CN114401812A - 用于对工件进行激光加工的加工设备、用于对工件进行激光加工的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于对工件进行激光加工、特别地进行激光切割的加工设备，该加工设备具有：用于产生激光光束的装置，该装置用于对工件进行粗加工，特别地用于在工件中产生具有切割边缘的切口；以及用于使加工激光光束分离成至少两个能量强度范围的装置，其中，用于对工件进行粗加工的第一能量强度范围具有比用于至少部分地对工件进行精加工的至少一个第二能量强度范围大的时间积分辐射能量。还提供了一种用于对工件进行激光加工的方法。

Description

用于对工件进行激光加工的加工设备、用于对工件进行激光 加工的方法

技术领域

本发明涉及用于对工件进行激光加工的加工设备、用于对工件进行激光加工的加工设备的用途、以及对工件进行激光加工的方法。

背景技术

激光加工设备在工件的激光加工中使用、特别是在用于借助于激光辐射对材料进行的热分离、比如激光切割的方法中使用。在许多情况下，激光加工头用于将加工激光光束导引到工件上、例如导引到待加工的片材上。对工件进行加工时的主要需求是提高经加工的工件的质量。激光切割通常使用辅助气体或切割气体，该辅助气体或切割气体可以是活性的或惰性的。

在平板切割系统中，例如，利用激光光束和用作切割气体的气体射流对工件进行加工。加工头因此构造为切割头并且将两个光束以最佳方式导引至工件。

当利用活性气体、比如氧气进行激光切割时，工件的金属材料例如在其被激光光束加热至点火温度之后燃烧并汽化。氧气与工件的材料之间的反应产生支持切割过程的附加的热。具有低粘度的熔融液体材料可以通过气体的剪切力被从切割边缘或切割间隙去除。当利用惰性气体、比如氮气或氩气进行切割时，工件的材料仅被激光功率熔化并且可以通过气体流的动能被从切割间隙中吹出。

在工件的激光加工期间，工件的产生的表面可能会产生不希望的结构。例如，在激光切割期间，在切割间隙中和/或切割边缘上可能产生不希望的表面不规则部。这可能是由利用激光束进行粗加工期间、比如切割期间的较高的能量输入造成的。一种类型的表面不规则部可以由材料的熔融物引起，该熔融物由于激光光束和气体流而周期性地变化，这导致表面产生不期望的不规则轮廓或所谓的凹槽。另一类型的表面不规则部是由下述事实引起的：切割间隙中至少数毫米的深度处可以产生熔膜，该熔膜被表面覆盖，例如被先前由切割生成的表面凹凸部覆盖。另外，在切割期间可能产生不期望的形状或边缘锐利的切割边缘。这不仅在工件的进一步加工期间难以处理，而且还可能在喷涂期间导致边缘对准并且降低工件的耐腐蚀性。这同样适用于其他激光加工过程。因此需要对经加工的工件的表面光洁度、特别是对利用激光光束进行加工的工件的触觉和可加工性、以及可视部分的视觉外观具有有利影响的方法和装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于对工件进行激光加工的加工设备和方法，该加工设备和方法有助于工件具有良好的表面光洁度。

该目的通过根据权利要求1的用于对工件进行激光加工的加工设备、根据权利要求7的加工设备的用途以及根据权利要求8的用于对工件进行激光加工的方法来实现。

在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于对工件进行激光加工、特别地进行激光切割的加工设备，该加工设备具有：用于产生加工激光光束的装置，该装置用于对工件进行粗加工、特别地用于在工件中产生具有切割边缘的切口；以及用于使加工激光光束分离成至少两个能量强度范围的装置，其中，用于工件的粗加工的第一能量强度范围具有比用于至少部分地对切割边缘进行精加工的至少一个第二能量强度范围大的时间积分辐射能量。

加工设备使得能够针对不同目的、特别地针对粗加工和精加工实现加工激光光束的不同能量强度范围的针对性使用。不同能量强度范围可以针对相应的应用通过用于使加工激光光束分离的装置来调节。在粗加工期间，可以利用第一能量强度范围对工件进行加工。当至少部分地对切割边缘进行精加工时，可以利用第二能量强度范围对工件进行加工。第一能量强度范围因此设置成具有比第二能量强度范围高的时间积分辐射能量。因此，在粗加工期间通过第一能量强度范围产生的切割边缘可以利用第二能量强度范围并且因此利用比粗加工期间低的时间积分辐射能量进行处理。例如，加工激光光束的包括较低的时间积分辐射能量并且因此不会用于粗加工的区域、例如加工激光光束的边缘区域用于精加工。因此，切割边缘的表面结构被细化和处理。例如，在粗加工期间产生的切割边缘可以在精加工期间至少部分地被圆化和/或倒角。这导致了所产生的表面的细化。所产生的表面、特别是切割边缘的附加的后处理可以被省去。因此，实施方式的加工设备在对工件进行加工时能够显著提升效率并节省成本。另外，完成的工件在其他过程期间更易于处理。特别地，在喷涂期间可以避免边缘对准。此外，所产生的表面的细化可以提高工件的耐腐蚀性。因此，可以优化由激光光束加工的工件的触觉、可加工性、质量和视觉外观。

精加工优选地与粗加工同时进行。因此，可以在没有时间损失的情况下进行精加工。这意味着同时进行精加工可以在与进行粗加工相同的时间段内提高经加工的切割边缘的切割质量。在现有技术中，这种切割质量仅在粗加工之后对切割边缘进行耗时的再加工的情况下才可能获得。

用于产生加工激光光束的装置可以具有加工激光源，该加工激光源具有多个激光源模块，所述多个激光源模块具有用于产生加工激光光束的能量强度范围的至少一个第一激光源模块和至少一个其他激光源模块。用于使加工激光光束分离的装置可以具有激光光束传输光纤，该激光光束传输光纤具有：第一光纤区域、该第一光纤区域特别地为光纤芯部；以及至少一个其他光纤区域，所述至少一个其他光纤区域特别地呈光纤护套环的形式。至少一个第一激光源模块可以设计成用于产生加工激光光束的第一能量强度范围，并且可以以激光光传导的方式联接至激光光束传输光纤的第一光纤区域。至少一个其他激光源模块可以设计成用于产生加工激光光束的第二能量强度范围中的一个第二能量强度范围，并且可以以激光光传导的方式联接至指定至所述至少一个其他激光源模块的其他光纤区域中的每个其他光纤区域。以这种方式，借助于加工激光源的模块，可以产生加工激光光束的具有不同能量强度和不同时间积分辐射能量的若干个区域，所述若干个区域借助于相应地指定的光纤区域以针对性的方式导引至工件的加工区域、例如切割边缘。特别地，可以将加工激光光束的不同能量强度范围同时导引到工件上。第一光纤区域可以将激光光束的用于粗加工的第一能量强度范围导引到工件上。至少一个其他光纤区域可以将激光光束的一个或多个其他能量强度范围导引导工件上，所述一个或多个其他能量强度范围包括比用于粗加工的时间积分辐射少的时间积分辐射并且用于精加工。此外，加工激光源的模块和/或光纤区域可以按照可变的和/或有针对性的方式来设计和/或使用。以这种方式，粗加工和精加工可以灵活地和根据需求来进行。这可以例如通过适当地选择光纤区域的布置结构、数量和/或宽度、模块中产生的光的波长/频率以及/或者借助于对相应的模块和/或光纤区域中的能量的独立控制来实现。

例如，如果由于切口几何形状而不能或无法有效地进行同时加工，则切割边缘的精加工、例如在切割边缘的边缘区域中的精加工可以在粗加工(或切割)之后进行。

在加工设备中，用于产生加工激光光束的装置可以包括加工激光源和可选的激光光束传输光纤，并且用于使加工激光光束分离的装置可以具有用于使加工激光光束的光束成形的光学元件。通过该实施方式，可以借助于光束成形来产生加工激光光束的具有不同时间积分辐射能量的多个能量强度范围，所述多个能量强度范围以有针对性的方式导引至工件的加工区域。例如，可以产生具有至少垂直于加工激光光束的传播方向的期望的强度分布和/或空间结构的加工激光光束，该加工激光光束设计成适于粗加工和/或精加工。

用于光束成形的元件例如可以是引起静态光束成形和/或动态光束成形的光学元件。针对静态光束成形可以设置静态光束整形器、例如光束成形透镜。对于静态光束成形和/或动态光束成形，例如可以使用一个或多个倾斜镜(例如翻转/倾斜压电扫描器或电流计扫描器)，所述一个或多个倾斜镜可以利用一个或更多个致动器来调节。带有致动器的可变形表面、例如自适应镜或可变形镜也可以用于激光光束的光束成形。如果这种镜的表面区域可以彼此独立地快速调节、例如以高于100Hz的频率快速调节，则可以利用这种镜来进行动态光束成形。动态光束成形特别地可以作为高频率光束成形、例如作为焦点振荡来进行。替代性地或另外地，光束成形元件可以用于改变加工设备的光学元件的焦距以及/或者调节加工激光光束的聚焦位置。

在实施方式的加工设备中，第一能量强度范围可以是加工激光光束的芯部区域。替代性地或另外地，至少一个第二能量强度范围可以是加工激光光束的至少一个边缘区域。此外，第一能量强度范围和至少一个第二能量强度范围可以同心地布置。这些措施使得例如利用激光光束的芯部区域对工件进行的粗加工以及利用至少一个边缘区域进行的精加工能够同时进行。

在加工设备的实施方式中，用于使加工激光光束分离的装置可以设计成使得该装置对至少两个能量强度范围彼此独立地进行调节或选择。以这种方式，工件的粗加工和/或精加工可以设计成是高度可变的。

此外，用于使加工激光光束分离的装置可以设计成使得该装置通过增大距第一能量强度范围的距离来调节或选择至少一个第二能量强度范围的时间积分能量。激光光束的至少一个第二能量强度范围例如可以是激光光束的一个或更多个边缘区域，所述一个或更多个边缘区域与芯部区域同心。加工激光光束中的时间积分辐射能量的分布因此可以垂直于激光光束的传播方向来定制，特别地用于工件的精加工。

在实施方式中，用于使加工激光光束分离的装置可以设计成使得该装置根据下述各者调节或选择至少一个元件：加工激光源或激光源模块的一个或多个功率；加工激光光束的强度分布、特别地垂直于加工激光光束的传播方向的强度分布；加工激光光束的一个或多个频率和/或加工激光光束的能量强度范围中的至少一个能量强度范围的一个或多个频率；加工激光光束的空间结构、该空间结构特别地是加工激光光束的宽度和/或直径；第一能量强度范围的空间结构和/或布置结构和/或至少一个第二能量强度范围的空间结构和/或布置结构；加工激光光束的进给速率；加工激光光束的聚焦直径和/或能量强度范围中的至少一个能量强度范围的聚焦直径；加工激光光束的聚焦位置和/或能量强度范围中的至少一个能量强度范围的聚焦位置；以及激光光束的聚焦和/或能量强度范围中的至少一个能量强度范围的聚焦。用于使加工激光光束分离的装置的这些改型各自促进了工件的粗加工和/或精加工的高度可变的设计。例如，输入到工件的材料中的能量可以通过加工激光光束至工件的相对速度来控制。这可以通过加工激光光束的受控运动、例如通过高频光束振荡来实现。

在实施方式中，用于使激光光束分开的装置可以设计成修改切割边缘的几何形状、特别地用于对切割边缘进行圆化和/或倒角。以这种方式，可以获得由激光光束加工的工件和由此产生的切割边缘的期望的触觉、进一步的可加工性、质量和视觉外观。

在实施方式的加工设备中，可以提供一种用于将加工气体、特别是切割气体导引到工件上的装置。替代性地或另外地，可以提供一种用于将加工气体导引导工件上的装置，该装置具有用于加工气体的喷嘴形状的出口开口，该出口开口具有0.5mm至30mm、优选地0.7mm至1mm的直径，并且距工件、特别地距切割边缘的距离能够被调节为0mm至3mm、优选地0.1mm至0.3mm。

通过适当地选择和控制用于将加工气体导引到工件上的装置，熔融材料不仅可以在粗加工期间而且还可以在精加工期间借助于气体流以有针对性的方式从切割边缘移动或被去除，因此对切割边缘的几何形状进行优化。具有喷嘴形状的出口开口的用于导引加工气体的装置以及提及的直径和距工件的距离可以用于同时进行粗加工和精加工。该实施方式使得在利用加工或切割气体在工件上同时进行粗加工和精加工期间能够产生压力缓冲，该压力缓冲在工件的粗加工和精加工两者期间使熔融材料移动或移位。用于粗加工的加工气体、例如作为切割气体的加工气体也可以用于精加工。

本发明还涉及一种根据前述实施方式中的任一者的加工设备的用于至少部分地对工件的切割边缘进行精加工的用途。

另外，本发明涉及一种特别地利用根据前述实施方式中的任一实施方式的加工设备对工件进行激光加工、特别地进行激光切割的方法，该方法包括：产生加工激光光束以用于对工件进行粗加工、特别地用于在工件中产生具有切割边缘的切口；产生加工激光光束的至少两个能量强度范围、以特别地用于使加工激光光束分离成至少两个能量强度范围，其中，用于工件的粗加工的第一能量强度范围具有比用于至少部分地对切割边缘进行精加工的至少一个第二能量强度范围大的时间积分辐射能量；利用加工激光光束照射工件，利用第一能量强度范围对工件进行粗加工，并且利用至少一个第二能量强度范围至少部分地对工件的切割边缘进行精加工。

在实施方式的方法中，精加工优选地与粗加工同时进行。例如，这使得能够利用激光光束的芯部区域的较高时间积分辐射能量对工件进行粗加工并且同时利用激光光束的至少一个边缘区域的较低时间积分辐射能量对工件进行精加工。

如前所述，例如，如果由于切口几何形状而不能或无法有效地同时进行加工，则对切割边缘的精加工、例如在切割边缘的边缘区域中的精加工还可以在粗加工(或切割)之后进行。例如，精加工还可以在再加工期间、即在粗加工之后在工件的下侧部上进行。

根据方法的其他实施方式，加工激光光束的能量强度范围可以由多个激光源模块产生，其中，第一能量强度范围由至少一个第一激光源模块产生，并且至少一个第二能量强度范围由至少一个其他激光源模块产生；并且加工激光光束的能量强度范围联接到激光光束传输光纤中，该激光光束传输光纤具有：第一光纤区域，该第一光纤区域特别地为光纤芯部；以及至少一个其他光纤区域，所述至少一个其他光纤区域特别地为至少一个光纤护套环。因此，加工激光光束的第一能量强度范围可以联接到第一光纤区域中，并且加工激光光束的第二能量强度范围中的每个第二能量强度范围可以联接到相应地指定的其他光纤区域中。

在方法的其他实施方式中，加工激光光束的能量强度范围可以借助于光束成形来产生。加工激光光束的光束成形可以按照各种方式来执行。光束成形可以理解成是指改变激光光束的光束参数乘积以及/或者改变电磁激光模式的混合以及/或者改变激光光束的功率和/或强度的横向分布。存在静态光束成形，在静态光束成形中，一次或多个单一(单独)次调节光束参数乘积。另外，还存在动态光束成形(DBS)，在动态光束成形中，通过在一时间段内以平均或积分的方式使激光光束连续动态移动来改变光束参数乘积。特别地，动态光束成形可以作为高频光束成形、例如作为高频光束振荡或焦点振荡来执行。在使用动态光束成形的激光加工中，激光光束以例如100Hz至10kHz的频率、即以显著高于激光光束与材料之间的通常反应时间的频率在待加工的工件移动。工件因此通过加工激光光束的功率分布以时间平均或时间积分的方式被加工。借助于动态光束成形，至少垂直于加工激光光束的传播方向地几乎可以产生激光光束斑点的任何功率分布和强度分布以及因此加工激光光束的不同区域。

在实施方式的方法中，第一能量强度范围可以产生为加工激光光束的芯部区域。至少一个第二能量强区域可以产生为加工激光光束的至少一个边缘区域。第一能量强度范围和第二能量强度范围可以同心地布置。

在实施方式的方法中，能量强度范围中的至少两个能量强度范围可以彼此独立地被调节或选择。此外，至少一个第二能量强度范围的时间积分辐射能量可以调节或选择成随着距第一能量强度范围的距离增大而减小。

当产生激光加工激光光束的至少两个能量强度范围以特别地用于将加工激光光束分离成至少两个能量强度范围时，可以根据下述各者调节或选择至少一个元件：加工激光源或激光源模块的一个或多个功率；加工激光光束的强度分布、特别地垂直于加工激光光束的传播方向的强度分布；加工激光光束的一个或多个频率和/或加工激光光束的能量强度范围中的至少一个能量强度范围的一个或多个频率；加工激光光束的空间结构、特别地加工激光光束的宽度和/或直径；第一能量强度范围的空间结构和/或布置结构和/或至少一个第二能量强度范围的空间结构和/或布置结构；加工激光光束的进给速率；激光加工光束的聚焦直径和/或能量强度范围中的至少一个能量强度范围的聚焦直径；激光加工光束的聚焦位置和/或能量强度范围中的至少一个能量强度范围的聚焦位置；以及加工激光光束的聚焦和/或能量强度范围中的至少一个能量强度范围的聚焦。当切割边缘被至少部分地精细加工时，可以修改切割边缘的几何形状，特别地可以对切割边缘进行圆化或倒角。

在方法的实施方式中，在至少部分地对切割边缘进行精加工的情况下，可以调节或选择选自下述各者的至少一个参数：加工激光光束的能量强度范围中的至少一个强度范围的功率、空间结构和/或布置结构。

在实施方式的方法中，可以将加工气体、特别是切割气体导引到工件上。此外，在切割边缘的精加工期间，可以通过用于加工气体的喷嘴形状的出口开口将加工气体导引到工件上，该喷嘴形状的出口开口具有0.5mm至30mm、优选地0.7mm至1mm的直径，并且距工件、特别地距切割边缘的距离被为调节0mm至3mm、优选地0.1mm至0.3mm。

利用上述实施方式的用于对工件进行激光加工的方法，可以实现与利用对工件进行激光加工的加工设备的实施方式相同的优点、操作模式和功能，特别是具有相同和/或类似特征。

附图说明

其他特征和优点从下面对实施方式、附图和从属权利要求的描述中变得明显。

在此描述的实施方式的所有非相互排他性特征都可以彼此结合。在以下描述中，实施方式的相同元件被赋予了相同的附图标记。一个实施方式的单个或多个元件可以在其他实施方式中使用，而无需进一步说明。现在参照附图使用以下示例对本发明的实施方式进行更详细的描述，而不意在进行任何限制。在附图中：

图1a示意性地示出了根据本发明的实施方式的作为第一示例的用于对工件进行激光加工的加工设备100；

图1b示意性地示出了在加工设备100中具有静态光学元件的用于对工件进行激光加工的方法的示例性激光强度分布；

图1c示意性地示出了在加工设备100中具有可动态移动的光学元件的用于对工件进行激光加工的方法的示例性激光强度分布；

图2a示意性地示出了根据本发明的实施方式的作为第二示例的用于对工件进行激光加工的加工设备200；

图2b和图2c示意性地示出了用于对工件进行激光加工的加工设备200的元件；

图2d至图2f示出了用于利用加工设备200对工件进行激光加工的方法的结果；以及

图2g示出了用于对工件进行激光加工的加工设备200的变型以及用于对工件进行激光加工的相关联方法的结果。

具体实施方式

下面尤其通过具有加工头的示例描述了根据本发明的实施方式的加工设备，而本发明不限于此。根据本发明的实施方式的加工设备和方法也可以在没有加工头的情况下实现。加工激光光束也可以被同义地称为激光光束。术语“精加工”可以表示为“精细加工”。术语“粗加工”也可以被同义地称为“粗糙加工”。时间积分辐射能量在下面也被称为辐射能量。术语“调节”或“选择”包括术语“改变”。这同样适用于这些术语的变型。

此外，在此描述取值范围的情况下，具有更窄的替代性或优选范围的宽范围的说明也被认为公开了可以由指定的范围下限和指定的范围上限的任何组合形成的范围。

术语“时间积分”或“时间平均”是指在一段时间或一时间段内积分或平均。关于焦点振荡，这是指在至少一个振荡周期内积分或平均，关于光束振荡，是指在至少一个振荡周期内积分或平均。

术语激光光束的“动态运动”或“动态地移动”激光光束以及这些术语的变型是指激光光束以高频、例如以从10Hz至15kHz、特别地高于500Hz的频率移动。这同样类似地适用于加工设备的“动态地”可移动的、可定向的和/或可调节的元件。

在所有实施方式中，用于产生加工激光光束的装置可以设计成使得提供连续的和/或不连续的、特别地为脉冲式的加工激光光束。加工设备、用于使加工激光光束分离的装置以及/或者用于产生加工激光光束的装置可以按照有线数据承载或无线数据承载的方式连接至控制单元或者包括这种控制单元，并且能够通过控制单元来控制。

图1a示意性地图示了根据本发明的实施方式的用于对工件12进行激光加工的加工设备100的第一示例。在本示例中，加工设备100设计成具有加工头10。

加工设备100具有作为用于产生加工激光光束15的装置14的加工激光源18。如图1a的示例中所图示的，加工激光源18可以经由传输光纤连接至加工头10。替代性地，加工激光源18可以直接设置在加工头10上。

加工激光光束15在此还被称为激光光束15。在本示例中，加工激光光束18可以用于产生具有芯部区域15a和边缘区域15b的激光光束15。边缘区域15b在图1a中用虚线示出。激光光束15的芯部区域15a在本示例中与用于粗加工和用于在工件12的加工区域13中产生切割边缘20a(在图1b和图1c中示出)的第一能量强度范围对应。加工激光源18提供大约6kW的激光功率并且产生包括1070nm的波长的光谱范围内的加工激光光束。然而，还可以使用具有低于6kW、例如近似1kW的功率，或者具有高于6kW、例如10kW或20kW的功率的加工激光源。此外，还可以使用提供其他光谱范围的加工激光源。

加工设备100还具有用于使加工激光光束分离成至少两个能量强度范围的装置16。用于使加工激光光束分离成至少两个能量强度范围的装置16可以被称为用于产生加工激光光束的至少两个能量强度范围的装置16。

在本示例中，在加工设备100内，用于使激光光束的光束成形的光学元件设置为用于使加工激光光束分离的装置16，装置16定位或可以定位在激光光束15的光束路径中。光学元件可以设计为例如透镜，该透镜对激光光束15进行整形并对垂直于激光光束15的传播方向的激光光束15的强度分布进行调节。在这种情况下，光学元件设计为静态光束整形器，通过该静态光束整形器，激光光束15的边缘区域15b可以设置成具有比芯部区域15a低的能量强度。替代性地，可以提供有下述这样的光学元件，该光学元件能够动态地移动、特别地可以在一个或多个时间段内以高频率、以高于100Hz、优选地高于500Hz的频率移动。例如，透镜可以设置成使得透镜可以在激光光束15的光束路径中动态地移动。

因此，用于使加工激光光束15分离的装置16设计成使得该装置16将加工激光光束分离成至少两个能量强度范围15a、15b，其中，用于对工件进行粗加工的第一能量强度范围15a具有比用于至少部分地对切割边缘20a进行精加工的至少一个第二能量强度范围15b大的时间积分辐射能量。为此，用于使加工激光光束15分离的装置16和/或用于产生加工激光光束15的装置14可以按照有线数据承载或无线数据承载的方式连接至控制单元(未示出)。加工设备100使得能够针对不同目的、特别地针对粗加工和/或精加工实现加工激光光束的不同能量强度范围的针对性使用。

在加工设备100的操作期间，激光光束15利用加工激光源来产生、被导引到工件12的加工区域13上并在加工区域13上以一定的进给速率被导引。如果透镜设置为作为光学元件的静态光束整形器，则激光光束15穿过静态光束整形器。如果光学元件设置为动态光束整形器，则该动态光束整形器动态地移动、特别地在一个或多个时间段内以高于100Hz、优选地高于500Hz的频率动态地移动，并且因此使激光光束成形。

图1b示意性地示出了在利用加工设备100对工件进行激光加工期间通过静态光束整形器垂直于激光光束的传播方向产生的激光强度分布。静态光束成形将激光光束15分成芯部区域15a和边缘区域15b。在芯部区域15a中，也就是说，在第一能量强度范围内，工件暴露于比边缘区域15b中——在这种情况下，也就是说，边缘区域15b处于第二能量强度范围内——大的时间积分辐射能量。以这种方式，通过芯部区域15a在区域13a中产生切割间隙并且将工件分成两个片材20，每个片材20具有切割边缘20a。加工激光光束15的边缘区域15b用于切割边缘20a的精加工。

图1c示意性地示出了在利用加工设备100对工件进行激光加工期间通过动态光束整形器垂直于激光光束的传播方向产生的激光强度分布。动态光束成形将激光光束15分成芯部区域15a和星形边缘区域15b。在此同样地，在芯部区域15a中，即在第一能量强度范围内，工件暴露于比星形边缘区域中——在这种情况下，也就是说，星形边缘区域处于第二能量强度范围内——大的时间积分辐射能量。以这种方式，通过芯部区域15a在区域13a中产生切割间隙并且将工件分成两个片材20，每个片材20具有切割边缘20a。利用加工激光光束15的具有较低时间积分辐射能量的边缘区域15b，实现了对切割边缘20a的精加工。

以这种方式，激光光束15可以按照下述方式动态地移动：使得在具有比第一区域15a或芯部区域低的时间积分辐射能量的另一区域或边缘区域15b中提供垂直于传播方向的激光光束15的时间积分强度分布。另一区域15b不必为如图1b中所示的环形。确切地说，另一区域15b由于动态移动光束而可以具有许多不同的形状，这可以通过例如光束振荡来实现。

在加工设备100的操作期间，激光光束15的强度分布因此在每种情况下通过静态光束成形以及动态光束成形而垂直于传播方向地被调节，使得边缘区域15b具有比芯部区域15a低的时间积分辐射能量。芯部区域15a的辐射能量以调节成使得执行激光切割并且在工件的加工期间形成至少一个切割边缘。同时，边缘区域15b的辐射能量调节成使得切割边缘20a经受与粗加工相比较低的辐射能量。以这种方式，在粗加工期间由高辐射能量形成的切割边缘20a的不希望的表面不规则部、比如带尖锐边缘的突出部可以立即被平滑处理或者可以避免它们的形成。切割边缘例如可以被圆化和/或倒角，即斜切。还可以产生切割边缘的期望的瀑布式轮廓。因此，切割边缘20a被细化和处理。可以省去对所产生的表面的附加的后处理。

在加工设备100的操作期间，在粗加工和/或精加工之后，可以进行精加工。例如，在粗加工期间已经利用芯部区域15a对工件进行切割之后，激光光束的边缘区域15b可以在形成于加工区域13中的切割边缘20a上被导引。这种精加工例如可以在后加工期间、也就是说在粗加工和/或精加工之后在工件的下侧部上进行。

在第一示例中，反射加工激光光束15的至少一个可移动表面可以设置为装置16的动态光束成形光学元件，该动态光束成形光学元件以使得动态光束成形光学元件对加工光束15进行反射的方式布置在光束路径中并且在光束路径中对准。加工激光光束15因此可以在加工激光光束15被导引到工件上之前在加工设备内进行偏转，例如偏转90°。反射表面能够借助于至少一个或更多个致动器、例如压电致动器至少部分地动态移动，通过所述一个或更多个致动器，反射表面可以被至少部分地动态地调节。例如，至少一个可移动表面可以借助于至少一个致动器而作为整体被动态地调节。此外，至少一个可移动表面可以提供激光光束导引装置的表面单元，该表面单元的表面几何形状、特别是其曲率可以被动态地调节。因此，加工激光光束不仅可以至少垂直于其传播方向成形和/或移动，而且加工激光光束的发散还可以被改变以及/或者加工激光束的聚焦位置可以平行于加工激光光束的传播方向进行移位。

以这种方式，加工激光光束15的强度分布可以在芯部区域15a和/或边缘区域15b两者中进行调节。替代性地或另外地，可以对激光光束15的其他特性进行调节、选择和/或设定以用于粗加工和/或精加工。例如，可以对加工激光光束的空间结构、特别地加工激光光束的光束参数乘积、加工激光光束的宽度和/或加工激光光束的直径进行调节以用于精加工。此外，可以对加工激光光束的芯部区域和/或边缘区域的空间布置、加工激光光束的聚焦直径、加工激光光束的聚焦位置以及/或者加工激光光束的聚焦进行适当地调节或选择以用于精加工。

例如，装置16可以包括由例如径涂覆的SiC(碳化硅)制成的能够动态地定向且平面的镜，该镜提供了对加工激光光束进行反射的可移动表面。至少一个压电致动器设置为致动器，镜通过所述至少一个压电致动器可以动态地移动并且由此定向。由镜和至少一个致动器构成的单元也称为压电扫描器。在若干个致动器的情况下，每个压电致动器可以借助于控制单元(在附图中未示出)被单独地控制。例如，压电致动器是基于改型的PZT(锆钛酸铅)陶瓷的压电致动器，典型驱动电压为120V。为了进行激光加工，具有可移动表面的镜通过至少一个压电致动器倾斜，使得加工激光光束15偏转。同时，表面通过压电致动器而动态地移动，从而为偏转提供合适的倾斜角度，使得加工激光束15动态地移动。以这种方式，加工激光束15的光束参数乘积和工件12上的激光光束斑点的强度分布可以根据用于激光加工的相应的方法所需要的进行设计，这是因为加工激光光束15的焦点以介于10Hz与15kHz之间的频率至少垂直于焦点的传播方向动态地移动并且因此使撞击工件的激光光束斑点成形。

在第一示例的进一步变形(未示出)中，装置16包括具有两个可移动反射表面的动态光束成形器，所述两个可移动反射表面是电流计扫描仪的一部分。为此，电流计扫描器可以包括两个镜，所述两个镜中的每个镜均提供可移动表面。可移动表面可以作为致动器单独地且动态地移动，例如借助于可单独控制的电流计单独地且动态地移动。电流计扫描仪例如设置有两个镜，所述两个镜能够定向成使得加工激光束15以大于90°的角度偏转至少一次并且以小于90°的角度偏转至少一次。在操作期间，两个镜相对于彼此定向和移动成使得加工激光束15偏转两次并且同时动态地移动。因此，借助于动态光束成形几乎可以提供光束斑点的任何强度分布和/或加工激光光束15的任何光束参数乘积。

在第一示例的另一变型中，装置16作为反射的可动态移动表面可以具有分段镜，该分段镜具有彼此分开并且彼此相邻布置的多个镜区段，从而形成图案。每个镜区段具有例如金涂层，每个镜区段对加工激光光束15来说是反射性的并且可以借助于压电致动器单独地动态地定向。因此，装置16提供了对加工激光光束15进行反射的分段式总表面，该分段式总表面的表面几何形状、特别是分段式总表面的曲率可以按照高度动态的方式进行调节。分段镜的以下应用是可能的：利用分段镜可以改变加工设备的光学系统的焦距。分段镜可以用作变焦光学器件，即用于调节加工激光光束的聚焦位置，其中，加工激光光束15通过分段镜以期望的可选择的光束发散进行偏转。分段镜还可以用作静态光束成形光学器件。分段镜的表面根据期望的像差而采用可适当控制的表面曲率。此外，分段镜还可以用于动态光束成形。为此，分段镜的表面以高于10Hz、特别地高于100Hz的足够高的频率改变，使得在工件12上产生的聚焦至少侧向于激光光束的传播方向动态地移动。时间积分的加工激光光束的光束参数乘积和/或强度分布可以根据需要通过静态光束成形或动态光束成形进行修改。

在第一示例的另一变型中，装置16具有作为动态光束整形光学元件的可变形镜(DM，动态镜)以便提供可移动的反射性连续表面。镜由可变形材料制成的膜形成，该膜能够借助于致动器动态地变形。为此，设置有均匀地分布在位于膜的下侧部上的图案中的可单独控制的致动器。膜的顶部涂覆有适用于波长为1060nm至1090nm的达120kW的激光光束的高度反射性的介电多层涂层。可变形镜(DM，动态镜)的可移动的反射性连续表面24可以按照与前述的分段镜相同的方式操作。

图2a至图2g示意性地图示了根据本发明的实施方式的加工设备200的第二示例。

如图2a所示，在该示例中，用于产生加工激光光束15的装置14具有加工激光源18，该加工激光源18包括用于产生加工激光光束15的各区域的多个激光源模块18a、18b、18c。激光源模块18a产生激光光束15的意在用于粗加工的芯部区域15a。激光源模块18b和18c产生激光光束15的意在于这种情况下用于精加工的边缘区域15b和15c。在该示例中，激光源模块18a至18c提供约0.1kW至20kW范围内的激光功率并且产生在包括例如1070nm波长的光谱范围内的加工激光光束。激光源模块18a至18c可以提供不同的激光功率和/或不同的光谱范围。例如，激光源模块18a可以产生20kW的激光功率，并且激光源模块18b、18c可以产生0.2kW的激光功率。

此外，用于使激光光束15分离的装置16具有激光光束传输光纤，该激光光束传输光纤具有：第一光纤区域，该第一光纤区域在这种情况下为光纤芯部16a；以及至少一个其他光纤区域，所述至少一个其他光纤区域在这种情况下为两个光纤护套环16b和16c。产生加工激光光束的芯部区域15a的激光源模块18a以激光光传导的方式联接至激光光束传输光纤的光纤芯部16a。此外，产生激光光束15的边缘区域15b和15c的激光源模块18b和18c以激光光传导的方式联接至光纤护套环16a和16c。如图2b在纵向横截面中示出的以及图2c在垂直于光纤的纵向方向的横截面中示出的，光纤芯部16a居中地布置在激光光束传输光纤中并且由光纤护套环16b和16c同心地封围。激光光束的芯部区域15a以及边缘区域15b和15c因此也同心地布置。

用于使加工激光光束15分离的装置16以及用于产生加工激光光束15的装置14在本示例中以有线数据承载或无线数据承载的方式连接至控制单元(未示出)。两个装置可以按照这种方式来控制。

在加工设备200的操作期间，芯部区域15a借助于模块18a至18c设置有比边缘区域15b和15c高的时间积分辐射能量。这在图2d中示出，其中，时间积分辐射能量图示为辐射强度17。这例如可以通过适当地选择激光源模块18a至18c的相应的功率和/或频率、以及因此激光光束的区域15a至15c的功率和/或频率来完成。为了进行激光加工，在工件12上导引芯部区域15a以及边缘区域15b和15c。由于芯部区域15a的高辐射能量，利用激光光束15的芯部区域15a在工件12上形成切割边缘20a。例如，调节芯部区域15a的辐射强度17a，使得在加工区域13中进行激光切割，并且在工件的加工期间形成至少一个切割边缘20a。同时，如图2d中所示，边缘区域15b和15c的辐射强度17a和17c独立于芯部区域15a调节成使得加工区域13经受的辐射能量比粗加工经受的辐射能量低。以这种方式，由芯部区域15a的高辐射强度形成的切割边缘20a的不希望的表面不规则部比如锐利的突出部立即被平滑处理，或者从开始就避免它们的形成。切割边缘20a例如可以被圆化和/或斜切，即倒角。因此，切割边缘20a的表面结构被细化和处理。可以省去对所产生的表面的附加的后处理。

边缘区域15b和15c的辐射强度还可以独立于芯部区域15a调节成使得通过增加距芯部区域15a的距离来调节或选择加工激光光束的边缘区域15b和15c的辐射强度17b和17c。以这种方式，加工区域13暴露于与粗加工相比随靠近外侧而减少的辐射能量。切割边缘20a还可以按照这种方式被圆化。激光光束的不同区域的辐射强度17b至17c还可以改变，原因在于激光光束15的区域15a至15c中的仅一者或两者由激光源模块18a至18c产生。

图2e示意性地示出了第二示例的使用由激光切割产生的片材20的方法的示例性结果。图2e以从上面观察的顶视图示出了被激光光束15分开的两个片材20的拐角。激光光束的芯部区域15a已经在片材20之间、在区域13a中生成切割间隙，并且在片材20中的每个片材20上生成切割边缘20a。片材20各自示出了切割边缘20a的圆化区域20c的镜像、以及布置在其上的切割边缘20a的倒角区域20b。区域20b和20c由激光光束的边缘区域15b和15c产生。

图2f示意性地示出了左侧使用第二示例的方法切割的片材20以及右侧根据现有方法切割的片材21。与片材21相比，左侧片材20的切割边缘20a上可以看到圆化区域或倒角区域20c和20b。

图2g示出了加工设备200的改型中用于使加工激光光束分离的装置16的激光光束传输光纤，以及用于对工件进行激光加工的相关方法的结果。图2g示出了修改的激光光束传输光纤的垂直于纵向方向的横截面。光纤芯部16a居中地布置在激光光束传输光纤中并且由光纤护套环16b同心地封围。未示出光纤护套环16c。激光光束的芯部区域15a被传输到光纤芯部16a中，并且激光光束的边缘区域15b被传输到边缘区域16b中。光纤护套环16b在此通过用160表示的两个不同的直径示出。通过改变直径，如参照辐射强度17在图2g下方所图示的，激光光束15设置有下述强度分布：在该强度分布中，芯部区域15a具有强度17a并且边缘区域15b具有宽度不同的强度17b。通过改变光纤护套环16b的宽度，可以改变激光光束的边缘区域15b的宽度以及因此精加工的区域的宽度。

在加工设备100或200中可以设置有用于将加工气体、特别是切割气体导引到工件上的装置(未示出)。例如，图1a中示出的加工设备100的加工头部10可以具有用于加工激光光束15的喷嘴形状的出口开口。加工头部可以设计成使得加工气体也可以与激光光束15一起同时穿过出口开口。出口开口可以具有0.5mm至30mm、优选地0.7mm至1mm的直径，并且可以被调节成距工件、特别地距切割边缘的距离为0mm至3mm、优选地0.1mm至0.3mm。

通过适当地选择和控制用于将加工气体导引到工件上的装置，熔融材料因此不仅可以在粗加工期间而且还可以在精加工期间借助于气流以有针对性的方式移动和/或移位。根据加工过程，可以使用氮气、氧气、压缩空气或氩气作为该气体。以这种方式，在精加工期间还可以附加地优化切割边缘20a的几何形状。具有喷嘴形状的出口开口的用于导引加工气的装置、以及提及的直径和距工件的距离因此可以同时用于粗加工和精加工。

在一个示例中，具有2mm的直径的出口开口的距离在同时进行粗加工和精加工期间被调节成距工件12的距离为0.2mm。以这种方式，利用加工或切割气体在工件12上方上产生压力缓冲(pressure cushion)，该压力缓冲使熔融材料在粗加工和精加工两者期间以适当的方式在工件的表面上移动。用于粗加工的加工气体、例如作为切割气体的加工气体还可以用于精加工和用于使工件表面细化。

在方法的实施方式中，如果需要，在粗加工之后可以进行附加的精加工。加工气体在精加工——精加工在粗加工之后进行——期间也可以被导引到工件12上，以便产生用于优化切割边缘20a的气体流和压力缓冲。在一个示例中，加工设备100为此具有带有用于加工气体的非喷嘴形状的出口开口的气体供应部(未示出)。该气体供应部可以布置在加工头10中或加工头的外侧。用于加工气体的出口开口与工件12之间的距离在精加工期间可以调节成比上述距离大、特别地基本上大于3mm。

在所述的全部示例和实施方式中，加工设备可以具有一个或更多个附加的传输光学元件(例如透镜)和/或反射光学元件(例如偏转镜)，例如用于使加工激光光束偏转的反射光学元件。

最后，应当指出的是，本发明的描述和示例性实施方式不应被理解为在本发明的特定物理实现方面进行限制。可以在根据本发明的主题中以不同的组合提供结合本发明的各个实施方式说明和示出的所有特征，以同时实现它们的有利效果。

本发明的保护范围由权利要求赋予，并且不受说明书中所说明的或附图中所示出的特征的限制。

对于本领域中的技术人员特别明显的是，本发明不仅可以用于激光加工系统，还可以用于包括激光的其他装置。此外，用于对工件进行激光加工的加工设备的部件可以被生产以便分布在若干个物理产品上。

附图标记列表

10 加工头

12 工件

13 加工区域

13a 切割间隙的区域

14 用于产生加工激光光束的装置

15 加工激光光束

15a 加工激光光束的第一能量强度范围(芯部区域)

15b、15c 加工激光光束的第二能量强度范围(边缘区域)

16 用于使加工激光光束分离的装置

16a 第一光纤区域(光纤芯部)

16b、16c 其他光纤区域(光纤护套环)

17 辐射强度

17a至17c 辐射强度

18 加工激光源

18a 加工激光源的第一激光源模块

18b、18c 加工激光源的其他激光源模块

20 切割片材

20a 切割边缘

20b 切割边缘的倒角区域

20c 切割边缘的圆化区域

21 来自现有技术的切割片材

100 加工设备

160 箭头

200 加工设备

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于对工件(12)进行激光切割的加工设备，

所述加工设备具有：

用于产生加工激光光束(15)的装置(14)，所述装置(14)用于对所述工件进行粗加工并且用于在所述工件中产生具有切割边缘的切口，并且所述加工设备具有：

用于使所述加工激光光束(15)分离成至少两个能量强度范围(15a、15b、15c)的装置(16)，其中，用于所述工件的粗加工的第一能量强度范围(15a)具有比用于至少部分地对切割边缘(20a)进行精加工的至少一个第二能量强度范围(15b、15c)大的时间积分辐射能量，其中，所述第一能量强度范围为所述加工激光光束的芯部区域，并且所述至少一个第二能量强度范围为所述加工激光光束的至少一个边缘区域。

2.根据权利要求1所述的加工设备，其中，

用于产生加工激光光束的所述装置(14)具有加工激光源(18)，所述加工激光源(18)具有多个激光源模块(18a、18b、18c)，所述多个激光源模块(18a、18b、18c)具有至少一个第一激光源模块(18a)和至少一个其他激光源模块(18b、18c)，所述至少一个第一激光源模块(18a)和所述至少一个其他激光源模块(18b、18c)用于产生所述加工激光光束的所述能量强度范围(15a、15b、15c)；并且

用于使所述加工激光光束(15)分离的所述装置(16)具有激光光束传输光纤，所述激光光束传输光纤具有：第一光纤区域(16a)，所述第一光纤区域(16a)为光纤芯部；以及至少一个其他光纤区域(16b、16c)，所述至少一个其他光纤区域(16b、16c)呈光纤护套环的形式；

其中，

所述至少一个第一激光源模块(18a)设计成用于产生所述加工激光光束(15)的所述第一能量强度范围(15a)并且以激光光传导的方式联接至所述激光光束传输光纤的所述第一光纤区域(16a)；并且

所述至少一个其他激光源模块(18b、18c)设计成用于产生所述加工激光光束的所述第二能量强度范围(15b、15c)中的一个第二能量强度范围(15b、15c)并且以激光光传导的方式联接至指定给所述一个第二能量强度范围(15b、15c)的其他光纤区域(16b、16c)中的每个其他光纤区域(16b、16c)。

3.根据权利要求1或2所述的加工设备，其中，

用于产生加工激光光束的所述装置(14)包括加工激光源(18)和可选的激光光束传输光纤；并且

用于使所述加工激光光束(15)分离的所述装置(16)具有光学元件，所述光学元件用于使所述加工激光光束(15)成形。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的加工设备，其中，

所述第一能量强度范围(15a)和所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)同心地布置。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的加工设备，

其中，用于使所述加工激光光束分离的所述装置(16)设计成使得该装置(16)对所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少两个能量强度范围(15a、15b、15c)彼此独立地进行调节或选择；并且/或者

其中，用于使所述加工激光光束分离的所述装置(16)设计成使得该装置(16)通过增大距所述第一能量强度范围(15a)的距离来调节或选择所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)的时间积分辐射能量；

并且/或者

其中，用于使所述加工激光光束分离的所述装置(16)设计成使得该装置(16)根据下述各者来调节或选择至少一个元件：所述加工激光源或激光源模块的一个或多个功率；所述加工激光光束的强度分布(17a、17b、17c)、特别地垂直于所述加工激光光束的传播方向的强度分布；所述加工激光光束的一个或多个频率和/或所述加工激光光束的所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的一个或多个频率；所述加工激光光束的空间结构、特别地所述加工激光光束的宽度和/或直径；所述第一能量强度范围(15a)的空间结构和/或布置结构和/或所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)的空间结构和/或布置结构；所述加工激光光束的进给速率；所述加工激光光束的聚焦直径和/或所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的聚焦直径；所述加工激光光束的聚焦位置和/或所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的聚焦位置；以及所述加工激光光束的聚焦和/或所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的聚焦；

并且/或者

其中，用于使所述加工激光光束(15)分开的所述装置(16)设计成修改所述切割边缘(20a)的几何形状、特别地用于对所述切割边缘进行圆化和/或倒角。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的加工设备，

其中，设置有用于将加工气体、特别地切割气体导引到所述工件上的装置；并且/或者

其中，设置有用于将加工气体导引到所述工件上的装置，该装置具有用于所述加工气体的喷嘴形状的出口开口，所述出口开口具有0.5mm至30mm、优选地0.7mm至1mm的直径，并且距所述工件、特别地距所述切割边缘的距离能够被调节为0mm至3mm、优选地0.1mm至0.3mm。

7.一种根据前述权利要求中的任一项所述的加工设备的用于至少部分地对工件(12)的切割边缘(20a)进行精加工的用途。

8.一种特别地利用根据前述权利要求中的任一项所述的加工设备对工件进行激光切割的方法，所述方法包括：

产生加工激光光束(15)以用于对所述工件(12)进行粗加工并且用于在所述工件中产生具有切割边缘的切口；

产生所述加工激光光束(15)的至少两个能量强度范围(15a、15b、15c)，以特别地用于使所述加工激光光束分离成至少两个能量强度范围(15a、15b、15c)，其中，用于所述工件的粗加工的第一能量强度范围(15a)具有比用于至少部分地对切割边缘(20a)进行精加工的至少一个第二能量强度范围(15b、15c)大的时间积分辐射能量，其中，所述第一能量强度范围(15a)产生为所述加工激光光束(15)的芯部区域，并且所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)产生为所述加工激光光束的至少一个边缘区域；

利用所述加工激光光束(15)照射所述工件(12)，利用所述第一能量强度范围(15a)对所述工件(12)进行粗加工，并且利用所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)至少部分地对所述工件(12)的切割边缘(20a)进行精加工。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述精加工与所述粗加工同时执行。

10.根据权利要求8至9中的任一项所述的方法，

其中，所述加工激光光束(15)的所述能量强度范围(15a、15b、15c)由多个激光源模块(18a、18b、18c)产生，其中，所述第一能量强度范围(15a)由至少一个第一激光源模块(18a)产生，并且所述至少一个第二能量强度范围由至少一个其他激光源模块(18b、18c)产生；并且

所述加工激光光束(15)的所述能量强度范围(15a、15b、15c)联接到激光光束传输光纤中，所述激光光束传输光纤具有：第一光纤区域(16a)，所述第一光纤区域(16a)为光纤芯部；以及至少一个其他光纤区域(16b、16c)，所述至少一个其他光纤区域(16b、16c)为至少一个光纤护套环；

其中，所述加工激光光束的所述第一能量强度范围(15a)联接到所述第一光纤区域(16a)中，并且所述加工激光光束的所述第二能量强度范围(15b、15c)中的每个第二能量强度范围(15b、15c)联接到相应地指定的其他光纤区域(16b、16c)中。

11.根据权利要求8至9中的任一项所述的方法，其中，

所述加工激光光束(15)的所述能量强度范围(15a、15b、15c)借助于光束成形来产生。

12.根据权利要求8至11中的任一项所述的方法，其中，

所述第一能量强度范围(15a)和所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)同心地布置。

13.根据权利要求8至12中的任一项所述的方法，

其中，所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少两个能量强度范围(15a、15b、15c)彼此独立地被调节或选择；并且/或者

其中，所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)的时间积分辐射能量被调节或选择成随着距所述第一能量强度范围(15a)的距离增大而减小；并且/或者

其中，当产生所述加工激光光束(15)的至少两个能量强度范围(15a、15b、15c)以特别地用于使所述加工激光光束分离成至少两个能量强度范围(15a、15b、15c)时，根据下述各者调节或选择至少一个元件：所述加工激光源(18)或激光源模块(18a、18b、18c)的一个或多个功率；所述加工激光光束的强度分布(17a、17b、17c)、特别地垂直于所述加工激光光束(15)的传播方向的强度分布；所述加工激光光束的一个或多个频率和/或所述加工激光光束的所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的一个或多个频率；所述加工激光光束的空间结构、特别地所述加工激光光束的宽度和/或直径；所述加工激光光束的所述第一能量强度范围(15a)的空间结构和/或布置结构和/或所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)的空间结构和/或布置结构；所述加工激光光束(15)的进给速率；所述加工激光光束的聚焦直径和/或所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的聚焦直径；所述加工激光光束(15)的聚焦位置和/或所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的聚焦位置；以及所述加工激光光束(15)的聚焦和/或所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的聚焦；

并且/或者

其中，至少部分地对所述切割边缘(20a)进行精加工修改了所述切割边缘(20a)的几何形状、特别地对所述切割边缘进行圆化和/或倒角。

14.根据权利要求8至13中的任一项所述的方法，

其中，在至少部分地对所述切割边缘(20a)进行精加工的情况下，对选自下述各者的至少一个参数进行调节或选择：所述加工激光光束的所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的功率、空间结构和/或布置结构。

15.根据权利要求8至14中的任一项所述的方法，

其中，将加工气体、特别地切割气体导引到所述工件(12)上；并且/或者

其中，在对所述切割边缘(20a)进行精加工期间，将所述加工气体通过用于所述加工气体的喷嘴形状的出口开口导引到所述工件上，所述出口开口具有0.5mm至30mm、优选地0.7mm至1mm的直径、并且距所述工件、特别地距所述切割边缘的距离被调节为0mm至3mm、优选地0.1mm至0.3mm。

Claims (15)

1.一种用于对工件(12)进行激光加工、特别地进行激光切割的加工设备，

所述加工设备具有：

用于产生加工激光光束(15)的装置(14)，所述装置(14)用于对所述工件进行粗加工、特别地用于在所述工件中产生具有切割边缘的切口，并且所述加工设备具有：

用于使所述加工激光光束(15)分离成至少两个能量强度范围(15a、15b、15c)的装置(16)，其中，用于所述工件的粗加工的第一能量强度范围(15a)具有比用于至少部分地对切割边缘(20a)进行精加工的至少一个第二能量强度范围(15b、15c)大的时间积分辐射能量。

2.根据权利要求1所述的加工设备，其中，

用于产生加工激光光束的所述装置(14)具有加工激光源(18)，所述加工激光源(18)具有多个激光源模块(18a、18b、18c)，所述多个激光源模块(18a、18b、18c)具有至少一个第一激光源模块(18a)和至少一个其他激光源模块(18b、18c)，所述至少一个第一激光源模块(18a)和所述至少一个其他激光源模块(18b、18c)用于产生所述加工激光光束的所述能量强度范围(15a、15b、15c)；并且

用于使所述加工激光光束(15)分离的所述装置(16)具有激光光束传输光纤，所述激光光束传输光纤具有：第一光纤区域(16a)，所述第一光纤区域(16a)特别地为光纤芯部；以及至少一个其他光纤区域(16b、16c)，所述至少一个其他光纤区域(16b、16c)特别地呈光纤护套环的形式；

其中，

所述至少一个第一激光源模块(18a)设计成用于产生所述加工激光光束(15)的所述第一能量强度范围(15a)并且以激光光传导的方式联接至所述激光光束传输光纤的所述第一光纤区域(16a)；并且

所述至少一个其他激光源模块(18b、18c)设计成用于产生所述加工激光光束的所述第二能量强度范围(15b、15c)中的一个第二能量强度范围(15b、15c)并且以激光光传导的方式联接至指定给所述一个第二能量强度范围(15b、15c)的其他光纤区域(16b、16c)中的每个其他光纤区域(16b、16c)。

3.根据权利要求1或2所述的加工设备，其中，

用于产生加工激光光束的所述装置(14)包括加工激光源(18)和可选的激光光束传输光纤；并且

用于使所述加工激光光束(15)分离的所述装置(16)具有光学元件，所述光学元件用于使所述加工激光光束(15)成形。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的加工设备，其中，

所述第一能量强度范围(15a)为所述加工激光光束的芯部区域；并且/或者

所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)为所述加工激光光束的至少一个边缘区域；并且/或者

所述第一能量强度范围(15a)和所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)同心地布置。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的加工设备，

其中，用于使所述加工激光光束分离的所述装置(16)设计成使得该装置(16)对所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少两个能量强度范围(15a、15b、15c)彼此独立地进行调节或选择；并且/或者

其中，用于使所述加工激光光束分离的所述装置(16)设计成使得该装置(16)通过增大距所述第一能量强度范围(15a)的距离来调节或选择所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)的时间积分辐射能量；

并且/或者

其中，用于使所述加工激光光束分离的所述装置(16)设计成使得该装置(16)根据下述各者来调节或选择至少一个元件：所述加工激光源或激光源模块的一个或多个功率；所述加工激光光束的强度分布(17a、17b、17c)、特别地垂直于所述加工激光光束的传播方向的强度分布；所述加工激光光束的一个或多个频率和/或所述加工激光光束的所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的一个或多个频率；所述加工激光光束的空间结构、特别地所述加工激光光束的宽度和/或直径；所述第一能量强度范围(15a)的空间结构和/或布置结构和/或所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)的空间结构和/或布置结构；所述加工激光光束的进给速率；所述加工激光光束的聚焦直径和/或所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的聚焦直径；所述加工激光光束的聚焦位置和/或所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的聚焦位置；以及所述加工激光光束的聚焦和/或所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的聚焦；

并且/或者

其中，用于使所述加工激光光束(15)分开的所述装置(16)设计成修改所述切割边缘(20a)的几何形状、特别地用于对所述切割边缘进行圆化和/或倒角。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的加工设备，

其中，设置有用于将加工气体、特别地切割气体导引到所述工件上的装置；并且/或者

其中，设置有用于将加工气体导引到所述工件上的装置，该装置具有用于所述加工气体的喷嘴形状的出口开口，所述出口开口具有0.5mm至30mm、优选地0.7mm至1mm的直径，并且距所述工件、特别地距所述切割边缘的距离能够被调节为0mm至3mm、优选地0.1mm至0.3mm。

7.一种根据前述权利要求中的任一项所述的加工设备的用于至少部分地对工件(12)的切割边缘(20a)进行精加工的用途。

8.一种特别地利用根据前述权利要求中的任一项所述的加工设备对工件进行激光加工、特别地进行激光切割的方法，所述方法包括：

产生加工激光光束(15)以用于对所述工件(12)进行粗加工、特别地用于在所述工件中产生具有切割边缘的切口；

产生所述加工激光光束(15)的至少两个能量强度范围(15a、15b、15c)，以特别地用于使所述加工激光光束分离成至少两个能量强度范围(15a、15b、15c)，其中，用于所述工件的粗加工的第一能量强度范围(15a)具有比用于至少部分地对切割边缘(20a)进行精加工的至少一个第二能量强度范围(15b、15c)大的时间积分辐射能量；

利用所述加工激光光束(15)照射所述工件(12)，利用所述第一能量强度范围(15a)对所述工件(12)进行粗加工，并且利用所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)至少部分地对所述工件(12)的切割边缘(20a)进行精加工。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述精加工与所述粗加工同时执行。

10.根据权利要求8至9中的任一项所述的方法，

其中，所述加工激光光束(15)的所述能量强度范围(15a、15b、15c)由多个激光源模块(18a、18b、18c)产生，其中，所述第一能量强度范围(15a)由至少一个第一激光源模块(18a)产生，并且所述至少一个第二能量强度范围由至少一个其他激光源模块(18b、18c)产生；并且

所述加工激光光束(15)的所述能量强度范围(15a、15b、15c)联接到激光光束传输光纤中，所述激光光束传输光纤具有：第一光纤区域(16a)，所述第一光纤区域(16a)特别地为光纤芯部；以及至少一个其他光纤区域(16b、16c)，所述至少一个其他光纤区域(16b、16c)特别地为至少一个光纤护套环；

其中，所述加工激光光束的所述第一能量强度范围(15a)联接到所述第一光纤区域(16a)中，并且所述加工激光光束的所述第二能量强度范围(15b、15c)中的每个第二能量强度范围(15b、15c)联接到相应地指定的其他光纤区域(16b、16c)中。

11.根据权利要求8至9中的任一项所述的方法，其中，

所述加工激光光束(15)的所述能量强度范围(15a、15b、15c)借助于光束成形来产生。

12.根据权利要求8至11中的任一项所述的方法，其中，

所述第一能量强度范围(15a)产生为所述加工激光光束(15)的芯部区域；并且/或者

所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)产生为所述加工激光光束的至少一个边缘区域；并且/或者

所述第一能量强度范围(15a)和所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)同心地布置。

13.根据权利要求8至12中的任一项所述的方法，

其中，所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少两个能量强度范围(15a、15b、15c)彼此独立地被调节或选择；并且/或者

其中，所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)的时间积分辐射能量被调节或选择成随着距所述第一能量强度范围(15a)的距离增大而减小；并且/或者

其中，当产生所述加工激光光束(15)的至少两个能量强度范围(15a、15b、15c)以特别地用于使所述加工激光光束分离成至少两个能量强度范围(15a、15b、15c)时，根据下述各者调节或选择至少一个元件：所述加工激光源(18)或激光源模块(18a、18b、18c)的一个或多个功率；所述加工激光光束的强度分布(17a、17b、17c)、特别地垂直于所述加工激光光束(15)的传播方向的强度分布；所述加工激光光束的一个或多个频率和/或所述加工激光光束的所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的一个或多个频率；所述加工激光光束的空间结构、特别地所述加工激光光束的宽度和/或直径；所述加工激光光束的所述第一能量强度范围(15a)的空间结构和/或布置结构和/或所述至少一个第二能量强度范围(15b、15c)的空间结构和/或布置结构；所述加工激光光束(15)的进给速率；所述加工激光光束的聚焦直径和/或所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的聚焦直径；所述加工激光光束(15)的聚焦位置和/或所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的聚焦位置；以及所述加工激光光束(15)的聚焦和/或所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的聚焦；

并且/或者

其中，至少部分地对所述切割边缘(20a)进行精加工修改了所述切割边缘(20a)的几何形状、特别地对所述切割边缘进行圆化和/或倒角。

14.根据权利要求8至13中的任一项所述的方法，

其中，在至少部分地对所述切割边缘(20a)进行精加工的情况下，对选自下述各者的至少一个参数进行调节或选择：所述加工激光光束的所述能量强度范围(15a、15b、15c)中的至少一个能量强度范围(15a、15b、15c)的功率、空间结构和/或布置结构。

15.根据权利要求8至14中的任一项所述的方法，

其中，将加工气体、特别地切割气体导引到所述工件(12)上；并且/或者

其中，在对所述切割边缘(20a)进行精加工期间，将所述加工气体通过用于所述加工气体的喷嘴形状的出口开口导引到所述工件上，所述出口开口具有0.5mm至30mm、优选地0.7mm至1mm的直径、并且距所述工件、特别地距所述切割边缘的距离被调节为0mm至3mm、优选地0.1mm至0.3mm。

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