DE2937918A1

DE2937918A1 - Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung von zylindrischen werkstuecken

Info

Publication number: DE2937918A1
Application number: DE19792937918
Authority: DE
Inventors: Richard J Saunders
Original assignee: Coherent Inc
Current assignee: Coherent Inc
Priority date: 1978-09-22
Filing date: 1979-09-19
Publication date: 1980-04-10
Also published as: GB2030495A; US4427872A; JPS5545593A

Description

DR. CLAUS REINLANDER DIPL. ING. KLAUS BERNHARDT

Orthstroße 12 · D-8000 München 60 · Telefon 832024/5 Telex 5212744 · Telegramme Interpolen)

C8 P13 D

Coherent, Inc., 3210 Porter Drive, Palo Alto, CaI., USA

Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von zylindrischen Werkstücken

Priorität: 22. September·1978 - USA - Serial No. 944 868 Zusanmenfassung

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Präzisionsbearbeitung von zylindrischen Werkstücken offenbart, wobei ein Laserstrahl so auf das Werkstück gerichtet ist, daß er dieses tangiert oder gegen eine Tangente an das Werkstück versetzt ist. Das Werkstück wird um seine Längsachse gedreht und gleichzeitig wird das Werkstück 1n Längsrichtung der Achse durch einen Laserstrahl abgetastet.

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Präzisionsbearbeitung unter Verwendung eines Lasers, und insbesondere die Präzisionsbearbeitung des Außendurchmessers von zylindrischen Werkstücken.

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Die Bearbeitung des Außendurchmessers von zylindrischen WerkstUcken wird üblicherweise mit mechanischen Einrichtungen durchgeführt, wie Schleifscheiben und Schneidwerkzeugen und Drehbänken. Das Werkstück wird um seine Längsachse gedreht und ein Schneidwerkzeug wird in körperlichem Kontakt mit der Oberfläche des rotierenden Werkstückes gebracht, um dieses auf den gewünschten Radius zu bearbeiten.

Konventionelle Techniken haben ihnen innewohnende Grenzen hinsichtlich der Präzision der Bearbeitung. Der körperliche Kontakt zwischen Schneidwerkzeug und Werkstück sorgt für ein Verziehen des Werkstückes. Beispielsweise können bei Bearbeitung von Walzen aus Polyurethanschaum geringer Dichte, wie sie in Fotokopiergeräten verwendet werden, konventionelle mechanische Schleifeinrichtungen nur Toleranzen bis zu 10,015 Zoll (- 0,381 mm) erreichen. Darüber hinaus sind mechanische Schneideinrichtungen der Abnutzung unterworfen, da sie körperlich an der Werkstückoberfläche anliegen, und müssen geschärft oder ersetzt werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung des Außendurchmessers eines zylindrischen Werkstückes anzugeben.

Weiter soll durch die Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung der Außenfläche eines zylindrischen Werkstückes verfügbar gemacht werden, bei dem bzw. der kein körperlicher Kontakt zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Werkstück vorhanden ist.

Weiter soll eine verbesserte Technik zur Bearbeitung eines Werkstückes unter Verwendung eines Lasers verfügbar gemacht werden.

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Erfindungsgemäß wird ein Laserstrahl auf ein rotierendes zylindrisches Werkstück längs eines Weges gerichtet, der das Werkstück tangiert oder nach innen gegen eine Tangente an das Werkstück versetzt ist. Das Werkstück wird um seine Längsachse gedreht und gleichzeitig überquert der Laserstrahl das Werkstück längs eines Weges allgemein parallel zur Achse des Werkstückes. Während dieser Wanderung des Laserstrahls verdampft dieser das Werkstückmaterial außerhalb des Radius des Schnittes des Laserstrahls mit dem rotierenden Werkstück. Da der Laserstrahl die Bearbeitung ausführt, gibt es keinen mechanischen Kontakt mit dem bearbeiteten Werkstück und es tritt wenig Verziehen des Werkstückes auf.

Zylindrische Werkstücke, die Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern haben, können unter Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung bearbeitet werden. Zunächst wird mit dem Laserstrahl ein erster Durchlauf unter einem konstanten Radius über die ganze Länge eines rotierenden Werkstückes durchgeführt. Dadurch wird der maximale Radius des Werkstückes eingestellt. Anschließend wird der Laserstrahl zur Achse des rotierenden Werkstückes hin versetzt und der Laserstrahl führt einen zweiten Durchlauf über das Werkstück aus. In diesem Falle wird jedoch der Laserstrahl selektiv ein- und ausgeschaltet. Während der Zeit, in der der Laser erregt ist, schneidet der Strahl das Werkstück zu einem zweiten, kleineren Radius. Während der Zeit, in der der Strahl abgeschaltet ist, findet keine Bearbeitung statt und das Werkstück behält den Radius bei, der während des ersten Durchlaufes eingestellt wurde.

Durch Einstellung des Radialabstandes des Laserstrahls von der Längsachse des Werkstückes, und durch zusätzliche Durchläufe, kann der Außendurchmesser des Werkstückes so bearbeitet werden, daß er Abschnitte mit jedem gewünschten Radius aufweist.

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Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung können auch dazu verwendet werden, Spiral nuten vorzusehen, die in die Oberfläche eines zylindrischen Werkstückes geschnitten sind. Der Laserstrahl wird in der beschriebenen Weise auf das rotierende Werkstück gerichtet. Das Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit zur Longitudinalgeschwindigkeit des Werkstückes wird jedoch reduziert. Mit anderen Worten, die Rotationsgeschwindigkeit des Werkstückes wird relativ zur Längsbewegung des Werkstückes verlangsamt. Auf diese Weise wird nicht die ganze Umfangsflache des Werkstückes mit dem Laserstrahl geschnitten, wenn dieser die Länge des Werkstückes durchquert.

Um den Präzisionsgrad zu illustrieren, der unter Verwendung der Laserbearbeitungstechnik nach der Erfindung möglich ist, ist zu erwähnen, daß Toleranzen von - 0,002 Zoll (0,0508 mm) bei der Bearbeitung von zylindrischen Walzen erreicht werden können, die aus Polyurethanschaum niedriger Dichte hergestellt sind.

Die erwähnten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung einiger bevorzugter AusfUhrungsformen der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch ein zylindrisches Werkstück, das erfindungsgemäß bearbeitet wird;

Figur 2 eine Aufsicht der Anordnung nach Figur 1;

Figur 3 eine Aufsicht auf eine Laser-Bearbeitungsvorrichtung nach der Erfindung;

Figur 4 eine Stirnansicht der Maschine nach Figur 3 in durch den Pfeil angegebener Richtung;

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Figur 5 eine teilweise geschnittene Teilansicht der Maschine nach Figur 3 entsprechend den Pfeilen 5-5 in Figur 3;

Figuren 6A und 6B Ansichten eines Teils der Nockenanordnung nach Figuren 3 und 4;

Figur 7 eine Ansicht eines Werkstückes, das erfindungsgemäß mit Nuten versehen ist;

Figur 8 eine Ansicht eines Werkstückes, das erfindungsgemäß mit Gewinde versehen worden ist; und

Figur 9 eine Ansicht eines Werkstückes, das erfindungsgemäß mit Nuten versehen ist.

Das allgemeine Prinzip der Erfindung wird in Verbindung mit Figuren 1 und 2 beschrieben. Ein zylindrisches Werkstück 10 wird um eine Längsachse 12 in den Weg eines Laserstrahls 14 gedreht, vorzugsweise in der durch den Pfeil in Figur 1 angedeuteten Richtung. Der Durchmesser des Laserstrahls 14 ist zum Zwecke der Darstellung übertrieben. Bei einer tatsächlichen Anwendung ist die Breite des Laserstrahls sehr klein. Eine Meniskuslinse 16 fokussiert den Laserstrahl 14, vorzugsweise auf einen Brennpunkt 18, der in der Mittellinie 20 des rotierenden Werkstückes 10 liegt. Eine koaxiale Gasstrahldüse 19 ist vorgesehen, zum Schutz der Linse und auch um ein Aufflammen des verdampften Materials zu verhindern. Druckluft, Stickstoff oder Argon können dazu verwendet werden, die Qualität des Schnittes zu verbessern. Es ist auch möglich, die gleichen Resultate mit einem gegen die Achse versetzten Gasstrahl zu erreichen.

Der Laserstrahl 14 ist in einer Ebene gerichtet, die senkrecht zur Achse 12 des Werkstückes 10 1st, wo das Werkstück 10 Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers haben soll. Der In Figur 1 dargestellte

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Strahl ist für die Zwecke der Darstellung stark übertrieben. In der tatsächlichen Anwendung ist die Breite des Laserstrahls sehr schmal. Dieser Strahl wird auf das rotierende Werkstück gerichtet, versetzt von einer Tangente an das Werkstück. Wenn der Strahl durch das bearbeitete Material hindurchtritt, definiert er also einen Sehnenweg durch das Werkstück. Hinsichtlich des so bearbeiteten zylindrischen Werkstückes folgt der Laserstrahl einem Weg, der eine Tangente an das bearbeitete Werkstück ist.

Ein zylindrisches Werkstück wird in Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers wie folgt bearbeitet. Der Laserstrahl 14 wird zunächst unter einem Radius r, auf das rotierende Werkstück gerichtet. In vielen Situationen liegt das nahe am Nenndurchmesser (bzw. -radius) des Werkstückes . In anderen Fällen ist dieser Radius kleiner als der des zylindrischen Rohmaterials. Der Laserstrahl 14' überquert dann das Werkstück in Längsrichtung längs der Achse 12. Der Laserstrahl ist für den ganzen Durchlauf über das Werkstück 10 erregt.

Danach wird der Laserstrahl unter einem Radius r~ von der Mittellinie des Werkstückes auf dieses gerichtet und der Laserstrahl 14 macht einen zweiten Durchlauf längs des Werkstückes. Der Laserstrahl wird während des Längsdurchlaufs des Werkstückes 10 beim Durchlauf der Abschnitte 22 erregt, an denen der kleinere Radius r,, erwünscht ist. In den Abschnitten 24, wo der größere Radius r, erwünscht ist, wird der Laserstrahl aberregt und es findet keine Schneidwirkung statt.

Damit ein präziser Schnitt des Werkstückes 10 ausgeführt werden kann, der frei von Unebenheiten oder Nuten 1st, 1st es notwendig, daß das Werkstück 10 sehr schnell rotiert. Beispielsweise wurde bei der Bearbeitung von Walzen aus Polyurethanschaum geringer Dichte festgestellt, daß eine typische Drehzahl von 1 000 U/min bei einem Längsdurchlauf des Laserstrahls längs des Werkstückes 10 mit 5 bis

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30 Zoll pro Minute (127 bis 762 mm pro Minute) befriedigend ist.

Bei dem Beispiel nach Figuren 1 und 2 ist das Werkstück 10 mit Abschnitten 22 und 24 mit zwei unterschiedlichen Durchmessern versehen. Wenn zusätzliche Abschnitte mit noch zusatzlichen Durchmessern erwünscht sind, können zusätzliche Durchläufe des Laserstrahls 16 an den jeweils gewünschten Radius durchgeführt werden, wobei der Laserstrahl während des Teils des Durchlaufs des Laserstrahls an der Stelle, an der der Abschnitt erwünscht ist, erregt wird.

Während das Werkstück 10 sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn rotiert werden kann, wurde festgestellt, daß für wirksamsten Schnitt es erwünscht ist, das Werkstück 10 in einer Richtung "zum" ankommenden Laserstrahl 14 hin zu rotieren. In Figur 1 entspricht das einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn, da der Laserstrahl in dieser Darstellung von oben kommt. Der Grund dafür ist, daß ungeschnittenes Rohmaterial sich unterhalb des Brennpunktes 18 des Laserstrahls befindet und den Laserstrahl oder den Brennpunkt nicht "abschatten" kann.

Eine tatsächliche Ausführungsform zur Durchführung der Prinzipien der Erfindung ist in Figuren 3, 4 und 5 dargestellt. Bei der dargestellten Vorrichtung werden vier Werkstücke 10, die jedes eine zentrale Spindel 36 aufweisen, jeweils an einem Ende mit einer Spannvorrichtung 25 abgestützt, die aus einer Anzahl Spannbacken 26 besteht, und am anderen Ende mit einem Reitstock 28, der aus einer Anzahl Werkstücktragelementen 30 besteht. Der Reitstock ist bewegbar auf einer Führung 32 mittels eines Elementes 34 abgestützt, das am Reitstock 28 befestigt ist und längs der Reitstockführung 32 gleitet. Jedes der Werkstücke 10 wird dadurch in die Spannvorrichtung 25 geladen, daß der Reitstock 28 manuell in Eingriff mit jeder der Spindeln 36 bewegt wird.

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Figur 5 zeigt die Weise, in der die Werkstücke 10 um ihre Längsachsen rotiert werden. Ein Motor 38 wird längs des Bodens des WerkstUcktragschlittens 40 abgestützt. Der Motor 38 treibt einen Treibriemen 42, der um Riemenscheiben 44 geführt ist, die mit den Wellen der Spannvorrichtung 26 verbunden sind, und eine Reihe von drei Rollen 46 ist zwischen die vier Riemenscheiben 44 gesetzt, um einen reibschlüssigen Eingriff mit jeder der Riemenscheiben 44 zu gewährleisten. Zusätzlich helfen Führungsrollen 48 und 50, einen maximalen Reibschluß mit dem Riemenscheiben 44 zu gewährleisten.

Wie am besten in Figuren 3 und 5 erkennbar ist, bewegt sich der Werkstücktragschlitten 40 in einer Richtung parallel zu den Drehachsen des Werkstücks 10 auf zwei Führungen 48. Jede der Führungen 48 ist am Gestell 50 montiert. Das Gestell 50 trägt auch einen Motor 52. Der Motor 52 treibt eine Schraubenspindel 54. Die Schraubenspindel 54 wird von einer Riemenscheibe 58 abgeschlossen, die ihrerseits mit einem Rahmen 60 abgestützt wird, der am Gestell 50 befestigt ist. Eine Riemenscheibe 62 zwischen einer kleineren Riemenscheibe 64 und der größeren Riemenscheibe 58 treibt die Schraubenspindel 54. Das andere Ende der Schraubenspindel 54 wird vom Werkstücktragschlitten 40 abgestützt und bewegt diesen längs der Führungen 48,

Die Weise, in der der Laserstrahl radial zur Achse jedes der Werkstücke 10 positioniert wird, ist am besten in Figuren 4 und 5 erkennbar. In Figur 4 trägt eine Gasstrahldüse 66 eine nicht dargestellte Strahlfokussierlinse. Die Düse 66 ist, ebenso wie der Laser, stationär an ein nicht dargestelltes Maschinengestell montiert. Der Reitstock 28 und die Spannvorrichtung 25 sind auf einen Support 68 montiert, der seinerseits an jedem Ende mit zwei Führungen 72 auf eine Führung 70 montiert ist, die es erlauben, den Support 68 und damit die Werkstücke 10 in einer Richtung seitlich zur Längsachse jedes der Werkstücke zu bewegen.

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Ein L-förmiger Arm 74 trägt einen Mikrometer 76 mit einem drehbaren Schaft 78 und einer Vorspannfeder 80. Die Vorspannfeder 80 ist so montiert, daß der Support 68 in der Richtung vorgespannt wird, daß er am Schaft 78 des Mikrometers 76 anliegt. Wenn der Mikrometerschaft 78 manuell mit Mikrometerknopf 82 gedreht wird, drängt die Feder den Rahmen 68, der die Werkstücke 10 trägt, zum Mikrometerschaft hin und in Anlage an diesen. Da der Laserstrahl 10, der von der Düse 66 hervortritt, stationär montiert ist, ermöglicht es die soeben beschriebene Anordnung, den Laserstrahl 10 auf jede radiale Distanz von der Achse jedes der Werkstücke 10 einzustellen.

Der Laser wird mit einer Nockenanordnung 84 erregt und aberregt, die in Figuren 3 und 4 dargestellt ist. Die Nockenanordnung 84 besteht aus einer Drehtischanordnung von Steuerkurven 86, 88 und 90, die radial auf eine Nabe oder Welle 92 montiert sind. Die Welle 92 wird mit einem Nockenmotor 94 gedreht. Der Nockenmotor 94 dreht die Steuerkurven 88 derart, daß eine Steuerkurve 88 mit einer Anzahl Mikroschalter 96, 98 und 100 ausgefluchtet ist, die jeweils durch die Wirkung eines Nockenfolgers 102 ein- und ausgeschaltet werden, der an der Steuerfläche der jeweiligen Steuerkurve 86, 88 bzw. 90 anliegt.

In Betrieb dreht der Schraubenspindelmotor 52 die Schraubenspindel 54 und bewegt den Werkstückschlitten 40 längs der Führungen 48. Ein Mikroschalter 98 folgt durch seine Nockenfolge*102 der Kontur der damit ausgefluchteten Steuerkurve. Je nach der speziellen Kontur der mit den Mikroschal tern in Position befindlichen Steuerkurve wird der Laser in vorgegebener Weise erregt und aberregt.

Ein zweiter Mikroschalter 96 ist radial gegen den Mikroschalter 98 versetzt und so positioniert, daß sein Nockenfolger 102 nur ein Ende 104 jeder der Steuerkurven kontaktiert. Er wirkt als Rücklaufschalter,

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um den Werkstückschlitten 40 in seine Anfangsposition am Ende eines Durchlaufes des Laserstrahls zurückzuführen. Ein dritter Mikroschalter 100 dient als Schalter für den Schraubenspindelmotor, um die Drehzahl der Schraubspindel zwischen einer niedrigen Geschwindigkeit, während der der Laser das Werkstück schneidet, und einer hohen Geschwindigkeit umzuschalten, wenn das Werkstück in eine Position gebracht wird, in der es vom Laser bearbeitet werden soll, und während der Zeit, in der der Schlitten in seine Anfangsposition zurückgeführt wird. Ein zusätzlicher Mikroschalter 106 ist vorgesehen (Figur 3) und wirkt als Grenzschalter.

Eine detailliertere Darstellung der Anlage des Ein- und Aus-Mikroschalters 98 und der Steuerkurven ist in Figuren 6A und 6B dargestellt. Gemäß Figur 6A hat die Steuerkurve 86 eine flache Oberfläche und wird dazu verwendet, den anfänglichen Durchlauf längs des Werkstückes durchzuführen, um einen präzisen Außendurchmesser zu erzeugen. Im Fall der Figur 6B hat der Nockenmotor 94 die Steuerkurvenanordnung so gedreht, daß Steuerkurve 88 mit dem Mikroschalter 98 ausgefluchtet ist. In der ersten Position des Nockens, die mit 98' bezeichnet ist, sorgt die Steuerfläche der Kurve 88 dafür, daß der Laser erregt wird. Da der Laser auf einen kleineren Radius zurückgestellt worden ist, resultiert das darin, daß ein Abschnitt des Werkstückes auf einen kleineren Radius geschnitten wird, beispielsweise Abschnitt 22 in Figur 2. In der Position des Mikroschalters, die mit 98" bezeichnet ist, sorgt die Steuerfläche dafür, daß der Nockenfolger den Mikroschalter 98' abschaltet und dadurch wird der Laser aberregt, so daß der ursprüngliche Radius des Werkstückes bleibt. Das entspricht Abschnitt 24 des Werkstücks 10 nach Figur 2.

Bei der speziellen dargestellten Ausführungs form wird der Laserstrahl stationär gehalten und das Werkstück relativ zum Laserstrahl bewegt, um das Werkstück mit dem Laserstrahl zu überqueren. Ersichtlich gibt es andere Möglichkeiten, den Laserstrahl längs des Werk-

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Stückes laufen zu lassen. Beispielsweise könnte das Werkstück stationär gehalten werden und entweder der Laser längs der Achse des Werkstückes bewegt werden oder der Laserstrahl längs des Werkstückes bewegt werden. In ähnlicher Weise wird zwar in der oben beschriebenen Ausführungsform der Laser mit der Steuerkurvenanordnung erregt und aberregt, es kann jedoch auch eine geeignete Verschlußanordnung vorgesehen sein, um selektiv dafür zu sorgen, daß der Laserstrahl auf das Werkstück auftrifft bzw. nicht, während der Laser dauernd arbeitet.

Die Erfindung kann dazu verwendet werden, viele Arten von Materialien zu verarbeiten. Es ist erforderlich, daß das bearbeitete Werkstück für die spezielle Wellenlänge des Laserstrahls absorbierend ist. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform zur Bearbeitung von Walzen aus Polyurethanschaum geringer Dichte wurde ein COp-Laser dazu verwendet, 100 Watt Leistung an das Werkstück zu liefern. Die den Strahl auf das Werkstück fokussierende Linse war eine Meniskuslinse mit einer Brennweite von 5 Zoll (127 mm). Andere Materialien, die einen Laserstrahl von einem C0₂-Laser absorbieren, sind beispielsweise viele Kunststoffe, Gummi und Holz.

Figuren 7, 8 und 9 zeigen verschiedene Nuten- und Gewinde-Muster, die im Werkstück 10 dadurch vorgesehen werden können, daß die Rotations- und/oder Longitudinal-Geschwindigkeit des Werkstückes modifiziert wird. Speziell wird die Rotationsgeschwindigkeit relativ zur Longitudinaldurchlaufrate reduziert. Gemäß Figur 7 ist ein Schrauben- oder Nuten-Muster vorgesehen, das einen erheblichen Abstand zwischen den Mittellinien der Nut aufweist. Wenn beispielsweise eine Steigung von 1 Zoll (25,4 mm) zwischen den Nuten 110 in Figur 7 vorgesehen ist, würde die Kombination einer Rotationsgeschwindigkeit des Werkstückes 10 von 140 U/min und einer Strahldurchlaufrate von 140 Zoll pro Minute (3556 mm pro Minute) dieses Muster ergeben.

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In Figur 8 liegen die Nuten 112 Seite an Seite, um ein Gewindemuster zu bilden. Wenn beispielsweise die Steigung der Nuten 112 ein Viertel Zoll (6,35 mm) beträgt, kann dieses Muster dadurch erzeugt werden, daß das Werkstück 10 mit 560 U/min gedreht wird und der Laserstrahl mit 140 Zoll pro Minute (3556 mm pro Minute) das Werkstück überstreicht. Ersichtlich sind sowohl im Fall der Figur 7 als auch der Figur 8 viele andere Kombinationen von Rotationsgeschwindigkeiten und Longitudinalgeschwindigkeiten möglich, die zum gleichen Ergebnis führen.

Das Kreuznutmuster nach Figur 9 wird dadurch erhalten, daß mit

dem Laserstrahl zunächst in der einen Richtung und dann anschließend in einer zweiten Rotati ons richtung geschnitten wird.

Im Falle eines Werkstückes aus Polyurethanschaum wurde festgestellt, daß idealerweise eine Herabsetzung des Radius um 0,050 Zoll (1,27 mm) pro Durchlauf ideal ist, um ein Schmelzen zu verhindern und die Oberflächen glatt zu halten. Selbstverständlich können größere Materialmengen abgetragen werden und die Material menge, die befriedigend während jedes Durchlaufs abgetragen wird, hängt nicht nur von dem bearbeiteten Material ab, sondern auch von den Charakteristiken des Lasers und dem benutzten optischen System.

Wo Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern nicht erforderlich sind, ist es nicht notwendig, daß der Laserstrahl sich in einer Ebene senkrecht zur Achse des Werkstücks befindet. Tatsächlich ist es am besten, den Strahl in Durchlaufrichtung zu neigen, wenn ein Werkstück mit gleichförmigem Durchmesser erwünscht ist. Das sorgt für einen ausgezeichneten Schnitt ohne den "Schatten"-Effekt, der durch den ungeschnittenen Teil des Werkstücks auf den Laserstrahl an dessen Brennpunkt ausgeübt wird.

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Claims

C8 P13 D Patentansprüche

1./Verfahren zur Bearbeitung der Außenfläche eines zylindrischen Werkstückes, bei dem das Werkstück um seine Achse gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserschneidstrahl längs des rotierenden Werkstückes geführt wird, wobei der Laserstrahl auf einer Tangente an den bearbeiteten Teil des Werkstücks gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Lasers in einer Ebene senkrecht zur Achse des rotierenden Werkstückes und parallel zu einer Tangente an das Werkstück in einer Richtung zum Schnitt mit dem Werkstück versetzt gerichtet wird und der Laserstrahl längs des Werkstücks in einer Richtung parallel zur Achse des rotierenden Werkstückes geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser selektiv erregt und aberregt wird, um ein Werkstück mit zylindrischen Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers zu bilden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz des Laserstrahls verändert wird, um den Durchmesser des bearbeiteten Werkstückes zu ändern.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein anfänglicher Durchlauf des Laserstrahls längs des Werkstückes vorgesehen wird, um ein zylindrisches Werkstück mit einem präzisen Außendurchmesser zu formen.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasstrahl auf das Werkstück an der Stelle gerichtet wird, an der der Laserstrahl das Werkstück durchsetzt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6,mit einer Einrichtung zur Drehung des Werkstückes um seine Achse, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Führung eines Laserschneidstrahls längs des rotierenden Werkstückes, mit der der Laser auf einer Tangente zum bearbeiteten Teil des Werkstückes gehalten wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Supporteinrichtung, die axial am zylindrischen Werkstück angreift und das Werkstück um dessen Achse rotiert, eine Einrichtung, mit der der Laserausgangsstrahl längs eines Sehnenweges durch das rotierende Werkstück geschickt wird, und Einrichtungen, mit denen der Laserstrahl relativ zum Werkstück in einer Richtung parallel zur Drehachse des Werkstückes bewegt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Supporteinrichtung Einrichtungen zur Drehung des Werkstückes auf den ankommenden Laserstrahl zu aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Fokussierung des Laserstrahls auf einen Brennpunkt auf der Mittellinie des Werkstückes.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Änderung der Drehgeschwindigkeit und/oder der Relativgeschwindigkeit des Laserstrahls quer über das Werkstück.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl in einer Ebene senkrecht zur Achse des Werkstückes gerichtet ist.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum selektiven Erregen und Aberregen des Lasers zwecks selektiven Schneidens des Werkstückes zur Bildung ungleichförmiger Außendurchmesser längs der Länge des Werkstückes.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen der Radialabstand des Laserstrahls von der WerkstUckachse verändert werden kann, um das Werkstück innerhalb eines Durchmesserbereichs zu bearbeiten.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, gekennzeichnet durch eine Gasstrahleinrichtung, deren Gasstrahl im Bereich der Bearbeitungsstelle auf das Werkstück auftrifft.

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