JP6025837B2 - 工作物を機械加工する、特に切削工具を製造するための方法および装置 - Google Patents
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Description
図面を参照して、本発明の特徴および実施形態が以下に説明される。
Claims (13)
- レーザ工具からのレーザビームを用いて工作物を機械加工するための方法であって、レーザビームによって工作物を製造するために、1または複数の制御軸によって工作物とレーザ工具とを相対的に位置付け、露出した工作物表面にわたって帯状に、かつ表面全体を横切ってレーザビームを移動させて工作物材料を蒸発および/または燃焼させることによって、工作物の材料が予め定める定義に従って層状に除去される方法において、
レーザビームがレーザ工具内の調整可能なミラーによって、工作物に対して工作物表面にわたって案内される、第1の除去段階と、
材料除去レーザビームを工作物表面にわたって案内するために、レーザビームが、材料除去動作中に、機械の1または複数の制御軸によって、工作物に対して工作物表面にわたって案内される第2の除去段階であって、レーザビームが調整可能なミラーによって同時に案内されない第2の除去段階とを含み、焦点距離は可変光学素子によって可変的に調整可能であり、
工作物表面上のレーザ光点は、第1の除去段階において、第2の除去段階よりもより高い帯案内速度で工作物表面にわたって案内され、その差は10倍以上であることを特徴とする方法。 - 第1の除去段階は、工作物の最終表面から離れた領域の除去のために用いられ、第2の除去段階は、工作物の最終表面に隣り合い近接する領域の除去のために用いられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 除去開始前に、工作物から除去されるべき体積が、幾つかの隣接する個別領域に分割され、個別領域は、最初に、各領域ごとに、工作物と個別領域との間で規定された基準位置を機械制御軸によって調整し、この基準位置に基づいて、各個別領域内で第1の除去段階と第2の除去段階とを実行することによって順次除去され、
基準点が各個別領域に割り当てられ、基準位置が基準点とレーザ工具との間の特定の相対位置を調整することによって調整されるように、基準位置が調整され、基準点は、並進方向に定義された基準位置(x0i,y0i,z0i)と回転方向に定義された基準配列(phi0i,psi0i)とを有し、基準位置は基準点に応じて並進方向および回転方向に定義された相対位置であり、
個別領域は、以下の基準:
− 機械加工境界を、基準位置にある間に、除去レーザの動作領域に適合させること、
− 工作物部分または材料残渣によってレーザの陰になることを回避すること、
− 工作物の特定の表面領域において領域境界を回避すること、および
− レーザと工作物表面との間の大きな距離の相違および/または基準位置内の工作物表面部分の配列の相違を回避すること、
のうちの1または複数に従って決定されることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。 - 幾つかのまたは全ての除去層は最終工作物表面を横切るように設けられ、
第1の除去段階および第2の除去段階は、次の層が除去される前に除去層内で実行され、第1の除去段階または第2の除去段階が、それぞれ他方の段階が1または幾つかの層で実行される前に、幾つかの層で連続的に実行されることを特徴とする、請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の方法。 - 材料の除去中にレーザが案内される帯状体は直線状ではないことを特徴とする、請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 材料の除去中にレーザが案内される帯状体は、最終工作物の輪郭に適合可能であることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
- 層の積層方向は、工作物表面に平行であり、除去層は、工作物表面を横切るように設けられることを特徴とする、請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 第2の除去段階において、調整可能なミラーが一定に保たれ、第2の除去段階において、レーザ光は調整可能なミラーを迂回することを特徴とする、請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 第2の除去段階において、レーザ光のパルス周波数は、第2の除去段階中に作動される、機械の機械制御軸の動的特性に応じて制御または規制されることを特徴とする、請求項1〜8のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 幾つかのまたは全ての層の積層方向は、工作物表面に垂直であり、除去層は、最終工作物表面に平行、または間隔をあけて最終工作物表面に追従することを特徴とする、請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 以下の特徴:
− 2つの除去段階中、レーザが重なってもよい隣接する帯状体に沿って案内されること、
− レーザ光はパルスレーザ光であり、パルスレーザ光のパルス周波数は、工作物表面上のレーザ光の衝突点の所望の重なりまたは所望の距離を生成するように、工作物上のレーザの帯速度に応じて調整されること、および
− 工作物は切削工具であり、その表面にはCVDまたはPKDダイヤモンド被覆が設けられること、
のうちの1または複数を含むことを特徴とする、請求項1〜10のうちのいずれか1項に記載の方法。 - レーザビームを案内する、調整可能なミラー(25a)を含むレーザ工具(25)と、
工作物(10)を保持する工作物テーブル(24)と、
工作物(10)とレーザ工具(25)との相対位置の並進および回転調整、ならびに工作物(10)とレーザ工具(25)との相互の支持、のための複数の制御軸(22a,22b)と、
レーザビームの焦点距離を調整するための可変光学素子と、
レーザ工具(25)の調整可能なミラー(25a)と、制御軸(22a,22b)と、可変光学素子とを制御する制御システム(27)と
を含む、工作物(10)を機械加工するためのレーザ加工機(20)において、
請求項1〜11のうちのいずれか1項に記載の方法を実行することを特徴とするレーザ加工機。 - パルスレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ加工中、動的特性に応じてレーザ光のパルス周波数を制御するパルス周波数制御システムとを含み、パルス周波数制御システムは、レーザ光源のパルス周波数を制御するように設計され、および/または触覚光学ゲートを有することを特徴とする請求項12に記載のレーザ加工機。
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