部位在边缘区间中相对于核心区间中的密度或距离调整。

借助于该方法，可从这样的工件中制造工具，即在该工件处通过加工产生自由面和/或切削面和/或槽内面。

也可行的是，以上说明的方法仅仅用于粗加工。工件面或槽内面可通过任一预加工方法以带有保留余量的方式制成并且根据本发明的方法用于随后制造期望的规定的几何形状。那么可尤其有利的是，待切除的材料体积相对大。以这种方式，例如可在工件面的边缘处制造锋利的棱边、例如切割边。

附图说明

由从属权利要求、说明书和附图中得到本发明方法的有利的设计方案。接下来根据附图阐述本发明方法的优选的实施例。其中：

图1示出了设定成用于实施根据本发明的方法的加工机械的示意图，

图2示出了在制造工件面期间棒形的工件的示意性透视图，

图3示出了在加工期间的棒形的工件的示意性透视图，其中，示出了为加工规定的脉冲面的外轮廓，

图4和5分别以示意性的俯视图示出了脉冲面的示例，

图6示出了借助于根据本发明的方法从棒形的工件中制造的工具，以及

图7以穿过工件的纵截面示出了待制造的工件面的示例性的示意性的轮廓以及脉冲面的在制造工件面时变化的外轮廓。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了加工机械10，其设定成用于实施用于加工棒形的工件11的根据本发明的方法。未被加工的工件11具有柱形的外形并且根据示例是圆柱形的。通过利用加工机械10加工，由工件11制造旋转工具，该旋转工具绕工件11的纵轴线A或由其制成的工具的纵轴线A旋转。

加工机械10具有脉冲的激光器12，其产生脉冲的激光射线、即激光射线脉冲B。脉冲的激光射线从激光器12被传输到激光器头部13。激光器头部13设定成，用于关于其光轴0在规定的方向上发出激光射线脉冲B并且使其在工作区域中聚焦。在加工工件11期间，工件11的当前被加工的面、即材料切除部位或材料切除面位于工作区域之内。

激光器头部13可具有聚焦器件、例如光学的透镜等。由此，激光射线脉冲B获得发散角度θ，其示意性地在图1中示出。在远处范围中的发散角度在某种程度上可以说是激光射线脉冲从激光器头部13的聚焦器件直至工作区域的打开角度。此外，激光器头部13具有偏转装置14，其也可被称为激光扫描器。偏转装置14例如可具有一个或多个转向镜，并且用于调整激光射线脉冲B相对于光轴0的离开方向。

为了操控激光器12和激光器头部13，加工机械10具有控制单元15。

控制单元15此外操控加工机械10的机械驱动装置16。机械驱动装置16设定成用于在激光器头部13与用于在加工机械10中夹紧棒形的工件11的夹紧装置17之间产生相对运动。在此，机械驱动装置16产生在被夹紧的工件11与激光器头部13之间的相对运动。

为了对于每个存在的平移自由度X,Y,Z和用于每个存在的转动自由度DX,DY,DZ使夹紧装置17相对于激光器头部13取向和/或定位和/或运动或者相反，机械驱动装置16分别具有机械轴驱动部18，其中，在图1中仅仅非常示意性地示出了机械轴驱动部18的一部分。平移的和/或转动自由度X,Y,Z,DX,DY,DZ的数量可变化，其中，总共可设置直至六个自由度。

作为在图1中的图示的备选，激光器头部13也可通过一个或多个机械轴驱动部18在分别一个自由度中运动。重要的仅仅是工件11或夹紧装置17相对于激光器头部13的相对运动。

激光射线脉冲B在由激光器头部13的射出方向R上指向工件11。通过脉冲面22定义激光射线脉冲B射入其上的并且在其中发生材料切除的工件表面的面区域。脉冲面22通过偏转装置14产生。

脉冲面22例如尤其地可从图3至5中看出。脉冲面22具有外轮廓K。外轮廓K选择或规定成，使得外轮廓K与待制造的工件面23相匹配。

在此处说明的实施例中，在工件11处制造至少一个槽24，其具有槽内面25。槽内面25是整个在制造槽24时产生的面。那么在这种情况中，待制造的工件面23是通过槽内面25所形成的。在该实施例中，待制造的槽24在横截面中观察在每个部位处都实施成沟形的。在该实施例中，两个槽棱边26(在其处槽24过渡到原来的外表面27中)具有与纵轴线A相同的径向距离。待制造的槽24在纵轴线A的方向上可直线地或者(如在此示出的那样)螺旋形地绕纵轴线A伸延。例如，其可是在待由工件11制成的工具40处的夹紧槽。

备选于所说明的槽24，也可借助于加工机械10和根据本发明的方法在工件11处产生其它面，例如邻接到切割边的自由面或切削面。

脉冲面22的外轮廓K相应于材料横截面，其邻接到待制造的工件面23处并且应从工件11处被移除。由此，在此处说明的实施例中，脉冲面22的外轮廓K相应于待制造的槽24的槽横截面。例如，外轮廓K具有第一外轮廓区段K1，其在工件加工期间直接邻接到待制造的横截面23、即在此槽内面25。此外，外轮廓K具有第二外轮廓区段K2，其在加工工件11的情况中至少几乎相应于原来的工件横截面轮廓(工件的原来的外面27)的横截面轮廓区段。在该实施例中，两个外轮廓区段K1,K2是弯曲的并且在形成两个角部的情况下顶撞彼此。根据待制造的几何形状、根据示例地槽几何形状，也可设置带有逐段地直线的走向或者直线的或弯曲的区段的组合的外轮廓K。

在外轮廓面K之内存在多个射入部位31。射入部位31分布地布置在外轮廓K之内。在直接邻近的射入部位31之间的距离在脉冲面22之内可以是均匀的或变化的。一方面这与外轮廓K的几何形状相关并且另一方面与应均匀地还是不均匀地实现在脉冲面22之内每单位面积的能量引入相关。对于每个外轮廓K，可在控制单元15中规定和/或储存射入部位31的限定的布置方案。控制单元15在加工工件11期间如此操控偏转装置14，即使得激光射线脉冲B在相应于规定顺序的次序期间指向在外轮廓K之内的射入部位31。在一个次序结束之后，已经使至少一个激光射线脉冲指向了每个射入部位31。循环地重复该次序。例如，可使激光射线脉冲沿着脉冲轨迹32从一射入部位31运动到下一射入部位31。在图4和5中示意性地示出了两个用于这种脉冲轨迹32的示例性的实施形式。根据图4的脉冲轨迹32在脉冲面22之内曲折伸延，而脉冲轨迹32例如具有螺旋形的走向。与此不同的其它用于使激光射线脉冲B指向射入部位31的脉冲轨迹32或次序或顺序也是可行的。

在脉冲面22中可存在边缘区间33，其在图4,和5中以虚线示出。边缘区间33邻接到第一外轮廓区段K1。脉冲面22的不属于边缘区间33的面区段形成核心区间34，核心区间34由此与第一外轮廓区段K1间隔开。在该实施例中，在边缘区间33中的每单位面积能量引入可小于在脉冲面22的核心区间34中。至少，指向在边缘区间33中的射入部位31的激光射线脉冲的每单位面积的能量引入小于规定的最大值。由此保证，在加工工件11期间切除材料的情况中，通过在边缘区间33的区域中过大的能量引入不会在待制造的工件面23或槽内面25处产生受热影响的区间。通过这种受热影响的区间可使工件11的材料变脆并且因此需要对制成的工件面23的再加工。相对地，核心区间34与第一外轮廓区段K1并且同时与工件11的稍后形成工件面23的材料区域具有足够的距离，从而在核心区间34中可选择比在边缘区间33中更大的每单位面积的能量引入。

每面积的能量引入例如可通过在脉冲面22之内的、即在边缘区间33或核心区间34之内的射入部位密度来变化。备选地或附加地，也可改变激光器12的参数，例如激光射线脉冲B的持续时间和/或激光器功率。

在用于在使用加工机械10的情况下制造工具面23的方法中，如下进行：

借助于机械驱动装置16调整未被加工的工件11相对于激光器头部13的初始位置。经由控制单元15在方法期间控制机械驱动装置16，以使工件11相对于激光器头部13运动和/或取向。运动流程在控制单元15中规定并且尤其地被编程。对于确定的工件类型，例如可从数据库中调取合适的方法流程。根据待产生的工件面或工件几何形状，在方法期间也通过控制单元15操控激光器头部13或偏转装置14，以调整在工件11与脉冲面22的关联于激光器头部13的外轮廓K之间的分别当前的相对位置。外轮廓K可在方法期间保持恒定或者变化。可在保持外轮廓K的几何形状的情况下仅仅以面积缩放的方式来执行改变的外轮廓K。备选地或附加地，也可改变外轮廓K的几何形状。

在此处说明的实施例中，在原来的柱形的工件11中产生槽24。槽24在端侧34的区域中在工件11的自由端部35处具有第一槽端部36并且与第一槽端部36间隔开地具有相反的第二槽端部37。从工件的自由端部35开始产生槽24，从而首先产生第一槽端部36。紧接着，从第一槽端部36开始通过材料切除使槽24沿着其伸延方向延长，直至最终完成第二槽端部37。

经由机械驱动装置16始终如此调整工件11与激光器头部13的距离，即工件11的当前被加工的部位位于激光射线脉冲B的聚焦的工作区域之内。在此，使工件11相对于射出方向R取向成，使得激光射线脉冲B平行于或者与工件面23或槽内面25的区段相切地射到工件11上，该区段与射出方向R相反地布置成直接邻近于材料切除部位，即邻近于脉冲面22。换句话说，激光射线脉冲在邻近于脉冲面22或射入部位31的区段中相对于工件面23或槽内面25的已经制成的面区段相切地伸延，该面区段直接联接到脉冲面22处。“相切”意味着，在激光射线脉冲B的扩散方向或纵中轴线与直接邻接到材料切除部位处贴靠到已制成的工件面23的面区段处的切线之间的角度小于发散角度θ或小于发散角度θ的一半。

在加工期间脉冲面22规定成，使得其始终位于槽24的横截面中。在加工期间，在某种程度上可以说是在从第一槽端部36直至第二槽端部37的槽24的伸延方向上，使脉冲面22运动穿过工件11，直至完全制成槽24。通过一个或多个机械轴驱动部18在相应的自由度X,Y,Z,DX,DY,DZ中引起为此所需的相对运动。

脉冲面22的外轮廓K在每个时刻处可相应于槽24的待制造的横截面轮廓。在这种情况中，不发生脉冲面在这样的平面中的移动，脉冲面22在该平面中延伸。相反地，使脉冲面22相对于工件11在其法向方向上并且同时在射出方向R上运动。此外备选地也可行的是，脉冲面的外轮廓K在至少一个维度上选择成小于槽24的待制造的横截面轮廓。在这种情况中，附加地使脉冲面在槽24的横截平面中运动或移动，以实现槽24的期望的横截面轮廓。

在材料切除期间，通过工件11相对于激光器头部13的相对取向或相对运动使脉冲面22在某种程度上可以说是沿着规定的运动轨迹38(图2)相对于工件11运动，根据示例地从第一槽端部36朝向第二槽端部37运动。

由此实现，工件11的、激光射线脉冲B射到其上的区域已经在制造工件面23或槽内面25的情况中或者通过其制造完全被移除。在制成之后，激光射线脉冲B射在其上的面区域通常具有过大的粗糙度并且受到能量引入、即热影响。在此，工件的材料常常是脆的。那么为了又移除这种受热影响的区间和/或减小粗糙度，常常进行再加工。在此处提出的方法中可省去这种情况。制成的工件面23在材料切除部位处始终相对于脉冲面22大致成直角地取向，从而在激光射线脉冲B射入的部位处实现邻接的已经制成的工件面23的抛光。如果在此更小的区域应伸入脉冲面22的净空(Lichtraumprofil)中，则通过指向脉冲面22的激光射线脉冲移除该区域并且已经制成的工件面23获得非常低的粗糙度。由此，在移除材料时的过程中制成工件面23。

在图6中示例性地示出了具有多个已制成的槽24的制成的工具40。在此，槽24根据示例螺旋形地围绕纵轴线A布置。在制造该槽24期间，已经改变了脉冲面22的外轮廓K，以便于在相对于工具40的纵轴线A的不同的轴向位置处实现不同的槽横截面。由此，槽深度和槽宽度从第一槽端部36向第二槽端部37减小。在不同的轴向位置处，示意性地示出了脉冲面22的相应调整的外轮廓K。保留槽24的沟形的外形且同时脉冲面22的外轮廓K。在第二槽端部37处，制成的槽内面25过渡到未被加工的工件11的原来的外表面27中。

利用这种方法可非常有利地加工这样的工件11，即，其具有两个或多个由不同的材料构成或者带有不同的对于所使用的激光的吸收特性的工件区段41。非常示意性地并且仅仅示例性地在图2中示出了这种工件11。在此，例如一个工件区段41通过硬质金属柄42形成，其载有形成另一工件区段41的端部件43。端部件43例如可由非常结实的硬的材料制成，例如金刚石。可理解的是，工件11也可能具有多于两个工件区段41。

如在图2中示出的那样，两个工件区段41可能轴向地相继布置在纵轴线A的方向上。备选地或附加地，两个工件区段41也可能径向地相对于纵轴线A相继布置。换句话说，其可能在轴向上和/或径向上搭接或重叠。也可行的是，通过涂覆另一工件区段41实施至少一个工件区段41。

在此处说明的示例中，两个工件区段41并且根据示例地硬质金属柄42和端部件43相互连接，优选地材料配合地连接。材料配合的连接可通过粘接或钎焊制成。在此，在两个工件区段41之间可存在由粘合剂或焊料构成的连接层。

通过待制造的工件面23通过始终相对于待制造的工件面23(关于材料切除部位)相切地射入的激光射线脉冲B产生，材料切除也可连续地、确切地说无中断地通过不同的工件区段41实施成带有不同的吸收特性。虽然根据相应的工件区段41的吸收特性，切除率可变化，然而保持制成的工件面23的品质且尤其地粗糙度不受其损害。由此，例如可产生带有硬质金属柄42和由端部件43形成的工具顶端的工具，其中，制成的工件面或制成的槽24不仅通过端部件43、而且通过硬质金属柄42伸延，如同其在图2中示意性地示出地那样。

在方法的另一实施例中，附加或备选于外轮廓K的根据图6的改变，还改变外轮廓K的几何形状，这非常示意性地在图7中示出。在此，例如，待制造的工件面23的弯曲的区域通过脉冲面22的圆形的外轮廓K制成，而借助于外轮廓K的多边形的、根据示例地四边形的且尤其地矩形的或正方形的形状在制成的工具面23的端部区域中产生角部。借助于外轮廓K的几何形状的这种匹配，例如可产生槽24，在其第二槽端部37处可制造在工具40处的棱边和/或角部和/或凸肩。

本发明涉及一种用于在棒形的、尤其地柱形的工件11处制造工件面23或槽内面25的方法。应从工件11中制造旋转工具40。借助于激光射线脉冲B实现用于制造工件面23的材料切除，激光射线脉冲B经由偏转装置14在带有规定的外轮廓K的脉冲面22之内的射入部位31上指向工件11。经由一个或多个机械轴驱动部18、尤其地CNC轴，在此如此实现在工件11与偏转装置14之间的取向或定位或运动，即使得带有布置在其中的用于激光射线脉冲B的射入部位31的脉冲面22相对于激光射线脉冲的射出方向R大致成直角并且相对于工具面23的这样的区段成直角地取向，该区段已经制成并且邻接到脉冲面22处。在材料切除期间，经由至少一个机械轴驱动部18，在保持取向、即始终相对于直接紧接着的、工件面22的已经制成的区段成直角的情况下，使脉冲面22沿着规定的运动轨迹38相对于工件11运动。以这种方式，例如可制造从在工件的自由端部35的第一槽端部36开始直至在槽24的伸延方向上相反的自由的槽端部37的带有槽内面25的槽24。在此，脉冲面22的外轮廓K可分别相应于槽24的待制造的横截面或者至少位于槽24的待制造的横截面之内。

附图标记清单

10加工机械

11工件

12激光器

13激光器头部

14偏转装置

15控制单元

16机械驱动装置

17夹紧装置

18机械轴驱动部

22脉冲面

23工件面

24槽

25槽内面

26槽棱边

27工件的原来的外表面

31射入部位

32脉冲轨迹

33边缘区间

34端侧

35工件的自由端部

36第一槽端部

37第二槽端部

38运动轨迹

40工具

41工件区段

42硬质金属柄

43端部件

θ激光射线脉冲的发散角度

A工件的纵轴线

B激光射线脉冲

DX转动自由度

DY转动自由度

DZ转动自由度

K外轮廓

Kl第一外轮廓区段

K2第二外轮廓区段

O激光器头部的光轴

R射出方向

X平移自由度

Y平移自由度

Z平移自由度。

Claims (14)

1.一种用于在使用具有产生激光射线脉冲(B)的激光器(12)的加工机械(10)的情况下在棒形的工件(11)处制造工件面(23)的方法，所述加工机械(10)具有激光器头部(13)，其使所述激光器(12)的激光射线脉冲(B)指向所述工件(11)，并且所述加工机械(10)带有具有至少一个机械轴驱动部(18)的机械驱动装置(16)，所述机械轴驱动部(18)设定成用于使所述工件(11)和所述激光器头部(13)在至少一个平移的和/或转动自由度(X,Y,Z,DX,DY,DZ)中相对于彼此运动，所述方法具有以下步骤：

- 使所述工件(11)相对于所述激光器头部(13)定位和/或取向，

- 规定和/或选择脉冲面(22)的外轮廓(K)、以及布置在所述脉冲面(22)之内的、彼此间隔开的射入部位(31)，由所述激光器头部(13)在规定的次序上将所述激光射线脉冲(B)发出到所述射入部位(31)上，

- 经由所述激光器头部(13)在射出方向(R)上将所述激光射线脉冲(B)发出到所述工件(11)上、到所述脉冲面(22)之内规定的射入部位(31)上，其中，所述激光射线脉冲(B)在加工期间相对于所述工件面(23)的通过加工所述工件(11)产生的区段相切地取向，所述区段邻接到所述脉冲面(22)处，

- 如此使所述激光器头部(13)和/或所述工件(11)相对于彼此运动，即在其处发生所述材料切除的脉冲面(22)仅仅在跟随规定的运动轨迹(38)的射出方向(R)上相对于所述工件(11)运动，以产生所述工件面(23)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，已经通过所述工件面(23)的制造并且在制造所述工件面(23)的情况中完全移除了邻近于已制成的所述工件面(23)的、在加工时所述激光射线脉冲(B)射入到其上的所有工件区域。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，指向所述脉冲面(22)的射入部位(31)的激光射线脉冲(B)至少相对于所述工件面(23)的邻近的已制成的区段相切地取向，并且减小了所述工件面(23)的该邻近的区段的粗糙度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述工件(11)相对于所述激光器头部(13)的当前相对位置和/或相对取向改变所述脉冲面(22)的外轮廓(K)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述工件(11)具有至少两个工件区段(41)，其具有对于所使用的激光的不同的吸收特性并且通过连续的方法流程在所述两个工件区段(41)中制造所述工件面(23)。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述两个工件区段(41)由材料配合地彼此连接的部件(42,43)组成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述脉冲面(22)中在直接邻近的射入部位(31)之间的距离在制造所述工件面(23)期间保持恒定。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述工件面(23)通过槽内面(25)形成，其中，从第一槽端部(36)开始制造所述槽(24)。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述槽(24)具有与所述第一槽端部(36)相反的、最后制成的第二槽端部(37)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述槽深度在所述第二槽端部(37)的区域中减小。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在制造所述第二槽端部(37)的情况中的所述脉冲面(22)的外轮廓(K)与在制造所述第一槽端部(36)情况中的所述脉冲面(22)的外轮廓(K)不同。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述激光射线脉冲(B)到邻接到所述待制造的或已制成的工件面(23)处的脉冲面(22)的边缘区间(33)中的每单位面积的能量引入大于或小于在所述脉冲面(22)的与所述待制造的或已制成的工件面(23)间隔开的核心区间(34)中。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在由所述工件(11)制造工具(40)的情况中使用所述方法。

14.一种用于在工件(11)的工件面(23)的边缘处制造锋利的棱边的方法，其特征在于，首先在所述工件(11)处产生面，所述面至少围绕所述棱边具有余量，并且紧接着按照根据上述权利要求中任一项所述的方法移除该余量。