CN111906450A - 用于由板状工件切割出工件部件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助加工射束由板状工件(12)切割出工件部件(11)的方法，具有步骤：a)切割出工件部件(11)的至少一个内轮廓(31)，b)切割出工件部件(11)的外轮廓(21)的区段(AB)，c)切割出工件部件(11)的至少一个另外的内轮廓(32)。

Description

用于由板状工件切割出工件部件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于借助加工射束、尤其是借助激光射束由板状工件切割出工件部件的方法。
背景技术
在由板状工件激光切割出工件部件时，在具有内轮廓、例如开口的工件部件的情况下，通常首先切割出内轮廓并且在此形成的废料部分、也称为余料通过向下掉落从机器的切割区域导出。接着切割出工件部件的外轮廓，以将工件部件从板状工件分开。
在切割尤其是厚度大于3毫米的厚工件时，由于激光射束的能量输入，在紧密相邻的内轮廓的情况下会出现工件在内轮廓的区域中过热。这不利地影响工件几何形状，因为工件变形。这也会对另外的切割过程具有负面影响，例如由于过程条件改变。此外会出现切割边沿的由于引入热量而产生的回火色、即上表面的颜色。此外会形成毛刺或尤其是在燃烧切割时出现所谓的自燃。
在JPH0455076A所述的方法中，计算在激光切割时被热量损害的区域。在确认要切割的工件部件的切割次序时考虑该计算。
在US2008/0053977A1所述的方法中，根据所计算的热量密度或者说热量区来确认工件部件的加工的次序。
由JP2004287894A已知，在激光切割时将要切割的工件的区域的加工次序进行适配，使得在紧密地套料的轮廓的情况下能遵循冷却时间。
由DE10129751A1已知，在切口附近监控工件温度，在超过边界温度时将切割中断并且首先在工件的其他部位继续切割。如果冷却计时器已走完，则将所述切割补完。
由JPH09285886A已知，在切割具有共同的边沿的多个工件部件(良品件)时，首先将所有部件的外轮廓很大程度上切割出。接着沿着共同的边沿实施分离切割，然后将外轮廓的最后的子段切割出。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种方法，借助该方法改善在切割具有多个内轮廓的工件部件时的切割品质。
该任务通过开头提到的类型的方法解决，所述方法包括以下步骤：a)切割出工件部件的至少一个内轮廓，b)切割出工件部件的外轮廓的区段，以及c)切割出工件部件的至少一个另外的内轮廓。这三个步骤按次序a)，b)，c)完成。
具有多个内轮廓的工件部件的加工次序的上述确定方式导致：在完全切割出一个或多个内轮廓之后，通过随后切割外轮廓的区段，工件部件的内部区域能首先冷却，然后才切割另外的内轮廓。
根据一个有利的扩展方案，由相邻的内轮廓构成至少一个簇，并且，所述至少一个内轮廓和所述另外的内轮廓是相邻的内轮廓的簇的部分。簇是靠近彼此的内轮廓的组。在本申请的意义上，相互具有的间距小于5毫米、优选小于3毫米的内轮廓视为是相邻的。将内轮廓配属给簇或者说簇的构成可由机器控制器或由用于完成用于加工机的控制程序的编程软件执行，所述机器控制器或编程软件规定以加工射束进行切割加工的轨迹计划。
以上述方式可将加工次序这样设计，使得尤其是在簇的内轮廓紧密相邻的情况下，在进一步加工簇的内轮廓之前，工件部件的围绕所述内轮廓的区域始终具有足够的时间用于冷却。激光射束的轨迹计划在此设计成，使得在内轮廓的簇内留有足够的时间用于冷却工件温度，其方式是，在切割出簇的内轮廓之后，先在别处继续切割，然后才加工簇的下一个内轮廓。通过该方式避免：在簇的区域中出现过热。因而能避免或至少减少：自燃、出现回火色或在簇内的内轮廓上形成毛刺。
在所述方法的变型中，在步骤b)中切割出外轮廓的与簇远离的区段。这使得能在进一步切割簇的区域之前冷却簇的区域。在本申请的意义上，外轮廓的与簇远离的区段理解为：该区段、更确切地说外轮廓的该区段的面向簇的端部与簇的最接近地相邻的内轮廓具有的间距为至少3厘米。
在另一变型中，在步骤a)之前即在切割出工件部件的所述至少一个内轮廓之前，先在步骤a1)中切割出工件部件的外轮廓的第一区段，然后才开始切割所述至少一个内轮廓。外轮廓的第一区段优选与内轮廓的簇相邻地布置。通过该方式，可在加工过程开始时，先将工件部件的与簇相邻的外边沿以更高的品质切割出，然后才进行向内轮廓的簇中输入热量，该热量导致工件部件在所述相邻的外边沿处变形。在本申请的意义上，外轮廓的与簇相邻的区段理解为外轮廓的区段，该区段的背离簇的端部与簇的最接近地相邻的内轮廓具有的间距不大于3厘米。
在优选的变型中，在步骤a1)之后，即在切割出外轮廓的第一区段之后，并且在(在步骤a)中)切割出簇的所述至少一个内轮廓之前，切割出外轮廓的与簇远离的区段。通过该方式可确保，工件在簇的区域中冷却到，使得能以较高的精度切割出一个或多个内轮廓。在切割出外轮廓的与簇远离的区段之后，才切割簇的第一内轮廓。
在替代的变型中，在切割出外轮廓的第一区段(步骤a1))之后，切割出工件部件的不是内轮廓的簇的部分的内轮廓。即，该内轮廓位于簇之外并且与簇具有一定的空间间距，一般与簇至少具有约3厘米的间距，使得在切割簇之外的内轮廓时，没有热量或仅有少的热量输入到簇的区域中。因而在切割簇之外的内轮廓期间，簇的区域被冷却，使得能在该内轮廓的切割结束之后开始切割簇的第一内轮廓。
在替代的变型中，在切割出外轮廓的第一区段(步骤a1))之后并且在切割出所述至少一个内轮廓(步骤a))之前，切割出工件中的位于工件部件之外的轮廓。工件部件之外的轮廓是与簇远离这么多地布置，使得在该情况下在切割出外轮廓的第一区段之后工件部件在簇的区域中能先被冷却，然后才切割簇的内轮廓。
如上述那样，在切割出簇的一个或多个内轮廓之后，切割外轮廓的(另外的)区段。在所述方法的一种变型中，在切割出工件部件的所有内轮廓之后，这意味着切割出簇的内轮廓以及簇之外的内轮廓，将工件部件沿着外轮廓、更准确地说沿着外轮廓的还余留的区段从板状工件完全切分开。在完全切分开工件部件之后，可将该工件部分从机器的切割区域移出。
尤其是当应以更高尺寸稳定性和品质切割内轮廓时，根据本发明的方法是有利的。
附图说明
本发明的另外的优点由说明书和附图得到。前面提到的和后面还会举出的特征同样可自身单独使用或在多个特征的情况下以任意组合使用。所示和所述的实施方式不应理解为穷举，而是具有用于解释本发明的示例性特征。附图示出：
图1以示意图示出板状工件与要切割出的长方形的工件部件。
具体实施方式
图1示出板状工件12，应借助加工射束、尤其是借助激光射束从所述板状工件12切割出长方形的工件部件11。工件部件11具有外轮廓21和多个内轮廓31，32，33和34。在工件12中还示出轮廓UA，该轮廓远离工件部件11地布置。
工件12在所示的示例中涉及20毫米厚的结构钢。长方形的工件部件11具有呈长方形31、三角形33、圆形34和正方形32形式的四个内轮廓31，33，34，32并且应借助氧气激光切割来切割出。
为了该目的，在第一步骤中，由激光加工机的未图示出的机器控制器或在用于完成用于激光加工机的机器控制器的控制程序的编程软件中检查：内轮廓31，32，33，34中的哪些内轮廓是彼此相邻布置的，在所示的示例中长方形31、三角形33和圆形34是彼此相邻布置的。将这三个内轮廓31，33，34配属给一个簇35，或者说，它们在机器控制器中或编程软件中构成一个簇35。
在将工件部件11由工件12切割出的一个变型方案中，在第一步骤a)中，切割出作为簇35的第一内轮廓31的长方形。在后一步骤b)中，为了冷却在簇35区域中的板材温度，将外轮廓21的区段AB切割出。以虚线示出的区段AB从一个纵边的中心(第一点21.1)经过工件部件11的一个角部(第二点21.2)沿着一个横边延伸至外轮廓21的另一个角部(第三点21.3)。区段AB远离簇35地布置，这意味着区段AB的与簇35相邻的端部(点21.1)与簇35的最接近的内轮廓34具有至少3厘米的间距。
在后一步骤c)中，将作为簇35的第二内轮廓33的三角形切割出。然后将簇35之外的内轮廓32切割出，所述内轮廓32涉及正方形。在内轮廓32的切割过程期间，簇35内的工件温度又能够下降，使得在后一步骤中能进行作为工件部件11的还留在簇35内的最后的内轮廓的第三内轮廓34、在此是指圆形的切割。最后，将外轮廓21完全切分开，这意味着将外轮廓21的还余留的剩余区段——所述剩余区段是在于步骤b)中切割出区段AB之后还留下的——切割出，使得工件部件11从工件12脱开。
在替代的方法流程中，同样首先以相邻的三个内轮廓31，33，34构成簇35。但在切割簇35的内轮廓31，33，34之前，在第一步骤a1)中切割工件部件11的外轮廓21的第一区段AC。第一区段AC在图1中以点划线示出，第一区段AC从工件部件11的与簇35相邻的第一角部(点21.5)经由工件部件11的与簇35相邻的第二角部(点21.6)延伸至工件部件11的一个纵边的中心(点21.1)。第一区段AC与簇35相邻地布置，这意味着点21.1与簇35的最接近地相邻的内轮廓34相距不超过3厘米。
在切割出第一区段AC之后，切割出工件部件11的外轮廓21的区段AE，该区段AE在图1中以双点划线示出。区段AE从工件部件11的一个纵边的中心(点21.4)延伸至工件部件11的背离簇35的角部21.3，这意味着区段AE远离簇35地布置。通过切割区段AE，可将工件部件11的具有簇35的区域冷却。
在后一步骤(步骤a))中，切割出簇35的第一内轮廓31，然后，切割外轮廓21(如上所述)的同样远离簇35布置的另外的区段AB。接着切割出簇35的第二内轮廓33，然后为了在簇35的区域中冷却工件部件11，切割呈正方形形式的内轮廓32，该内轮廓32不是簇35的组成部分。在接着的步骤中，切割出簇35的第三并且是最后的内轮廓34。最后将工件部件11从工件12切分开，其方式是，将外轮廓21的在与簇35相邻的角部(点21.5)和邻接该角部的纵边的中心(点21.4)之间的还未切割的最后的区段切割出。
替代于上述步骤——在所述步骤中在切割外轮廓11的与簇35相邻的第一区段AC之后，切割外轮廓11的远离簇35的区段AE——，为了冷却簇35的区域，可在切割第一内轮廓31之前切割工件部件11之外的轮廓UA。同样替代于上述步骤，可在切割出外轮廓11的与簇35相邻的第一区段AC之后切割处于簇35之外的呈正方形形式的内轮廓32，然后切割簇35的第一内轮廓31。在该情况中，也能够在切割出外轮廓21的第一区段AC之后冷却簇35的区域。
通过上述方法，通过工件部件11的外轮廓21的机智的分布将加工次序适配成，使得具有紧密相邻的内轮廓31，33，34的簇35的区域始终具有足够的时间冷却，使得簇35的内轮廓31，33，34能以更高的尺寸稳定性和品质切割出。

Claims (9)

1.一种用于借助加工射束由板状工件(12)切割出工件部件(11)的方法，该方法具有以下步骤：
a)切割出工件部件(11)的至少一个内轮廓(31)，
b)切割出工件部件(11)的外轮廓(21)的区段(AB)，
c)切割出工件部件(11)的至少一个另外的内轮廓(32)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由相邻的内轮廓(31，33，34)构成至少一个簇(35)，并且，所述内轮廓(31)和所述另外的内轮廓(32)是相邻的内轮廓(31，33，34)的簇(35)的部分。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤b)中切割出外轮廓(21)的与簇(35)远离的区段(AB)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a1)在切割出所述至少一个内轮廓(31)之前，切割出工件部件(11)的外轮廓(21)的至少一个第一区段(AC)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，外轮廓(21)的第一区段(AC)与相邻的内轮廓(31，33，34)的簇(35)相邻地布置。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在切割出外轮廓(21)的第一区段(AC)之后并且在切割出所述至少一个内轮廓(31)之前，切割出外轮廓(21)的与簇(35)远离的区段(AE)。
7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在切割出外轮廓(21)的第一区段(AC)之后并且在切割出所述至少一个内轮廓(31)之前，切割出位于簇(35)之外的另外的内轮廓(32)。
8.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在切割出外轮廓(21)的第一区段(AC)之后并且在切割出至少一个内轮廓(31)之前，在工件(12)上切割出位于工件部件(11)之外的轮廓(UA)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
d)在切割出工件部件(11)的所述至少一个另外的内轮廓(32)之后，将工件部件(11)沿着外轮廓(21)从板状工件(12)完全切分开。
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