TWI660863B - 具有分片優化的雷射燒蝕方法 - Google Patents

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Abstract

文所述和所要求保護的發明涉及一種用於通過雷射加工頭(1)的雷射束(2)來雕刻二維或三維工件的具有紋理(16)的表面(7)的雷射燒蝕方法。表面雕刻在一個或多個層(17.1、17.2)中進行，所述一個或多個層(17.1、17.2)被連續地機械加工，其中，待機械加工的每個限定的層(17.1、17.2)被細分成意在利用雷射束(2)來相繼地機械加工的一個或多個分片(11)。根據本發明，至少一個分片(19)的邊緣線(18)以如下方式來確定，即：依循所述層(17.1、17.2、17.x)上的將不會受到所述雷射加工頭(1)的雷射束(2)的雕刻影響的路徑。

Description

具有分片優化的雷射燒蝕方法
本發明涉及一種根據請求項1的前序部分的具有分片(patch)優化的雷射燒蝕方法。
用於通過雷射燒蝕來機械加工工件的機器一般是已知的。例如，歐洲專利申請EP 2 301 706 A2描述了針對這樣的設備的一種可能的技術設計。
圖1中示出了針對用於通過雷射燒蝕來機械加工工件的這種機器的一種可想像的配置和設計。所顯示的機器的雷射頭1利用5個機械軸線操作，幷且允許定位所發射的雷射束在位於所述機器內的三維實心(solid)工件(未示出)的表面上的雷射焦點和方向。若干機器配置是可想像的：例如，工件-保持器或如圖1中所示的沿三個軸線(笛卡爾X、Y、Z系統)線性可移動的雷射頭。優選地，為了允許更高的精確度和靈活性，所述工件-保持器或所述雷射頭此外還能够在兩個旋轉軸線上以高精度旋轉。
圖2圖示了用於通過雷射燒蝕來機械加工工件的一種可能的雷射頭。所示機器的雷射頭1特別是包括允許其旋轉運動的執行器(actor)、雷射源、光學器件和所謂的電流計模塊。圖3中圖示了這樣的電流計13的示意性配置和功能原理。雷射源3發射雷射束2(實際上是雷射束脉衝)，其被X軸反射鏡(X-axis mirror)4和Y軸反射鏡(Y-axis mirror)5偏轉，幷且穿過F-theta(F-θ)透鏡6或具有動場(dynamic field)校正的透鏡，直到它到達工件7。這允許使光束2在具有與所選的焦距相對應的表面的平面上移動。多達430mm的焦距是現有技術的水平。對於關於這種用於雷射燒蝕的機器的構造的其他細節，參考上述歐洲專利申請EP 2 301 706 A2。
對於下面進一步說明的雷射燒蝕應用，對430透鏡的300 x 300mm的雷射束而言，已知的系統允許在平坦的工件7上實現最大的所謂雕刻域或標記域(marking field)(參見圖3)。但是，在彎曲的工件表面上，雷射雕刻域在如圖3中所示的光學系統的情況下將受限於透鏡的聚焦能力。取決於所用的聚焦透鏡(focal lens)，如圖3中所示的光學系統的聚焦能力通常允許(像)平面沿z軸在0.3mm的範圍中移位。該數字限定了針對雷射雕刻的所謂“加工深度(working depth)”。如果待加工的表面是彎曲的，幷且雷射的加工深度不足以到達該工件表面的更深的部分，則所述更深的部分需要通過創建新的待處理分片(因此需要重新定位加工頭)以另一過程步驟來加工。 當然，通過使用該大約0.3mm的沿z軸的非常有限的聚焦深度，將有可能利用這樣的二維電流計來雕刻三維形狀。但是，由於在三維工件表面7上形成(texture)三維形狀所需的分片的量增加，這樣的機械加工將花費更多的時間。
為了克服加工深度上的這種限制，另一方面可能的和已知的是在光學系統中包括針對z軸的“變焦(zoom)”裝置(調焦移位器)，從而以此允許雷射雕刻域的移位和甚至多達+/- 80mm的加工深度。下面的圖3a中顯示了這樣的光學系統：所述光學系統包括所謂的雷射z軸調焦移位器(laser z focus shifter)12。雷射z軸調焦移位器12允許雕刻沿z軸具有甚至多達+/- 80mm的深度的域。工件表面7，或相應的(respectively)雕刻域，因此能够是三維的(例如，如圖3a中所示為彎曲的)。通過使用Z軸調焦移位器，幷未避免為機械加工另一分片而將雷射頭重新定位至另一位置；儘管如此，但機械加工工件表面7所需的分片11的量由此大幅減少，幷且因此，雷射頭1重新定位的次數(為每個機械加工的分片進行一次重新定位)也大幅減少。
為了對工件表面進行雕刻，或相應地形成紋理，通常(因為有必要)將所述工件表面細分成至少兩個(在實踐中為許多)所謂的區塊(plot)或分片。
用於雕刻工件的表面的雷射燒蝕方法通過使所述工件的表面上的(通常為金屬的)材料升華(sublimate)來操 作。雷射燒蝕機械加工存在於其中逐層加工表面結構的多個過程步驟中。分層加工工件表面是由於如下簡單的事實，即：雷射束僅能將表面燒蝕下至有限的厚度。實際上，雷射在一個行程(passage)中能够消除1μm至5μm的材料。通過雷射燒蝕來紋理化或相應地雕刻典型的金屬工件通常需要工件表面上的20至100個行程(或相應的，層)中的工作。例如，文獻DE 42 09 933 A1中描述了用於在3D模具的表面上產生期望的結構或紋理的原理。該過程能够被視為是“反立體光刻(inverted stereolithography)”，即：替代為構建而建立敷層(coat)，通過機械加工逐個敷層地使材料升華，如例如同樣在另一公開EP 1189724 A0或相應的WO 0074891 A1中所描述的。這些層通過雷射束從3D模具表面的頂部至其最深部分進行機械加工。
圖3b示意性地圖示了雷射束燒蝕工件的表面或相應的預定義的分片11的已知的和所使用的方式，即：(未顯示的)雷射頭發射雷射脉衝，所述雷射脉衝在電流計8的兩個或更多個反射鏡處偏轉，幷且在分片11中擊中工件表面(如之前提及的，工件表面被細分成通常稱為分片的眾多限定的區域)。在雷射脉衝擊中表面處，材料被蒸發。包括不斷發射的雷射脉衝的雷射束2在預定義的路徑上以常用的類矢量的方式通過電流計8的執行器和反射鏡來移動，從而在工件表面上產生由分片11的邊緣所限定的微觀的和平行布置的溝紋(參見圖3b中的平行排列 (alignments))。所述溝紋通過使材料升華離開所述表面而形成。發生材料燒蝕的深度通常達到1μm至5μm的範圍。儘管在技術上是可能的，但由於質量原因，通常不指示對更厚的層的燒蝕。對於更深的雕刻，優選的是，分更多層(待按順序處理的20層至100層)燒蝕，以達到所需的結果。對處理工件表面而言，所述雷射束總是沿圖3b所示的分片11上的預定義的平行矢量移動，從而在分片11的邊緣處轉至下一位置。為了在所述表面上產生紋理或相應的浮凸(relief)，每當不需要材料的升華時，所述雷射脉衝就被斷開。對工件上的預定義分片的雷射紋理化(texturing)或相應的雕刻(稱為類矢量(vector-like)加工過程)而言，這是已知和常用的方法。遺憾的是，所述方法在分片的邊沿處產生可見的邊緣，如在圖3c的圖片上能够看到：三角形分片的邊緣是清晰可見的。另一方面，該圖片還圖示了按照類矢量方式常用的燒蝕的痕迹(trace)。能够很好地看到的是工件表面上由分片11的邊緣限定的典型的微觀的、平行布置的溝紋(參見圖3c中的平行排列)。
例如在圖3c中圖示的可見邊緣顯然不是期望的。減小所產生的分片邊緣的可見性的不同方法是已知的幷且將在下文中說明。
為了減少痕迹，燒蝕過程例如能够逐層地進行，從而在移動來處理下一層之前加工一層中的每個限定的分片。然後改變後繼層的分片邊緣，從而由此避免它們落在另一 個上幷產生可見痕迹的增加(multiplication)。圖4中圖示了改變的分片邊緣。圖4中左邊和右邊的圖片表示兩個後繼的層17.1和17.2。如圖所示，與前面的層17.1上的分片11相比，分片11在後繼的層17.2(右側上的圖片)上所限定的分片邊緣具有不同的形式。
只要需要，專用於這樣的雷射燒蝕過程的機器控制系統就利用雷射頭的例如5自由度的運動能力便利地靠近工件表面精確地定位所述雷射頭，使得能够最優地處理分片。
對待加工的實心工件的3D表面進行建模的計算機文件是網格文件(參見圖5)。機器控制系統獲得工件表面的採用數字形式的3d坐標，幷且將該信息用於通過所述雷射頭進行局部的部分雕刻。
此外，待燒蝕的紋理通過軟件施加(或相應地，處理)於所述工件的已建模的3D表面的網格文件。與以往所用的物理鍍敷相比，通過軟件和雷射燒蝕來施加表面紋理具有許多優點。通過軟件對已建模的3D表面進行紋理化或相應的雕刻是公知的，幷且特別地允許校正可見的結構畸變(distortion)，所述結構畸變在傳統的物理鍍敷過程的情況下將不可避免地發生在工件的強烈扭曲的表面部分上。所述軟件能够合適地扭曲或拉伸待施加在那些臨界表面部分上的紋理，幷且由此允許獲得良好的結果(比較圖6a與圖6b)。
例如，在已經提及的文獻WO 0074891 A1( EP 1 189 724 A0)中描述了一種用於通過部分地燒蝕多個層來3D雷射雕刻三維工件的表面上的圖像或相應的紋理的已知的方法。
根據所需的機械加工精度以及考慮到雷射頭及其光學器件所提供的另外的機械加工領域特性(焦距，最終通過沿z軸使用調焦移位器)，取決於工件的曲率，在工件的表面上實現三維紋理如前所述在多數情況下需要與許多層一起工作幷且將每層的表面分成若干分片。通常，這些分片不超過175×175mm的尺寸。
利用圖7a和圖7b顯示了這樣的工件表面分解成若干分片的一個示例(本文中圖5表示所述工件的3D表面的相對應的網格文件)。這兩個圖7a和7b實際上顯示了工件表面的一層，其包括許多平面分片10。圖7a和圖7b的平面分片10實質上通過所述軟件產生，這些平面分片10各自包含待施加在真實的三維工件表面上的三維紋理的平面投影(planar projection)。待施加在工件上的紋理的在平面分片10上的投影需要考慮到發生的光學畸變(optical distortion)。相對應的平面分片10的工件表面通常不一定是平面。在限定平面分片10時，軟件需要考慮此光學上基本的細節。在文獻WO 2005/030430 A1中能够找到關於三維紋理細分成分片的更多細節。
透鏡所允許的加工深度(多達+/- 80mm)實際上對應於工件表面上待機械加工的真實點與其在平面分片10上的投影之間所允許的最大距離(參見圖7b)。如果該 距離超過雷射設備的允許的加工深度，則需要通過軟件限定新的平面分片10，幷且該新的分片的處理實際上也將需要對雷射頭1進行新的調整(alignment)。
對於待機械加工的每個三維的層，所述軟件將根據給定的技術需求計算和限定新的合適的平面分片。當然，所述軟件始終考慮到工件表面的實際和真實的三維形狀(在處理器的存儲器中記憶為網格文件)以及待施加於所述工件表面的紋理。
根據現有技術水平，雷射束逐層地處理，幷且在每層內通過重新定位雷射頭逐個分片表面地處理。以這種方式燒蝕工件結果是結束於在其表面上包含期望的紋理的已機械加工的工件。
待施加或相應地雕刻在工件表面上的紋理通常被限定為灰度圖像。圖8圖示了這樣的灰度圖像16。表示三維紋理的灰度圖像16包括多個單獨的圖像點(dot)，由此點的深度被限定為相對應的圖像點的相對應的灰度。圖像點越亮，在該特定點處的紋理深度就越淺。所述圖像點越暗，在該特定位置處的紋理深度就越深。優選地，灰度的值對應於所施加的層的數量，幷且每一層通過特定的灰度來表示。借此，灰度圖像為每一層限定了在該層的機械加工期間是否需要燒蝕特定的點，即：如果灰度圖像16上的圖像點與特定的已處理層的灰度相等或比其暗，則需要燒蝕相對應的點。如果灰度圖像中的圖像點比該特定層的灰度亮，則不能燒蝕相對應的點(在該層及任何後繼層的 機械加工期間)。因此，白色的圖像點或區域表示紋理表面不具有深度的點或區域(圖8中未示出)。這意味著，紋理在該位置處對應於(未機械加工的)表面，幷且在那裏不需要發生雷射燒蝕。
如之前提及的，通過將表面分成若干部分來燒蝕工件的常規方式通常會在每個分片的邊緣處留下痕迹。在每個分片自身的邊界處，按照類矢量方式的雷射束移動所產生的溝紋(參見圖3c)在它們的端部處留下痕迹。機械加工具有完全相同的分片邊界的鄰接分片由於產生附加的重疊效應而使狀況惡化。或者所述脉衝產生雙倍的材料去除，或者如果兩個鄰接分片的邊界未完全重合而是彼此略微隔開，則在邊界處發生材料去除減少。無論如何，結果都是每個所限定分片的邊界上的不期望的、可見的邊緣線(參見圖3c)。
文獻EP1 174 208中描述了減少可見邊界線的形成的機械加工工件的所有分片的方式。在該文獻中，通過預見兩個鄰接分片之間的特定的重疊區域而減少了邊界線的形成。在所述重疊區域中，通過機械加工兩個重疊分片來進行材料去除。所選擇的方法將導致按照類矢量方式移動的雷射束所產生的邊界線的痕迹擴散(diffusion)。
儘管如此，甚至EP1 174 208中公開的方法幷不總是產生令人滿意的結果。例如，在四個分片重疊的角部區域處(例如，參見EP1 174 208的圖2)，可獲得的結果不總是令人滿意的。此外，在通過分片進行機械加工期間， 每個分片可具有不同的光學渲染(optical rendering)。這能够成為問題，因為在機械加工的材料上這些反射(reflection)是可見的，而且在工件表示模具的情況下，在模制的工件上也是可見的。另一個限制在於，當應用此方法時，相鄰分片的矢量必須是連續的(意味著遍及相鄰分片每個矢量都必須是平直的幷且連續，或相應地，與其他矢量對齊)。
如每個其他已知的最新過程，EP1 174 208中公開的過程與如針對圖3b描述的所述類矢量燒蝕方法一起工作。那是通過雷射燒蝕來紋理化或相應地雕刻工件表面的通常和已知的方式。
文獻EP 2 647 464 A1還公開了一種減輕分片之間的邊界線的形成的方法，所述方法通過利用隨機設定的機械加工點(machining dot)逐點燒蝕表面而不是具有按照類矢量方式利用燒蝕來產生的平行布置的溝紋來實現。
對於所有已知的方法，雷射頭都需要為待機械加工的每個分片重新定位。
減少紋理化表面上邊界線的痕迹的問題現今利用上述現有技術所提供的可能性來解決。對許多後繼層進行機械加工是現今減少那些痕迹所需的，幷且對於每一層，每次要機械加工新的分片都需要重新定位雷射頭。因此，現有技術所提供的可能性仍為改進留下空間，即：可以說，需要越好地減少邊界線的痕迹，現今利用已知的解決方案的 機械加工過程就越費力和費時。
因此，本發明的目的在於提供一種新的雷射燒蝕機械加工方法，其避免形成邊界線痕迹，幷且減少產生具有紋理的工件表面所需的機械加工時間。
本發明的目標通過提供一種根據獨立請求項1的特徵的用於雕刻二維或三維工件的表面的雷射燒蝕方法來實現。
1‧‧‧雷射頭，或相應的，雷射加工頭
2‧‧‧雷射束
3‧‧‧雷射源
4‧‧‧X軸反射鏡
5‧‧‧Y軸反射鏡
6‧‧‧F-theta透鏡
7‧‧‧工件表面
8‧‧‧執行器，電流計驅動
9‧‧‧實心三維工件的網格文件
10‧‧‧平面表面
11‧‧‧分片、區塊
12‧‧‧雷射Z軸調焦移位器
13‧‧‧電流計
14‧‧‧邊界線
15‧‧‧二維或三維工件的表面
16‧‧‧限定待雕刻紋理的灰度圖像
17.1、17.2‧‧‧待機械加工的工件表面的後繼層
18‧‧‧分片的依循將不會受到雷射燒蝕或相應地受到雷射束雕刻影響的路徑的邊緣線
19‧‧‧具有依循將不會受到雷射燒蝕影響的路徑的邊緣線 18的分片
圖1 用於雷射燒蝕之機器。
圖2 用於通過雷射燒蝕來機械加工工件的雷射頭。
圖3 電流計的示意性配置。
圖3a 具有雷射調焦移位器之雷射雕刻域。
圖3b 根據對現有技術狀態之分片上的示意性燒蝕路徑。
圖3c 根據圖3b之具有分片的真正表面燒蝕圖片。
圖4 具有不同分片之兩層建模工件表面。
圖5,6a,6b計算機建模3d工件表面，網格文件。
圖7a,7b一層軟件產生平面分片。
圖8,9a 3D紋理的灰度圖像。
圖10a至10e 灰度圖像應用在各個後續層。
該創造性雷射燒蝕方法的應用提供了決定性的優點。如果分片能够被限定為使得其定界限的邊緣線免於任何雕刻，或相應地不受機械加工影響，則上述不利的邊界線14(例如，再次參見圖3e)在相應分片的機械加工期間將不會產生。因為所限定的特定邊緣線在相應分片的雕刻期間將不會被機械加工，幷且在其初始形狀上保持不變，所以將不會產生該分片的邊緣的可見痕迹(相比圖3c中可見的邊界線14)。因此，該分片的許多或甚至所有的層能够被接連地機械加工，而無需在中間機械加工需要重新定位機頭(machine head)的其他分片。
儘管根據本發明通過邊緣線限定的分片能够僅在一次運行或相應的一個敷層中機械加工，但由於質量原因可能仍然有益的是將這樣的分片的機械加工細分成更多的步驟，或相應地細分成較少的敷層。
例如，如果利用已知的雷射燒蝕過程，需要在待機械加工的工件表面上限定總共37層(ltotal)，從而暗示針對每個確定的分片的雷射機頭的37次重新定位，則利用新的和創造性的雷射燒蝕方法，形成紋理的過程能够以限定僅4個敷層完成，其中，每個敷層包含連續機械加工的可預定義數量的層lm。每個限定的敷層的lm個層的和也將產生預見的層的總量ltotal(在給定示例中：37層)。然而，儘管機械加工工件表面7仍總計需要37層，但僅需要針對每個分片的雷射頭的4次重新定位移動。現在假 定工件表面包括總共6000個分片，則所述創造性方法將僅包括24’000(=4敷層×6000分片)次加工頭的重新定位移動。但是，利用常規的雷射燒蝕過程，加工頭的重新定位將包括總共222’000(=37層×6000分片)個單次移動。通過應用所述創造性雷射燒蝕方法，將有可能大幅減少加工頭移動(大約10倍)。因此，與常規的燒蝕方法相比，待形成紋理的工件的機械加工時間將減少甚至低至1/4！因此，通過本發明機械加工效率大幅增加。
所述創造性雷射燒蝕方法還具有另一優點，這是因為它不一定需要從雷射紋理化的最開始就應用(儘管這樣指示)，而是能够每當新的層將被細分成新的分片時應用。那是相當有意義的優點，因為每個新的層的機械加工可提供根據本發明創建另外的分片的新的可能性。此事實被圖示在圖9a和圖10a至10e中，幷且將在下文中說明。
如關於圖8已說明的，圖9a限定了灰度圖像16。因此，圖9a的該灰度圖像16限定了待燒蝕在工件表面上的紋理，幷且由此限定了對於將為機械加工工件表面而限定的每個單層而言的待燒蝕的表面點。另一方面，圖10a至圖10d圖示了最初的4個限定的層，其將被處理用於施加根據圖9a的灰度圖像16的紋理。因為一層的每個點基本上僅能通過雷射束燒蝕或不燒蝕，所以對於每個限定的層，圖9a的灰度圖像被減少為黑色或白色的信息，這意味著所述層的待燒蝕的點/區域被標記為黑色，幷且將不被燒蝕的點/區域以白色標記。圖10a至圖10d對應於待 燒蝕在工件表面7上的最初的4層，幷且因此，僅包含該黑色或白色的或相應的“數字的”信息。例如，圖10a指示該第一層的每個點需要被燒蝕。在對應於圖10b的待機械加工的第二層中，白色的區域或相應的點將不會被機械加工/雷射燒蝕。這顯然同樣適用於圖10c，其表示待處理的第三層。如在那些圖10a、10b和10c中可見的，在那些具有依循將不被雷射束影響/機械加工的路徑的邊緣線的層上限定分片是不可能的。實際上，圖10a、圖10b和圖10c中所示的白色區域未彼此連接。因此，在這最初的三個層中限定分片無法根據本發明進行，但將根據現有技術來常規地限定(意味著根據現有技術利用具有層與層之間改變的邊緣的分片，幷且通過僅一次地機械加工一層的每個分片)。
但是，對於圖10d中所示的第四層，情況改變，幷且能够首次在此應用所述創造性方法：圖10d所顯示的層17.1允許形成邊緣線18，所述邊緣線18以如下方式確定，即：依循該層17.1上的將不會受到雷射加工頭的雷射燒蝕或相應的雷射束雕刻影響的路徑。分片19的那些特徵邊緣線18優選地形成圍繞相應的分片19的閉合線。因此，圖10d中創建的分片19中的具有創造性邊緣線18的每一個都能够獨立於其他相鄰分片進行機械加工，這是因為它們的邊緣依循將不會受到任何另外的雷射燒蝕或相應的機械加工影響的路徑。通過相應的創造性邊緣線18來限定的這些分片19的邊緣因此具有如下特性，即：在 該分片的雷射機械加工期間將不會產生(可見的)邊緣痕迹。因此，能够在若干後繼處理的層中機械加工圖10d的確定的分片19。這意味著，在雷射頭被重新定位以機械加工另一分片11或分片19之前，在這些分片19中的一個中機械加工層17.1立即繼之以機械加工下一層17.2、17.3、17.4等。根據本發明通過邊緣線18來限定的分片19所限定的工件的表面區域能够通過雷射燒蝕來機械加工，直到完全施加該區域中的紋理，幷且值得注意的是這無需擔心會出現邊緣痕迹。無需說明的是，這些最終形成紋理的區域將不會被進一步機械加工，而其他分片或區域仍可能要經受雷射紋理化。如上文中進一步提及的，有可能幷且有時也被指示將分片19的整個雷射燒蝕機械加工細分成表示行程的少數的敷層，而不是在一次運行中完成分片19。借此，更均勻地在工件表面上應用表面紋理化。例如，雷射燒蝕的表面區域產生的熱更均勻地分布。
值得注意的是，本發明還意在與常規的已知雷射燒蝕過程結合。實際上，很少見的是，將可以在初始階段將一層的整個表面正好劃分成具有特徵邊緣線18的創造性分片19。在最外面的情況下，確定具有特徵邊緣線18的創造性分片19將與創建具有部分或完全地受雷射燒蝕/雷射雕刻過程影響的邊緣線的常規的分片11相結合。圖10d中也顯示了這種類型的結合。層17.1還包含如下區域，即：為在該區域上以常規方式應用雷射紋理化(意味著在分片邊緣逐層改變的情況下逐層燒蝕)在常規的分片11 中需要細分的區域。
如下面的圖10e中所示，在此處例示為待加工的層17.x的整個雷射紋理化過程的特定階段處，整個工件表面能够被劃分成創造性分片19(也是需要被細分成常規的分片11和以常規方式雷射燒蝕的前述區域)。
所述創造性雷射燒蝕方法意在通過使用雷射加工頭的雷射束來雕刻具有紋理的二維或三維工件的表面。表面雕刻在連續地機械加工的一個或多個層中進行，其中，待機械加工的每個限定的層被細分成一個或多個分片，所述一個或多個分片意在利用所述雷射束相繼地進行機械加工。本發明的特徵在於，以如下方式確定至少一個分片的邊緣線，即：依循待機械加工的層上的將不會受到雷射加工頭的雷射束雕刻或相應的燒蝕影響的路徑。優選地，該分片的邊緣線形成閉合線。
在雷射加工頭被重新定位以機械加工下一分片之前，所述創造性雷射燒蝕方法在具有依循層上的將不會受到雷射束影響的路徑的邊緣線的每個確定的分片上連續地雕刻(或相應地，機械加工)工件表面上的兩個或更多個層。
一旦一層的每個分片都已被機械加工，待機械加工的後續層就又被細分成新的分片。以如下方式來確定所述新的分片的邊緣線，即：可能地依循該後續層上的將不會受到雷射束雕刻影響的路徑。因此，所述創造性雷射燒蝕方法也被應用在所述後續層上。
每當在兩個或更多個層中進行表面雕刻幷且新的層需 要被細分成分片時，就應用所述創造性雷射燒蝕方法。
一旦確定了具有依循將不會受到雷射束雕刻或相應的雷射燒蝕紋理化影響的路徑的邊緣線的分片，就通過雷射燒蝕來連續地機械加工預定義數量lm個層(在該分片所限定的相對應的工件表面上)。優選地，層的所述預定義數量lm小於為在工件的表面上雷射雕刻紋理所預見的層的總預定數量ltotal。
優選地，待雕刻在工件的表面上的紋理通過灰度圖像來確定，其中，該圖像中的每個灰度對應於待燒蝕到工件表面中的一定的深度或相應的層。
本發明還包括一種創造性軟件，其使用用於通過雷射燒蝕來雕刻具有紋理的工件表面的所述創造性雷射燒蝕方法。
本發明還包括一種具有雷射加工頭的用於雷射燒蝕的機械工具(machine tool)，所述機械工具應用根據前面的描述的雷射燒蝕方法。
本發明還包括一種用於雷射燒蝕的機械工具，所述機械工具具有雷射加工頭，幷且配備有使用根據前面的描述的創造性雷射燒蝕方法的軟件。
本發明不限於所說明的實施例及替代方案。

Claims (9)

  1. 一種用於通過雷射加工頭(1)的雷射束(2)來雕刻二維或三維工件的具有紋理(16)的表面(7)的雷射燒蝕方法，其中，表面雕刻在連續地機械加工的多於一層(17.1、17.2)中進行，其中，待機械加工的限定的層(17.1、17.2)中的至少一個被細分成意在利用所述雷射束(2)來相繼地機械加工的兩個或更多個分片(11)，其特徵在於，至少一個分片(19)的邊緣線(18)以如下方式確定，即：依循所述層(17.1、17.2、17.x)上的將不會受到所述雷射加工頭(1)的雷射束(2)的雕刻影響的路徑，所述分片(19)的邊緣線(18)優選地形成閉合線。
  2. 根據請求項1所述的雷射燒蝕方法，其特徵在於，在所述雷射加工頭(1)被重新定位以機械加工另一分片(11、19)之前，所述雷射加工頭(1)在具有依循所述層(17.1、17.2、17.x)上的將不會受到所述雷射束(2)影響的路徑的邊緣線(18)的每個確定的分片(19)中連續地雕刻工件表面(7)上的兩個或更多個層(17.1、17.2、17.x)。
  3. 根據請求項1或2所述的雷射燒蝕方法，其特徵在於，一旦層(17.1)的每個分片(11)已被機械加工，待機械加工的後續層(17.2、17.x)就又被細分成新的分片(11、19)，其中，所述新的分片(19)的邊緣線(18)以如下方式確定，即：如果可能，則依循所述後續層(17.2、17.x)上的將不會受到所述雷射加工頭(1)在所述後續層(17.2、17.x)上的雷射束(2)雕刻影響的路徑。
  4. 一種用於通過雷射加工頭(1)的雷射束(2)來雕刻二維或三維工件的具有紋理(16)的表面(7)的雷射燒蝕方法，其中，表面雕刻在兩個或更多個層(17.1、17.2、17.x)中進行，其特徵在於，每次新的層要被細分成分片(11、19)時，應用如請求項1或2所述的雷射燒蝕方法。
  5. 根據前述請求項1或2所述的雷射燒蝕方法，其特徵在於，具有將不會受到所述雷射束(2)的雕刻影響的邊緣線(18)的確定的分片(19)被機械加工成使得在所述分片(19)所限定的工件表面(7)上通過雷射燒蝕連續地機械加工預定義數量lm個層(17.1、17.2、17.x)，層的所述預定義數量lm優選地小於為在所述工件的表面(7)上雷射雕刻所述紋理所預見的層的總預定數量ltotal。
  6. 根據前述請求項1或2所述的雷射燒蝕方法，其特徵在於，待雕刻在所述工件的表面上的紋理通過灰度圖像(16)來確定，其中，所述圖像(16)中的每個灰度對應於待燒蝕到工件表面(7)中的一定深度，每個灰度優選地對應於一限定的層(17.1、17.2、17.x)。
  7. 一種用於具有雷射加工頭(1)的機械工具的軟件，所述軟件意在通過雷射燒蝕來雕刻具有紋理的工件表面(7)，其特徵在於，所述軟件根據前述請求項1或4在所述工件表面(7)上操作所述紋理的雕刻。
  8. 一種具有雷射加工頭(1)的用於雷射燒蝕的機械工具，所述機械工具應用根據前述請求項1或4所述的雷射燒蝕方法。
  9. 一種具有雷射加工頭(1)的用於雷射燒蝕的機械工具，所述機械工具配備有根據請求項7所述的軟件。
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