CN108025398B - 使用液体射流引导的激光束处理工件的过程 - Google Patents

Abstract

本发明关于用于处理工件的过程，优选是用于通过液体射流引导的激光束来烧蚀材料而使工件成形。该过程包括以下步骤：由喷嘴产生液体射流；使液体射流冲击在分配至工件的参考表面上，由此液体射流与参考表面的交叉限定液体射流足迹；实现液体射流与参考表面之间的位移，由此液体射流足迹在时间范围期间沿与迹线相关联的轨迹演化成迹线，其中迹线覆盖迹线区域；至少在时间范围的一部分期间利用耦合到液体射流中的激光束照射工件，优选用于烧蚀材料，使得迹线具有至少一个重叠区域，其中至少一个重叠区域中的各个由迹线的相关联的第二长度区段和迹线的相关联的第一长度区段的相关联的公共区域限定，且其中工件由激光束沿长度区段中的至少一个照射。其还关于用于控制液体射流引导的激光加工装置的计算机化数字控制(CNC)程序，以及包含此CNC程序的计算机可读介质。此外，其包含用于生成上述CNC程序的计算机程序。最后，本发明关于执行上文提到的过程的液体射流引导的激光加工装置。

Description

使用液体射流引导的激光束处理工件的过程

技术领域

本发明关于用于处理工件的过程，优选地用于由液体射流引导的激光束通过烧蚀材料来使工件成形。其还关于用于控制液体射流引导的激光加工装置的计算机化数字控制(CNC)程序以及包含此CNC程序的计算机可读介质。此外，其包含用于生成上述CNC程序的计算机程序。最后，本发明关于执行上文提到的过程的液体射流引导的激光加工装置。

背景技术

利用水射流引导的激光来加工材料被证明是很有用的，且优于其它激光烧蚀技术。例如，使用液体射流引导的激光束的装置从EP0762947B1(Synova)获知。如WO99/56907A1、EP1269535B1、WO2005/110662A1、WO2006/050622A1、EP2189236B1和WO2010/057328A1中所示，该技术已得到不断改进。

例如，为了处理工件来得到某一形状，各个机器通常提供标准的处理方法。然而，哪些部分先成形、这完成得有多快可能对质量和处理速度有影响。在大多数情况下，有两个可能矛盾的要求：快速和精确。

液体射流引导的激光加工装置提供了相当独特的激光处理方法。尽管它们使用水射流中引导的激光束，但它们与所谓的干式激光加工和与同时使用干式激光和单独的液体喷射或液体射流的激光加工很不同。例如，此解决方案在DE4138468A1(液体喷射)或US3911296(液体射流)中描述。迄今为止，水射流引导的激光束加工已经采用了直接的处理策略：在恒定速度下且在沿应当除去材料的线的给定方向上移动液体射流引导的激光束。这种处理策略类似于用笔在纸上绘制曲线，但其中液体射流引导的激光束是笔且工件是纸("铅笔在纸上"策略)。

已知用于干式激光切割系统以及用于高速水切割系统的不同处理策略。

DE10296913T5(Electro Scientific)公开了用于干式激光切割系统的处理策略。开发该策略是为了避免将烧蚀的材料再沉积在新鲜切口中。这通过将长距离的切口分成较小节段来达成。激光沿这些较小节段中的各个除去材料不止一次，且然后在下一节段上移动来重复该过程。旋转镜可引起激光沿小节段的运动。

DE102011108405(Volkswagen)也公开了一种用于干式激光切割系统的处理策略。开发该策略是为了避免将烧蚀的材料再沉积在新鲜切口中。再次，长距离切割不是一次性切割，而是仅切割其第一节段。激光移回，但仅到离起点一定距离差，且然后向前移动与之前相同的长度。重复该过程，并在接近起点且接近切割的端点处出现斜坡状轮廓。

US2005126472A(Intercon Technology)提出了用于利用高速水射流加工的上述"铅笔在纸上"策略。液体射流沿着引导的路径的适合选择可加速该加工过程。材料的再沉积不是此加工过程中的问题，但工件必须受良好支承来防止冲击流体射流引起的运动。

如DE10296913T5(Electro Scientific)或DE102011108405A1 (Volkswagen)中所述，已知用于激光切割系统的策略不可直接地转移到液体射流引导的激光处理，因为液体射流的存在改变了一些重要特征：在液体射流引导的情况中，激光的焦点未由光学器件给出。液体冷却工件，且液体除去烧蚀的材料。由于许多激光处理策略旨在最小化热应力并引导或避免烧蚀材料的再沉积，所以使用它们与显示关于这些点的非常不同的特征的工具不是本领域技术人员将做的事情。如US2005126472A(Intercon Technology)中的高速水射流处理需要工件表面上高得多的压力。因此，烧蚀过程不同，且烧蚀的材料的性质也不同。由于高局部压力，已知用于此加工方法的策略试图避免工件的变形。这在利用液体射流引导的激光束加工的情况下不是必需的。

发明内容

将由本发明解决的问题是提供一种用于液体射流引导的激光束加工的通用处理策略，其允许良好的处理质量(例如，整齐的切割边缘)与高处理速度之间的可变平衡。

根据本发明，该问题通过一种用于处理工件的过程解决，该过程优选通过在时间范围的液体射流引导的激光束来烧蚀材料而使工件成形，该方法包括以下步骤：

a)由喷嘴产生液体射流，

b)使液体射流冲击在分配至工件的参考表面上，由此液体射流与参考表面的交叉限定液体射流覆盖区域，

c)实现液体射流与参考表面之间的位移，由此液体射流覆盖区域在该过程的时间范围期间沿与迹线相关联的轨迹演变成迹线，其中迹线覆盖迹线区域，

d)至少在时间范围的一部分期间利用耦合到液体射流中的激光束照射工件，由此烧蚀材料，

e)特征在于，迹线具有至少一个重叠区域，其中该至少一个重叠区域中的各个由迹线的相关联的第二长度区段和迹线的相关联的第一长度区段的相关联的公共区域限定，且其中工件由激光束沿至少一个长度区段照射。

意外的是，发现沿重叠路径的烧蚀材料允许利用液体射流引导的激光束在相对较高的速度下加工高质量的边缘。由现有技术的过程(35)产生的切口与由根据本发明(36,37)的过程的两个不同实施例产生的两个切口之间的比较在图12中示出。切口36示出了实施例"平行切割"的结果，其比用于产生工件1中的切口37的实施例"渐进切割"更快。

在本发明的上下文中，应遵守相关用语的以下阐释(下文提到的附图在"附图说明"部分中列出)：

"由液体射流引导的激光束加工"：为了确定使用的加工过程的类型，材料除去速率显著期间的时间很重要。在这种情况中，如果激光束耦合到液体射流中且冲击在工件上，则相比于由单独液体射流的材料除去速率，显著地除去更多材料。实际上，对于大多数材料，液体射流单独在液体射流引导的激光装置中除去的材料量将难以测量。然而，液体可在其它表面处理中起到重要作用，例如在其可冷却工件时。由于优选地仅材料除去确定加工过程的类型，这意味着该过程是液体射流引导的激光束加工过程，即使激光暂时未耦合到液体射流中。

"向上/上方和向下/下方"：这些方向相对于过程开始时的喷嘴出口平面限定。如果存在一个以上的喷嘴，则该方法可由其中任何一个限定。远离喷嘴指向的"喷嘴出口平面法线"的方向是"向下方向"("喷嘴的下游")。"向上"是相反的方向("喷嘴的上游")。高度是沿向上方向正向测得的。如果未另外指出，则深度是沿向下方向正向测得的。"A在B上方"意思是A高于B，且"A在B下方"意思是A相比B具有较小的高度。工件的前侧方向朝喷嘴，且"高于"工件的后侧。

"喷嘴"：具有入口和出口的装置，由此入口和出口经由开口连接。喷嘴出口平面是由包绕喷嘴出口的大致所有点限定的平面。

"液体射流"：具有平均速度的液体限定"真实液体射流"，如果该平均速度显著不同于任何单个质点或质点组的速度。速度这里包括速度和方向两者。液体射流内的平均速度高于外界，且变化，但仅少量变化。"真实液体射流"的边界由平均速度的突然且显著的变化给出，即，这可为平均速度的突然变化，且/或可存在流动方向的突然变化，或成分或两者的变化。限定边界的一种方式是使用流具有在相同高度处出现的最大速度的一半的位置。(高度沿平均速度的方向测得，在类似于例如源的参考点处开始。"平均"是所有涉及的质点的特定性质的算术平均值。)"真实液体射流"具有长形形状和截面，其随着离其源的距离增大而少量变化。"真实液体射流"的典型源是喷嘴的出口。"真实液体射流"以扰动结束，其通常为成为液滴的分解区域，或为在物理表面或另一障碍物上的冲击的影响(例如，也见图2a，其中"真实液体射流4"冲击在工件1上)。工件或另一障碍物可定位成很接近液体射流源或喷嘴，使得没有扰动区域的情况下不存在"真实液体射流"。在这种情况中，工件或障碍物可暂时除去，使得可产生在相同位置、相同定向且具有相同方向和相同参数的情况下没有扰动的"真实液体射流"且可用于构造外推液体射流。该外推液体射流因而是液体射流，且"真实液体射流"完全不是液体射流的一部分。在所有其它情况中，"真实液体射流"连同其外推长度限定液体射流：液体射流等于扰动区域外存在的"真实液体射流"。在向后的流动方向中，液体射流等于外推的液体射流。因此，"真实液体射流"的扰动区域不是液体射流的一部分。在扰动区域外存在"真实液体射流"的情况下，外推例如可为基于未扰动的"真实液体射流"的长度的最后20%的线性外推(见图2a对于"真实液体射流"4和外推液体射流4*)。然而，其它数学或物理模型(例如，假定与长度的平方根成比例的发展)也可用于将"真实液体射流"外推至液体射流。另外，另一长度区段可用作外推的基础：其可为未扰动的"真实液体射流"的长度的90%，或其整个长度，或单个高度处的仅单个截面。

"参考表面"：理论或构造的无限表面，其限定空间中的2D坐标系。在过程期间，参考表面保持恒定。在用于液体射流引导的激光束加工的应用中，参考表面在喷嘴下方各处。排除了在过程中使用的喷嘴出口平面法线指向参考表面的局部切线的方向。"局部"意思是无限长度的喷嘴出口平面法线接触参考表面的位置。注意，参考表面不必是平面：其可在3D空间中弯曲。实例是圆柱形形状、球形或简单的弯曲表面。

"分配至工件的参考表面"：分配意味着工件的一些重要点与参考表面的重要点成已知关系。在处理期间，工件的重要点必须保持不变。它们可为真实点，诸如连接工件夹具的点，或数学点，诸如拐角点或未处理的工件的质心，其位置保持为参考点，但点自身可改变其位置(例如，因为工件的重心由于从工件切除材料而变化)。工件的典型的重要点是工件固定在工件夹具上的点或标为参考点的点。这些点在过程期间保持不变且未处理。参考表面的典型重要点是由其限定的坐标系的原点。然而，工件上或工件中和工件表面的重要点的选择是任意的，只要这些点在该过程期间不变。加工装置的许多控制程序限定相对于执行的加工的固定点。此固定点通常限定加工坐标系，其例如具有笛卡尔坐标c1,c2,c3。优选地，参考表面选择为c1-c2或c1-c3或c2-c3平面或平行于其。参考表面还可为圆柱，其具有等于c1,c2或c3轴线的旋转轴线，或以加工坐标系的原点或任何其它点为中心的球。图1或图2a中示出了分配至工件1的参考表面2。

"交叉"：体积(例如，圆柱)和表面(例如，定向成正交于圆柱轴线的平面)的交叉是属于表面和体积两者的表面上的区域(尺寸、形状、位置和定向)。例如，见图2a中的液体射流足迹5，其为液体射流4,4*和参考表面2之间的交叉。如果参考表面是表面且液体射流限定体积，则交叉是参考表面的圆形或椭圆形区域，其为由液体射流占据的体积的一部分。在本发明的上下文中，每个体积仅有一个交叉：可以想象，第一共同区域"停止"体积的继续。例如，S形表面与从顶部到底部的无限长度的小圆柱的交叉仅引起一个交叉。在没有每个体积仅一个交叉的情况下，在该实例中将存在三个交叉。当具有圆形截面的体积与适合的弯曲表面交叉时，实例的交叉具有椭圆形形状。交叉仅在S形表面的最顶部上。在参考表面是表面且液体射流是体积的情况下，第一公共区域是位于最接近液体射流源的公共区域，液体射流源通常是喷嘴。

"足迹"：冲击液体射流限定参考表面上的液体射流足迹：液体射流足迹是液体射流和参考表面的交叉。例如，见图2a中的液体射流足迹5，其为液体射流4,4*和参考表面2之间的交叉。激光足迹是激光引导体积(通常是液体射流)与参考表面的交叉。如果

·液体射流具有带有圆形截面的圆柱形形状，且如果

·圆柱形形状的轴线正交于参考表面，且如果

·参考表面在交叉区域中是平的。

液体射流的足迹是圆形的(见图2b)。如果圆柱形形状的轴线成0°到90°之间的角倾斜，足迹将是椭圆形的(见图2c)。如果参考表面是弯曲的且/或液体射流具有另一截面形状，则足迹可具有不同形状。取决于液体射流、冲击角和参考表面的几何细节，可存在多种形状。

确定/测量液体射流足迹和激光足迹：测量液体射流的形状的一个可能性是使用可容易烧蚀或由液体射流穿透的材料的薄护套；在液体射流下方的参考表面中放置具有参考表面的局部形状的此护套具有液体射流在护套中形成孔的效果。一旦产生孔，则经过其的液体射流不受扰动。通过使护套移动小的量，可检查由扰动的液体射流产生的孔是否大于不受扰动的液体射流。可(数学地)应用适合的校正。另一可能性是使用销状传感器，其记录其末梢是否接触液体射流。该销可在参考表面上移动来"检测"液体射流足迹的形状。可用于确定液体射流足迹的类似的测量装置在EP申请14405052.3中公开。还可使用相机系统和其它适合的测量系统。作为一系列足迹的一部分，液体射流足迹的直径限定为沿与按照增加时间的顺序连接足迹的线垂直的线测得的液体射流足迹的最大宽度。当激光耦合到液体射流中时，激光引导体积是激光脉冲的时候的液体射流。激光足迹和液体射流足迹的空间形状和时间因此相同。然而，在没有激光足迹的时间和位置可存在液体射流足迹。如果激光照射存在，则存在激光足迹，激光照射可在工件上或激光源和装置设置处检测到。

"中心点"：每个液体射流足迹均具有中心点。该中心点优选是液体射流足迹的重心。每个中心点均具有参考表面坐标和时间坐标。时间坐标是产生中心点所属的液体射流足迹的时间。

"实现位移"：液体射流与参考表面之间的位移可以以不同方式实现。例如，有可能移动产生液体射流的喷嘴，且将工件保持在固定位置处，且因此，分配至工件的参考表面。还有可能移动工件，且因此参考表面，且保持喷嘴在固定位置处产生液体射流。此外，工件或喷嘴可围绕任何轴线倾斜，轴线不是喷嘴(如果想要倾斜喷嘴)或工件(如果想要倾斜工件)的旋转对称轴线。还有可能的是喷嘴改变其形状，使得位移产生。还有可能的是，多个这些动作在相同的时间实现。另一个可能性在于改变液体射流的形状，例如，通过作用于适合的流体上的电磁力，或通过沿一个方向吹其，或通过倾斜整个组件而使用重力。位移引起液体射流足迹在参考平面上移动。

"迹线"：参考表面上的液体射流足迹的运动限定迹线。迹线基本上是具有时间坐标的一组区域(液体射流足迹)。液体射流足迹是参考表面上的区域。因此，迹线也由参考表面上的区域构成。迹线的空间坐标因此是参考表面坐标。除空间坐标之外，存在时间坐标。迹线在参考表面坐标和时间的2D+t空间中具有带状形状。时间坐标中的迹线的厚度由液体射流与参考表面之间的相对位移的速度给出：低速导致粗的迹线。迹线的宽度取决于足迹的直径。迹线的长度和空间位置取决于参考表面上的液体射流足迹的相对运动的方向和长度。由于使用参考表面坐标且参考表面区域是迹线的构成块，有可能迹线穿过给定区域两次，即使激光照射发生。如果迹线由液体射流与工件表面之间的交叉限定，这将不可能：在带有激光照射的液体射流的第一道次后工件将变化，且因此，在第二道次期间，来自第一道次的工件表面不再存在。图3a示出了迹线8和构成迹线的足迹5中的一些。

"轨迹"：属于迹线的液体射流足迹的中心点的集合限定参考表面上和时间上的曲线，且该2D+t曲线(2个空间维度和1个时间维度)是轨迹。在图3a中，示出了轨迹9。

"过程的时间范围"：过程在时间区间期间发生。这是过程的时间范围。优选地，该时间范围始于液体射流首先产生时的时刻，且终止于液体射流断开时的时刻。

"迹线区域"：由迹线覆盖的区域，这是没有时间坐标的迹线，且在除去覆盖的所有区域多次之后，是迹线区域。图3b中示出了迹线区域10。如果液体射流向上和向后移动三次，每次覆盖相同面积，则其迹线的面积是其迹线区域的六倍，因为时间上的差异允许了在迹线的不同道次之间区别。在没有时间坐标的情况下，所有道次覆盖相同的坐标，且不可能区别它们。因此，在确定迹线区域时，不会将它们计算多次，且迹线区域等于由单个道次覆盖的区域。

"中心线"：迹线在参考表面上的曲线是迹线区域的中心线。图3b中示出了中心线11。中心线可通过除去时间坐标和除去所有多个计数部分来从轨迹导出。中心线和轨迹关于彼此具有与迹线区域和迹线关于彼此具有的相似的关系。

"利用激光束照射"：激光束可耦合到液体射流中。激光束由液体射流引导，比如由光纤引导至液体射流冲击工件的点的束。一些激光能量沉积在工件材料中，且可引起烧蚀、加热、化学过程或相变。烧蚀在上下文中是优选过程。激光束可为连续(cw)或脉冲激光。

"沿长度区段由激光束照射"意思是工件沿长度区段的至少一部分不间断照射。

"不间断照射"：在连续激光的情况中，不间断照射以照射表面开始和停止。在本发明的框架中，以下定义在脉冲激光的情况下可能有帮助：

如果存在由第一激光脉冲在第一时间产生的第一激光足迹，必须具有以下特征以便属于不间断照射的时间区间：

a)存在由第二激光脉冲在第二时间产生的第二激光足迹。

b)第一脉冲与第二脉冲之间没有激光脉冲，即，第一脉冲和第二脉冲是时间坐标中的相邻脉冲。

c)第一激光足迹和第二激光足迹至少部分地重叠。

d)液体射流在参考表面上的运动使得液体射流足迹的中心点在第一脉冲与第二脉冲之间的时间中不会在由第一和/或第二激光足迹覆盖的区域外。

e)在不间断照射的区域中存在仅为第一激光足迹的仅一个激光足迹，且该激光足迹是不间断照射的第一激光足迹，以及

f)在不间断照射的区域中存在仅为第二激光足迹的仅一个激光足迹，且该激光足迹是不间断照射的最后的激光足迹。

g)所有其它激光足迹对于一对激光足迹是第一激光足迹且对于第二对激光足迹是第二激光足迹。

换言之：激光足迹形成激光迹线，其是参考表面坐标中的连续区域。激光足迹的时间坐标在连续激光的情况中是连续的，但在脉冲激光的情况中是离散的。

"时间范围的部分"：在"时间范围的部分"期间发生的事情意思是其至少在称为"时间范围"或"过程的时间范围"的时间区间的子区间期间发生。时间范围的一部分可为单个激光脉冲的长度的短时刻(例如，毫微秒或纳秒)，大约几秒或甚至几分钟的时间范围的显著部分，且如果时间范围较长，则时间范围的显著部分可甚至更长。"时间范围的部分"可为单个区间或任何数目的时间区间。如果短语"时间范围的部分"用于表示发生照射期间的时间区间，脉冲激光的不间断照射的时段通常计算为时间范围的一部分。

"烧蚀材料"：烧蚀应当以宽泛的意义使用，意味着材料通过其从工件的整体分离的所有物理和化学过程。这里，烧蚀由工件的表面层中的激光照射的能量沉积引起。由激光照射引起的烧蚀过程可由液体射流支持(例如，液体的存在可妨碍再沉积且液流可除去碎屑)。

"材料的处理"：液体射流和耦合到其中的激光可以以不同方式处理材料。取决于沉积在材料中的能量和该沉积发生期间的时间，材料被加热或烧蚀。加热可引起晶体结构和退火过程的重新布置。例如，其可改变磁性性质和化学过程，还可能涉及触发和/或控制液体。具有和没有耦合到其中的激光的液体射流也可用于清洁表面。

"重叠区域"：重叠区域是在迹线中出现一次以上且由此时间坐标不相邻的区域。短语"区域"这里意思是仅在参考表面坐标中的区域。在迹线中出现一次以上的区域是"公共区域"。两个实例应当阐明该定义。假设这些实例有三个不同时刻，按T1,T2和T3的顺序发生：在第一实例中，所有足迹的公共区域的时间坐标在T1与T2之间。该公共区域由始于T2处的时间坐标的足迹重叠或覆盖。在这种情况中，公共区域不是重叠区域，因为时间坐标是相邻的。在第二实例中，又存在带有T1与T2之间的时间坐标的所有足迹的公共区域。相比于实例一，具有始于T3的时间坐标的足迹共用相同的公共区域；但没有带有从T2到T3之间的时间区间的时间坐标的足迹。在这种情况中，由于缺少T2与T3之间的时间坐标，因此存在重叠区域，且因此非相邻时间足迹重叠。图4d中也示出了不同的情形：足迹5是圆，且其时间坐标标有A到E之间的字母。存在许多公共区域，例如，"A,B"或"A,B,D"。公共区域"A,B"不是重叠区域，因为A和B是相邻的时间坐标。公共区域"A,B,D"是重叠区域，因为B和D不是相邻时间坐标：缺少时间坐标C。另一个实例在图13a,13b,13c中和在之后给出的该图的阐释中示出。

"时间坐标中的间隙"：如果存在重叠区域，则涉及的时间坐标可分类成两个完整的区间：完整区间意思是包括其边界之间的所有元素的集合。例如，T1与T2之间的时间区间是完整区间。相比之下，T1与T3之间不包括T2的区间不是完整的，因为T2在边界T1和T3之间，但在该实例中不是区间的一部分。重叠区域中的不相邻时间坐标的要求意味着，存在仅一种分类两个完整区间中的重叠区域中涉及的时间坐标的方式。并且这还意味着两个区间不会共享公共边界。一个区间的一个边界与另一区间的一个边界之间的最小距离应当成为"间隙"。换言之：时间坐标中的间隙是包括在一组相邻时间坐标中的最后的时间坐标与包括在另一组相邻时间坐标中的第一时间坐标之间的非空区间，由此所有时间坐标都在相同的重叠区域中发现。在上述公共区域"A,B,D"的情况中，时间坐标的间隙是"C"，因为在此情况下，相邻时间坐标的集合是[A,B]和[D]。因此，区间边界是A,B和D，以及它们D-A和D-B之间的差异。由于D-B小于D-A，故间隙是B与D之间的一切。由于该实例中的离散时间坐标，故该区间内仅存在一个时间坐标，且这是C。因此，C是时间坐标的间隙。另一个实例在图13a,13b,13c中和在之后给出的该图的阐释中示出。

"相关联的公共区域"：重叠区域的相关联的公共区域是所有迹线区段的公共区域，其为重叠区域的部分。如"重叠区域"的定义中阐释的那样，每个重叠区域也是公共区域。但是不是每个公共区域也都是重叠区域，因为可能不满足非相邻时间坐标的标准。

"长度区段"：迹线的长度区段是迹线的部分。它们具有迹线的宽度，且宽度是迹线垂直于轨迹的程度。垂直度仅在参考表面坐标中确定，且在其计算的时间坐标投射回到迹线上。在本发明的框架中，长度区段的开始和结束由垂直于轨迹的直线限定，即，也可用于测量迹线的宽度的线。第一长度区段和第二长度区段的两个边界之间的迹线的部分分别包括分别在时间坐标上在间隙之前和之后的整个重叠区域，而边界尽可能接近彼此。图4a和4b中示出了不同重叠区域14和其长度区段以及其边界12a,b和13a,b的实例。需要包括和排除时间区间的边界之间的差别来决定相邻时间坐标是否存在于一组时间坐标中。检查相邻时间坐标对于判断公共区域是否是重叠区域很重要。因此，使用利用方括号记录包括边界的区间且利用圆括号记录不包括边界的区间的数学惯例；包括一个且不包括另一个边界的区间利用与包括的边界相邻的一个方括号和与不包括的边界相邻的一个圆括号记录。但是，包括和不包括时间区间边界之间的差异在命名长度区段时忽略：覆盖包括两个边界的时间区间的长度区段[A，B]应当与从其定义的时间区间排除两个边界的长度区段(A，B)相同。

"相关联的第一和第二长度区段"：第一长度区段具有比第二长度区段更早的时间坐标。第一长度区段的部分由第二长度区段的部分重叠。第一长度区段和第二长度区段与限定其边界的重叠区域相关联。

有可能的是，迹线的一个长度区段是与第一重叠区域相关联的第一长度区段和与第二重叠区域相关联的第二长度区段。举例来说，考虑具有变形的Z的形状的轨迹的迹线，其中右下端在左下缘下方，且左上端在右上端上方。该形状在第一参考表面坐标时间坐标平面中给出，且迹线具有在第二参考表面坐标的方向上垂直于该平面延伸的恒定宽度。发现时间坐标T4在变形的Z形的左上方，T3在右上方，T2在左下方，且T1在右下方。

存在带有第一长度区段[T1,T2)和第二长度区段(T2,T3]的第一重叠区域。该第一重叠区域的间隙是点T2。

存在带有第一长度区段[T2,T3)和第二长度区段(T3,T4]和间隙T3的第二重叠区域。

存在带有第一长度区段[T1,T2]和第二长度区段[T3,T4]和间隙(T2,T3)的第三重叠区域。

因此，长度区段(T2,T3)是第一重叠区域的第二长度区段和第二重叠区域的第一长度区段。

长度区段[T1,T2)是第一重叠区域和第三重叠区域的第一长度区段。

长度区段(T3,T4]是第二重叠区域和第三重叠区域的第二长度区段。

该实例还示出了有可能存在迹线中出现两次以上的区域。在此情况下，除在增加时间的方向上，最后的长度区段可为第一长度区段，且具有比第一长度区段的时间坐标晚的任何长度区段可为第二长度区段。

"平行"/"平行移位"：在本发明的框架中，"平行"不仅适用于直线，而且适用于曲线。"平行线"限定为以下：从该线开始，垂直于一条线的局部切线测得的两条线之间的距离是恒定的。在曲线中，该定义导致对于平行线的两个不同的曲率半径。在直线上，其等同于平行直线的数学定义。可参照图11来阐释以简单方式根据该定义构造弯曲平行线的一种方式：存在第一曲线30.1。应当构造第二曲线30.2，其由恒定距离31平行移位。为此，使用具有恒定距离31的半径的圆。圆放置得使其中心点在第一曲线30.1上。第一曲线30.1的一侧上的所有这些圆的包络的外边界是平行移位的第二曲线30.2。"平行移位的"线是"平行的"且反之亦然。在这种情况中，线是长度区段的中心线。平行移位的量是两条线之间的距离，如上文所述在"平行"定义中测得的那样。

"接触区域"优选理解为具有与另一区域的边界部分地共用的边界的区域。因此，在两个区域之间存在空间接触。

"尺寸过大的区域"：这是迹线区域中的区域，其具有大于出现在测量位置处的液体射流足迹的最大直径的两倍的最小程度。

优选地，重叠区域需要满足额外的第三标准，即，相关联的第一长度区段和第二长度区段彼此不相互交叉。"不交叉"意思是中心线不相交。这意味着如果两个长度区段的中心线在公共区域内相交，迹线与非相邻的时间坐标的公共区域优选不是重叠区域。"相交"或"交叉"优选是预期和明显的相交。如果一条中心线的仅一侧上的中心线之间的最大距离小于或等于涉及的控制和装置引起的过程中的不准确量，则这可认作是不交叉或不是交点。图4c示出了区域的一些实例，其为根据不太严格的定义但不根据该优选定义的重叠区域。这些是区域14.2和14.3。重叠区域14.1是满足所有三个标准的重叠区域。

在优选实施例中，激光束沿两个长度区段照射工件。

当材料仅由于激光照射而烧蚀时，沿两个长度区段的照射允许较快的材料除去或材料处理。

沿长度区段的照射优选理解为不间断照射在与长度区段相关联的时间段的至少一部分期间存在。

在另一个实施例中，"沿长度区段的照射"意思是沿整个长度区段的不间断照射。这意思是不间断照射在与重叠区域相关联的第一长度区段的边界之间的整个时间期间发生，且又在与相同重叠区域相关联的第二长度区段的边界之间的整个时间期间发生。

在另一个实施例中，存在仅沿整个第一长度区段或沿与相同重叠区域相关联的整个第二长度区段的不间断照射。

在另一个实施例中，存在沿其中一个长度区段的整个时间区间的不间断照射，或沿另一长度区段的时间区间的至少一部分的不间断照射。

在另一个优选实施例中，激光在时间范围中不间断地照射工件。

这意味着激光在整个过程期间照射工件。

不间断照射增加过程的速度，且避免将激光耦合到液体射流中和与液体射流断开或将激光接通和断开所需的控制和装置。

在优选实施例中，相关联的重叠区域的相关联的第一和第二长度区段中的至少一个由相关联的重叠区域大致完全覆盖。

换言之：第一长度区段完全地或以其它方式覆盖第二长度区段。如果液体射流足迹的形状和尺寸不变，则两个长度区段具有大致相同的形状。在这种情况中，重叠区域具有与两个长度区段大致相同的形状。

在该实施例中，第一长度区段的中心线大致等同于第二长度区段的中心线。这最小化了由烧蚀材料产生的切口的宽度。

在另一个优选实施例中且作为上文提出的一个的备选方案，重叠区域可小于任何一个长度区段的迹线区域。

迹线具有一定宽度。重叠区域的长度和其相关联的长度区段的长度在大多数情况中根据定义大致相同。(显著的长度差异例如在中心线的窄转角处是可能的)。然而，与中心线的形状无关，重叠区域的宽度可小于迹线的任何一个长度区段的宽度。如果第一长度区段和第二长度区段的中心线离彼此有一些距离且仅长度区段的侧部重叠，则这是此情况。在这些情况中，重叠区域小于任何一个长度区段的迹线区域。例如，此情况在图4a和4b中示出，其中重叠区域14小于两个长度区段，且边界12a和12b或13a和13b之间的迹线的区段也是如此。

有可能的是，且取决于边缘的材料和性质，期望选择液体射流的路径，使得迹线在一侧上但不在整个宽度上自身重叠。

在优选实施例中，迹线具有按顺序的第一前进节段、返回节段以及第二前进节段，其中

a)第一前进节段和返回节段是第一重叠区域的第一长度区段和第二长度区段，且

b)返回节段和第二前进节段是第二重叠区域的第一长度区段和第二长度区段，且

c)第一重叠区域和第二重叠区域的公共区域基本上可与这两个重叠区域中的至少一个叠加。

"可叠加"是"叠加"的形容词，其定义为"(作为几何图形)放置在另一个上，以便所有相似部分重叠"(Merriam-Webster，经由网站)。

基本上，仅所述实施例是沿相同中心线向前、向后和再向前移动的策略。然而，如果尺寸或足迹的形状在该过程期间改变或变化，有可能实现从步骤到步骤具有中心线中的小位移和/或变形的第一前进节段、返回节段和第二前节段同时仍然具有特征c)的共同区域。这种可能的位移和/或变形的量通过涉及的足迹的尺寸和/或形状的变化来确定。

例如，假定第一前进节段是[T1,T2且返回节段是(T2,T3]，其与第一重叠区域O1相关联。返回节段[T2,T3)和第二前进节段(T3,T4]与第二重叠区域O2相关联。这在长度区段的定义的上下文中基本上是上文所述的实例的"扭曲Z形"。考虑Z形，将清楚重叠区域O1和O2具有公共区域，其等于(T1,T2)的迹线区域，它等于(T2,T3)的迹线区域，且等于(T3,T4)的迹线区域。论述迹线、轨迹、中心线和迹线区域的长度和面积，包括边界和不包括其的区间之间的差异不存在。因此，O1和O2的公共区域等于O1的区域以及O2的区域。

注意，这与上文给出的"长度区段"的定义一致，例如，(T2,T3]和[T2,T3)是相同的长度区段，且具有相同的名称"返回节段"。

在第二实例中，假定迹线的宽度随时间减小，但轨迹与前一个实例相同(扭曲的Z形)。重叠区域O1和O2两者在相同的相关联的长度区段中出现。然而，O2小于O1，因为迹线在随后的时间不太宽。O1具有迹线区域(T2,T3]的宽度，且O2具有迹线区域(T3,T4]的宽度。O1和O2的公共区域具有迹线区域(T3,T4]的形状和尺寸，其是所有涉及的迹线区域中最小的且等于O2。因此，仍存在一个重叠区域(O2)，其可与O1和O2的公共区域叠加。该第二实例在图5b中示出，其中第一前进节段15为[T1,T2)，返回节段16为(T2,T3]，且第二前进节段17为(T3,T4]。

在第三实例中，可在第二参考表面坐标方向上使轨迹移位，使得迹线的一侧保持第二参考表面坐标的恒定值。显然，仍存在重叠区域O1和O2，且如在第二实例中那样，该公共区域等于O2。然而，不同段的中心线相对于彼此移置。

第一重叠区域和第二重叠区域的公共区域在迹线中出现三次：一次是第一前进节段中，一次是在返回节段中，且一次是在第二前进节段中。这是不可避免的，因为O1和O2的公共区域仅包括O1和O2中出现的区域。O1仅包括为第一前进节段和返回节段的一部分的区域。O2仅包括为返回节段和第二前进节段的一部分的区域。因此，公共区域必须是第一前进节段的一部分和返回节段的一部分，以及第二前进节段的一部分。所有这三个部分都具有相同的空间坐标。然而，它们在其时间坐标中不同。

根据该实施例的过程称为"渐进切割"。

在优选实施例中，工件在渐进切割过程的返回节段中不由激光束照射。

"在返回节段中不照射"可理解为如下：在由返回节段限定的整个时间区间中的任何时间都不存在照射。如前文所述，返回节段是与第二重叠区域相关联的第一长度区段，以及与第一重叠区域相关联的第二长度区段。根据本发明的基本概念，在返回节段中没有照射的情况下，在第一前进节段和第二前进节段中存在到工件上的照射。

在另一个实施例中，"在返回节段中不照射"可理解为由返回节段限定的整个时间区间期间没有不间断的照射。在这种情况中，存在在第一前进节段和第二前进节段中没有到工件上的照射的可能性，因为在这种情况中，在返回节段的部分时间区间期间的照射足以使得可能满足本发明的基本特征。

在备选的优选实施例中，工件在渐进切割过程的返回节段中由激光束照射。

在这种情况中，存在的可能性是在第一前进节段和第二前进节段中没有到工件上的照射。然而，优选地，工件在所有节段中由激光束照射：第一前进节段、返回节段和第二前进节段。

在渐进切割的优选实施例中，存在第三前进节段，其为在顺序结束时添加的长度区段。优选地，第三前进节段的长度不长于返回节段的长度。

在第三前进节段的情况下，如果该过程一再重复，则迹线区域随时间沿第三前进节段的方向增长。优选地，第三前进节段和返回节段的长度在所有重复中都相同。

由于第一前进节段是关于返回节段的重叠区域的第一长度区段，第一前进节段具有与返回节段相同的长度。第二前进节段是关于返回节段的重叠区域的第二长度区段，且因此其也具有返回节段的长度。如上文限定的渐进切割因此在返回节段的长度的区域中。第三前进节段将其改变。其长度确定了迹线区域在渐进切割模式的每次重复中在长度上增大的量。如果第三前进节段的长度不大于返回节段的长度，则由渐进切割覆盖的区域上的重叠迹线区段的数目在初始阶段之后是恒定的。这使得有可能在各区段期间使用恒定的激光照射来产生带有恒定深度的长形切口(例如，激光沿返回节段不间断照射，或沿返回节段完全不照射)。

在另一个实施例中，第一长度区段和第二长度区段沿它们形成重叠区域的长度的至少一部分大致平行。优选地，与长度区段的这些部分相关联的中心线平行移位。更优选的是，中心线平行移位大致喷嘴出口的直径的0.1到0.9倍之间的值，最优选大致喷嘴出口的直径的0.3到0.7倍之间的值。

根据该实施例的过程称为"平行切割"。

如果其中心线大致平行，则两个长度区段大致平行于彼此。

如果平移移位的量是0，则两条中心线在彼此之上，且两个长度区段中的一个大致完全重叠另一个。

液体射流具有围绕喷嘴出口直径的直径。假定液体射流由圆形喷嘴产生且其垂直地冲击在参考表面上，足迹将大致是圆形，具有大致是一个喷嘴出口直径的尺寸的直径。喷嘴出口直径的0.1到0.9倍的平行移位导致两个长度区段的重叠区域仅覆盖任何一个长度区段的迹线区域的仅一部分。平行移位的该量选择成使得小于两个相关联的长度区段的重叠区域的特征即使在对计划过程期间使用的工件的表面了解很少的情况也可保留。在喷嘴出口直径的0.3到0.7倍之间的区间中，重叠和重叠区域的量使得可在合理时间产生优选的切口。

该过程的实例在图5a中示出：轨迹9在参考表面上在其凸起中示出，且按照定义，轨迹9和中心线11看上去相似。两个所示的长度区段(一个在边界12a和12b之间而另一个在边界13a和13b之间)具有平行移位的中心线，且平行移位的量是喷嘴出口直径的大约0.75倍。

在另一个实施例中，存在迹线区域中的区域，其具有大于液体射流足迹的直径的两倍的最小程度。该区域称为尺寸过大的区域。两个范围(一个是迹线区域的而另一个是液体射流足迹的)在参考表面中沿垂直于迹线的中心线的方向测得。

液体射流足迹的直径在尺寸过大的区域的位置处测得。该区域将包括一个以上的液体射流足迹，且液体射流足迹的范围是尺寸过大的区域中的所有液体射流足迹的程度中最大的。

迹线的中心线将具有一定长度。示出上文指出的特征的中心线的所有部分限定一个或多个尺寸过大的区域：在本发明的上下文中，如果具有足够的迹线区域的区域连接在彼此之间，其为单个尺寸过大的区域。然而，小于液体射流足迹的直径的两倍的范围的连接不足，且在这种情况中，在本发明的上下文中，限定了存在两个或更多个单独的尺寸过大区域。

过程的一个实施例特征在于迹线的中心线至少部分地具有螺旋状特征。优选地，如果迹线包括尺寸过大的区域，则迹线的中心线至少部分地具有螺旋状特征。

具有螺旋状特征的线可构造为以下(还见图5c)：选择中心点10和起点20。此外，基准线21限定为穿过中心点和起点的线。存在中心点与任何点之间明确限定的距离，这里称为半径22.1。此外，可确定基准线与穿过中心点和任何其它点之间的角22.2。对于起点20，该角是0°。具有0°或360°的角的所得曲线上的所有点都将称为"第i个起点"，其中i是整数。对于螺旋状特征，曲线构造为：其始于起点20处，且所有其后续点按它们出现的顺序具有相对于基准线增大或减小的角(在图5c中，由角22.2的箭头指出)。半径可以但不必从一个点到另一个点变化。第i个起点限定下一圈的开始和上一圈的结束。如果第i个起点的半径小于第(i-1)个起点的半径，则下一圈中的点的所有半径都将小于上一圈中的相同角的点的半径。这反之适用于大于第(i-1)个起点的半径的第i个起点的半径。

然而，如果存在从减小到增大的螺旋或反过来的变化，则存在第i个起点之后或该处的一个点，其具有比第(i-1)圈中具有相同角的点的半径大或小的半径。在图5c中，该变化由从实线到虚线的变化指出。在图5c中，变化点是起点中的一个。此变化点之后的所有点然后将大于或小于具有前一圈中的该圈的大部分的相同角的点的半径，优选在至少一整圈或至少半圈。

对于螺旋状特征，仅需要存在一整圈。

尽管如上文限定的螺旋状特征允许各圈的不同形状，但在优选实施例中，该形状在各圈中相同，但缩放。即，各个点的半径是初始半径乘以大于0的系数，其在一圈中是常数，但在各圈中不同。在另一个实施例中，各个点的半径是其初始半径乘以从点到点稳定增大或减小的系数。在两种情况下，点的初始半径是具有第一圈中的相同角的点的半径。在优选实施例中，在包括系数的两个实施例中的任一个中，系数首先减小至零，且然后增大，以便达到形状的最终期望尺寸，随后又减小直到其达到1。备选地，系数增大，以便达到形状的最终期望尺寸，然后减小至0，且又增大至1。

在优选实施例中，点的初始半径在点出现之后稳定地增大或减小。这导致了典型的圆形螺旋形状。

在另一个实施例中，渐进切割应用于在穿透区域中烧蚀材料，在该处，材料的厚度是

a)小于除去任何材料之前的该位置处的材料厚度的1/4，

b)或材料厚度小于200μm，优选小于100μm。

优选地，材料厚度借助于深度测量装置确定。

穿透区域是待处理的材料完全除去的区域，即，液体射流将在一定时间之后穿透材料。最后的一些材料的除去对于边缘的质量很关键。因此，在穿透之前不久使用渐进切割改善了边缘质量。

材料厚度可由不同的方式确定：一个可能性是简单地计算道次的次数，其中照射在每个位置，且从理论或实验和经验假定每个道次的烧蚀深度。替代计数，可预先计划该过程来经过某个位置限定的次数。但是，还有可能的是，直接地测量剩余厚度。测量激光也可耦合到射流中，且可分析其反射来测量从喷嘴到工件表面的距离。类似的测量可利用加工激光来完成，其作为照射光的部分将反射回。但是，测量也可通过独立于液体射流引导的激光的装置完成，例如，通过机械测量传感器，通过光学系统(例如，如相机)，通过超声技术，通过使用来自电磁光谱的其它波长的系统，以及本领域的技术人员已知的任何其它深度或厚度测量技术。如果测量深度或距离，则在该位置处的工件的初始高度将测得和储存，以便剩余厚度可通过深度测量装置或通过另一内部或外部计算单元来计算。

在另一个优选实施例中，在穿透之后，迹线具有长度区段，其中中心线大致在工件的期望的高质量边缘相对于用于穿透过程中的长度区段的中心线的空间坐标的方向上大致平行移位。平行移位优选完成大约20μm的量。

优选地，工件沿具有平行移位的中心线的该长度区段由耦合到液体射流中的激光照射。

该实施例改善了边缘质量，且称为"完成道次"。

在另一个优选实施例中，平行移位的长度区段的中心线和轨迹具有参考表面坐标中的相同高度。

在优选实施例中，液体射流与参考表面的法向矢量之间确定的冲击角大于0°，优选10°到80°之间，尤其优选在30°到60°之间，尤其大致为30°，45°或60°。

冲击角可通过倾斜工件、喷嘴或包括装置(加工头)的喷嘴或它们的任何组合改变。

不同的冲击角改变液体射流足迹的(且因此激光足迹的)形状和尺寸。材料的略微不同的部分由激光照射，且这可影响烧蚀过程。如果该角过大，则激光足迹过大，且沉积的能量可能不会引起期望的材料烧蚀。如果其太小，则与未倾斜的实施例无差别。然而，这些效果可能是一些应用期望的，例如，对于调节由表面接收的能量的量。例如，公知的是，半导体的质量可通过加热(退火)来改善，或材料的局部加热可减轻内部应力。倾斜的液体射流引导的激光束可提供此局部加热。

在另一个优选实施例中，以下参数中的一个或多个在时间范围内变化：

a)冲击角，

b)中心线的空间坐标，

c)位移速度，

d)激光参数。

可能发生的是部分材料难以除去。在这些情况中，改变一个或多个上文列出的参数可改变材料部分对照射能量的反应。另外，这些参数的小的变化可改善该过程的精度。有时，还可能希望产生具有由这些参数控制的性质的边缘。例如，有可能通过选择和控制冲击角来控制边缘角，或其是否是圆的或尖的。中心线的模糊空间坐标可产生不规则的边缘线，如果在后续阶段将涂层或粘合剂施加到边缘上，则这可能是有利的。位移速度可影响由加热影响的材料中的区域的尺寸。取决于材料，加热改变材料性质且因此还有边缘性质。激光参数确定材料烧蚀多有效和产生多少热。因此，它们还可对边缘材料性质有影响。

改变冲击角在上文论述，且这里也适用。

中心线的空间坐标可通过使喷嘴和工件且因此参考表面相对于彼此移位来改变。取决于旋转轴线，移位可通过使喷嘴、喷嘴保持装置和/或工件倾斜而引起。

移位通过前述段落中列出的任何运动来引起。通过改变这些运动的速度，位移速度变化且可控制。

激光参数可在激光自身处控制，或在一个或多个光学设备中在光路中随后控制。优选地，它们位于激光源与激光耦合到液体射流中的位置之间。然而，液体的成分和性质也可用于改变激光参数。例如，波长可通过将适合材料插入光路来改变，过滤器可改变激光照射的强度，且例如调制盘或翻转镜可改变频率。其它适合的光元件是本领域的技术人员公知的。

在另一个优选实施例中，迹线区域分成不同尺寸的至少两个区域，即，一个较大区域和至少一个较小的连接区域。大区域是如上文限定的尺寸过大的区域，且在此区域中使用的过程包括具有中心线的迹线，中心线具有螺旋状特征。较小的区域利用根据本发明或其任何一个实施例的处理策略来处理。

在优选实施例中，上述过程和其实施例的任何步骤都可在相同迹线区域上应用一次以上。优选地，执行的实施例在应用一次或若干次之后改变。

许多实施例可应用到一个工件上且甚至相同区域中。这可允许找出处理速度与边缘质量之间的平衡。改变应用的实施例还可用于实现特殊的边缘形状，例如，如倒角的量。

在优选实施例中，第一过程和第二过程分别应用于工件的前侧和后侧。第一过程的迹线区域和第二过程的迹线区域可叠加。

该实施例允许了穿透区域远离工件的前侧或后侧移位至前侧与后侧之间某处的深度区域。这可为有利的，因为穿透区域中的薄材料总是从顶部和从底部通过连接到穿透区域的侧部而支承。

例如，该实施例可通过转动工件或喷嘴保持装置或两者来实现，使得液体射流到达工件的后侧。优选地，喷嘴围绕轴线转动，其满足以下条件：y方向沿从工件到喷嘴的最短距离。x方向垂直于y方向。喷嘴位于x_N=0和y_N处，因此工件位于(x_W,0)处。然后，可能的旋转轴线垂直于x方向和y方向，且包括点(x_M,y_M)，由此

。可能的旋转轴线的选择通过喷嘴与工件和周围装置的其它部分之间没有碰撞的条件来进一步限制。优选地，工件围绕满足以下条件的轴线转动：坐标系应当如前文限定。还假定x_W=0。然后，可能的旋转轴线垂直于x方向和y方向，且包括点(x_M,y_M)，由此

。可能的旋转轴线的选择通过喷嘴与工件和周围装置的其它部分之间没有碰撞的条件来进一步限制。如果喷嘴和工件两者都转动，则可能的旋转轴线的选择较少限制，且其可容易避免碰撞。转动还可与许多平移运动一起发生：例如，有可能沿上文限定的x方向驱动工件离开喷嘴，以使其围绕任何上文指定的轴线(注意，旋转轴线也必须平移)转动，且使工件沿负x方向移回到喷嘴。类似的运动可利用喷嘴来完成。另外，一个以上的旋转运动可组合。

本发明还针对用于控制液体射流引导的激光加工装置的计算机化的数字控制(CNC)程序，其中该程序设计成用于使如上文限定的过程和/或其任何实施例。

液体射流加工装置可包括计算机接口以接收用于运动、激光参数以及用于接通和断开液体射流的时间、以及何时将激光耦合到液体射流中的控制信号。这些控制信号可由CNC程序生成，CNC程序引起液体射流加工装置执行本发明的过程和其任何一个实施例。

CNC程序可与机器直接组合，或其可为单独的程序，其可在不同平台上执行，如个人计算机、服务器、专用计算器、网络或它们的组合。不同任务可在不同平台上执行：例如，有可能在个人计算机上执行所有所需的计算，且接收用于不同控制信号的命令列表。该列表然后传递至液体射流加工装置的控制单元，其简单地基于命令列表生成控制信号。

液体射流加工装置包括具有液体射流喷嘴和激光耦合单元的加工头。优选地，液体射流加工装置还包括工件夹具。优选地，液体射流加工装置包括用于使喷嘴相对于工件移动、线性移位和/或旋转和/或倾斜的器件，和/或用于使工件相对于喷嘴移动、线性移位和/或旋转和/或倾斜的器件。

然而，工件夹具也可为独立于液体射流加工装置的外部装置。工件夹具还可为可以以任何机械或电气或纯信号传输方式联接或连接到液体射流加工装置上的外部装置。例如，对于很大且很重的工件，工件夹具可完全省略。

用于移动或旋转或倾斜的器件可为所有类型的公知促动器或马达。然而，还有可能的是，一些运动手动地实现，例如，通过手动转动螺杆或手动开启或关闭激光来改变倾斜角。光学或声学的信号可为这种情况中由CNC程序给出的控制信号。产生受控的运动的其它可能性例如是使用连接杆的热膨胀或使用电磁场。

存在包含计算机化的数字控制(CNC)程序的计算机可读储存介质。

例如，此计算机可读储存介质可为硬盘、闪速存储器、记忆棒、CD、DVD、软盘、磁带、批处理、纸上打印或另一载体，其可由可连接到计算机上的装置和任何其它可能的储存介质读取。储存介质的位置是任意的：其可接近使用者或在世界的另一侧。其可经由网络或经由万维网来由直接和私人线路访问。数据如何传输不重要：可能电子地、光学地、通过邮件、无线电传输或以任何其它方式。

在优选实施例中，CNC程序包括到计算机程序的数据传输接口，其基于用户期望的工件形状计算迹线的轨迹且优选该过程的至少一个实施例的选择。

CNC程序和计算机程序可为在不同系统上和/或不同时间处运行的两个不同的程序。数据传输接口可为适合的线缆、无线连接或储存装置，其可在CNC与计算机程序之间传递。然而有可能的是，计算机程序基本上具有CNC程序的模块的特征，且在此情况下，数据传输接口由CNC或计算机程序的逻辑实现。对于用户而言，很难或甚至不可能看到CNC与计算机程序之间的分离。

关于平台和执行的可能性，相同的选择如上文所述应用于CNC程序。

如果液体射流足迹是点状的，即，很小，则轨迹大致与迹线重合。基于

·液体射流足迹的已知形状，

·带使用的过程的实施例，

·利用液体射流引导的激光加工之前的工件的形状，以及

·通过加工达到的期望的形状，

计算机程序可计算最佳轨迹。轨迹与上文给出的参数中的至少一个一起确定迹线。一旦激光耦合到液体射流中的时间区间和轨迹是已知的，得出照射工件的时间和位置。由于照射引起烧蚀，给出烧蚀材料的量和位置。该过程的选择确定边缘的最终的样子。期望的形状确定边缘在哪里。

还存在用于生成计算机化的数字控制(CNC)程序的计算机程序，其中计算机程序提供以下步骤或功能中的至少一者：

a)用于限定迹线的输入，

b)用于限定轨迹的输入，

c)用于限定迹线区域的输入，

d)用于工件的期望形状的输入，

e)用于期望的边缘性质的输入，

f)用于工件信息、优选工件材料和/或工件的初始形状的输入，

g)基于输入的迹线区域或期望的工件形状找出适合的迹线，

h)选择迹线的节段，

i)至少部分地基于工件的材料和/或期望的边缘性质来提出或确定根据权利要求1至11中任一项的过程中的一个或多个。

j)将过程分配至选择的节段，

k)确定将产生给定迹线的轨迹，

l)生成适合于实施选择的节段中的过程策略的计算机化的数字控制(CNC)程序，

还优选存在人机界面程序(HMI)，其在机器上运行CNC程序，且优选提供以下步骤或功能中的至少一者：

a)运行CNC程序，

b)观察CNC程序的运行，

c)优选基于观察和/或测量来改变过程和激光参数，

d)在遇到问题或成功执行预先步骤时给出提示和/或通知。

用于限定迹线的输入可为任何种类的用户或计算机接口。例如，其可为图形用户界面，其中用户通过绘制其或在不同位置输入一系列点或一系列几何物体来指定迹线。另一个可能性在于，迹线区域绘制在工件的图像上，或在工件自身上，且扫描仪用作数字化该信息的输入装置。用户可随后添加时间信息。然而，迹线还可通过跟踪用户或装置的运动限定。迹线可保存在计算机可读介质上，且它们可计算机可读介质输入。迹线可由其轨迹和足迹限定。典型的足迹可由计算机程序储存和访问。

用于限定轨迹或迹线区域的输入可很类似于限定迹线的输入来构成。然而，由于轨迹和迹线区域两者包括少于迹线的信息，接口可更简单：在轨迹的情况中，足迹信息未由用户指定。在迹线区域输入的情况中，不需要时间信息。相比于用于限定迹线的输入，可省略用于这些参数的相应输入通道。

优选地，用于限定迹线、轨迹或迹线区域的输入连接，使得程序实现其接收什么类型的输入，且从数据库或储存完成所需信息，或其指导用户提供所需的信息。优选地，用户可选择哪些数据将基于储存的数据完成，哪些数据应当数字地产生，且哪些数据将由用户提供。

还存在用户仅输入所期望的工件形状的可能性。在以上提到的任何方式中可再次发生输入。然后，假定或测量或询问用户关于工件的当前形状的信息，程序计算适合的迹线区域来产生工件的期望形状。与迹线区域一起，烧蚀深度可由程序来计算。

与指定的工件或迹线区域的期望形状一起，用户可输入期望的边缘性质。此边缘性质例如可为相对于工件表面的角、最大碎屑量、边缘是否和如何倒圆或倒角、工件是否和如何通过加热或冷却或液体的影响来处理。指定的边缘性质可由程序使用来设置或建议激光和液体射流的参数(例如，如激光脉冲、激光能量、激光照射频率、液体射流的压力、液体成分等)，以及过程的特定实施例或一系列不同实施例。

如果工件信息给出且优选期望边缘性质，则过程、激光和液体射流参数可由程序甚至更好地建议或设置。如果过程的参数和实施例在此过程期间变化，则这尤其有用。独立于给定信息，该程序可将迹线分成多段，且询问用户指定这些段中的所有或一些上的过程的所有或一些参数和实施例，且/或确定激光和液体射流参数和/或过程自身的实施例中的至少一些。

计算机程序可确定过程的实施例，而不询问来自用户的反馈，或其可向用户呈现过程的优选实施例的列表或图形表现，且等待用户针对一个实施例作出最终的决定。

至少部分地将针对计算机程序的处理的实施例的决定委派使得其对于用户较简单，因为关于处理的不同实施例的效果需要的知识很少。用户输入期望的边缘性质或已知材料，而不是自己选择过程的实施例。这指定了情形，且影响了实施例的选择。该材料可为一个重要因素，因为在给定的处理条件下的烧蚀材料的量取决于其。此外，例如，边缘碎屑的风险在一些材料中比另一些更高。例如，通过在穿透之前的最后的通过中在穿透区域中渐进切割，则对于这些材料中的一些可减少碎屑。

例如，边缘性质可为边缘的倒角以及其总体形状、碎屑量、工件表面与边缘之间的角、切口的宽度、切口的对称等。

一旦轨迹和激光和液体射流参数以及激光何时耦合到液体射流中的时间是已知的，则可生成CNC程序。这应当简单地为对不同马达、促动器、泵、激光器、光学元件等的一系列命令，其可在液体射流引导的激光装置中电子地控制("受控的子装置")。

CNC程序的执行在许多情况中由人机界面(HMI)程序来控制和完成。这通常集成到机器中或集成到联接至机器的计算机中。HMI程序可优选地执行CNC程序，且通过许多适合且公知的传感器来观察此观察。此外，还可优选例如基于观察和测量来改变过程和激光参数。最后，HMI可优选在遇到问题和/或成功执行预定步骤时给出提示和/或通知。

CNC程序的运行可以以不同方式观察到：另一方面，受控的子装置可返回内务和状态信号或警告，且可观察到这些信号。然而，还有可能集成其它测量装置，如相机、测量激光器、位置指示器等。这些测量装置的输出也可由计算机程序监测和分析。

如果此分析或单个信号指出计划的轨迹或激光和液体射流参数存在问题，则程序可警告或提示用户或关于轨迹或参数或两者改变一些(警告和改变)。

液体射流引导的激光加工装置包括用于生成液体射流的喷嘴、激光束生成装置以及用于将激光束耦合到液体射流中的耦合装置、用于固定工件的工件夹具，以及用于实现液体射流与工件之间的位移的位移驱动器。控制单元控制位移驱动器来执行该过程和/或如上文所述的其任何实施例。优选地，控制单元接收CNC程序或生成CNC程序自身。

激光束生成装置可为具有期望性质的任何普通的现成激光源，或其可为定制的激光源。耦合装置可为光学系统，其将激光束聚焦到液体射流中。工件夹具将牢固地保持工件。其构造可取决于典型工件的大小和其性质。位移驱动器可以以不同方式实现位移。例如，有可能移动产生液体射流的喷嘴且固定工件，或移动工件且保持产生液体射流的喷嘴在固定位置处。此外，工件或喷嘴可倾斜。还有可能的是，多个这些运动在同时进行。另一可能性在于改变液体射流的形状，例如，通过作用于适合的流体上的电磁力，或通过沿一个方向吹其，或通过倾斜整个组件来使用重力。因此，位移驱动器可包括马达、促动器、手驱动的机械系统，或一些电磁场生成元件。

控制器单元通过直接传递至位移驱动器的信号或通过传递至中间部分的信号间接地控制位移驱动器。控制器单元包括CNC程序或与CNC程序相互作用。此中间部分例如可为功率供应、第二控制器或人类。

在优选实施例中，液体射流加工装置包括监测烧蚀材料的量和/或工件的剩余厚度的装置。

上文论述了如何监测工件的剩余厚度且因此局部烧蚀的材料的量的不同可能性。典型的监测装置可为：计数器、分析测量激光的光或加工激光的光的用于反射的光的分析单元、例如跟随局部表面的机械测量传感器、光学观察系统(如可能与适合的照明系统联接的相机)、超声或X射线系统，或使用被动(即，仅观察)或主动(即，照射工件或包绕或使其发出期望波长的辐射)工作的电磁光谱的另一部分的系统。

在另一个优选实施例中，液体射流加工装置包括工件夹具与喷嘴和之间的隔板，使得喷嘴上的后部散射的材料的冲击在过程和任何其上述实施例期间最小化。

隔板可为简单的板，其具有仅略大于液体射流的孔。尽管液体射流和耦合到其中的激光可无阻碍地穿过该孔，但该过程和任何其实施例可如之前那样实现。然而，散射回的烧蚀材料不会直接飞入液体射流，而是在其周围飞行。该材料撞击隔板，且不会到达喷嘴区域。隔板和其在液体射流加工装置中的使用也从WO2010/057328A中获知，但其也不用于上述过程。

优选地，可通过将适合材料的薄板置于相对于其下方的喷嘴在固定位置处放置而产生隔板。如果液体射流引导的激光接通，则其将烧蚀板的材料，直到穿透。具有孔的该板然后可用作隔板。备选地，孔可钻到适合的薄板中，或板可产生为具有适合的孔。存在本领域的技术人员已知的其它方法。

如果隔板置于参考表面中，其可用于测量液体射流足迹。如果从理论或实验或经验获知液体射流足迹等于耦合到液体射流中的激光束在板中产生的孔，则隔板的孔直接是足迹的度量。如果液体射流足迹不同于通过耦合到液体射流中的激光束在板中产生的孔，则隔板可在参考表面中移动小的量，且可记录液体射流与隔板的边缘碰撞的位置。以此方式，可确定液体射流足迹的形状。

其它优选的实施例从附图的以下描述和全部权利要求以及从本发明的特征的组合得出。

附图说明

以下附图示出了不同的示例性实施例：

图1：具有工件、参考表面和液体射流以及其喷嘴的总体设置。

图2a,2b,2c：液体射流足迹和实例。

图3a,3b：迹线、轨迹、中心线和迹线区域的说明。

图4a,4b,4c,4d,4e,4f：第一长度区段和第二长度区段以及重叠区域的说明。

图5a：平行切割。

图5b：渐进切割。

图5c：螺旋状轨迹或中心线。

图5d：完成道次。

图6：切割复杂形状。

图7：加工前侧和后侧。

图8：冲击角的定义。

图9：材料厚度定义和隔板的使用。

图10：隔板。

图11：平行移位线的构造。

图12：利用不同过程产生的切口的图像。

图13a,13b,13c：示出了"重叠区域"的定义。

在所有附图中，相同的部分标有相同的数字。

具体实施方式

图1示出了总体设置。存在工件1和液体射流喷嘴3。液体射流4由喷嘴3产生且冲击在工件1上。还存在参考表面2，其固定至工件1且在整个过程期间保持其相对于工件1的位置。在图1中，参考表面2在工件1的中间放置。当工件1在加工过程期间改变其形状时，工件1可改变其形式，使得参考表面2在处理的工件表面上方。

图2a示出了如何定义液体射流足迹5：其为液体射流4与参考表面2之间的交叉。然而，参考表面2可在液体射流4不再存在的位置，例如，因为工件1在喷嘴3与参考表面2之间。在这些情况中，液体射流4外推，从而形成外推射流4*。在这些情况中，液体射流足迹5是外推液体射流4*与参考表面2之间的交叉。

图2b和2c示出了参考表面2上的液体射流足迹5的两个实例。当射流4垂直冲击到参考表面上且最初具有圆形截面时，液体射流足迹5可为如图2b中所示的大致圆形。如果液体射流4未垂直冲击到参考表面上，则足迹的椭圆形状可能是如图2c中所示的。在过程期间，在大多数情况中将在不同位置处存在第一足迹之后在时间上跟随的第二足迹。朝该第二足迹的方向是运动6的局部方向，且利用图2b和2c中的箭头指出。垂直于运动方向6测得的液体射流足迹7的直径是迹线8的局部宽度。

图3a示出了迹线8和轨迹9的概念。迹线8和轨迹9两者是以参考表面坐标和时间t限定的对象。迹线8是液体射流足迹5的组合。当液体射流足迹5随时间一个接一个时，迹线随时间增加。当液体射流足迹5关于参考表面2移动时，迹线8在参考表面坐标中演变为带状。轨迹8是时间和参考表面坐标的曲线，其由所有液体射流足迹5的中心点构成。例如，液体射流足迹中心点可为其质心或包绕液体射流足迹的最小圆的中心或完全符合于其的最大圆的中心。

迹线区域10和中心线11简单地为没有时间坐标的迹线8或轨迹9。在迹线8或轨迹9中出现不止一次的所有参考表面坐标仅在迹线区域10或中心线11中出现一次。图3a中所示的迹线8和其轨迹9的中心线11和轨迹区域10在图3b中示出。

处理策略需要具有相关联的公共重叠区域14的第一长度区段和第二长度区段。该情形在图4a)到4c)中示出。图4a)示出了投射到参考表面上的迹线8和其轨迹9，即，时间坐标在该图中不可见。存在一个重叠区域14，其中迹线8具有相同的参考表面坐标，但不相邻的时间坐标。(相邻时间坐标可限定为时间坐标的整个集合，即，时间坐标成增大或减小的顺序，且不在研究区间之外的轨迹中的任何地方，存在一个时间坐标，其具有该研究区间的最小值与最大值之间的值)。

在图4a的情形中，假定第一长度区段的边界12a在时间上最早，后面是第一长度区段的边界12b，后面是第二长度区段的边界13a，后面是第二长度区段的边界13b。

第一长度区段是边界12a和12b之间的迹线的长度区段，且第二长度区段是边界13a和13b之间的迹线的长度区段。

第一长度区段或第二长度区段内的足迹彼此重叠，但并未限定重叠区域，因为长度区段内的时间坐标彼此相邻：时间1的足迹由时间2的足迹和时间3的第三足迹重叠，以此类推，但在此情况中，时间1的足迹未由时间2,3和5的足迹重叠，而没有时间4的足迹。

当第一长度区段的足迹和第二长度区段的足迹重叠时，情况有所不同：例如，第一长度区段的足迹具有1到10之间的时间坐标。第二长度区段的足迹具有较高的时间坐标，例如，20到30之间，因为时间对于第一长度区段与第二长度区段之间的迹线区段是所需的。因此，存在与非相邻时间坐标重叠的足迹，例如，10和20，或5和21。因此，重叠区域14是定义的意义上的重叠区域。第一长度区段和第二长度区段限定为作为重叠区域14的一部分的迹线的长度区段。

长度区段12a,12b,13a,13b的边界限定为直线，其垂直于轨迹9的参考表面坐标。其位置选择成使得限定一个长度区段(例如，12a和12b或13a和13b)的两个边界具有离彼此的最小距离，同时包括整个重叠区域。

图4b示出了一个实例，其中第一长度区段和第二长度区段之间的分离且因此长度区段边界12b和13a的位置较不明显。在图4d至4f中将示出图4b中所示的是三个重叠区域14中的仅一个。

图4c示出了总共三个重叠区域(14.1,14.2和14.3)。重叠区域也彼此重叠。

第一重叠区域14.1与从t1到t3的长度区段和从t6到t8的长度区段相关联。

第二重叠区域14.2与从t5到t7的长度区段和从t9到t11的长度区段相关联。

第三重叠区域14.3与从t2到t4的长度区段和从t10到t12的长度区段相关联。

存在与从t2到t3的长度区段、从t6到t7的长度区段和从t10到t11的长度区段相关联的区域。该区域是所有重叠区域的一部分，因为：

从t2到t3的长度区段是从t1到t3的长度区段的一部分，且从t6到t7的长度区段是从t6到t8的长度区段的一部分。因此，该区域属于第一重叠区域。

从t6到t7的长度区段是从t5到t7的长度区段的一部分，且从t10到t11的长度区段是从t9到t11的长度区段的一部分。因此，该区域属于第二重叠区域。

从t2到t3的长度区段是从t2到t4的长度区段的一部分，且从t10到t11的长度区段是从t10到t12的长度区段的一部分。因此，该区域属于第三重叠区域。

图4d到4f示出了直角曲线的情况中的重叠区域的定义。直角曲线是轨迹描述参考表面坐标中的直角或中心线描述直角的曲线。图4d示出了单个直角曲线的细节。出于示范性目的，优选的连续液体射流在规则时间步骤中采样。因此，示出了彼此重叠的有限数目的液体射流足迹5。各个足迹的时间利用从A到E的字母表示。对于由任何时间步骤覆盖的各个区域，可推导出与覆盖该区域的足迹相关联的一系列时间。在上文给出的定义之后，如果该时间列表包含非相邻的元素，则区域是重叠区域。

在所示实例中，存在由具有时间[A,B,C]的足迹覆盖的区域，以及由具有时间[C,D,E]的足迹覆盖的另一个区域。这些是迹线的正常部分，因为所有元素都相邻。然而，还存在由具有时间[A,B,C]或具有时间[B,D]或具有时间[B,D,E]的足迹覆盖的区域。在所有这些列表中，缺少具有时间C的足迹，且因此存在非相邻的元素。这些因此是重叠区域。由于这些列表中缺少的元素在所有情况中是"C"，所以可构造彼此重叠的两个时间区间：[A,B]重叠[D,E]。这意味着，一个第一长度区段至少部分地包括时间区间[A,B]中的足迹，且第二长度区段至少部分包括时间区间[D,E]中的足迹。

图4e示出了直角180°曲线的情况中的情形。这些是在彼此后方的两个90°直角的曲线。在所示实例中，两条直角曲线分开小于一个足迹直径的距离。

在如图4d中所述的相同途径中，发现存在部分地彼此重叠的3个重叠区域14。

存在对应于图4d中所示的那样的两个重叠区域。这两个重叠区域部分地彼此重叠。

第一长度区段和第二长度区段在第一情况中至少部分地包括时间区间[A,B]和[D,E]中的足迹。缺少时间C处的足迹。该第一重叠区域利用交叉影线标记。

第一长度区段和第二长度区段在下一个情况中至少部分地包括时间区间[C,D]和[F,G]中的足迹。缺少时间E处的时间覆盖。该第二重叠区域以灰色标记。

这两个重叠区域在不属于时间E或C的足迹的区域中重叠。

第三重叠区域与第一和第二长度区段相关联，其至少部分地包括时间区间[A,B]和[F,G]中的足迹。缺少时间C,D和E处的足迹中的至少一者。该第三重叠区域利用灰色的对角影线且利用交叉影线标记。然而，注意，巧合的是且部分归因于绘制精度，第一重叠区域和第二重叠区域的区域似乎完全包括在第三重叠区域中。

图4d和4e允许构造每个区域的时间的列表。然而，关于连续的液体射流，该方法是不实际的。图4f示出了到连续液体射流的情况的过渡：

迹线8分成多个区段，其中一个确保没有重叠出现。这些区段这里是三个直区段，其标为一个具有宽影线、一个是灰色且一个具有图4f中的细影线。

单独研究这些区段的每对的关系。

第一对是宽影线且灰色的区段。

重叠区域的第一标准是表面坐标相同。这是在该实例中具有泪珠形式的几何重叠区域的情况：其为浅色圆和三角形区域(这原来是重叠区域14)。

重叠区域的第二标准是非相邻的时间坐标。浅圆指出了宽的影线区段连接到灰色区段所处的参考表面坐标。因此，时间坐标在该区域中相邻，且由此排除了浅圆的区域。

因此，三角形形状的区域是满足两个标准的唯一区域，且这因此是重叠区域14。

第一长度区段12a和12b的边界简单地垂直于参考表面坐标系中的轨迹，且置于重叠区域14的开头和结尾处。这同样适用于第二长度区段13a和13b的边界。在该实例中，边界12b和13a是不连续的。"垂直于轨迹"的定向在这些情况中优选由不连续之前的定向给出，由此"之前"是在朝相同长度区段的另一边界的不连续的侧上。在这里的该实例中，边界12b的定向由此垂直于不连续的左侧的轨迹，因为边界12a在不连续的左侧。边界13a的定向垂直于不连续下方的轨迹，因为边界13b在不连续下方。

第二对区段是灰色和细的影线区段。该情形类似于第一对的那样。

第三对区段是宽而细的影线区段。再次，第一标准(相同的参考表面坐标)首先应用，且发现长形突出形状作为几何重叠区域。然后，查找具有连接两个区段的相邻时间坐标的区域。这里，必须记住，灰色区段存在，且可连接时间坐标来满足标准。灰色区段连接时间坐标中的两个圆，且各个圆指出了与其中一个影线区段的连接点。因此，在该图中用浅灰色标出的两个圆的公共区域内的所有参考表面坐标都存在连续的连接。从几何重叠区域排除相邻的时间坐标的这个区域给出了重叠区域14。

图5a至5d示出了处理策略的不同实施例。

图5a示出了平行切割的实例：迹线8形成重叠区域14，且其第一长度区段和第二长度区段是第一长度区段边界或第二长度区段边界(对于第一长度区段而言12a和12b；对于第二长度区段而言13a和13b)之间的迹线区段。第一长度区段和第二长度区段的轨迹9大致平行。轨迹9之间的距离小于一个平均足迹直径，因为将不存在如这里另外示出的此重叠区域。假定大致平的参考表面和液体射流垂直入射到表面上，足迹直径具有接近一个喷嘴直径的值。因此，在该实例中，轨迹9之间的距离小于一个喷嘴直径。在图5a中，重叠区域具有平均足迹直径的大约1/4的厚度。因此，轨迹之间的距离为平均足迹直径的大约3/4，且为喷嘴直径的大约3/4。

图5b示出了渐进切割。出于示范性目的，示出了足迹直径且因此迹线宽度随时间减小的情况。此外，出于示范性目的，转折点也示为直线。对于足迹形状的大多数选择，转折点为更圆化的。迹线8和其轨迹9具有折叠形状。箭头指出时间的方向。

存在图5b中所示的两个渐进切割步骤。这些步骤中的仅一个被标出。第一前进节段15利用宽影线示出。返回节段16利用从左向右的细影线标记。第一重叠区域是第一前进节段15和返回节段16的重叠区域，且在该实例中具有与返回节段16相同的尺寸。

返回节段16由第二前进节段17重叠。所得的第二重叠区域在该实例中具有第二前进节段17的形状。

在图5b中明显的是，具有返回节段16的尺寸、形状和位置的第一重叠区域和具有第二前进节段17的尺寸、形状和位置的第二重叠区域具有公共区域。该公共区域具有第二前进节段17的尺寸、形状和位置，且明显可与第二重叠区域叠加。

并非图4c中示出的情况的实例：存在两个重叠区域，每一个具有其第一长度区段和第二长度区段，但重叠区域的公共区域在图4c中并不可与任何重叠区域叠加。然而，图4f示出了渐进切割的实例：在这里所示的构造中，宽影线节段与灰色节段之间的重叠区域或灰色节段与细影线节段之间的重叠区域完全位于宽而细的影线节段的重叠区域内。因此，小重叠区域和大重叠区域中的任一个的公共区域可与相应的小重叠区域叠加。然而，如果宽影线节段与细影线节段之间的距离较大，则小重叠区域仅部分地位于大重叠区域内，且因此其不再是渐进切割。

在图5b中，也示出了第三前进区段18。

对于第二渐进切割步骤，第一前进节段由之前的第二前进节段17和之前的第三前进节段18的一部分构成。返回节段和第二前进节段并未标出。图5b未示出第二渐进切割步骤的第三前进节段在何处停止。

图5c示出了具有螺旋状特征和其构造的曲线。存在螺旋19与起点20的中心点。基准线21始于螺旋19的中心点处，且延伸穿过起点20。对于该区域中的每个点，可确定半径22.1和角22.2。这里，螺旋状曲线是随长度增大而减小其点的半径的轨迹。这是轨迹的部分9.1。接近螺旋19的中心点，轨迹的点的半径随长度增大而增大，且产生轨迹的部分9.2。

图5d最终示出了完成道次过程。工件1应当得到高质量边缘33。在此之前，边缘前方的区域利用耦合到液体射流的激光来加工，其中过程具有中心线11。在最后的步骤中，具有耦合激光的液体射流移动，使得所得的中心线34相对于之前的中心线11平行移位。该移位朝期望的高质量边缘33完成。

图6示出了在具有较大的过大尺寸区域23.1和23.2以及连接区域24.1和24.2的图案应当加工到工件1中时的中心线11的实例。中心线11可为沿连接区域24.1和24.2的直线。另外，这里可使用平行切割，但这并未在图6中示出。较大的过大尺寸区域23.1和23.2由具有螺旋状中心线11的过程加工。

在一些情况中，处理策略可用于工件1的两个相对侧上。这在图7中示出。工件具有前侧25.1和后侧25.2。工件的前侧25.1是液体射流4冲击于其上的一侧。后侧25.2是与前侧25.1相对的侧。前区域25.1上的迹线区10.1和后侧上的迹线区域10.2可在液体射流的平均方向上叠加，即，如果液体射流4垂直冲击于前侧25.1上，则迹线区域10.1直接位于迹线区域10.2上方(如果前侧25.1在顶部上)。然而，如果液体射流4以例如45°的平均角且相对于表面法线以恒定定向冲击，则后侧25.2上的迹线区域10.2将移位工件厚度乘以该角的正切(在给出的实例中，在角是45°的情况下，移位等于工件的厚度)。如果前侧25.1和后侧25.2不平行或甚至不平行于彼此，则后侧上的迹线区域10.2可相比于前侧上的迹线区域10.1变形。该效果可增加，使得例如非平行的后侧25.1和前侧25.2以及非垂直的射流4相比于前侧轨迹区域10.1导致变形且移位的迹线区域10.2。

后侧25.2可通过转动工件1或使喷嘴3在工件1下方移动来加工。还有可能的是，移动工件1和喷嘴3。当然，工件1和喷嘴3也可并排布置。在这种情况下，喷嘴3或工件1可从一侧变到另一侧或反转。

图8示出了如何限定冲击角27：喷嘴3产生关于参考表面2定位的液体射流4。该参考表面具有局部法向矢量26。法向矢量26的方向选择成朝喷嘴侧。液体射流4的足迹的中心点处的法向矢量26与液体射流4的中心线之间的角是冲击角27。

图9更详细示出了加工过程。这里，示出了工件的截面视图：影线和白色实线区域示出了加工过程之前的工件1.1，且影线区域单独示出了加工过程的至少一部分之后的工件1.2。厚度28.1和28.2可在工件1.1或1.2的每个点测得，且优选限定为液体射流4的方向上的距离。液体射流4的方向例如可为射流4经过点或平均方向时的时刻的方向。平均值可与时间或与射流4经过的区域加权计算，且其可为局部平均值(例如，大约最后几秒或点周围最后几毫米)或整体平均值(例如，整个处理时间或总的过程内)。在开始该过程之前和在经过点之前或在可能确定射流4的方向之前，厚度28.1优选在液体射流4的计划方向上测得。还有可能总是以液体射流4的计划方向来工作。

当液体射流4冲击在工件1.1或1.2的表面上时，水和烧蚀的材料32散射开。如果该材料撞击喷嘴3，则其可在液体射流4和/或在喷嘴3上引起负面效果。因此，期望由隔板32保护喷嘴3免受该材料32。该保护保持大多数散射的材料32远离喷嘴3。

图10从上方示出了隔板26。其基本上为适合材料(比如金属)的平板。在平板中存在液体射流截面的形状和尺寸的孔。该孔可在隔板安装在喷嘴下方之前例如通过钻孔产生。然而，优选地，板安装为实心板。然后，液体射流引导的激光开始，且期望的形状和尺寸的孔由烧蚀板材料的液体射流引导的激光产生。还有可能的是，小孔例如在板中之前钻取或冲压，且液体射流引导的激光用于将孔增大到期望的形状和尺寸。

图11示出了构造弯曲的平行线的方法。该图在上文给出的"平行"的定义中详细说明。

图12示出了具有三个不同的切口的工件1的后侧：最顶部的切口35利用使液体射流引导的激光束类似铅笔在工件1上简单移动的现有技术过程产生。碎裂量清楚可见。从顶部36看到的第二切口利用根据实施例"平行切割"的过程产生。碎裂的量相比于以现有技术的过程产生的切口35减少。从顶部37的第二切口利用根据实施例"渐进切割"的过程产生。碎裂量在所有三个切口中是最低的。然而，实施例"渐进切割"大体上比实施例"平行切割"慢。因此，用户或由用户使用的计算机程序将对速度和边缘质量相对于彼此的需要进行加权来决定一个实施例。

图13将再次示出重叠区域14的定义。图13a是图3a的副本，示出了具有轨迹9和2D+t空间中的一些液体射流足迹5的迹线8。参考表面2限定了参考表面坐标s1和s2。还存在时间坐标t。图13b示出了s1-t平面上的相同迹线的投影。迹线8作为带出现。在迹线演化较快(即，液体射流与参考表面之间的相对位移较快)的位置处，迹线8在该投影中看起来较细。在液体射流与参考表面之间的相对位移停止一些时间的位置处，迹线8看起来是柱状的。在为该图中的给定高度的给定时间处，总是存在迹线8的s1值部分的刚好一个区间。该区间的长度取决于足迹5的尺寸。仅存在一个区间，因为一次仅存在一个液体射流足迹。在该图中，很容易发现相邻时间坐标的区间和时间的间隙。为了示出该程序，跟随虚线40。其为一个恒定的s1值的线。从最下方示出的t值到最高的，首先在虚线40标记的s1值处没有迹线8。然后，迹线8由虚线40穿过。这意味着没有第一时间区间，这是仅包括相邻时间坐标38的时间区间。在穿过迹线8之后，在虚线40标记的s1坐标处又存在没有足迹且因此没有迹线8的时间。但进一步，迹线8又由线40穿过，标出了相邻时间坐标38的另一个区间。

参看图13c，示出了相同的迹线8投射在具有坐标s1和s2的参考表面上。为了找出公共区域，必须示出迹线8而不是迹线区域。迹线8与迹线区域之间的差异在于迹线8自身可重叠。为了示出重叠量，迹线利用透明的黑色上色：公共区域因此看上去更暗。显然在利用虚线40标记的s1值处存在公共区域。

为了检查该公共区域是否是重叠区域，我们再看图13b：总时间范围[t0,t5]可分成5个区间：[t0,t1]：没有迹线存在，[t1,t2]：相邻时间，[t2,t3]：没有迹线存在，[t3,t4]：相邻时间，[t4,t5]：没有迹线存在。从这个列表，变得清楚的是总时间范围中不仅有相邻的时间。存在其为区间[t2,t3]的时间间隙，且因此存在重叠区域。

对于略大于由虚线40标记的值的s1值，存在甚至三个重叠区域：图13c示出了存在公共区域。图13b示出了总时间范围[t0,t5]可分成7个区间：从t0开始，首先没有迹线存在，然后是相邻时间的第一区间、第一时间间隙、相邻时间的第二区间、第二时间间隙、相邻时间的第三区间，且最终没有迹线。第一重叠区域由相邻时间的第一和第二区间给出，且第一间隙是与第一重叠区域相关联的间隙。第二重叠区域由相邻时间的第二和第三区间给出，且第二间隙是与第二重叠区域相关联的间隙。第三重叠区域由相邻时间的第一和第三区间给出，且相关联的间隙是第一间隙、第二间隙和相邻时间的第二区间的组合。

在迹线8的开头和结尾，没有重叠区域，因为没有公共区域。

所示实施例的其它可能的变型

这里论述的大多数实例和描述假定了圆形的液体射流足迹5。然而，这不是必需的：液体射流足迹5可由于喷嘴3、冲击角37或参考表面2的倾斜(例如，使用的液体)而具有不同形状。

如果仅示出中心线，则可使用产生此中心线的任何实施例。例如，简单的向前运动和渐进切割可具有相同的直中心线。

Claims (24)

1.用于通过时间范围内的液体射流引导的激光束来处理工件(1)的过程，包括以下步骤：

a)由喷嘴(3)产生液体射流(4)，

b)使液体射流(4)冲击在分配至所述工件(1)的参考表面(2)上，由此所述液体射流与所述参考表面的交叉限定液体射流足迹(5)，

c)实现所述液体射流(4)与所述参考表面(2)之间的位移，由此所述液体射流足迹(5)在所述时间范围期间沿与迹线(8)相关联的轨迹(9)演化成所述迹线(8)，其中所述迹线(8)覆盖迹线区域(10)，

d)至少在所述时间范围的一部分期间利用耦合到所述液体射流(4)中的激光束照射所述工件(1)，

其特征在于，

e)所述迹线(8)具有至少一个重叠区域(14)，其中所述至少一个重叠区域(14)中的各个由所述迹线(8)的相关联的第二长度区段和所述迹线(8)的相关联的第一长度区段的相关联的公共区域限定，且其中所述工件(1)由所述激光束沿长度区段中的至少一个照射。

2.根据权利要求1所述的过程，其特征在于，所述过程用于通过烧蚀材料而使工件(1)成形，且步骤d）还包括至少在所述时间范围的一部分期间利用耦合到所述液体射流(4)中的激光束照射所述工件(1)来烧蚀材料。

3.根据权利要求1所述的过程，其特征在于，所述激光束沿两个长度区段照射所述工件(1)。

4.根据权利要求1所述的过程，其特征在于，相关联的重叠区域(14)的相关联的第一和第二长度区段中的至少一个由所述相关联的重叠区域(14)完全覆盖。

5.根据权利要求1所述的过程，其特征在于，所述迹线(8)具有按顺序的第一前进节段(15)、返回节段(16)和第二前进节段(17)，其中

a)所述第一前进节段(15)和所述返回节段(16)与第一重叠区域(14)的第一长度区段和第二长度区段相关联，且

b)所述返回节段(16)和所述第二前进节段(17)与第二重叠区域(14)的第一长度区段和第二长度区段相关联，且

c)所述第一重叠区域和所述第二重叠区域(14)的公共区域可与这两个重叠区域(14)中的至少一个叠加。

6.根据权利要求5所述的过程，其特征在于，

a)存在第三前进节段(18)，其为所述顺序结束时添加的长度区段。

7.根据权利要求6所述的过程，其特征在于，

b)所述第三前进节段(18)的长度不长于所述返回节段(16)的长度。

8.根据权利要求1所述的过程，其特征在于，

a)所述第一长度区段和所述第二长度区段沿其中它们形成所述重叠区域(14)的长度的至少一部分平行。

9.根据权利要求1所述的过程，其特征在于，

a)所述第一长度区段和所述第二长度区段沿其中它们形成所述重叠区域(14)的长度的至少一部分平行，且

b)与所述长度区段的这些部分相关联的中心线(11)平行地移位。

10.根据权利要求1所述的过程，其特征在于，

a)所述第一长度区段和所述第二长度区段沿其中它们形成所述重叠区域(14)的长度的至少一部分平行，且

b)与所述长度区段的这些部分相关联的中心线(11)平行地移位所述喷嘴(3)的0.1到0.9倍直径之间的值。

11.根据权利要求1所述的过程，其特征在于，

a)所述第一长度区段和所述第二长度区段沿其中它们形成所述重叠区域(14)的长度的至少一部分平行，且

b)与所述长度区段的这些部分相关联的中心线(11)平行地移位所述喷嘴(3)的0.3到0.7倍直径之间的值。

12.根据权利要求1所述的过程，其特征在于，所述迹线(8)的轨迹(9)至少部分地具有螺旋状特征。

13.根据权利要求5所述的过程，其特征在于，所述过程应用于在穿透区域中烧蚀材料，其中材料厚度是

a)小于从所述工件除去任何材料之前在所述工件的该位置处的所述工件的材料厚度的1/4，

b)或所述材料厚度(28.2)小于200μm，

其中，所述穿透区域是待处理的材料被完全除去的区域。

14.根据权利要求13所述的过程，其特征在于，

所述过程应用于在穿透区域中烧蚀材料，其中所述材料厚度(28.2)小于100μm。

15.根据权利要求13所述的过程，其特征在于，

所述材料厚度借助于深度测量装置确定。

16.根据权利要求1所述的过程，其特征在于，在穿透之后，所述迹线(8)具有长度区段，其具有中心线(11)，所述中心线(11)沿工件(1)的期望的高质量边缘(33)的方向相对于用于所述穿透过程中的长度区段的中心线(11)的空间坐标平行移位。

17.根据权利要求16所述的过程，其特征在于，所述平行移位以大约20μm的量完成。

18.根据权利要求1所述的过程，其特征在于，以下参数中的一个或多个在所述时间范围内改变：

a)冲击角(27)，

b)中心线(11)的空间坐标，

c)位移速度，

d)激光参数。

19.根据权利要求1所述的过程，其特征在于，所述迹线区域(10)分成至少一个较大的区域和至少一个较小的连接区域，所述较大的区域通过至少部分地具有螺旋状特征的所述迹线(8)的轨迹(9)处理，且所述较小的区域通过所述过程处理。

20.用于控制液体射流引导的激光加工装置的计算机化的数字控制(CNC)程序，其中所述程序设计成用于执行根据权利要求1至权利要求19中任一项所述的过程。

21.包含根据权利要求20所述的程序的计算机可读储存介质。

22.用于生成用于控制液体射流引导的激光加工装置的计算机化的数字控制(CNC)程序的计算机程序，其中所述程序被设计成用于执行根据权利要求1至19中任一项所述的过程，其中所述计算机程序提供以下步骤或功能中的至少一者：

a)用于限定迹线(8)的输入，

b)用于限定轨迹(9)的输入，

c)用于限定迹线区域(10)的输入，

d)用于工件(1)的期望形状的输入，

e)用于期望的边缘性质的输入，

f)用于工件(1)信息的输入，

g)基于输入的迹线区域(10)或工件(1)的期望形状来找出适合的迹线(8)，

h)选择所述迹线(8)的节段，

i)至少部分地基于期望的边缘性质来提出或确定所述过程中的一个或多个，

j)将过程分配至选择的节段，

k)确定将产生给定迹线(8)的轨迹(9)，

l)生成适合于实施所述选择的节段中的过程策略的计算机化的数字控制(CNC)程序。

23.根据权利要求22所述的计算机程序，其中，所述计算机程序提供：

用于所述工件(1)材料和/或所述工件(1)的初始形状的输入；

以及用于至少部分地基于所述工件(1)的材料和/或期望的边缘性质来提出或确定所述过程中的一个或多个的功能。

24.液体射流引导的激光加工装置，包括用于生成液体射流(4)的喷嘴(3)、激光束生成装置和用于将所述激光束耦合到所述液体射流(4)中的耦合装置、用于固定工件(1)的工件夹具，以及用于实现所述液体射流(4)与所述工件(1)之间的位移的位移驱动器，其特征在于，控制器单元控制所述位移驱动器来执行根据权利要求1至权利要求19中任一项所述的过程。

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