WO2014206721A1 - Vorrichtung zum betreiben einer werkzeugmaschine und werkzeugmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum betreiben einer werkzeugmaschine und werkzeugmaschine Download PDF

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machine tool
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scan
axis
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Rüdiger GARN
Andreas Lenk
Martin Schröder
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Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a device for operating a machine tool and, on the other hand, to a corresponding machine tool for machining a workpiece.
  • a device for operating a machine tool and, on the other hand, to a corresponding machine tool for machining a workpiece.
  • the task underlying the invention is on the one hand a device for operating a machine tool and the other hand to provide a corresponding machine tool, each of which contributes to both rotationally ⁇ symmetrical or non-rotationally symmetrical components can be produced.
  • the machine tool has a rotation unit, which is designed to be a workpiece about an axis of rotation with an adjustable
  • the machine tool has an ultrashort pulse laser for generating laser pulses, which is arranged such that material of the workpiece is removed by means of the laser pulses.
  • the machine tool has a ⁇
  • optical unit which is arranged between the ultrashort pulse laser and the workpiece and which is designed to displace a focal point of the respective laser pulse along a first scan axis perpendicular to the rotation axis with an adjustable first scan velocity profile.
  • the device is designed to set the speed curve and to set the first scan speed profile as a function of the speed curve.
  • the scan speed curve and depending on the speed curve of the first scan speed curve is ⁇ sets, the scan speed so the movement of the laser pulses along the scan axis to be matched to the speed curve, in particular synchronized.
  • the speed curve and / or the first scan speed curve are set, for example, depending on geometry data of a given geometry.
  • this also makes possible a partial machining of the rotating workpiece, for example a laser balancing of rotating components, or a production of surfaces and / or cylinders in a single operation by a combination of a milling and turning operation.
  • the scan speed curve is periodic with an adjustable first scan frequency.
  • the device is designed to set the first scanning frequency depending on the speed curve.
  • the first scanning frequency is set by multiplying a rotational frequency of the rotational speed curve by a predetermined and / or adjustable constant.
  • the optical unit is formed in addition to the focus of the respective laser pulse along a direction perpendicular to the axis of rotation and the first scan axis second scan axis with an adjustable second scan speed curve to ver ⁇ slide.
  • the device is additionally designed to set the second scan speed profile as a function of the speed curve.
  • the second scanning speed curve is periodic with an adjustable second scanning frequency, and the device is configured to set the second scanning frequency depending on the speed curve.
  • the second scanning frequency is set by a rotational ⁇ frequency of the speed characteristic is multiplied by a predetermined and / or adjustable constant.
  • the optical unit is additionally formed, for example, in addition to shift the focal point of the respective laser pulse along the axis of rotation with an adjustable third scan speed curve.
  • the apparatus is for this example, in addition thereto, depending formed the third scan speed curve a ⁇ determine from the speed characteristic.
  • the third scan speed profile is periodically at ⁇ example with an adjustable third scan frequency and the device is designed to adjust depending on the speed curve, the third scan frequency.
  • the machine tool additionally has a sensor for detecting a point of impact of the respective laser pulse on the
  • the device is additionally designed to detect the impact point of the respective laser pulse on the surface of the workpiece as a function of a measurement signal of the sensor and dependent on the detected impact point, the rotational speed curve and / or the first scan ⁇ speed curve and / or the second scan velocity curve and / or set third scan speed ⁇ course.
  • the sensor particularly comprises a pyrometer and / or a light intensity sensor. By means of the sensor may thus in particular a reflection of the impact point on a sensor surface and / or a shading of the laser pulses are detected by the workpiece and thus the impingement he ⁇ averages are.
  • Error is, for example, a concentricity error in non rota ⁇ tion symmetric components.
  • the optical unit comprises a galvanometer scanner.
  • the machine tool has an objective, which is arranged between the optical unit and the workpiece for bundling the laser pulses in the respective focal point.
  • the objective is a plane field objective.
  • a plan field objective which is also called F-teta obj ect, allows the focal point by means of the optical unit along a straight line can be moved. This makes it particularly easy to move the focal point along the first and / or second scanning axis and / or the axis of rotation.
  • the pulse duration of the laser pulses is between 0.1 ps and 1 ps.
  • FIG. 1 shows a machine tool with a control device
  • FIG. 3 shows a displacement of a focal point along a first axis
  • FIG. 4 shows a shift of the focal point along a second axis.
  • FIG. 1 shows a machine tool 1.
  • the machine tool 1 has an ultrashort pulse laser 12.
  • the scope of the Ultra short pulse laser 12 is for example between 5 W and 20 W.
  • the ultrashort pulse laser 12 emits laser pulses 13.
  • the laser pulses 13 have, for example, a pulse duration between 0.1 ps and 1 ps.
  • the pulse repetition frequency of the laser pulses 13 is for example between 0.5 MHz and 2 MHz.
  • the laser pulses 13 impinge on an optical unit 15.
  • the optical unit 15 includes, for example, a Galvanome ⁇ terscanner.
  • the optical unit 15 mirrors the laser pulses 13 in the direction of an objective 20.
  • the objective 20 concentrates the laser pulses 13 in a respective focal point 18.
  • the objective 20 has, for example, one or more lenses for this purpose.
  • the objective 20 comprises a plane-field objective, or F-teta objective, by means of which the focal point 18 can be displaced on a straight line.
  • the laser pulses 13 impinge at a point of impact 19 on the surface of a workpiece 10.
  • the impact point 19 corresponds to, for example, the focal point 18.
  • un ⁇ point of incidence differs 19 18 from the focal point by means of a rotating unit not shown, the workpiece 10 can be about a rotation axis X with an angle of rotation ⁇ rotate with an adjustable rotational speed profile, for example with an adjustable rotation frequency.
  • the optical unit 15 is formed to the focal point 18 along a move to the rotation axis X perpendicular first scan axis with an adjustable first Scangeschwindig ⁇ keitsverlauf.
  • the first scanning speed ⁇ course is, for example periodically with an adjustable 0
  • the first scan axis is, for example, an axis Y that is perpendicular to the rotation axis X (see FIG. 3).
  • the first scan axis is, for example, an axis Z which is perpendicular to the axis Y and the axis of rotation X (see FIG. 4).
  • an intensity of the laser pulses 13 at the point of impingement 19 on the surface of the workpiece 10 can be adjusted in particular by displacing the focal point 18 along the axis Y.
  • the scan axis is the axis Z, then, in particular, the impact point 19 on the surface of the workpiece 10 along the axis Z can be adjusted by displacing the focal point 18 along the axis Z.
  • the optical unit 15 is adapted to move the focal point 18 along a onsachse to the X and rotationally to the first scan axis perpendicular second scan axis with an adjustable second Scangeschwindig ⁇ keitsverlauf.
  • the second Scangeschwindig ⁇ keitsverlauf example periodic with a ⁇ adjustable second scanning frequency.
  • the second scan axis is for example the axis Z if the first scan axis is the axis Y and / or the axis Y if the first scan axis is the axis Z.
  • the optical unit 15 is designed to displace the focal point 18 along the axis of rotation X with an adjustable third scan speed profile.
  • the third scan speed profile is periodically at ⁇ example with an adjustable third scan frequency.
  • the machine tool 1 has, for example, as can be seen in FIG. 2, a sensor 25 for detecting the point of impingement 19.
  • the sensor 25 comprises, for example, a pyrometer and / or a light intensity sensor.
  • a reflection 27 of the impact point 19 and / or a shading 29 of the impact point 19 can be detected by the workpiece 10.
  • the machine tool 1 additionally has a control device 5.
  • the control device 5 may also be referred to as a device for operating a machine tool.
  • the control device 5 is configured to adjust the speed curve and set the first scanning speed curve and / or the second Scange ⁇ schwindtechniksverlauf and / or the third Scangeschwindig ⁇ keitsverlauf depending on the speed curve.
  • the tax advantage ⁇ device 5 is formed to the first scan speed ⁇ extending and / or the second scan speed curve and / or the third scan speed curve and / or the speed curve depending on geometry data of a predetermined geometry set.
  • the control device 5 is designed to set the first and / or second and / or third scanning frequency as a function of the rotational speed profile, for example by multiplying a rotational frequency of the rotational speed curve by a predetermined and / or adjustable constant.
  • control device 5 is designed to the impact point 19 of the respective laser pulse 13 on the surface of the workpiece 10 depending on a

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Betreiben einer Werkzeugmaschine (1) weist die Werkzeugmaschine (1) eine Rotationseinheit auf, die dazu ausgebildet ist ein Werkstück (10) um eine Rotationsachse (X) mit einem einstellbaren Drehzahlverlauf zu rotieren. Die Werkzeugmaschine (1) weist einen Ultrakurzpulslaser (12) auf zum Erzeugen von Laserpulsen (13), der so angeordnet ist, dass mittels der Laserpulse (13) Material des Werkstücks (10) abgetragen wird. Die Werkzeugmaschine (1) weist eine optische Einheit (15) auf, die zwischen dem Ultrakurzpulslaser (12) und dem Werkstück (10) angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, einen Brennpunkt (18) des jeweiligen Laserpulses (13) entlang einer zu der Rotationsachse (X) senkrechten ersten Scanachse mit einem einstellbaren ersten Scangeschwindigkeitsverlauf zu verschieben. Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet den Drehzahlverlauf einzustellen und abhängig von dem Drehzahlverlauf den ersten Scangeschwindigkeitsverlauf einzustellen.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Betreiben einer Werkzeugmaschine und Werkzeugmaschine
Die Erfindung betrifft einerseits eine Vorrichtung zum Betreiben einer Werkzeugmaschine und andererseits eine korrespondierende Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines Werkstücks. Bei vielen klassischen Verfahren zur Werkstückbearbeitung, wie beispielsweise beim Drehen, können nur rotationssymmetrische Werkzeuge hergestellt werden.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es einerseits eine Vorrichtung zum Betreiben einer Werkzeugmaschine und andererseits eine korrespondierende Werkzeugmaschine zu schaffen, die jeweils dazu beiträgt, dass sowohl rotations¬ symmetrische als auch nicht rotationssymmetrische Bauteile hergestellt werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Vorrichtung zum
Betreiben einer Werkzeugmaschine und andererseits durch eine korrespondierende Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines
Werkstücks, die die Vorrichtung aufweist. Die Werkzeugmaschine weist eine Rotationseinheit auf, die dazu ausgebildet ist ein Werkstück um eine Rotationsachse mit einem einstellbaren
Drehzahlverlauf zu rotieren. Die Werkzeugmaschine weist einen Ultrakurzpulslaser zum Erzeugen von Laserpulsen auf, der so angeordnet ist, dass mittels der Laserpulse Material des Werkstücks abgetragen wird. Die Werkzeugmaschine weist eine ^
optische Einheit auf, die zwischen dem Ultrakurzpulslaser und dem Werkstück angeordnet ist und die dazu ausgebildet ist einen Brennpunkt des jeweiligen Laserpulses entlang einer zu der Rotationsachse senkrechten ersten Scanachse mit einem ein- stellbaren ersten Scangeschwindigkeitsverlauf zu verschieben. Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet den Drehzahlverlauf einzustellen und abhängig von dem Drehzahlverlauf den ersten Scangeschwindigkeitsverlauf einzustellen.
Mittels Laserpulsen eines Ultrakurzpulslaser kann ein sehr guter Materialabtrag erreicht werden. Beim Auftreffen der Laserpulse auf das Werkstück entsteht ein Kaltmaterialabtrag, bei dem das abzutragende Material direkt von einem festen Zustand in einen gasförmigen Zustand übergeht.
Indem der Drehzahlverlauf eingestellt wird und abhängig von dem Drehzahlverlauf der erste Scangeschwindigkeitsverlauf einge¬ stellt wird, kann die Scangeschwindigkeit also die Bewegung der Laserpulse entlang der Scanachse, auf den Drehzahlverlauf abgestimmt werden, insbesondere synchronisiert werden. Der Drehzahlverlauf und/oder der erste Scangeschwindigkeitsverlauf werden beispielsweise abhängig von Geometriedaten einer vorgegebenen Geometrie eingestellt. Somit ist es einfach möglich viele verschiedene Bauteile aus dem Werkstück zu fertigen, wie beispielsweise rotationssymmetrische und/oder nicht rotationssymmetrische Bauteile. Weiterhin ist hierdurch auch eine partielle Bearbeitung des rotierenden Werkstücks möglich, wie zum Beispiel ein Laserwuchten rotie- render Bauteile, beziehungsweise eine Erzeugung von Flächen und/oder Zylindern in einem Arbeitsgang durch eine Kombination von einer Fräs- und Drehbearbeitung. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Scangeschwindigkeitsverlauf periodisch mit einer einstellbaren ersten Scanfrequenz. Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet abhängig von dem Drehzahlverlauf die erste Scanfrequenz einzustellen.
Hierdurch ist es besonders einfach möglich den ersten Scangeschwindigkeitsverlauf und den Drehzahlverlauf aneinander anzupassen, insbesondere zu synchronisieren. Beispielsweise wird die erste Scanfrequenz eingestellt, indem eine Drehfrequenz des Drehzahlverlaufs mit einer vorgegebenen und/oder einstellbaren Konstante multipliziert wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die optische Einheit zusätzlich dazu ausgebildet den Brennpunkt des jeweiligen Laserpulses entlang einer zu der Rotationsachse und der ersten Scanachse senkrechten zweiten Scanachse mit einem einstellbaren zweiten Scangeschwindigkeitsverlauf zu ver¬ schieben. Die Vorrichtung ist zusätzlich dazu ausgebildet abhängig von dem Drehzahlverlauf den zweiten Scangeschwin- digkeitsverlauf einzustellen.
Hierdurch ist eine Bearbeitung in zwei Dimensionen gleichzeitig möglich, also innerhalb der Ebene die von der ersten und der zweiten Scanachse aufgespannt wird. Hierdurch können sehr einfach sehr viele verschiedene Bauteile hergestellt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Scangeschwindigkeitsverlauf periodisch mit einer einstellbaren zweiten Scanfrequenz und die Vorrichtung ist dazu ausgebildet abhängig von dem Drehzahlverlauf die zweite Scanfrequenz einzustellen .
Hierdurch ist es besonders einfach möglich den zweiten Scangeschwindigkeitsverlauf und den Drehzahlverlauf aneinander anzupassen, insbesondere zu synchronisieren. Beispielsweise wird die zweite Scanfrequenz eingestellt, indem eine Dreh¬ frequenz des Drehzahlverlaufs mit einer vorgegebenen und/oder einstellbaren Konstante multipliziert wird.
Die optische Einheit ist beispielsweise zusätzlich dazu aus¬ gebildet den Brennpunkt des jeweiligen Laserpulses entlang der Rotationsachse mit einem einstellbaren dritten Scangeschwindigkeitsverlauf zu verschieben. Die Vorrichtung ist hierfür beispielsweise zusätzlich dazu ausgebildet abhängig von dem Drehzahlverlauf den dritten Scangeschwindigkeitsverlauf ein¬ zustellen. Der dritte Scangeschwindigkeitsverlauf ist bei¬ spielsweise periodisch mit einer einstellbaren dritten Scanfrequenz und die Vorrichtung ist dazu ausgebildet abhängig von dem Drehzahlverlauf die dritte Scanfrequenz einzustellen.
Hierdurch ist eine Bearbeitung in drei Dimensionen gleichzeitig möglich, also innerhalb des Koordinatensystems, das von der Rotationsachse, der ersten und der zweiten Scanachse aufgespannt wird. Hierdurch können sehr einfach sehr viele verschiedene Bauteile hergestellt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Werkzeugmaschine zusätzlich einen Sensor auf zum Detektieren eines Auftreffpunktes des jeweiligen Laserpulses auf der
Oberfläche des Werkstücks. Die Vorrichtung ist zusätzlich dazu ausgebildet abhängig von einem Messsignal des Sensors den Auftreffpunkt des jeweiligen Laserpulses auf der Oberfläche des Werkstücks zu detektieren und abhängig von dem detektierten Auftreffpunkt den Drehzahlverlauf und/oder den ersten Scan¬ geschwindigkeitsverlauf und/oder den zweiten Scangeschwindigkeitsverlauf und/oder den dritten Scangeschwindigkeits¬ verlauf einzustellen. Der Sensor umfasst hierfür insbesondere einen Pyrometer und/oder einen Lichtintensitätssensor. Mittels des Sensors kann somit insbesondere eine Reflexion des Auftreffpunktes auf einer Sensorfläche und/oder eine Abschattung der Laserpulse durch das Werkstück detektiert werden und somit der Auftreffpunkt er¬ mittelt werden.
Durch die Verwendung eines derartigen Sensors kann der Drehzahlverlauf und/oder der erste Scangeschwindigkeitsverlauf und/oder der zweite Scangeschwindigkeitsverlauf und/oder der dritte Scangeschwindigkeitsverlauf eingestellt werden, be¬ ziehungsweise angepasst werden. Hierdurch kann eine Fehlerkorrektur beziehungsweise eine Nachführung des Laserpulses durchgeführt werden, wodurch eine hochgenaue Herstellung verschiedenster Geometrien ermöglicht wird. Ein derartiger
Fehler ist beispielsweise ein Rundlauffehler bei nicht rota¬ tionssymmetrischen Bauteilen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die optische Einheit einen Galvanometerscanner. Mittels eines
Galvanometerscanners kann der Brennpunkt schnell und präzise entlang der ersten und/oder der zweiten Scanachse und/oder der Rotationsachse verschoben werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Werkzeugmaschine ein Objektiv auf, das zwischen der optischen Einheit und dem Werkstück angeordnet ist zum Bündeln der Laserpulse in dem jeweiligen Brennpunkt. Durch die Verwendung eines Objektivs ist es auf einfache Weise möglich den Brennpunkt zu erzeugen. Somit lassen sich auf einfache Weise die Laserpulse in einem Brennpunkt bündeln. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Objektiv ein Planfeldobjektiv. Ein Planfeldobjektiv, welches auch F-Teta-Obj ektiv genannt wird, ermöglicht, dass der Brennpunkt mittels der optischen Einheit entlang einer Gerade verschoben werden kann. Hiermit lässt sich besonders einfach der Brennpunkt entlang der ersten und/oder zweiten Scanachse und/oder der Rotationsachse verschieben.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung liegt die Pulsdauer der Laserpulse zwischen 0,1 ps und 1 ps . Hierdurch ist gegebenenfalls ein sehr guter Materialabtrag möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Werkzeugmaschine mit einer Steuervorrichtung,
Figur 2 die Werkzeugmaschine mit einem Sensor zur Detektion eines Auftreffpunktes ,
Figur 3 eine Verschiebung eines Brennpunktes entlang einer erste Achse und
Figur 4 eine Verschiebung des Brennpunktes entlang einer zweiten Achse.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Figur 1 zeigt eine Werkzeugmaschine 1. Die Werkzeugmaschine 1 weist einen Ultrakurzpulslaser 12 auf. Der Leistungsbereich des Ultrakurzpulslasers 12 liegt beispielsweise zwischen 5 W und 20 W.
Der Ultrakurzpulslaser 12 sendet Laserpulse 13 aus. Die La- serpulse 13 weisen beispielsweise eine Pulsdauer zwischen 0,1 ps und 1 ps auf. Die Pulsfolgefrequenz der Laserpulse 13 liegt beispielsweise zwischen 0,5 MHz und 2 MHz.
Die Laserpulse 13 treffen auf eine optische Einheit 15 auf. Die optische Einheit 15 umfasst beispielsweise einen Galvanome¬ terscanner. Die optische Einheit 15 spiegelt die Laserpulse 13 in Richtung eines Objektivs 20.
Das Objektiv 20 bündelt die Laserpulse 13 in einem jeweiligen Brennpunkt 18. Das Objektiv 20 weist hierfür beispielsweise eine oder mehrere Linsen auf. Beispielsweise umfasst das Objektiv 20 ein Planfeldobjektiv, oder auch F-Teta-Obj ektiv, mittels dessen der Brennpunkt 18 auf einer Geraden verschiebbar ist. Die Laserpulse 13 treffen in einem Auftreffpunkt 19 auf der Oberfläche eines Werkstücks 10 auf. Der Auftreffpunkt 19 entspricht beispielsweise dem Brennpunkt 18. Alternativ un¬ terscheidet sich der Auftreffpunkt 19 von dem Brennpunkt 18. Mittels einer nicht gezeigten Rotationseinheit lässt sich das Werkstück 10 um eine Rotationsachse X mit einem Rotationswinkel φ mit einem einstellbaren Drehzahlverlauf rotieren, beispielsweise mit einer einstellbaren Drehfrequenz. Die optische Einheit 15 ist dazu ausgebildet den Brennpunkt 18 entlang einer zu der Rotationsachse X senkrechten ersten Scanachse mit einem einstellbaren ersten Scangeschwindig¬ keitsverlauf zu verschieben. Der erste Scangeschwindigkeits¬ verlauf ist beispielsweise periodisch mit einer einstellbaren 0
o ersten Scanfrequenz. Die erste Scanachse ist beispielsweise eine Achse Y, die zu der Rotationsachse X senkrecht ist (siehe Figur 3) . Alternativ ist die erste Scanachse beispielsweise eine Achse Z die zu der Achse Y und der Rotationsachse X senkrecht ist (siehe Figur 4) . Ist die Scanachse die Achse Y, so lässt sich durch ein Verschieben des Brennpunktes 18 entlang der Achse Y insbesondere eine Intensität der Laserpulse 13 im Auftreffpunkt 19 auf der Oberfläche des Werkstücks 10 einstellen. Ist die Scanachse die Achse Z, so lässt sich durch ein Verschieben des Brennpunktes 18 entlang der Achse Z insbesondere der Auftreffpunkt 19 auf der Oberfläche des Werkstücks 10 entlang der Achse Z einstellen.
Alternativ oder zusätzlich ist die optische Einheit 15 dazu ausgebildet, den Brennpunkt 18 entlang einer zu der Rotati- onsachse X und zu der ersten Scanachse senkrechten zweiten Scanachse mit einem einstellbaren zweiten Scangeschwindig¬ keitsverlauf zu verschieben. Der zweite Scangeschwindig¬ keitsverlauf ist beispielsweise periodisch mit einer ein¬ stellbaren zweiten Scanfrequenz. Die zweite Scanachse ist beispielsweise die Achse Z, falls die erste Scanachse die Achse Y ist und/oder die Achse Y, falls die erste Scanachse die Achse Z ist.
Alternativ oder zusätzlich ist die optische Einheit 15 dazu ausgebildet, den Brennpunkt 18 entlang der Rotationsachse X mit einem einstellbaren dritten Scangeschwindigkeitsverlauf zu verschieben. Der dritte Scangeschwindigkeitsverlauf ist bei¬ spielsweise periodisch mit einer einstellbaren dritten Scanfrequenz .
Auf diese Weise kann auf einfache Art Material von dem Werkstück 10 abgetragen werden, beispielsweise um eine vorgegebene Ge¬ ometrie einzustellen. Die Werkzeugmaschine 1 weist beispielsweise, wie in Figur 2 zu sehen ist, einen Sensor 25 auf zum Detektieren des Auftreffpunktes 19. Der Sensor 25 umfasst beispielsweise einen Pyrometer und/oder einen Lichtintensitätssensor. Mittels des Sensors 25 kann beispielsweise eine Reflexion 27 des Auftreffpunktes 19 und/oder eine Abschattung 29 des Auftreffpunktes 19 durch das Werkstück 10 erfasst werden.
Die Werkzeugmaschine 1 weist zusätzlich eine Steuervorrichtung 5 auf. Die Steuervorrichtung 5 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben einer Werkzeugmaschine bezeichnet werden.
Die Steuervorrichtung 5 ist dazu ausgebildet den Drehzahlverlauf einzustellen und abhängig von dem Drehzahlverlauf den ersten Scangeschwindigkeitsverlauf und/oder den zweiten Scange¬ schwindigkeitsverlauf und/oder den dritten Scangeschwindig¬ keitsverlauf einzustellen. Beispielsweise ist die Steuervor¬ richtung 5 dazu ausgebildet den ersten Scangeschwindigkeits¬ verlauf und/oder den zweiten Scangeschwindigkeitsverlauf und/oder den dritten Scangeschwindigkeitsverlauf und/oder den Drehzahlverlauf abhängig von Geometriedaten einer vorgegebenen Geometrie einzustellen. Beispielsweise ist die Steuervor¬ richtung 5 dazu ausgebildet abhängig von dem Drehzahlverlauf die erste und/oder zweite und/oder dritte Scanfrequenz einzustellen, beispielsweise indem eine Drehfrequenz des Drehzahlverlaufs jeweils mit einer vorgegebenen und/oder einstellbaren Konstante multipliziert wird.
Alternativ oder zusätzlich ist die Steuervorrichtung 5 dazu ausgebildet den Auftreffpunkt 19 des jeweiligen Laserpulses 13 auf der Oberfläche des Werkstücks 10 abhängig von einem
Messsignal des Sensors 25 zu detektieren und abhängig von dem detektierten Auftreffpunkt 19 den Drehzahlverlauf und/oder den ersten Scangeschwindigkeitsverlauf und/oder den zweiten Scangeschwindigkeitsverlauf und/oder den dritten Scange- schwindigkeitsverlauf einzustellen.
Auf diese Weise können mittels der Werkzeugmaschine 1 auf einfache Weise viele verschiedene Bauteile aus dem Werkstück 10 gefertigt werden, wie beispielsweise rotationssymmetrische und/oder nicht rotationssymmetrische Bauteile.

Claims

Vorrichtung zum Betreiben einer Werkzeugmaschine (1), wobei die Werkzeugmaschine (1) aufweist,
- eine Rotationseinheit, die dazu ausgebildet ist ein Werkstück (10) um eine Rotationsachse (X) mit einem einstellbaren Drehzahlverlauf zu rotieren,
- einen Ultrakurzpulslaser (12) zum Erzeugen von Laserpulsen (13), der so angeordnet ist, dass mittels der Laserpulse (13) Material des Werkstücks (10) abgetragen wird und
- eine optische Einheit (15), die zwischen dem Ultra¬ kurzpulslaser (12) und dem Werkstück (10) angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, einen Brennpunkt (18) des je¬ weiligen Laserpulses (13) entlang einer zu der Rotati¬ onsachse (X) senkrechten ersten Scanachse mit einem einstellbaren ersten Scangeschwindigkeitsverlauf zu verschieben,
wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist den Dreh¬ zahlverlauf einzustellen und abhängig von dem Drehzahlverlauf den ersten Scangeschwindigkeitsverlauf einzu¬ stellen .
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Scangeschwindigkeitsverlauf periodisch ist mit einer ein¬ stellbaren ersten Scanfrequenz und die Vorrichtung dazu ausgebildet ist abhängig von dem Drehzahlverlauf die erste Scanfrequenz einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die optische Einheit (15) zusätzlich dazu ausgebildet ist den Brennpunkt (18) des jeweiligen Laserpulses (13) entlang einer zu der Rotationsachse (X) und der erste Scanachse senkrechten zweiten Scanachse mit einem einstellbaren zweiten Scangeschwindigkeitsverlauf zu verschieben,
wobei die Vorrichtung zusätzlich dazu ausgebildet ist abhängig von dem Drehzahlverlauf den zweiten Scange- schwindigkeitsverlauf einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der zweite Scangeschwindigkeitsverlauf periodisch ist mit einer ein¬ stellbaren zweiten Scanfrequenz und die Vorrichtung dazu ausgebildet ist abhängig von dem Drehzahlverlauf die zweite Scanfrequenz einzustellen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehende Ansprüche, wobei die Werkzeugmaschine (1) zusätzlich einen Sensor (25) umfasst zum Detektieren eines Auftreffpunktes (19) des jeweiligen Laserpulses (13) auf der Oberfläche des
Werkstücks (10), wobei die Vorrichtung zusätzlich dazu ausgebildet ist abhängig von einem Messsignal des Sensors (25) den Auftreffpunkt (19) des j eweiligen Laserpulses (13) auf der Oberfläche des Werkstücks (10) zu detektieren und abhängig von dem detektierten Auftreffpunkt (19) den Drehzahlverlauf und/oder den ersten Scangeschwindig¬ keitsverlauf einzustellen.
Werkzeugmaschine (1) zum Bearbeiten eines Werkstücks (10), mit
- einer Rotationseinheit, die dazu ausgebildet ist, das Werkstück (10) um eine Rotationsachse (X) mit einem einstellbaren Drehzahlverlauf zu rotieren,
- einem Ultrakurzpulslaser (12) zum Erzeugen von Laserpulsen (13), der so angeordnet ist, dass mittels der Laserpulse (13) Material des Werkstücks (10) abgetragen wird und - einer optischen Einheit (15), die zwischen dem Ultrakurzpulslaser (12) und dem Werkstück (10) angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist einen Brennpunkt (18) entlang einer zu der Rotationsachse (X) senkrechten ersten Scanachse mit einem einstellbaren ersten Scangeschwindigkeitsverlauf zu verschieben und
- einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
7. Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 6, wobei die optische Einheit (15) einen Galvanometerscanner umfasst.
8. Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 6 oder 7, die ein
Objektiv (20) aufweist, das zwischen der optischen Einheit (15) und dem Werkstück (10) angeordnet ist zum Bündeln der Laserpulse (13) in dem jeweiligen Brennpunkt (18) .
9. Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 8, wobei das Objektiv (20) ein Planfeldobjektiv ist.
10. Werkzeugmaschine (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Pulsdauer der Laserpulse (13) zwischen 0,1 ps und 1 ps liegt .
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