DE3943523C2 - Cutting, boring etc. of metallic workpieces using laser beam - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtragen insbesondere metallischer Werkstücke mit Laserstrahlung, bei dem die Bearbeitungsstelle des Werkstücks mit einem Strahlungs­ detektor überwacht wird, unter dessen Mitwirkung die Intensität der Laserstrahlung bei Erreichen eines oberen Grenzwertes redu­ ziert und bei Erreichen eines unteren Grenzwertes gesteigert wird.

Ein Verfahren mit den vorgenannten Verfahrensschritten, die jedoch nicht speziell zum Abtragen angewendet werden, ist aus der DE 34 24 825 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird mit laserinduziertem Plasma gearbeitet. Der obere Grenz­ wert ist diejenige Laserintensität, bei der eine laserinduzier­ te Detonationswelle erzeugt wird. Der untere Grenzwert ist die­ jenige Laserintensität, die zur Erzeugung eines Oberflächen­ plasmas mindestens benötigt wird. Der bekannte Strahlungsdetek­ tor überwacht plasmaspezifische physikalische Größen, bei­ spielsweise die Intensität der Plasmaleuchtdichte. Mit Hilfe des Meßergebnisses wird die Laserintensität als Regelgröße durch geeignete Modulation im Sinne der Aufrechterhaltung der Plasmabildung unter Vermeidung einer unerwünschten Detonations­ welle geregelt. Die Temperatur der Bearbeitungsstelle ist nicht als Regelgröße geeignet, um die Laserintensität im Sinne der Vermeidung einer Detonationswelle zu regeln.

Aus der DE-DS "Technische Rundschau", 37/88, S. 44 bis 48, ist es zum Laserstrahlhärten bekannt, daß die Oberflächentempe­ ratur auf dem Werkstück durch ein Pyrometer gemessen wird und über einen Regelkreis die Laserleistung so nachgefahren wird, daß die Temperatur immer knapp unter der Schmelzgrenze bleibt. Bei diesem Verfahren wird zwar mit dem als Pyrometer ausgebil­ deten Strahlungsdetektor die im Bereich der Bearbeitungsstelle herrschende Werkstücktemperatur durch Erfassung der Wärmestrah­ lung gemessen. Für die Regelung der Laserleistung wird auch ein oberer Grenzwert benutzt, nämlich die Schmelztemperatur, jedoch ist das bekannte Verfahren zum Abtragen nicht geeignet, weil dieses Bearbeitungsverfahren das Schmelzen des Werkstoffs er­ fordern, das bei dem bekannten Verfahren durch den Einsatz der Schmelztemperatur als oberer Grenzwert für die Regelung der La­ serleistung ausgeschlossen ist.

Aus der DE-DS "Laser und Optoelektronik", 1986, S. 55 bis 60 ist ein Laserschneiden mit gepulster Strahlleistung im qua­ sistationären zustand bekannt, wobei die Temperatur der Bear­ beitungsstelle jedoch nicht quasistationär verläuft. Es treten vielmehr Temperaturschwankungen auf, je nach dem welche Verfah­ rensparameter eingestellt werden. Es ist nicht ersichtlich, daß dabei vorgegebene Temperaturgrenzen eingehalten werden sollen.

Aus der DD 2 37 271 A1 ist es bekannt, die Oberflächentem­ peratur der Bearbeitungsstelle zu messen, um dementsprechend die Laserleistung od. dgl. zu steuern. Die Verwendung von Grenz­ werten bei einer solchen Steuerung ist nicht angesprochen. Bei der aus dieser Druckschrift bekannten Vorrichtung ist ein Loch­ spiegel vorhanden, der von der Bearbeitungsstelle reflektierte Wärmestrahlung seitlich auf einen Detektor ablenkt. Wegen die­ ser seitlichen Ablenkung muß der Spiegel ungleichachsig zum La­ serstrahl angeordnet werden, so daß er einen vergrößerten Frei­ raum zwischen einem den Laserstrahl fokussierenden Element und dem Werkstück bedingt. Andererseits beträgt der Freiraum z. B. beim Schneiden nur wenige Millimeter, so daß der bekannte Loch­ spiegel wenig geeignet erscheint. Darüber hinaus dient der be­ kannte Lochspiegel nicht dazu, den Laserstrahl auf die Bearbei­ tungsstelle zu richten, sondern sein Loch ermöglicht lediglich den Durchtritt des Laserstrahls zur Bearbeitungsstelle.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß dem Regelungs- bzw. einem Einstellungsprozeß der Laserstrahlinten­ sität anstelle von physikalischen Größen, die dem Zustand des laserinduzierten Plasmas über der Werkstückbearbeitungsstelle entsprechen, Meßwerte zugrunde gelegt werden, die mit dem Bear­ beitungsvorgang unmittelbar korrelieren, wobei die höchstzu­ lässige Abtragstiefe nicht überschritten werden darf.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mit dem Strahlungs­ detektor die im Bereich der Bearbeitungsstelle herrschende Werkstücktemperatur durch Erfassung der Wärmestrahlung gemessen wird, daß der obere Grenzwert eines vorbestimmbaren Temperatur­ bereichs einem Temperaturwert zwischen der Verdampfungstempera­ tur und der Schmelztemperatur des Metalls oder einem Tempera­ turwert entsprechend der zersetzungstemperatur bei Kunststoff entspricht, daß der untere Grenzwert dieses vorbestimmbaren Temperaturbereichs einem Temperaturwert entsprechend der Schmelztemperatur des Metalls, der Erweichungstemperatur des Kunststoffs oder der Zündtemperatur eines reaktiven Schneidga­ ses entspricht, daß die Laserstrahlung bei Erreichen des oberen Grenzwerts abgeschaltet und bei Erreichen des unteren Grenz­ werts wieder eingeschaltet wird, und daß beim Abtragen von Werkstoff eines Werkstücks außer der von der Bearbeitungsstelle ausgehenden Wärmestrahlung auch die Abtragstiefe gemessen und für eine Grenzwertkorrektur herangezogen wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die von der Bear­ beitungsstelle ausgehende Wärmestrahlung als Meßgröße zum Re­ geln benutzt. Die Wärmestrahlung ist temperaturabhängig, d. h. bei bestimmten Temperaturen wird Wärme bzw. Licht ganz bestimm­ ter wellenlänge erzeugt. Tritt Wärmestrahlung dieser Wellenlän­ ge mit bestimmter Intensität auf, so kann davon ausgegangen werden, daß die Bearbeitungsstelle eine ganz bestimmte durch die Wellenlänge und ihre Intensität charakterisierte Temperatur hat. Bei dieser Temperatur liegt für eine bestimmte Werkstück­ geometrie ein bestimmtes Bearbeitungsergebnis vor, beispiels­ weise eine bestimmte, noch annehmbare Schnittqualität. Diese, den oberen Grenzwert bestimmende obere Temperatur wird jeweils empirisch bestimmt, je nach Vorgaben, wie die bereits angespro­ chene Werkstückgeometrie, die Schnittqualität, die Schnittge­ schwindigkeit, der Werkstoff od.dgl. Auch der untere Grenzwert eines vorbestimmten Temperaturbereichs kann als untere Tempera­ tur dementsprechend durch eine Wärmestrahlung ganz bestimmter Wellenlänge und Intensität definiert werden.

Es ist für das erfindungsgemäße Verfahren von Bedeutung, insbesondere für dessen einfache Durchführung, daß die Reduzie­ rung bzw. die Steigerung der Intensität der Laserstrahlung durch einfaches Ein- und Abschalten erreicht werden kann, also mit Maßnahmen, die praktisch keinen schaltungsmäßigen Aufwand erfordern.

Der vorangesprochene Temperaturbereich wird derart vorbe­ stimmt, daß der obere Grenzwert bei metallischen Werkstücken zwischen der Verdampfungstemperatur und der Schmelztemperatur liegt, und daß der untere Grenzwert beim Schmelzbearbeiten etwa gleich der Schmelztemperatur und beim Bearbeiten mit reaktivem Schneidgas im Bereich der Zündtemperatur liegt.

In der Regel kann der Sollabtrag nicht durch einen einzi­ gen Arbeitsgang mit der erforderlichen Genauigkeit erreicht werden. Um größere Genauigkeiten auch im Falle größerer Ab­ tragstiefen zuverlässig zu erreichen, wird daher so verfahren, daß das Abtragen von Werkstoff in zeitlich aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten mit jeweils vorbestimmten Strahlungsintensitä­ ten erfolgt, daß während oder nach jedem Arbeitsschritt die Ab­ tragstiefe gemessen wird, und daß zumindest der obere Grenzwert verringert wird, wenn die der Messung nachfolgende, mit vorbe­ stimmter Strahlungsintensität erfolgende Abtragsbearbeitung zu einer voraussichtlichen Überschreitung der Sollabtragstiefe führen würde.

Vorteilhaft ist es desweiteren, wenn eine Grenzwertkorrek­ tur im gleichen Sinn zu einer Änderung der relativen Vorschub­ geschwindigkeit der Bearbeitung erfolgt. Es kann dann bei­ spielsweise erreicht werden, daß im Bereich von Bewegungsände­ rungen, also beispielsweise im Fall einer relativen Bewegungs­ umkehr des Laserstrahls ein zu großes Abtragen von Werkstoff vermieden wird, insbesondere um eine Überschreitung des Regel­ bereichs der Abtragsregelung zu vermeiden oder diese zu ergän­ zen.

Eine Vorrichtung, mit der die vorbeschriebenen Verfahren vorzugsweise durchgeführt werden können, ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie zum Abtragen von Werkstoff des Werkstücks eine den Laser ein- und abschaltende Abtragsregelung hat, die mit einer die Bearbeitungsart, den Sollabtrag und bedarfsweise die relative Vorschubgeschwindigkeit sowie die den Beginn und das Ende der Bearbeitung bestimmenden CNC-Steuereinheit funk­ tionsmäßig verbunden ist, und daß die Abtragsregelung von einer die Abtragstiefe messenden Einrichtung und von einem Trigger beaufschlagt ist, an den der Detektor sowie den oberen und un­ teren Grenzwert bestimmende Geber angeschlossen sind, die mit der Abtragsregelung in Abhängigkeit von der die Abtragstiefe messenden Einrichtung einstellbar sind.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine diagrammatische Darstellung des Meßergebnisses eines Strahlungsdetektors und der Laseransteuerung, jeweils in der Abhängigkeit von der Zeit,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 eine Strahlführung mit Strahlungsdetektor,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines mehrschichtigen Abtragens von Werkstoff,

Fig. 5 die Abtragstiefe a in Abhängigkeit von der Zeit t beim Abtragen der Lagen in einem Werkstück der Fig. 2,

Fig. 6 eine der Fig. 1 oben ähnliche Darstellung zur Erläu­ terung der Grenzwertkorrektur, und

Fig. 7 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung mit einem Block­ schaltbild einer Steuereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Abtragens.

Gemäß Fig. 3 wird ein Werkstück 10 mit einem Laserstrahl 11 geschnitten. Die Schneidstelle ist mit 12 bezeichnet, so daß der ungeschnittene Bereich des Werkstücks 10 mit Diagonalstri­ chen versehen ist, während die freiliegenden Schnittflanken 17 ungekennzeichnet bleiben. Diese Flächen sind im Idealfall völ­ lig glatt. Der Laserstrahl 11 erzeugt an der Bearbeitungsstelle 12 auf der Oberfläche 10′ des Werkstücks 10 einen Schneidfleck 18, der die Breite der Schnittfuge und deren Schnittfront be­ stimmt. Die Größe des Schneidflecks 18 wird durch eine im Strahlengang gelegene Fokussierlinse 23 bestimmt, beispiels­ weise eine znSe-Linse. Nahe der Bearbeitungsstelle 12 ist eine Schneidgasdüse 24 mit einem Durchlaß 25 für den Laserstrahl und in nicht dargestellter Weise zugeleitetes reaktives Schneid­ und/oder Inertgas angeordnet.

Der Laserstrahl 11 hat einen Donat-Mode, d. h. seine Inten­ sität ist etwa gemäß dem in Fig. 3 oben dargestellten Gitterbild radial verteilt. Dementsprechend ist der Laserstrahl 11 in Fig. 3 nur im Bereich seiner größten Intensitäten geschwärzt dargestellt. Aus Fig. 3 ist dementsprechend ersichtlich, daß der zentrale Bereich des Laserstrahls 11 keine bzw. eine nur sehr geringe Intensität aufweist, so daß hier Platz für von der Be­ arbeitungsstelle 12 ausgehende Wärmestrahlung 16 ist. Diese Wärmestrahlung wird von der Bearbeitungsstelle 12 durch die Linse 23 zunächst einem Umlenkspiegel 26 und dann einem Loch­ spiegel 12 zugeleitet, durch dessen Loch 21 sie austritt, einen Bandpaßfilter 22 durchsetzt und auf einen Strahlungsdetektor 13 trifft, der beispielsweise als Fotodiode ausgebildet ist.

Das Loch 21 ist in der Richtung 20 des zwischen den Spie­ geln 26, 21 angeordneten Strahlabschnitts 11′ gerichtet und vom Durchmesser her so gewählt, daß es ausgeschlossen ist, daß vom Laser kommende Strahlung direkt durch das Loch 21 in Richtung auf den Strahlungsdetektor 13 gelangen kann. Der Lochspiegel 21 kann unter Wegfall des Umlenkspiegels 26 auch so angeordnet werden, daß der Strahlabschnitt 11′ direkt durch die Linse 23 auf die Bearbeitungsstelle 12 trifft, sofern auf den Lochspie­ gel 19 entsprechend seitlich eingestrahlt wird.

Die Einwirkung des Laserstrahls 11 auf die Bearbeitungs­ stelle 12 bewirkt ein Ansteigen der Temperatur des Werkstückma­ terials, wenn der Laser zum zeitpunkt te eingeschaltet wird. Unterstellt man idealisierend, daß der Laser von te bis ta mit einer vorbestimmten Intensität eingeschaltet ist, so resultiert daraus die in Fig. 1 idealisierte Anstiegskurve des Strahlungs­ detektor- bzw. Diodensignals. Der Anstieg erfolgt bis auf einen oberen Grenzwert 14, also bis auf einen Temperaturwert, bei dem die Bearbeitungsstelle 12 durch Emission einer durch Wellen­ länge und Intensität bestimmten Wärmestrahlung erkennen läßt, daß das Werkstückmaterial eine bestimmte Temperatur erreicht hat. In diesem Augenblick ta wird der Laser abgeschaltet, so daß sich die Bearbeitungsstelle 12 abkühlt und das Diodensignal demgemäß verringert wird, bis der untere Grenzwert 15 erreicht ist. In diesem Augenblick te1 wird der Laser wieder eingeschal­ tet usw. Es ergibt sich eine Folge von bei eingeschaltetem und bei ausgeschaltetem Laser auftretenden Meßwerten des Strah­ lungsdetektors 13 in Abhängigkeit von der Zeit zwischen den Grenzwerten 14, 15 gemäß Fig. 1. Die zugehörigen Laserimpulse bzw. Einschaltzeiten des Lasers ergeben sich aus dem unteren Teil dieser Figur. Es ist dargestellt, daß die erste Einschalt­ dauer ta-te zum allgemeinen Aufheizen etwas größer ist, als die nachfolgenden Einschaltdauern, z. B. ta1-te2.

Außerdem ist in Fig. 1 dargestellt, daß das Einschalten des Lasers zu einem Zeitpunkt ten keine Erhöhung des Meßwerts des Strahlungsdetektors 13 zur Folge hat. Vielmehr ist nach einer vorbestimmten Zeit TE noch stes derselbe Meßwert vorhanden bzw. gar gesunken. Die Ursache hierfür ist, daß im Bereich des La­ serstrahls kein aufzuheizendes Material mehr vorhanden ist, beispielsweise weil ein Einlochvorgang im Sinne eines Durchboh­ rens abgeschlossen ist.

Aus Fig. 2 ist die funktionsmäßige Verknüpfung der wichtig­ sten Bestandteile einer Vorrichtung zum Bearbeiten ersichtlich. Die von dem Detektor 13 im Verlaufe der Zeit ermittelten Meß­ werte 27 werden verstärkt an einen Schmitt-Trigger 28 weiterge­ leitet, der außerdem mit Gebern 29 und 30 für den oberen Grenz­ wert 14 sowie für den unteren Grenzwert 15 verbunden ist. Der Schmitt-Trigger 28 gibt dem Meßwertverlauf 27 entsprechend un­ ter Berücksichtigung der Grenzwerte 14,15 Schaltimpulse 31 für eine Ablaufsteuerung 32, von der aus der Laser 33 angesteuert wird, und zwar mit den aus Fig. 1 ersichtlichen Ansteuerimpulsen 34.

Die Ablaufsteuerung 32 ist außerdem mit der CNC-Steuerein­ heit 35 funktionsmäßig verbunden. Letztere bestimmt beispiels­ weise die Betriebsart der Ablaufsteuerung 32, gibt also die Be­ fehle entweder zum Einlochbetrieb oder zum Schneidbetrieb der Ablaufsteuerung 32. Insoweit ist beispielsweise unterschied­ lich, daß im Einlochbetrieb eine Abschalt- und/oder Umschaltau­ tomatik für den Fall vorhanden sein muß, daß das Loch durchgän­ gig ist. In diesem Fall meldet die Ablaufsteuerung 32 das Ende des Einlochens an die Steuerung 35. Auch die Startbefehle für das Einlochen und das Schneiden und der Abschaltbefehl für Schneidbetrieb gehen von der Steuereinheit 35 aus. Letztere be­ einflußt auch die Schneidgassteuerung 36, also die Zufuhr von z. B. Sauerstoff beim Einlochbetrieb.

Die vorbeschriebenen Verfahrensschritte und Vorrichtungen eignen sich auch zum Einlochen und Schneiden von nichtmetalli­ schen Werkstoffen. Beispielsweise können Holz, Hartschaumstoff, Kunststoff, Glas, Keramiken und Baumwollgewebe geschnitten wer­ den. An die Stelle der oberen und/oder unteren Grenzwerte, z. B. an die Stelle der Schmelz- oder Zündtemperatur od.dgl. treten für diese Werkstoffe maßgebliche Erfahrungswerte, wie bei­ spielsweise die Zersetzungstemperatur und/oder die Erweichungs­ temperatur bei Kunststoff.

Zur Erzeugung der Laserstrahlung werden Kohlendioxid-, Kohlenmonoxid-, Festkörper-, Eximer- oder Argonlaser verwendet.

Fig. 3 zeigt eine weitere Möglichkeit, die von der Bearbei­ tungsstelle 12 reflektierte Wärmestrahlung zu überwachen, und zwar durch Verwendung eines teiltransmittierenden Spiegels 26, der also die Laserstrahlung des Laserstrahls 11 voll reflek­ tiert, jedoch die Wärmestrahlung 16 durchläßt, so daß diese durch einen bedarfsweise vorhandenen Bandpaßfilter 32 hindurch und/oder eine nicht dargestellte Sammellinse auf den als Foto­ diode ausgebildeten Strahlungsdetektor 13 einwirken kann.

In Fig. 4 ist ein Werkstück 10 dargestellt, in das eine quaderförmige Vertiefung 42 mit einer Gesamtabtragstiefe a_soll mittels Laserstrahlung eingearbeitet werden soll. Wenn diese Abtragstiefe vergleichsweise groß ist, kann sie nicht mit einem einzigen Arbeitsgang erreicht werden. Vielmehr muß der abzutra­ gende Bereich des Werkstücks 10 mehrfach bearbeitet werden, so daß der Werkstoff lagenweise entfernt wird. In Fig. 4 sind diese Lagen exakt gleich groß und gleich dick übereinander angeord­ net. Es versteht sich jedoch, daß die Lagen infolge unter­ schiedlicher Ausgestaltung der Vertiefung 42 auch abweichend ausgebildet sein können, also unterschiedlich groß und unter­ schiedlich dick.

Fig. 5 zeigt für den Fall der Fig. 4 die Abtragstiefe a über der Zeit t und es ist ersichtlich, daß die Abtragstiefe infolge zeitlich aufeinander folgende Arbeitsschritte, deren Dauer durch t₁, t₂ usw. gekennzeichnet ist, in gleichgroßen Beträgen gesteigert wird. Das bedeutet, daß das Abtragen des Werkstoffs mit jeweils vorbestimmter Strahlungsintensität erfolgt. Es ist ersichtlich, daß nach dem Abtragen der n-1. Lage die Anwendung einer ungeänderten Strahlungsintensität zu einer Überschreitung der Sollabtragstiefe führen würde. Die n. Lage muß daher so ab­ getragen werden, daß zumindest der obere Grenzwert verringert wird. Das wird anhand der Fig. 6 erläutert.

In Fig. 6 zeigt das Diagramm die Abhängigkeit des Dioden­ signals einer die Abtragstiefe messenden Einrichtung 41 von der Zeit t für die Arbeitsschritte der Fig. 4, 5. Es ist ersichtlich, daß bei den Arbeitsschritten t₁, t₂ bis t_n-1 mit einem ersten oberen Grenzwert 14′ gearbeitet wird, sowie mit einem ersten unteren Grenzwert 15′. Zwischen diesen Grenzwerten werden wäh­ rend eines Abtragintervalls, z. B. t₁ eine Anzahl von Laser­ lichtimpulsen vorbestimmter Intensität angewendet. Die infolge­ dessen zugeführte Strahlungsenergie bestimmt sich durch die Grenzwerte 14′, 15′. Zum Abtragen der n. Lage sind die Grenzwerte gesenkt. Die zugeführte Energie bestimmt sich nun durch den zweiten oberen Grenzwert und durch den zweiten unteren Grenz­ wert. Beide Grenzwerte sind kleiner. Die zugeführte Energie ist geringer, so daß die Sollabtragstiefe nicht überschritten wird.

Anhand der Fig. 4 bis 6 wurde ein schrittweises Abtragen von Werkstoff beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, daß die Sollabtragstiefe mit einem einzigen Arbeitsschritt erreicht werden kann, insbesondere wenn sie gering ist. In diesem Fall muß je nach Größe der Sollabtragstiefe ebenfalls eine Beein­ flussung der Grenzwerte 14′, 15′ erfolgen. Beides kann durch ein während des Abtragens erfolgendes Messen der Abtragstiefe er­ reicht werden. Dafür ist eine Einrichtung 41 vorhanden, die in Fig. 3 schematisch dargestellt wurde. Sie mißt in einem Winkel zum auf das Werkstück 10 fallenden Laserstrahl 11. Eine solche Messung kann aber auch gleichachsig erfolgen. Die Einrichtung ist beispielsweise ein nach dem Triangulationsprinzip arbeiten­ der optischer Abstandssensor. Die Abstandsmessung erfolgt ent­ weder nach einem werkstoffabtragenden Arbeitsschritt, oder wäh­ renddessen. Letzteres ist erforderlich, wenn lediglich ein ein­ ziger werkstoffabtragender Arbeitsschritt erfolgt, wie oben be­ schrieben.

Die abstandsmessende Einrichtung 41 ist funktionsmäßig in eine in Fig. 7 blockschaltmäßig dargestellte Regeleinrichtung eingebunden, die der Steuereinrichtung der Fig. 2 ähnlich ist. Die Bearbeitungsstelle 12 des Werkstücks 10 wird in derselben weise wie beim Schneid- und Einlochbetrieb von einem Detektor 13 überwacht, von dem aus ein verstärktes Signal an einen Schmitt-Trigger 28 gegeben wird, der unter Beachtung der oberen und unteren Grenzwerte 14′, 15′ der Geber 29, 30 dem Meßwertver­ lauf gemäß Fig. 6 entsprechende Schaltimpulse 31 an eine Ab­ tragsregelung 32′ zur Regelung des Lasers 33 mittels der Regel­ impulse 34 weitergibt. Zusätzlich wird die Bearbeitungsstelle 12 jedoch noch von der Abstands-Meßeinrichtung 41 beobachtet, so daß eine Abtragsmessung erfolgt, deren Ergebnis der Abtrags­ regelung 32′ zur Verfügung gestellt wird.

Die Abtragsregelung 32′ ist gemäß Fig. 7 desweiteren mit einer CNC-Steuereinheit 35′ funktionsmäßig verbunden, die die Betriebsart, den Sollabtrag a_soll, die relative Vorschubge­ schwindigkeit sowie den Beginn und das Ende der Bearbeitung be­ stimmt, in dem sie Signale "Abtragen" an die Abtragsregelung 32′ gibt und von dieser den Istabtrag gemeldet bekommt, sowie das Signal "Sollabtrag erreicht" so daß das Signal "Abtragen" gestoppt werden kann. Außerdem kann die CNC-Steuerung 35′ mit Befehlen "Messen" den Betrieb der Einrichtung 41 steuern, und zwar entweder gleichzeitig mit dem Befehl "Abtragen" also so­ zusagen on-line oder danach, also sozusagen off-line.

Claims (4)

1. Verfahren zum Abtragen insbesondere metallischer Werk­ stücke (10) mit Laserstrahlung (11), bei dem die Bearbei­ tungsstelle (12) des Werkstücks (10) mit einem Strahlungs­ detektor (13) überwacht wird, unter dessen Mitwirkung die Intensität der Laserstrahlung bei Erreichen eines oberen Grenzwertes (14) reduziert und bei Erreichen eines unteren Grenzwertes (15) gesteigert wird, dadurch kennzeichnet, daß mit dem Strahlungsdetektor (13) die im Bereich der Be­ arbeitungsstelle (12) herrschende Werkstücktemperatur durch Erfassung der Wärmestrahlung (16) gemessen wird, daß der obere Grenzwert (14) eines vorbestimmbaren Temperatur­ bereichs einem Temperaturwert zwischen der Verdampfungs­ temperatur und der Schmelztemperatur des Metalls oder ei­ nem Temperaturwert entsprechend der Zersetzungstemperatur bei Kunststoff entspricht, daß der untere Grenzwert (15) dieses vorbestimmbaren Temperaturbereichs einem Tempera­ turwert entsprechend der Schmelztemperatur des Metalls, der Erweichungstemperatur des Kunststoffs oder der Zünd­ temperatur eines reaktiven Schneidgases entspricht, daß die Laserstrahlung bei Erreichen des oberen Grenzwerts (14) abgeschaltet und bei Erreichen des unteren Grenzwerts (15) wieder eingeschaltet wird, und daß beim Abtragen von Werkstoff eines Werkstücks (10) außer der von der Bearbei­ tungsstelle (12) ausgehenden Wärmestrahlung (16) auch die Abtragstiefe (a) gemessen und für eine Grenzwertkorrektur herangezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß das Abtragen von Werkstoff in zeitlich aufeinanderfolgen­ den Arbeitsschritten mit jeweils vorbestimmten Strahlungs­ intensitäten erfolgt, daß während oder nach jedem Arbeits­ schritt die Abtragstiefe (a) gemessen wird, und daß zumindest der obere Grenzwert (14) verringert wird, wenn die der Messung nachfolgende, mit vorbestimmter Strahlungsin­ tensität erfolgende Abtragsbearbeitung zu einer voraus­ sichtlichen Überschreitung der Sollabtragstiefe (a_soll) führen würde.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grenzwertkorrektur im gleichen Sinn zu einer Änderung der relativen Vorschubgeschwindigkeit der Bear­ beitung erfolgt.

4. Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken (10) mit Laser­ strahlung, nach einem der Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Abtragen von Werkstoff des Werkstücks (10) eine den Laser (33) ein- und abschaltende Abtragsregelung (32′) hat, die mit einer die Bearbeitungsart, den Sollabtrag (a_soll) und bedarfsweise die relative Vorschubgeschwindigkeit sowie die den Beginn und das Ende der Bearbeitung bestimmenden CNC-Steuerein­ heit (35′) funktionsmäßig verbunden ist, und daß die Ab­ tragsregelung (32′) von einer die Abtragstiefe (a) messen den Einrichtung (41) und von einem Trigger (28) beauf­ schlagt ist, an den der Detektor (13) sowie den oberen und unteren Grenzwert (14′, 15′) bestimmende Geber (29, 30) an­ geschlossen sind, die mit der Abtragsregelung (32′) in Ab­ hängigkeit von der die Abtragstiefe (a) messenden Einrichtung (41) einstellbar sind.