WO2023072568A1

WO2023072568A1 - Verfahren zur herstellung von werkstückteilen mit angefasten schnittkanten

Info

Publication number: WO2023072568A1
Application number: PCT/EP2022/078106
Authority: WO
Inventors: Patrick Mach; Daniel Mock; Florian Sepp; Christoph Weiss
Original assignee: TRUMPF SE + Co. KG; Wsoptics Technologies Gmbh
Priority date: 2021-10-25
Filing date: 2022-10-10
Publication date: 2023-05-04
Also published as: DE102021005295A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines Werkstückteils (11) und eines Restwerkstücks (10) aus einem Werkstück (9) mittels eines gemeinsam aus einer Düse (13) eines Laserbearbeitungskopfs (2) austretenden Laserstrahls (16) und Prozessgasstrahls (25) zum Austrieb von Schmelze (26), welches die folgenden Verfahrensstufen umfasst: Stufe I: Schritt a): Schneiden eines Abschnitts (15-1, 15-2, 15-3, 15-4, 15-5) eines Schnittspalts (15) entlang einer Schnittlinie (14) oder Schneiden eines geschlossenen Schnittspalts (15) entlang der Schnittlinie (14), wobei eine werkstückteilseitige Schnittkante (19) am Werkstückteil (11) und eine restwerkstückseitige Schnittkante (19') am Restwerkstück (10) gebildet werden, und Schritt b): Erzeugen mindestens einer lokalen Ausnehmung (27) des Schnittspalts (15) im Restwerkstück (11), Stufe II: Erzeugen einer Fase (21) an der werkstückteilseitigen Schnittkante (19) an einer oberen Werkstückoberfläche (17) entlang einer Modifikationslinie (18), während das Werkstückteil (11) mit dem Restwerkstück (10) verbunden ist, wobei (i) in Schritt a) von Stufe I mindestens ein Eckbereich (28, 29) des Schnittspalts (15) erzeugt wird, für den in Schritt b) von Stufe I eine lokale Ausnehmung (27) des Schnittspalts (15) im Restwerkstück (10) so erzeugt wird, dass die beim Erzeugen der Fase (21) im Eckbereich (28) entstehende Schmelze (26) durch die lokale Ausnehmung (27) getrieben werden kann, und/oder (ii) für die in Stufe II erzeugte Fase (21) am Startpunkt (36) der Erzeugung der Fase (21), der insbesondere am Schnittspaltbeginn (35) des Abschnitts (15-1, 15-2, 15-3, 15-4, 15-5) des Schnittspalts (15) liegen kann, eine lokale Ausnehmung (27) des Schnittspalts (15) im Restwerkstück (10) so erzeugt wird, dass die beim Erzeugen der Fase (21) entstehende Schmelze (26) durch den um die lokale Ausnehmung (27) erweiterten Schnittspalt (15) getrieben werden kann, und/oder (iii) in Stufe II die Fase (21) so ausgebildet wird, dass sie in mindestens einem ersten Schnittspaltbereich (32) eine größere Tiefe und/oder Breite aufweist als in einem unmittelbar angrenzenden zweiten Schnittspaltbereich (33, 33'), wobei eine lokale Ausnehmung (27) des Schnittspalts (15) im Restwerkstück (10) so erzeugt wird, dass die beim Erzeugen der Fase (21) im ersten Schnittspaltbereich (32) entstehende Schmelze (26) durch die lokale Ausnehmung (27) getrieben werden kann.

Description

Verfahren zur Herstellung von Werkstückteilen mit angefasten Schnittkanten

Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Fertigung metallischer Werkstückteile durch Einsatz eines Laserstrahls und betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Werkstückteilen mit angefasten Schnittkanten aus einem platten- oder rohrförmigen Werkstück.

Im Handel verfügbare Laserschneidvorrichtungen mit einem verfahrbaren Laserbearbeitungskopf zur Führung eines Laserstrahls ermöglichen eine automatisierte Fertigung von Werkstückteilen in großer Stückzahl und mit hoher Präzision. Hierbei werden Werkstückteile mit einem Laserstrahl aus einem metallischen Werkstück entlang jeweiliger Schnittlinien ausgeschnitten.

Abhängig von der Art des eingesetzten Laserschneidprozesses und der Verwendung der ausgeschnittenen Werkstückteile können die Schnittkanten eine aufwändige mechanische Nachbearbeitung benötigen. So kann es insbesondere gewünscht sein, eine Schnittkante mit einer Fase zu versehen, beispielsweise zur Schweiß- oder Lackiervorbereitung, oder um bestimmte geometrische Anforderungen an Werkstückteile zu erfüllen. Grundsätzlich ist eine dem Ausschneiden eines Werkstückteils nachgelagerte mechanische Bearbeitung der Schnittkanten zeitlich und meist auch personell sehr aufwändig, zumal sie oft manuell erfolgt. Dies gilt in besonderem Maße für das Anfasen von Schnittkanten. Zudem ist eine solche Nachbearbeitung sehr kostenintensiv, so dass sich die Herstellung von Werkstückteilen mit angefasten Schnittkanten in unerwünschter Weise verlängert und verteuert.

In der Patentliteratur ist das Anfasen von Schnittkanten von mit dem Restwerkstück verbündenden Werkstückteilen durch einen Laserstrahl bekannt. So beschreibt die internationale Patentanmeldung WO 2020/173970 A1 ein Verfahren, bei dem Schnittkanten noch nicht freigeschnittener Werkstückteile durch einen Laserstrahl mit einer Fase versehen werden.

Beim Laserschneiden metallischer Werkstückteile wird die Schneidstelle mit einem Prozessgas beaufschlagt, durch das die beim Schneidvorgang entstehende Schmelze, d.h. das geschmolzene Werkstückmaterial, durch den Schnittspalt getrieben wird. Dies gilt in entsprechender Weise für das Anfasen von Schnittkanten durch einen Laserstrahl, wie es aus der vorstehenden internationalen Patentanmeldung hervorgeht. Auch hier muss die beim Erzeugen der Fase auftretende Schmelze durch den Schnittspalt getrieben werden.

Nun hat sich in der Praxis gezeigt, dass beim Anfasen von Schnittkanten das Austreiben der Schmelze durch den Schnittspalt mittels des Prozessgases, abhängig von den spezifischen Verfahrensbedingungen, wie Verlauf des Schnittspalts, Erzeugung der Fase am Schnittspaltbeginn und Tiefe und/oder Breite der zu erzeugenden Fase, mitunter Probleme bereiten kann. Es können Situationen eintreten, in denen die Schmelze nicht hinreichend schnell abgeführt werden kann und sich im Schnittspalt rückstaut. Dies kann in unerwünschter Weise zur Folge haben, dass sich die Schmelze als Schlacke bzw. Grat an der Oberseite des Werkstücks absetzt. Das ist einerseits nachteilig für die Qualität der Werkstückteile mit angefasten Schnittkanten, welche unter Umständen dann wieder - wie herkömmlich - eine aufwändige mechanische Nachbearbeitung benötigen. Jedenfalls kann sich hierdurch die Ausschussquote bei der Herstellung von Werkstückteilen mit angefasten Schnittkanten erhöhen. Andererseits kann der auf der Werkstückoberseite abgesetzte Grat im schlimmsten Fall zu einer Kollision mit dem Laserbearbeitungskopf führen, was eine Beschädigung mit aufwändiger und teurer Reparatur sowie unerwünschte Ausfallzeiten der Laserbearbeitungsvorrichtung nach sich ziehen kann.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, herkömmliche Verfahren, bei denen Werkstückteile mit angefasten Schnittkanten mit einem Laserstrahl aus einem platten- oder rohrförmigen Werkstück hergestellt werden, so weiterzubilden, dass deren Herstellung in automatisierter Weise kostengünstig und mit hoher Qualität selbst dann möglich ist, wenn es aufgrund spezifischer Verfahrensbedingungen zu Problemen beim hinreichend schnellen Austreiben der Schmelze durch den Schnittspalt kommen kann.

Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstückteils mit einer angefasten Schnittkante mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben. Im Sinne vorliegender Erfindung bezeichnet der Begriff "Werkstück" ein platten- oder rohrförmiges, typischerweise metallisches Bauteil, aus dem mindestens ein Werkstückteil (Gutteil) herzustellen ist. Das plattenförmige Werkstück ist typischer Weise eben bzw. flach. Obgleich das erfindungsgemäße Verfahren an einem einzelnen Werkstückteil mit einer angefasten Schnittkante erläutert wird, versteht es sich, dass in aller Regel eine Vielzahl von Werkstückteilen mit angefasten Schnittkanten aus dem Werkstück hergestellt wird.

Der Laserstrahl wird von einem Laserbearbeitungskopf geführt und tritt an einer endständigen Düse aus. Der Laserstrahl ist wie üblich in Form eines fokussierten, rotationssymmetrischen Strahlkegels mit einer zentrischen Strahlachse (Symmetrieachse) ausgebildet. Der Strahldurchmesser kennzeichnet die Querausdehnung des Strahls oder die physische Größe des Strahls senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Beim Fokussieren wird der Laserstrahl durch eine Fokussierlinse oder einen Fokussierspiegel gebündelt. Der Fokus des Laserstrahls ist durch jene Stelle definiert, an der der Laserstrahl seinen geringsten Querschnitt bzw. den geringsten Strahldurchmesser hat. Die Brennweite gibt die Entfernung der Linsenhauptebene (oder Spiegelhauptebene) zum Brennpunkt eines idealen, fokussierten Parallelstrahls an. Je kleiner die Brennweite, desto stärker wird der Laserstrahl fokussiert und desto kleiner ist der Fokusdurchmesser, und umgekehrt.

Der Laserbearbeitungskopf dient auch zum Führen eines Prozessgasstrahls, der typischerweise, jedoch nicht zwingend, aus derselben Düse wie der Laserstrahl abgegeben wird und vorzugsweise koaxial zum Laserstrahl geführt ist. Der aus der Düse austretende Prozessgasstrahl ist typischerweise, jedoch nicht zwingend, in Form eines auf das Werkstück treffenden Gaskegels ausgebildet.

Das Werkstück, insbesondere ein plattenförmiges Werkstück, liegt mit einer Werkstückunterseite einer Werkstückauflage auf. An der Werkstückoberseite weist das Werkstück eine (oberseitige) Werkstückoberfläche auf. Bei einem plattenförmigen Werkstück ist die Werkstückoberfläche plan. Wenn nicht anders verwendet, wird hier und im Weiteren als "Werkstückoberfläche" die oberseitige Werkstückoberfläche verstanden, welche der Düse gegenüberliegt bzw. zugewandt ist. Die gegenüberliegende Werkstückoberfläche, an der das Werkstück üblicherweise einer Unterlage aufliegt, ist die Werkstückunterseite. Der Laserbearbeitungskopf zur Führung des Laser- und Prozessgasstrahls kann relativ zum Werkstück in einer typischerweise horizontalen Ebene parallel zur Ebene der Werkstückoberfläche, sowie in einer hierzu senkrechten, typischerweise vertikalen Richtung bewegt werden.

In der vorliegenden Erfindungsbeschreibung ist das Bezugssystem immer stationär zum Werkstück, so dass der Laserbearbeitungskopf als bewegt und das Werkstück als stationär angesehen werden. Lokal betrachtet ist es jedoch unerheblich, ob der Laserbearbeitungskopf oder das Werkstück oder beide bewegt werden. Insofern wäre es gleichermaßen möglich, dass alternativ zum bewegten Laserbearbeitungskopf auch das Werkstück bewegt wird oder sowohl der Laserbearbeitungskopf als auch das Werkstück bewegt werden

Die Energie des Laserstrahls hängt von der konkreten Auslegung einer Laserquelle ab und wird typischerweise in Joule (J) angegeben. Die Leistung des Laserstrahls (d.h. Energie pro Zeit), typischerweise in Joule pro Sekunde (J/s) bzw. in Watt (W) gemessen, beschreibt die optische Ausgangsleistung eines Dauerstrichlasers (CW) bzw. die mittlere Leistung eines Pulslasers. Pulslaser werden auch über ihre Pulsenergie charakterisiert, die direkt proportional zur mittleren Leistung und umgekehrt proportional zur Wiederholungsrate des Lasers ist. Als "Energiedichte" wird die auf die bestrahlte Fläche des Werkstücks bezogene Energie des Laserstrahls bezeichnet. Die Energiedichte bemisst sich beispielsweise in J/mm².

Wichtig für die Laserbearbeitung des Werkstücks ist, neben der Energiedichte, die Verfahrgeschwindigkeit des Laserbearbeitungskopfs bzw. Laserstrahls, d.h. die Zeit, wie lange eine bestimmte Fläche des Werkstücks durch den Laserstrahl bestrahlt wird. Üblich ist es, hierfür den Begriff "Streckenenergie" zu verwenden. Dies ist die vom Werkstück absorbierte Leistung des Laserstrahls pro Geschwindigkeit des Laserbearbeitungskopfs bzw. Laserstrahls, z.B. bemessen in Watt/(mm/s). Wird die Leistung des Laserstrahls Watt (W) als Joule pro Sekunde (J/s) angegeben, so bemisst sich die Streckenenergie demzufolge in J/mm.

Bei der Laserbearbeitung kommt es also wesentlich auf die Streckenenergie des Laserstrahls an, wobei die vom Werkstück absorbierte Energie von der Energiedichte abhängt. Die vom Werkstück absorbierte Energie hängt bei einer bestimmten Leistung des Laserstrahls, von der Größe des Strahlflecks auf dem Werkstück ab, entsprechend dem Strahldurchmesser an der Stelle, an der der Laserstrahl auf das Werkstück trifft. Der Strahldurchmesser des Laserstrahls auf dem Werkstück ergibt sich durch die Fokuslage, d.h. die Position des Fokus des Laserstrahls relativ zum Werkstück (senkrechter kürzester Abstand), insbesondere relativ zur Werkstückoberfläche, auf welche der Laserstrahl gerichtet ist, oder auch relativ zur Werkstückauflage. Wenn sich das Werkstück im divergenten Bereich des Strahlkegels befindet (Fokus oberhalb der Werkstückoberfläche, auf welche der Bearbeitungsstrahl trifft), kann durch eine Vergrößerung des Abstands zwischen Fokus und Werkstück der Strahldurchmesser auf dem Werkstück vergrößert werden, und umgekehrt. Somit kann durch eine Änderung des Strahldurchmessers auf dem Werkstück durch Ändern der Fokuslage die Energiedichte des Laserstrahls und somit die vom Werkstück absorbierte Energie, welche in die Streckenenergie eingeht, gezielt verändert werden. Je größer der Strahldurchmesser, desto kleiner ist die vom Werkstück absorbierte Energie, und umgekehrt. Bei einem Laser ist die Stahlintensität außerhalb des Fokus, bezogen auf den Querschnitt, nicht konstant. Idealerweise ist die Leistungsintensität ein Gauß-Profil. Auf jeden Fall ist die Energiedichte zum Rand hin relativ gering, insbesondere außerhalb des Fokus.

Die Streckenenergie hängt auch von der Geschwindigkeit des Laserstrahls, d.h. der Verfahrgeschwindigkeit des Laserbearbeitungskopfs, auch als "Vorschubgeschwindigkeit" bezeichnet, ab. Je größer die Vorschubgeschwindigkeit, desto kürzer wird eine bestimmte Fläche des Werkstücks bestrahlt, und umgekehrt. Somit wird mit einer Vergrößerung der Vorschubgeschwindigkeit die Streckenenergie des Laserstrahls verringert, und umgekehrt.

Es versteht sich, dass die Energiedichte und die damit auch die Streckenenergie durch eine Änderung der Leistung des Laserstrahls selbst verändert werden kann.

Dem Fachmann sind weitere Möglichkeiten bekannt, die in das Werkstück eingebrachte Energie zu ändern, insbesondere durch eine Änderung von Art und/oder Zusammensetzung des bei der Laserbearbeitung eingesetzten Prozessgases.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung mindestens eines Werkstückteils und eines Restwerkstücks aus einem Werkstück mittels eines gemeinsam aus einer Düse eines Laserbearbeitungskopfs austretenden Laserstrahls und Prozessgasstrahls zum Austrieb von geschmolzenem Werkstückmaterial ist zweistufig ausgebildet. Es umfasst eine erste Verfahrensstufe (Stufe I), bei der der Laserstrahl in einem trennenden Modus eingesetzt wird und ein Abschnitt eines Schnittspalts sowie mindestens eine lokale Ausnehmung des Schnittspalts im Restwerkstück erzeugt werden. In einer zweiten Verfahrensstufe (Stufe II) wird der Laserstrahl in einem nicht-trennenden und zugleich nicht-fügenden Modus eingesetzt, wobei an der werkstückteilseitigen Schnittkante des Schnittspalts eine Fase erzeugt wird.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt somit, neben einer trennenden (schneidenden) Bearbeitung des Werkstücks zur Erzeugung eines Schnittspalts und mindestens einer lokalen Ausnehmung, auch eine nicht-trennende und zugleich nicht-fügende Modifikation des Werkstücks zur Erzeugung einer Fase an einer Schnittkante des Werkstückteils mittels Laserstrahl. Hier und im Weiteren wird die Erzeugung einer Fase auch als "Modifikation" des Werkstücks bezeichnet.

Der Laserstrahl kann durch Einstellen der Streckenenergie wahlweise zur trennenden Bearbeitung oder zur nicht-trennenden und zugleich nicht-fügenden Bearbeitung des Werkstücks eingesetzt werden, mithin in einem trennenden (schneidenden) Modus oder nicht-trennenden Modus eingesetzt werden. Im trennenden Modus ist die Streckenenergie des Laserstrahls so eingestellt, dass der Laserstrahl das Werkstück schneidend (trennend) bearbeitet, so dass das Werkstück penetriert wird, z.B. um einen Schnittspalt zu erzeugen. Im nicht-trennenden Modus ist die Streckenenergie des Laserstrahls auf dem Werkstück so gering, dass der Laserstrahl das Werkstück nicht-trennend und zugleich nicht-fügend bearbeitet, so dass das Werkstück nicht penetriert wird, wodurch eine Fase erzeugt werden kann.

Die Streckenenergie des Laserstrahls kann geändert werden durch eine Änderung der Energie bzw. Leistung des Laserstrahls selbst, eine Änderung der Vorschubgeschwindigkeit des Laserbearbeitungskopfs und/oder eine Änderung des Strahldurchmessers auf der Werkstückoberfläche, insbesondere durch Ändern der Fokuslage relativ zum Werkstück. Um die in das Werkstück eingebrachte Energie zu ändern, können ergänzend die Art und/oder Zusammensetzung des bei Laserbearbeitung eingesetzten Prozessgases verändert werden.

Vorzugsweise erfolgt eine Änderung der Streckenenergie des Laserstrahls durch Ändern der Fokuslage relativ zum Werkstück, was bevorzugt durch Ändern der Höhe des Laserbearbeitungskopfs über dem Werkstück bzw. der dem Laserbearbeitungskopf zugewandten Werkstückoberfläche bewirkt wird, d.h. der Laserbearbeitungskopf wird mit einer zur Werkstückoberfläche senkrechten Bewegungskomponente typischer Weise in vertikaler Richtung verfahren.

Stufe I des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst mindestens zwei Verfahrensschritte, die im Weiteren zur leichteren Bezugnahme als Schritt a) und Schritt b) bezeichnet werden. In Schritt a) wird ein Abschnitt eines Schnittspalts oder ein geschlossener Schnittspalt entlang einer Schnittlinie geschnitten, wobei eine werkstückteilseitige Schnittkante am Werkstückteil und eine restwerkstückseitige Schnittkante am Restwerkstück gebildet werden. Der Schnittspalt wird quer zu seiner Erstreckung stets durch die beiden einander gegenüberliegenden Schnittkanten, d.h. eine werkstückteilseitige Schnittkante und eine restwerkstückseitige Schnittkante, begrenzt. Die Schnittlinie folgt einer Kontur (Umriss) eines aus dem Werkstück herzustellenden Werkstückteils. Beim Erzeugen des Schnittspalts wird der Laserbearbeitungskopf über dem Werkstück verfahren, wobei der Laserstrahl entlang der Schnittlinie geführt wird. Die Schnittlinie ist am Werkstück nicht ausgebildet. Vielmehr ist die Schnittlinie als Bahn zu verstehen, entlang welcher der Laserstrahl bzw. Laserbearbeitungskopf zum Schneiden des Schnittspalts geführt wird. Der Schnittspalt wird entlang der Kontur des Werkstückteils erzeugt, d.h. der Schnittspalt ist stets konturbildend. Dementsprechend fallen unter den Begriff "Schnittspalt" im Sinne vorliegender Erfindung keine Abschnitte des Schnittspalts, welche nicht konturbildend sind und sich nicht entlang der Kontur des Werkstückteils erstrecken. Beispielsweise wird beim Ausschneiden eines Werkstückteils häufig entfernt von der Kontur in das Werkstück eingestochen und der Laserstrahl erst ein Stück weit hin zur konturbildenden Schnittlinie des Werkstückteils verfahren.

In Schritt b) wird mindestens eine lokale Ausnehmung des Schnittspalts im Restwerkstück durch den Laserstrahl erzeugt.

In Stufe II wird als Modifikation des Werkstücks eine Fase an der werkstückteilseitigen Schnittkante an der oberen Werkstückoberfläche durch Bewegen des Laserstrahls entlang einer Modifikationslinie erzeugt, mit der Maßgabe, dass das Werkstückteil mit dem Restwerkstück verbunden ist.

In Stufe I wird der Laserstrahl im trennenden Modus, in Stufe II im nicht-trennenden Modus eingesetzt.

Das bei der Laserbearbeitung eingesetzte Prozessgas dient zum Austreiben des ge- schmolzenen Werkstückmaterials bzw. Schmelze durch den Schnittspalt, insbesondere beim Anfasen der werkstückteilseitigen Schnittkante in Stufe II.

In der vorliegenden Erfindung ist die Kontur des Werkstückteils geschlossen, da das Werkstückteil vom Restwerkstück getrennt werden soll. Gemäß einer Variante i) der Erfindung wird in Schritt a) von Stufe I der Schnittspalt nicht kreisförmig-geschlossen, d.h. nicht rund, erzeugt, sondern enthält einen oder mehrere Eckbereiche. Ein Eckbereich kann ein gekrümmter bzw. gerundeter Eckbereich sein mit einer gerundeten Ecke, d.h. ohne spitze Ecke. Ein Eckbereich kann gleichermaßen ein spitzer Eckbereich sein, der zwei Eckschenkel umfasst, die gemeinsam eine spitze Ecke bilden. Die beiden Eckschenkel formen beispielsweise eine spitze Ecke mit einem Winkel von 90°, wobei gleichermaßen andere Winkel möglich sind.

Bei Variante i) der Erfindung, wird für den in Schritt a) erzeugten Eckbereich des Schnittspalts in Schritt b) eine lokale Ausnehmung des Schnittspalts im Restwerkstück so erzeugt, dass die beim Erzeugen der Fase im Eckbereich entstehende Schmelze mittels des Prozessgasstrahls durch den um die lokale Ausnehmung vergrößerten Schnittspalt und insbesondere auch durch die lokale Ausnehmung selbst getrieben werden kann. Hierbei wird für jeden Eckbereich eine separate lokale Ausnehmung erzeugt. Möglich ist jedoch auch, dass die Kontur bzw. der Schnittspalt auch (weniger) gekrümmte Eckbereiche aufweist, für welche keine lokale Ausnehmung erzeugt wird, da dort das der Erfindung zugrunde liegende Problem bei der Erzeugung der Fase nicht auftritt. Generell wird die lokale Ausnehmung an einem gekrümmten Eckbereich ausgebildet, der so stark gekrümmt ist, dass bei der Erzeugung der Fase die Gefahr eines Rückstaus von Schmelze besteht, da die Schmelze nicht hinreichend schnell mittels des Prozessgases durch den Schnittspalt befördert werden kann. An einem spitzen Eckbereich wird die lokale Ausnehmung stets ausgebildet. Der Schnittspalt kann somit einen oder mehrere stärker gekrümmte Eckbereiche, jeweils mit lokaler Ausnehmung, und/oder einen oder mehrere spitze Eckbereiche, jeweils mit lokaler Ausnehmung, und gegebenenfalls einen oder mehrere weniger stark gekrümmte Eckbereiche ohne lokale Ausnehmung aufweisen.

Gemäß einer weiteren Variante ii) der Erfindung wird für die in Stufe II erzeugte Fase am Startpunkt der Erzeugung der Fase, der insbesondere am Schnittspaltbeginn des Abschnitts des Schnittspalts liegen kann, eine lokale Ausnehmung des Schnittspalts im Restwerkstück so erzeugt wird, dass die beim Erzeugen der Fase entstehende Schmelze durch den um die lokale Ausnehmung erweiterten Schnittspalt getrieben werden kann.

Gemäß einer weiteren Variante iii) der Erfindung wird in Stufe II die Fase so ausgebildet, dass sie in mindestens einem ersten Schnittspaltbereich eine größere Tiefe und/oder Breite aufweist als in einem unmittelbar angrenzenden zweiten Schnittspaltbereich. In Schritt b) von Stufe I wird die lokale Ausnehmung des Schnittspalts im Restwerkstück dann so erzeugt, dass die beim Erzeugen der Fase im ersten Schnittspaltbereich entstehende Schmelze mittels des Prozessgasstrahls durch den um die lokale Ausnehmung vergrößerten Schnittspalt und insbesondere auch durch die lokale Ausnehmung selbst getrieben werden kann.

Die oben genannten Varianten i), ii) und iii) können in dem erfindungsgemäßen Verfahren jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination vorgesehen sein.

Wie die Erfinder überraschend festgestellt haben, wird das geschmolzene Werkstückmaterial beim Erzeugen der Fase durch den Prozessgasstrahl schräg nach hinten und unten durch den Schnittspalt befördert, d.h. die in Bewegung befindliche Schmelze hat neben einer vertikalen Bewegungskomponente eine horizontale Bewegungskomponente, die entgegen der Richtung der Verfahrbewegung des Laserbearbeitungskopfs zum Erzeugen der Fase gerichtet ist. Die horizontale Bewegungskomponente der Schmelze ist umso größer, je größer die Verfahrgeschwindigkeit des Laserbearbeitungskopfs ist, und umgekehrt. Aufgrund der horizontalen Bewegungskomponente der Schmelze kann die Schmelze unter Umständen nicht hinreichend schnell durch den Schnittspalt getrieben werden. Eine solche Situation kann insbesondere dann auftreten, wenn die Schmelze verstärkt gegen den restwerkstückseitigen Teil der Schnittkante gedrückt wird, weil sich die Krümmung des Schnittspalts erhöht, ein spitzer Eckbereich vorliegt, oder generell eine beispielsweise relativ tiefe Fase, insbesondere am Beginn des Schnittspalts, erzeugt werden soll. Ein nicht hinreichender Abtransport der Schmelze durch den Schnittspalt kann unter Umständen auch dann auftreten, wenn die Fase stellenweise tiefer und/oder breiter ausgebildet werden soll. Dies kann, abhängig von den konkreten Verfahrensbedingungen, wie Stärke der Krümmung des Schnittspalts und/oder Geschwindigkeit der Verfahrbewegung des Laserbearbeitungskopfs, zu einem Rückstau der Schmelze führen, mit der Gefahr einer Gratbildung auf der Werkstückoberfläche. Durch eine lokale Ausnehmung des Schnittspalts kann in vorteilhafter Weise stets sichergestellt werden, dass die Schmelze mittels des Prozessgasstrahls hinrei- chend schnell durch den vergrößerten Schnittspalt befördert werden kann, so dass ein Rückstau von Schmelze vermieden wird.

In Stufe I kann Schritt b) vor, nach oder auch während der Ausführung von Schritt a) durchgeführt werden. Die Benennung gibt keine Reihenfolge vor. Die Schritte a) und b) können jeweils mehrmals nacheinander ausgeführt werden, ohne dass der jeweils andere Schritt zwischen zwei Schritten gleicher Benennung ausgeführt wird. Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Mehrzahl von Schritten a) vor einem oder mehreren Schritten b) ausgeführt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Mehrzahl von Schritten b) vor einem oder mehreren Schritten a) ausgeführt. Gemäß einer noch weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Mehrzahl von Schritten a) und eine Mehrzahl von Schritten b) in alternierender Abfolge ausgeführt, wobei nach einem Schritt mit der einen Benennung, d.h. Schritt a) oder b), jeweils ein Schritt mit der anderen Benennung, d.h. Schritt b) oder a), ausgeführt wird. Vorzugsweise wird nach einem Schritt a) ein Schritt b) ausgeführt.

Die Fase an der werkstückteilseitigen Schnittkante des Schnittspalts kann abschnittsweise erzeugt werden. Hierbei ist eine beliebige Abfolge der Verfahrensschritte der Stufen I und II möglich, solange Stufe II für die genannten Varianten i), ii) und iii) nach den Schritten a) und b) durchgeführt wird.

Stufe II, d.h. die Erzeugung der Fase, wird nur durchgeführt, solange das Werkstückteil mit dem Restwerkstück verbunden ist. Wesentlich ist, dass nach Ausführen von einem oder mehreren Schritten a) das Werkstückteil weiterhin über einen oder mehrere Stege, insbesondere Microjoints oder Nanojoints, mit dem Restwerkstück verbunden ist. Im Sinne vorliegender Erfindung wird als "Steg" eine sich entlang der Schnittlinie erstreckende Verbindung aus Werkstückmaterial zwischen Werkstückteil und Restwerkstück verstanden, wobei der Steg den Schnittspalt unterbricht. Ein "Microjoint" ist ein Steg mit einer relativ geringen Abmessung entlang der Schnittlinie, welche erfindungsgemäß bevorzugt im Bereich von 1/10 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 1/10 mm bis 1 mm liegt. In der gängigen Verwendung des Begriffs, weist ein Microjoint eine Höhe auf, welche der Höhe bzw. Dicke des Werkstücks (d.h. Abmessung senkrecht zur Werkstückoberfläche) entspricht. Ein "Nanojoint" ist ein Microjoint, dessen Höhe in Bezug auf die Dicke des Werkstücks reduziert ist, wobei die Höhe eines Nanojoints erfindungsgemäß bevorzugt maximal die Hälfte der Dicke des Werkstücks beträgt. Microjoints und Nanojoints sind dem Fachmann aus der Praxis der Fertigung von Blech-Werkstückteilen durch Laserbearbeitung und aus der Patentliteratur wohlbekannt, so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss. Lediglich ergänzend wird bezüglich Nanojoints beispielsweise auf die internationale Patentanmeldung WO 2019025327 A2 verwiesen.

Das mit dem Restwerkstück verbundene Werkstückteil ist noch fester Bestandteil des Werkstücks, wobei die Verbindung im Sinne vorliegender Erfindung hinreichend starr ist, so dass eine Lageänderung des teilweise ausgeschnittenen Werkstückteils relativ zum übrigen Werkstück bei der Erzeugung der Fase nicht auftritt bzw. eine hierbei etwaig auftretende Lageänderung vernachlässigbar klein ist und zu keiner vernünftiger Weise zu berücksichtigenden Änderung des Ergebnisses führt..

Um das Werkstückteil vom Restwerkstück entfernen zu können, muss ein geschlossener Schnittspalt ausgebildet werden. Erfindungsgemäß ist die Ausbildung eines geschlossenen Schnittspalts erst nach Erzeugen der Fase an der werkstückteilseitigen Schnittkante vorgesehen. Die Erzeugung eines geschlossenen Schnittspalts kann mittels Laserstrahl im trennenden Modus erfolgen, wobei ein oder mehrere Stege, insbesondere ein oder mehrere Microjoints oder Nanojoints, mit denen das Werkstückteil noch mit dem Restwerkstück verbunden ist, durchtrennt werden. Das Werkstückteil wird hierbei vom Restwerkstück freigeschnitten. Gemäß einer Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt, bei dem das Werkstückteil vom Restwerkstück mittels Laserstrahl im trennenden Modus freigeschnitten wird.

Das Werkstückteil kann auch ohne Laserstrahl vom Restwerkstück getrennt werden, wobei der ein oder die mehreren Stege, mit denen das Werkstücksteil noch mit dem Restwerkstück verbunden ist, mechanisch durchtrennt werden. Dies kann beispielsweise durch eine spanende Bearbeitung oder schneidende Bearbeitung (nicht Laserstrahl) oder einfach durch Herausbrechen des Werkstückteils vom Restwerkstück erfolgen. Dem Fachmann sind fachübliche Maßnahmen insbesondere zum Durchtrennen von Microjoints oder Nanojoints wohlbekannt, so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss. Erfindungsgemäß ist somit insbesondere auch der Fall umfasst, dass ein einziger Abschnitt des Schnittspalts mittels Laserstrahl erzeugt wird, wobei das Werkstückteil noch durch einen einzigen Steg, insbesondere Micro- oder Nanojoint, mit dem Restwerkstück verbunden ist, wobei dieser Steg nicht durch den Laserstrahl sondern in anderer Weise mechanisch durchtrennt wird. Gemäß einer Ausgestaltung um- fasst das erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt, bei dem das Werkstückteil vom Restwerkstück nicht durch den Laserstrahl, sondern durch ein mechanisches Durchtrennen von einem oder mehreren Stegen, insbesondere durch eine spanende Bearbeitung oder schneidende Bearbeitung (nicht Laserstrahl) oder durch Herausbrechen des Werkstückteils vom Restwerkstück, vom Restwerkstück vollständig abgetrennt wird.

Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte mindestens eine lokale Ausnehmung des Schnittspalts im Restwerkstück öffnet sich in den Schnittspalt bzw. geht in den Schnittspalt über, wobei sie sich von der oberen Werkstückoberfläche bis zur unteren Werkstückoberfläche erstreckt, d.h. das Werkstück vollständig durchbricht. Die lokale Ausnehmung ist eine lokale Vergrößerung des Schnittspalts. In senkrechter Sicht durch das Werkstück wird durch die lokale Ausnehmung eine lokale Vergrößerung der Querschnittfläche des Schnittspalts in der Ebene des Werkstücks erreicht. Erfindungsgemäß ist die lokale Ausnehmung am Schnittspalt nur lokal ausgebildet, d.h. erstreckt sich nicht über die gesamte Kontur des Werkstückteils.

Die lokale Ausnehmung des Schnittspalts kann grundsätzlich in vielfältiger Weise ausgebildet sein, solange gewährleistet ist, dass der Schnittspalt durch die lokale Ausnehmung lokal so vergrößert wird, dass das Austreiben der Schmelze durch den lokal vergrößerten Schnittspalt beim Erzeugen der Fase an der werkstückteilseitigen Schnittkante verbessert ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die lokale Ausnehmung des Schnittspalts in Form einer entlang des Schnittspalts sich erstreckenden Verbreiterung des Schnittspalts ausgebildet. Vorzugsweise weist die Schnittspaltverbreiterung eine stets gleiche Breite quer zu ihrer Erstreckung auf. Ist ein Eckbereich als gekrümmter Eckbereich ausgebildet, ist es vorteilhaft, wenn sich die Schnittspaltverbreiterung vollständig über den gekrümmten Eckbereich hinweg erstreckt. Bei einem spitzen Eckbereich ist es vorteilhaft, wenn sich die Schnittspaltverbreiterung um die Ecke und jeweils entlang eines Teils beider Eckschenkel erstreckt. Vorteilhaft erstreckt sich die Schnittspaltverbreiterung auch vollständig über den ersten Schnittspaltbereich, in dem die Fase mit einer größeren Tiefe und/oder größeren Breite erzeugt werden soll, wobei es aber auch möglich ist, dass sie sich auch in die an den ersten Schnittspaltbereich unmittelbar angrenzenden zweiten Schnittspaltbereiche hinein erstreckt, solange gewährleistet ist, dass die Ausnehmung lokal ist. Die Erzeugung einer solchen Schnittspaltverbreiterung kann beispielsweise durch Verfahren des Laserbearbeitungskopfs bzw. Laserstrahls entlang einer zur Schnittlinie parallelen und äquidistanten Bahn erfolgen. Der Laserbearbeitungskopf bzw. Laserstrahl wird vorzugsweise maximal um die 1 ,5-fache Strahlbreite auf dem Werkstück seitlich zur Schnittlinie in Richtung Restwerkstück versetzt. Vorteilhaft wird der Laserstrahl maximal um die 1 -fache Strahlbreite auf dem Werkstück, beispielsweise um die 0,5-fache Strahlbreite auf dem Werkstück, seitlich zur Schnittlinie in Richtung Restwerkstück versetzt. Ein Versatz um die 0,5-fache Strahlbreite führt zu einem verbreiterten Schnittspalt, der gegenüber dem ursprünglichen Schnittspalt eine 1 ,5-fache Breite aufweist. Die Schnittspaltverbreiterung wird hierbei so hergestellt, dass kein Abfallteil aus dem Restwerkstück ausgeschnitten wird. Die als Schnittspaltverbreiterung dienende Ausnehmung wird vorzugsweise ausschließlich im Restwerkstück erzeugt. Die Schnittspaltverbreiterung wird in einem von der Erzeugung des Schnittspalts getrennten Verfahrensschritt hergestellt, wobei die Schnittspaltverbreiterung vorzugsweise nach, aber auch vor der Erzeugung des Schnittspalts ausgebildet werden kann. Bei der Erzeugung des Schnittspalts und der lokalen Ausnehmung (Schnittspaltverbreiterung) wird somit mindestens einmal die Vefahrrichtung des Laserbearbeitungskopfs in Bezug auf die Verfahrrichtung entlang der Schnittlinie zum Erzeugen des Schnittspalts geändert.

Möglich wäre auch, die Schnittspaltverbreiterung während der Herstellung des Schnittspalts herzustellen. Hierbei wird der Strahldurchmesser auf dem Werkstück vergrößert, wobei der Laserstrahl im trennenden Modus verbleibt. Der Schnittspalt kann somit stellenweise mit einer größeren Breite erzeugt werden. Bei der Erzeugung des Schnittspalts und der lokalen Ausnehmung wird somit die Vefahrrichtung des Laserbearbeitungskopfs in Bezug auf die Verfahrrichtung entlang der Schnittlinie zur Erzeugung des Schnittspalts nicht geändert.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schnittspalt so ausgebildet, dass er mindestens einen spitzen Eckbereich aufweist, wobei eine lokale Ausnehmung im Restwerkstück so ausgebildet wird, dass sie an der Ecke und den beiden Eckschenkeln in den Schnittspalt übergeht. Die lokale Ausnehmung ist bei einem spitzen Eckbereich mit einer zum Werkstückteil gerichteten Ecke auf der Innenseite der Ecke angeordnet. Bei einem spitzen Eckbereich mit einer zum Restwerkstück gerichteten Ecke ist die lokale Ausnehmung auf der Außenseite der Ecke angeordnet. Vorteilhaft kann es sein, wenn bei einem spitzen Eckbereich mindestens eine lokale Ausnehmung in Form einer Verlängerung eines Eckschenkels ausgebildet wird. Vorteilhaft kann es weiterhin sein, wenn jeder Eckschenkel eine separate lokale Ausnehmung des Schnittspalts aufweist, wobei es gleichermaßen möglich ist, dass für beide Eckschenkel eine gemeinsame lokale Ausnehmung vorgesehen ist. Die lokale Ausnehmung kann in Form einer Verlängerung des Schnittspalts ausgebildet sein, vorteilhaft in Form einer geradlinigen Ausnehmung, welche den Eckschenkel fluchtend verlängert. Bei der Erzeugung der Ausnehmung ist es vorteilhaft, wenn kein Abfallteil aus dem Restwerkstück ausgeschnitten wird. Vorteilhaft kann es sein, wenn eine geradlinige Schnittspaltverlängerung mit einer endständigen Ausbuchtung versehen ist, die durch Ausschneiden eines Abfallteils aus dem Restwerkstück erzeugt wird. Möglich wäre auch, die lokale Ausnehmung in Verlängerung eines Eckschenkels durch Ausschneiden eines Abfallteils aus dem Restwerkstück zu erzeugen.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Laserstrahl in Stufe II zum Erzeugen der Fase entlang der Modifikationslinie geführt. In entsprechender Weise wird der Laserbearbeitungskopf entlang der Modifikationslinie verfahren. Das Führen des Laserstrahls entlang der Modifikationslinie muss nicht zwingend so erfolgen, dass die Bahn des Laserstrahls identisch zur Modifikationslinie ist. Vielmehr kann sich die (Ge- samt-)Bewegung des Laserstrahls bzw. des Laserbearbeitungskopfs aus einer Primärbewegung und einer der Primärbewegung überlagerten Sekundärbewegung ergeben. Bei der (stets vorhandenen) Primärbewegung ist die Bahn des Laserstrahls identisch zur Modifikationslinie, so dass der Laserstrahl stets auf die Modifikationslinie gerichtet ist. Eine Sekundärbewegung umfasst auch Bewegungskomponenten quer (d.h. senkrecht) zur Modifikationslinie, so dass ein größerer Bereich des Werkstücks vom Laserstrahl überstrichen wird.

Falls keine Sekundärbewegung vorhanden ist, ist die Bahn des Laserstrahls entlang der Modifikationslinie identisch zur Modifikationslinie. Eine Fase an der werkstückteilseitigen Schnittkante wird somit durch Führen des Laserstrahls auf der Modifikationslinie erzeugt, was eine besonders schnelle Modifikation des Werkstücks (d.h. Erzeugung der Fase) ermöglicht. Die (Gesamt-)Bewegung des Laserstrahls ist dann identisch zur Primärbewegung.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es aber auch von Vorteil sein, den Laserstrahl zur Erzeugung der Fase auch quer zur Modifikationslinie zu bewegen. In diesem Fall ist der Primärbewegung des Laserstrahls eine Sekundärbewegung überlagert, wobei der Laserstrahl gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens hierbei eine mäanderförmige Hin- und Her-Bewegung entlang der Modifikationslinie vollführt. Der Laserstrahl wird dabei bei seiner Bewegung entlang der Modifikationslinie mehrfach von der Modifikationslinie weggeführt und jeweils wieder hingeführt. Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung wird der Laserstrahl hierbei entlang jeweils geschlossener Bahn abschnitte geführt, die entlang der Modifikationslinie vorzugsweise reihenförmig angeordnet sind. Jeder geschlossener Bahnabschnitt ist durch ein Kreuzen der vorher durchlaufenen Bahn des Laserstrahls definiert. Beispielsweise sind die geschlossenen Bahnabschnitte kreisförmig geschlossene Bahnabschnitte (d.h. Kreise) oder Ellipsen, die entlang der Modifikationslinie vorzugsweise reihenförmig angeordnet sind. So können insbesondere Fasen mit größeren Tiefen und/oder Breiten entlang der Modifikationslinie erzeugt werden. Vorteilhaft weist eine Bewegungskomponente des Laserstrahls quer zur Modifikationslinie eine Ausdehnung von mindestens 0,5 mm und höchstens 5 mm auf. Vorzugsweise weist der Laserstrahl beim Verfahren entlang geschlossener Bahnabschnitte, insbesondere entlang von Kreisen oder Ellipsen, einen Überlapp entlang der Modifikationslinie im Bereich von 0,5 mm bis 1 mm auf. Vorteilhaft beträgt ein Überlapp der geschlossener Bahnabschnitte (z.B. Kreise) entlang der Modifikationslinie 0,5 mm bis 1 mm.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es vorteilhaft sein, wenn die Fase, ausgehend von mindestens einer lokalen Ausnehmung des Schnittspalts in einem Eckbereich, mit zwei entgegengesetzt gerichteten Primärbewegungen des Laserstrahls entlang der Modifikationslinie erzeugt wird. Beispielsweise wird die Fase, ausgehend von mindestens einer lokalen Ausnehmung des Schnittspalts in der spitzen Ecke, entlang zweier entgegengesetzter Primärbewegungen des Laserbearbeitungskopfs erzeugt. Die spitze Ecke kann somit in sehr einfacher und zuverlässiger Weise mit einer werkstückteilseitigen Fase versehen werden. Diese Verfahrensführung kann aber auch vorteilhaft bei gekrümmten Eckbereichen eingesetzt werden.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn die lokale Ausnehmung des Restwerkstück, bezogen auf eine Richtung der Primärbewegung des Laserstrahls entlang der Modifikationslinie zum Erzeugen der Fase und bezogen auf eine Ebene senkrecht zum Werkstück und quer zur Erstreckung des Schnittspalts, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, unmittelbar angrenzend zu und hinter einem Startpunkt des Laserstrahls zum Erzeugen der Fase angeordnet ist. Die nach hinten und unten geschleuderte Schmelze kann dann besonders effizient durch die lokale Ausnehmung befördert werden.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die lokale Ausnehmung des Schnittspalts generell ohne und/oder mit Ausschneiden eines Abfallteils aus dem Restwerkstück erzeugt werden.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Fase durch Führen des Laserstrahls entlang der Modifikationslinie erzeugt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens verlaufen die Schnittlinie und die Modifikationslinie zur Erzeugung der werkstückteilseitigen Fase parallel, wobei die Modifikationslinie einen lateralen Versatz senkrecht zur Schnittlinie aufweist. Die Schnittlinie und die Modifikationslinie haben bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens also keinen identischen Verlauf. Der Versatz zwischen der Schnittlinie und der Modifikationslinie beträgt bevorzugt mindestens 0,2 mm und nicht mehr als 1 ,5 mm.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Fase auch an dem mindestens einen Steg, insbesondere Microjoint oder Nanojoint, erzeugt. Wie die Erfinder überraschend festgestellt haben, stört ein Steg zwischen Werkstückteil und Restwerkstück nur geringfügig die Gasdynamik des Prozessgases, wenn der Steg entlang der Schnittlinie hinreichend klein dimensioniert ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Steg als Microjoint ausgebildet ist und eine Abmessung entlang der Schnittlinie im Bereich von 1/10 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 1/10 mm bis 1 mm aufweist.

Bei der Erzeugung der Fase ist es notwendig, nicht nur mit dem Laserstrahl, sondern auch mit dem Prozessgasstrahl auf das Werkstück einzuwirken, um die entstehende Schmelze durch den lokal vergrößerten Schnittspalt und insbesondere die lokale Ausnehmung des Schnittspalts abzuführen. Dabei sollte der Druck des Prozessgases vor dem Austritt aus der Düse nicht mehr als 7 bar betragen, um zu starke Materialspritzer auf der Werkstückoberfläche zu vermeiden. Bevorzugt beträgt der Gasdruck zwischen 3 bar und 6 bar, wodurch einerseits ein gutes Abführen der Schmelze erreicht wird, andererseits Materialspritzer zuverlässig und sicher vermieden werden können.

Grundsätzlich ist ein vorteilhafter Abstand zwischen der Düse und dem Werkstück bzw. der Werkstückoberfläche vom eingesetzten Prozessgas abhängig. Gemäß einer vor- teilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Abstand zwischen Düse und Werkstückoberfläche für das Erzeugen von Fasen mit Sauerstoff als Prozessgas mindestens 9 mm, besser mindestens 20 mm und besonders bevorzugt mindestens 35 mm.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Streckenenergie des Laserstrahls auf dem Werkstück bei der Laserbearbeitung in Stufe II geringer als in Stufe I, was insbesondere durch ein Verringern der Leistung des Laserstrahls, ein Erhöhen der Vorschubgeschwindigkeit des Laserbearbeitungskopfs, ein Defokussieren des Laserstrahls durch Ändern der Fokuslage relativ zum Werkstück (Ändern des Strahldurchmessers an der Werkstückoberfläche) erreicht werden kann. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in Stufe II der Fokus des Laserstrahls auf oder oberhalb der Werkstückoberfläche. Die mittlere Laserleistung beträgt in Stufe II vorzugsweise weniger als 3500 W, der Fokusdurchmesser des Laserstrahls beträgt vorzugsweise mindestens 150 pm und/oder die Vorschubgeschwindigkeit beträgt vorzugsweise mindestens 1 m/min. Je näher der Fokus des Laserstrahls am Werkstück liegt, desto größer sollte in Stufe II der Fokusdurchmesser gewählt werden. So beträgt der Fokusdurchmesser bei einer Fokuslage auf der Werkstückoberfläche vorzugsweise mehr als 250 pm.

Das Verfahren wird vorteilhaft so durchgeführt, dass zum Erzeugen einer Fase an der werkstückteilseitigen Schnittkante nur ein einmaliges Einwirken des Laserstrahls auf das Werkstück notwendig ist und kein mehrfaches Bewegen des Laserstrahls entlang der Modifikationslinie durchgeführt wird.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden ein oder mehrere Abschnitte des Schnittspalts erzeugt. Beispielsweise grenzen benachbarte Abschnitte des Schnittspalts an einen Steg, insbesondere Microjoint oder Nanojoint, an. Möglich ist jedoch auch, dass der Schnittspalt durch die Abschnitte sukzessiv verlängert wird. Eine Modifikation des Werkstücks erfolgt entlang der Modifikationslinie, wobei insbesondere dann, wenn der Laserstrahl auch quer zur Modifikationslinie bewegt wird, die Modifikation des Werkstücks in einer relativ breiten Modifikationszone erfolgt. Es versteht sich, dass sich die Modifikationszone auch entlang der Modifikationslinie erstreckt.

Wie die Erzeugung des Schnittspalts kann auch die Modifikation des Werkstücks (Erzeugung der Fase) abschnittsweise erfolgen, d.h. die Modifikation kann nacheinander, beispielsweise getrennt durch eine trennende Bearbeitung des Werkstücks, in mehreren Abschnitten erfolgen. Eine Modifikation des Werkstücks kann auch in einem Bereich des Werkstücks entlang der Modifikationslinie erfolgen, der keinen Schnittspalt aufweist, insbesondere im Bereich eines oder mehrerer Stege.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mindestens zwei Abschnitte, vorzugsweise mehrere Abschnitte, des Schnittspalts erzeugt. Die trennende Bearbeitung des Werkstücks wird somit wenigstens einmal unterbrochen, wobei vorzugsweise wenigstens ein Steg zwischen Werkstückteil und Restwerkstück verbleibt. Bevorzugt weist ein zuletzt erzeugter Abschnitt des Schnittspalts eine sich entlang der Schnittlinie bemessende Länge auf, die kleiner ist als die jeweilige Länge eines jeden anderen zuvor erzeugten Abschnitts des Schnittspalts. Beispielsweise nehmen die Längen der aufeinanderfolgend erzeugten Abschnitte des Schnittspalts, von einem Freischneidpunkt des Werkstückteils aus betrachtet, entgegen der Erzeugungsrichtung des Schnittspalts nicht ab. Da eine Modifikation des Werkstücks (d.h. Erzeugung der Fase) nur dann erfolgt, wenn das Werkstückteil noch mit dem Werkstück fest verbunden ist, kann durch diese Maßnahme in besonders vorteilhafter Weise erreicht werden, dass das Werkstück entlang eines möglichst großen Teils der Schnittlinie modifiziert werden kann. Ein nicht modifizierter Teil des Werkstücks, mit dem das teilweise ausgeschnittene Werkstückteil noch mit dem Werkstück verbunden ist, ist somit klein im Vergleich zum modifizierten Teil. Alternativ wird das Werkstück auch dort entlang der Modifikationslinie modifiziert, wo sich kein Schnittspalt befindet.

Eine Modifikation des Werkstücks (d.h. Erzeugung der Fase) kann in einem Bereich erfolgen, der die werkstückteilseitige Schnittkante des Schnittspalts enthält, wobei es gleichermaßen möglich ist, dass die werkstückteilseitige Schnittkante nicht enthalten ist. Beispielsweise erfolgt eine erstmalige Modifikation des Werkstücks in einer Modifikationszone, welche die werkstückteilseitige Schnittkante enthält und jede weitere Modifikation enthält diese Schnittkante nicht mehr. Bei der Erzeugung einer Fase an der werkstückteilseitigen Schnittkante kann bei einer der erstmaligen Modifikation nachfolgenden Modifikation der Laserstrahl in Richtung weg von der werkstückteilseitigen Schnittkante weiter in das Werkstückteil hinein versetzt werden, beispielsweise um die Fase zu verbreitern. Bei einer mehrmaligen Modifikation kann eine Modifikationszone einer nachfolgenden Modifikation wenigstens teilweise eine Modifikationszone einer vorangehenden Modifikation enthalten.

Gemäß einer Ausgestaltung beträgt der Abstand der Modifikationslinie von der Schnitt- linie maximal die halbe Spaltbreite des Schnittspalts zuzüglich des Radius eines Strahlkegels des Laserstrahls an der Werkstückoberfläche. Möglich ist jedoch auch, dass der Abstand der Modifikationslinie von der Schnittlinie größer ist, beispielsweise bei einer mehrstufigen Herstellung der Fase, bei der die Modifikationslinie bei einer nachfolgenden Modifikation weiter weg vom Schnittspalt angeordnet ist als die Modifikationslinie einer vorhergehenden Modifikation. Bei einer mehrstufigen Erzeugung der Fase enthält die Modifikationszone bei einer erstmaligen Modifikation zumindest die werkstückteilseitige Schnittkante, wobei die Modifikationszonen bei einer nachfolgenden Modifikation diese Schnittkante nicht mehr enthält.

Vorteilhaft wird die Streckenenergie des Laserstrahls ausschließlich durch Ändern des senkrechten Abstands der Düse von der Werkstückoberfläche geändert. Beispielsweise beträgt die Streckenenergie bei der Erzeugung der Fase weniger als 50%, weniger als 40%, weniger als 30%, weniger als 20%, weniger als 10% oder weniger als 1 % der Streckenenergie beim Trennvorgang. Vorzugsweise beträgt der Strahldurchmesser auf dem Werkstück bei der Erzeugung der Fase weniger als 50%, weniger als 40%, weniger als 30%, weniger als 20%, weniger als 10% oder sogar weniger als 1 % des Strahldurchmessers beim Trennvorgang. In derzeit gängigen Laserschneidvorrichtungen beträgt der Strahldurchmesser auf dem Werkstück bei der trennenden Bearbeitung typischer Weise 1/10 bis 5/10 mm. Zum Erzeugen einer Fase durch einen Laserstrahl beträgt der Strahldurchmesser auf dem Werkstück vorzugsweise mindestens 1 ,5 mm und liegt beispielsweise im Bereich von 3 bis 25 mm.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während der Erzeugung der Fase die Streckenenergie des Laserstrahls auf dem Werkstück verändert. Durch diese Maßnahme können Tiefe und/oder Form der Fase gezielt eingestellt werden.

Typischer Weise ist die Strahlachse des Laserstrahls sowohl in Stufe I als auch in Stufe II stets senkrecht zur ebenen Werkstückauflage bzw. senkrecht zur Ebene der bestrahlten oberen Werkstückoberfläche gerichtet, d.h. der Winkel zwischen Strahlachse und Werkstückauflage beträgt 90°. Dies bringt steuerungstechnische Vorteile mit sich. Zudem können Kosten für die technische Umsetzung einer entsprechenden Ver- schwenkbarkeit des Laserstrahls relativ zur Ebene der Werkstückauflage eingespart werden. Denkbar ist jedoch auch, dass die Strahlachse beim Bestrahlen des Werkstücks verändert wird, wobei die Strahlachse zumindest zeitweilig einen von 90° verschiedenen Winkel zur Werkstückauflage bzw. zur Ebene der bestrahlten oberen Werkstückoberfläche einnimmt. Die Ausrichtung des Laserstrahls kann durch eine Verschwenkbarkeit des Laserbearbeitungskopfs (mechanisch) und/oder eine Verschwenkbarkeit des Laserstrahls (optisch) erreicht werden. Beispielsweise kann durch ein Verschwenken des Laserstrahls während der Erzeugung der Faser ein größerer Bereich des Werkstücks überstrichen werden, was vorteilhaft sein kann.

Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit einem von einem Laserbearbeitungskopf geführten Laserstrahl zur Laserbearbeitung eines platten- oder rohrförmigen Werkstücks, welche eine elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung/Regelung der Laserbearbeitung des Werkstücks aufweist, welche zur Durchführung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrenes (programmtechnisch) eingerichtet ist.

Ferner erstreckt sich die Erfindung auf einen Programmcode für eine zur Datenverarbeitung geeignete elektronische Steuereinrichtung für eine solche Laserbearbeitungsvorrichtung, welcher Steuerbefehle enthält, die die Steuereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens veranlassen.

Des Weiteren erstreckt sich die Erfindung auf ein Computerprogrammprodukt (Speichermedium) mit einem gespeicherten Programmcode für eine zur Datenverarbeitung geeignete elektronische Steuereinrichtung für eine solche Laserbearbeitungsvorrichtung, welcher Steuerbefehle enthält, die die Steuereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens veranlassen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Ausgestaltungen der Erfindung in Alleinstellung oder in beliebiger Kombination einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Figuren genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Laserbearbeitungsvorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur La- serstrahlbearbeitung eines platten- oder rohrförmigen Werkstücks;

Fig. 2-16 anhand schematischer Darstellungen die Durchführung von Schritt a) von Stufe I und Stufe II eines beispielhaften Verfahrens zur Laserbearbeitung eines Werkstücks;

Fig. 17-18 anhand schematischer Darstellungen die Durchführung von Schritt a) von Stufe I und Stufe II eines beispielhaften Verfahrens zur Laserbearbeitung eines Werkstücks;

Fig. 19-22 verschiedene beispielhafte Ausgestaltungen einer nicht-geradlinigen Bewegung des Laserstrahls entlang der Modifikationslinie in Stufe II;

Fig. 23-24 schematische Darstellungen zur Veranschaulichung der Erzeugung einer Fase in Stufe II;

Fig. 25-26 weitere schematische Darstellungen zur Veranschaulichung der Erzeugung einer Fase in Stufe II und das Austreiben von Schmelze;

Fig. 27-29 schematische Darstellungen zur Veranschaulichung von Schritt b) von Stufe I anhand von Anwendungsbeispielen;

Fig. 30-31 schematische Darstellungen zur Veranschaulichung von Schritt b) von Stufe I an einem Werkstückteil;

Fig. 32 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Sei zunächst Figur 1 betrachtet, worin eine an sich bekannte Laserbearbeitungsvorrichtung zum Laserschneiden von plattenartigen Werkstücken veranschaulicht ist. Die insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichnete Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst eine Laserschneideinrichtung 2 mit einem Laserbearbeitungskopf 3, sowie einen Arbeitstisch 4 mit einer ebenen Werkstückauflage 5 für ein Werkstück 9 (nicht gezeigt in Figur 1 , siehe z.B. Figuren 2 bis 16), beispielsweise eine ebene Blechtafel. Die Werkstückauflage 5 wird von einem Querträger 6 überspannt, der entlang einer ersten Achsrichtung (x-Richtung) verfahrbar geführt ist. Am Querträger 6 ist ein Führungsschlitten 7 für den Laserbearbeitungskopf 3 montiert, der am Querträger 6 entlang einer zur ersten Achsrichtung senkrechten zweiten Achsrichtung (y-Richtung) verfahrbar geführt ist. Der Laserbearbeitungskopf 3 kann somit in einer durch die beiden Achsrichtungen (x-, y-Richtung) aufgespannten Ebene parallel und relativ zur beispielsweise horizontalen Werkstückauflage 5 verfahren werden. Der Laserbearbeitungskopf 3 ist weiterhin in einer, zur ersten und zweiten Achsrichtung senkrechten, dritten Achsrichtung (z-Richtung) höhenverfahrbar ausgebildet, wodurch der Abstand senkrecht zur Werkstückauflage 5 bzw. Werkstück 9 verändert werden kann. Bei einer horizontalen Werkstückauflage 5 entspricht die z-Richtung der Schwerkraftrichtung.

Der Laserbearbeitungskopf 3 weist auf seiner der Werkstückauflage 5 zugewandten Seite eine sich zur Werkstückauflage 5 hin kegelförmig verjüngende Düse 13 auf. Der Laserbearbeitungskopf 3 dient zum Führen eines Laserstrahls 16 (siehe z.B. Figuren 2 bis 16), sowie eines Prozessgasstrahls 25 (siehe Figuren 25 und 26). Der Laserstrahl 16 wird von einer Laserstrahlquelle 8 erzeugt und beispielsweise durch ein Strahlführungsrohr und mehrere Umlenkspiegel oder ein Lichtleitkabel zum Laserbearbeitungskopf 3 geführt. Über eine Fokussierlinse oder adaptive Optik kann der Laserstrahl 16 in gebündelter Form (d.h. fokussiert) auf das Werkstück 9 gerichtet werden. Aufgrund der Verfahrbarkeit des Laserbearbeitungskopfs 3 entlang der ersten Achsrichtung (x-Richtung) und zweiten Achsrichtung (y-Richtung) kann mit dem Laserstrahl 16 jeder beliebige Punkt am Werkstück 9 angefahren werden.

Das Werkstück 9 weist zwei einander gegenüberliegende Werkstückoberflächen 17, 20 auf (siehe z.B. Figur 23), wobei eine erste bzw. obere Werkstückoberfläche 17 der Düse 13 zugewandt und eine zweite bzw. untere Werkstückoberfläche 20 von der Düse 13 abgewandt ist. Durch die Höhenverfahrbarkeit des Laserbearbeitungskopfs 3 in z-Richtung kann über eine Änderung des Abstands zur oberen Werkstückoberfläche 17 der Abstand der Düse 13 zum Werkstück 9 eingestellt werden. Der Abstand des Laserbearbeitungskopfes 3 von der oberen Werkstückoberfläche 17 kann vor, während und nach der Laserbearbeitung eingestellt werden. Die Fokuslage des Laserstrahls 16 kann durch eine Änderung des Abstands der Düse 13 von der oberen Werkstückoberfläche 17 und/oder über optische Elemente im Laserbearbeitungskopf 3, beispielsweise eine adaptive Optik, eingestellt werden. Der Prozessgasstrahl 25 dient dazu, die Schmelze aus der Schnittfuge zu treiben. Das Prozessgas wird von einer nicht dargestellten Gasstrahlerzeugungseinrichtung erzeugt. Als inertes Arbeitsgas wird beispielsweise Helium (He), Argon (Ar) oder Stickstoff (N2) eingesetzt. Als reaktives Arbeitsgas wird üblicherweise Sauerstoff (O2) verwendet. Bekannt ist auch die Verwendung von Gasgemischen. Das Prozessgas weist innerhalb des Laserbearbeitungskopfs 3 einen vorgegebenen Prozessgasdruck (Kesseldruck) auf, tritt mit diesem Druck aus der Düse 13 aus und wird koaxial zum Laserstrahl 16 an die Bearbeitungsstelle geführt.

Wie in Figur 1 gezeigt, besteht die ebene Werkstückauflage 5 beispielsweise aus einer Vielzahl von Auflageelementen mit beispielsweise dreieckig ausgebildeten Tragpunktspitzen, welche gemeinsam eine Auflageebene für das zu bearbeitende Werkstück 9 definieren. Die Auflageelemente sind hier beispielsweise als längliche Auflagestege ausgeführt, die sich jeweils entlang der y-Richtung erstrecken und mit einem beispielsweise konstanten Zwischenabstand in paralleler Anordnung entlang der x-Richtung nebeneinander liegend angeordnet sind. Nicht näher dargestellt ist eine Absaugeinrichtung, durch welche während des Laserschneidens entstehender Schneidrauch, Schlackepartikel und kleine Abfallteile abgesaugt werden können.

Eine programmgesteuerte Steuereinrichtung 12 dient zur Steuerung/Regelung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Laserbearbeitung des Werkstücks 9 in der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 .

Im Weiteren erfolgt eine Beschreibung des zweistufigen Verfahrens der vorliegenden Erfindung, bei dem in einer ersten Stufe (Stufe I) in einem Schritt a) ein Abschnitt eines Schnittspalts und in einem Schritt b) mindestens eine lokale Ausnehmung des Schnittspalts im Restwerkstück erzeugt werden, sowie in einer zweite Stufe (Stufe II) durch Modifikation des Werkstücks eine Fase an der werkstückteilseitigen Schnittkante des Schnittspalts erzeugt wird. Zunächst erfolgt eine Beschreibung von Schritt a) von Stufe I zur Erzeugung des Schnittspalts und der Verfahrensschritt von Stufe II zur Erzeugung der Fase. Anschließend wird Schritt b) von Stufe I, d.h. die Erzeugung mindestens einer lokalen Ausnehmung des Schnittspalts, beschrieben.

Es wird nun Bezug auf die Figuren 2 bis 16 genommen, worin beispielhafte Ausgestaltungen von Schritt a) von Stufe I und Stufe II des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Laserbearbeitung eines Werkstücks 9 veranschaulicht sind. Die Figuren 2 bis 16 entsprechen in dieser Reihenfolge jeweils späteren Verfahrenssituationen.

Sei zunächst Figur 2 betrachtet, in der eine Schnittlinie 14 (gestrichelt) gezeigt ist. Die Schnittlinie 14 ist eine gedachte Linie, welche der Kontur eines aus dem Werkstück 9 herzustellenden Werkstückteils 11 entspricht. Die Kontur gibt die äußere Form des Werkstückteils 11 wieder. Das Werkstückteil 11 soll aus dem nicht näher dargestellten platten- oder rohrförmigen Werkstück 9 vollständig ausgeschnitten werden, wobei das Restwerkstück 10 verbleibt. Das Werkstückteil 11 hat hier beispielsweise eine Rechteckform mit gerundeten Ecken, wobei es sich versteht, dass das Werkstückteil 11 jede beliebige Form aufweisen kann.

In Figur 3 ist der aus dem Laserbearbeitungskopf 3 austretende Laserstrahl 16 schematisch veranschaulicht. Der Laserstrahl 16 wird entlang der Schnittlinie 14 geführt, wobei bei entsprechender Streckenenergie des Laserstrahls 16 auf dem Werkstück 9 ein Schnittspalt 15 im Werkstück 9 erzeugt wird. Der Laserbearbeitungskopf 3 ist zu diesem Zweck in eine Position über der Schnittlinie 14 verfahren worden, in der der Laserstrahl 16 auf eine Schneidposition A der Schnittlinie 14 trifft. Wie in Figur 3 veranschaulicht, wird der Laserbearbeitungskopf 3 entlang der Schnittlinie 14 verfahren, wobei der Laserstrahl 16 von der Schneidposition A zu einer Schneidposition B bewegt wird. Hierdurch wird ein das Werkstück 9 durchtrennender Abschnitt 15-1 des Schnittspalts 15 (durchgezogene Linie) von der Schneidposition A zur Schneidposition B erzeugt. Der erste Abschnitt 15-1 des Schnittspalts 15 wird in einem ersten Abschnitt 14-1 der Schnittlinie 14 erzeugt. Der Laserstrahl 16 kann auch entfernt von der Schnittlinie 14 in das Werkstück 9 einstechen, wobei sich der Schnittspalt 15 im Sinne vorliegender Erfindung nur entlang der Kontur (d.h. Schnittlinie 14) des Werkstückteils 11 erstreckt.

In Figur 4 ist eine Situation veranschaulicht, in der der erste Abschnitt 15-1 des Schnittspalts 15 von der Schneidposition A bis zur Schneidposition B vollständig erzeugt wurde. Die trennende Bearbeitung des Werkstücks 9 wird nun unterbrochen. Der Laserstrahl 16 wird abgeschaltet und der Laserbearbeitungskopf 3 wird in eine Modifikationsposition A' nahe der Schneidposition A verfahren (siehe Figur 5). Wie in Figur 4 durch einen Pfeil veranschaulicht, erfolgt die Verfahrbewegung des Laserbearbeitungskopfes 3 z.B. in direkter Linie zwischen der Schneidposition B und der Modifikationsposition A'. Die Modifikationsposition A' liegt auf einer Modifikationslinie 18 zur Erzeugung einer Fase. Die Modifikation des Werkstücks 9 dient der Erzeugung einer Fase 21.

Wie in Figur 5 und den weiteren Figuren 6 bis 16 dargestellt, ist die Modifikationslinie 18 seitlich versetzt und äquidistant zur Schnittlinie 14 angeordnet. Der Laserbearbeitungskopf 3 wird bei der Modifikation des Werkstücks 9 entlang der Modifikationslinie 18 verfahren, wobei die Verfahrbewegung des Laserbearbeitungskopfs 3 geradlinig oder auch nicht-geradlinig entlang der Modifikationslinie 18 sein kann, wie weiter unten näher erläutert wird. Eine Modifikation des Werkstücks 9 erfolgt in einer Modifikationszone 22, die typischerweise eine breitere Abmessung senkrecht zu deren Erstreckung hat als die Modifikationslinie 18, was zeichnerisch nicht dargestellt ist. Die Modifikationszone 22 ist als jener Bereich des Werkstücks 9 zu verstehen, der durch die Laserbestrahlung modifiziert wird. Entsprechend der Modifikationslinie 18 erstreckt sich auch die Modifikationszone 22 entlang der Schnittlinie 14. Der Schnittspalt 15 wird durch zwei einander gegenüberliegende Schnittkanten 19, 19' begrenzt (siehe z.B. Figur 23).

Wie in Figur 5 veranschaulicht, wird der Laserstrahl 16 dann wieder angeschaltet und der Laserbearbeitungskopf 3 entlang der Modifikationslinie 18 (gestrichelte Linie) verfahren, wobei der Laserstrahl 16 von der ersten Modifikationsposition A' zu einer zweiten Modifikationsposition B' nahe der Schneidposition B verfahren wird. Hierbei erfolgt eine Modifikation des Werkstücks 9 in einem ersten Abschnitt 22-1 der Modifikationszone 22.

In Figur 6 ist eine Situation gezeigt, in der das Werkstück 9 entlang des kompletten ersten Abschnitts 15-1 des Schnittspalts 15 modifiziert wurde. Der modifizierte Bereich bzw. der erste Abschnitt 22-1 der Modifikationszone 22 ist mit einer durchgezogenen Linie schematisch veranschaulicht. Analog zur abschnittsweisen Erzeugung des Schnittspalts 15 wird auch die Modifikationszone 22 abschnittsweise erzeugt.

Wie in Figur 6 veranschaulicht, wird, nun ausgehend von der Schneidposition B, das Werkstück 9 weiter trennend bearbeitet, wobei der bereits erzeugte erste Abschnitt 15-1 des Schnittspalts 15 bis zu einer Schneidposition C verlängert wird.

In Figur 7 ist eine Situation veranschaulicht, in der ein weiterer bzw. zweiter Abschnitt 15-2 des Schnittspalts 15 von der Schneidposition B zur Schneidposition C entlang eines zweiten Abschnitts 14-2 der Schnittlinie 14 erzeugt wurde. Die trennende Bearbeitung des Werkstücks 9 wird nun unterbrochen. Der Laserstrahl 16 wird abgeschaltet und der Laserbearbeitungskopf 3 wird in gerader Linie in eine Position über der Modi- fikationsposition B' verfahren, wie durch einen Pfeil veranschaulicht ist.

Wie in Figur 8 veranschaulicht, wird der Laserstrahl 16 nun wieder angeschaltet und der Laserbearbeitungskopf 3 entlang der Modifikationslinie 18 verfahren, wobei der Laserstrahl 16 von der Modifikationsposition B' zu einer Modifikationsposition C nahe der Schneidposition C verfahren wird.

In Figur 9 ist eine Situation gezeigt, in der das Werkstück 9 entlang des kompletten zweiten Abschnitts 15-2 des Schnittspalts 15 zwischen der Modifikationsposition B' und der Modifikationsposition C in einem weiteren bzw. zweiten Abschnitt 22-2 der Modifikationszone 22 modifiziert wurde. Der zweite Abschnitt 22-2 der Modifikationszone 22 verlängert den zuvor erzeugten ersten Abschnitt 22-1 der Modifikationszone 22.

Wie in Figur 9 veranschaulicht, wird anschließend, ausgehend von der Schneidposition C, das Werkstück 9 weiter trennend bearbeitet, wobei der bereits erzeugte Teil des Schnittspalts 15 bis zu einer Schneidposition D verlängert wird.

In Figur 10 ist eine Situation veranschaulicht, in der ein dritter Abschnitt 15-3 des Schnittspalts 15 von der Schneidposition C zur Schneidposition D entlang eines dritten Abschnitts 14-3 der Schnittlinie 14 erzeugt wurde. Die trennende Bearbeitung des Werkstücks 9 wird nun unterbrochen. Der Laserstrahl 16 wird abgeschaltet und der Laserbearbeitungskopf 3 wird in eine Position über der Modifikationsposition C der Modifikationslinie 18 für die nun folgende Modifikation verfahren. Der dritte Abschnitt 15-3 des Schnittspalts 15 verlängert den zweiten Abschnitt 15-2 des Schnittspalts 15.

Wie in Figur 11 veranschaulicht, wird der Laserstrahl 16 nun wieder angeschaltet und der Laserbearbeitungskopf 3 entlang der Modifikationslinie 18 verfahren, wobei der Laserstrahl 16 von der Modifikationsposition C zu einer Modifikationsposition D' nahe der Schneidposition D verfahren wird.

In Figur 12 ist eine Situation gezeigt, in der das Werkstück 9 entlang des kompletten dritten Abschnitts 15-3 des Schnittspalts 15 von der Modifikationsposition C bis zur Modifikationsposition D' in einem dritten Abschnitt 22-3 der Modifikationszone 22 modifiziert wurde. Der dritte Abschnitt 22-3 der Modifikationszone 22 verlängert den zuvor erzeugten zweiten Abschnitt 22-2 der Modifikationszone 22. Wie in Figur 12 veranschaulicht, wird, ausgehend von der Schneidposition D, das Werkstück 9 nun weiter trennend bearbeitet, wobei der bereits erzeugte Teil des Schnittspalts 15 bis zu einer Schneidposition E verlängert wird.

In Figur 13 ist eine Situation veranschaulicht, in der ein vierter Abschnitt 15-4 des Schnittspalts 15 von der Schneidposition D zur Schneidposition E entlang eines vierten Abschnitts 14-4 der Schnittlinie 14 erzeugt wurde. Die trennende Bearbeitung des Werkstücks 9 wird unterbrochen. Der vierte Abschnitt 15-4 des Schnittspalts 15 verlängert den dritten Abschnitt 15-3 des Schnittspalts 15.

Der Laserstrahl 16 wird nun abgeschaltet und der Laserbearbeitungskopf 3 wird in eine Position über der Modifikationsposition D' der Modifikationslinie 18 für die folgende Modifikation verfahren.

Wie in Figur 14 veranschaulicht, wird der Laserstrahl 16 wieder angeschaltet und der Laserbearbeitungskopf 3 entlang der Modifikationslinie 18 verfahren, wobei der Laserstrahl 16 von der Modifikationsposition D' zu einer Modifikationsposition E' nahe der Schneidposition E verfahren wird.

In Figur 15 ist eine Situation gezeigt, in der das Werkstück 9 entlang des kompletten vierten Abschnitts 15-4 des Schnittspalts 15 von der Modifikationsposition D' bis zur Modifikationsposition E' in einem vierten Abschnitt 22-4 der Modifikationszone 22 modifiziert wurde. Der vierte Abschnitt 22-4 der Modifikationszone 22 verlängert den zuvor erzeugten dritten Abschnitt 22-3 der Modifikationszone 22.

Wie in Figur 15 veranschaulicht, wird anschließend, ausgehend von der Schneidposition E, das Werkstück 9 weiter trennend bearbeitet, wobei der bereits erzeugte Teil des Schnittspalts 15 entlang eines fünften Abschnitts 14-5 der Schnittlinie 14 bis zur Schneidposition A verlängert wird. Hierdurch wird der Schnittspalt 15 geschlossen und das Werkstückteil 11 vom Restwerkstück 10 freigeschnitten, so dass es entfernt werden kann. Es erfolgt keine weitere Modifikation des freigeschnittenen Werkstückteils 11 , da am freigeschnittenen Werkstückteil 11 durch das erfindungsgemäße Verfahren keine Modifikation erfolgt. Hierbei wird ein fünfter Abschnitt 15-5 des Schnittspalts 15 erzeugt, der den vierten Abschnitt 15-4 des Schnittspalts 15 verlängert.

Bei allen trennenden Bearbeitungen hat der Laserstrahl 16 eine Streckenenergie, die so bemessen ist, dass das Werkstück 9 durchtrennt wird, d.h. der Laserstrahl 16 ist im trennenden Modus. Bei allen Modifikationen hat der Laserstrahl 16 eine Streckenenergie, die so bemessen ist, dass das Werkstück 9 weder fügend noch trennend bearbeitet wird, d.h. der Laserstrahl 16 ist im nicht-trennenden Modus. Die Strahlachse des Laserstrahls 16 ist beispielsweise achsparallel zur konischen Düse 13 und trifft senkrecht auf das Werkstück 9. Bei allen trennenden Bearbeitungen sowie bei allen Modifikationen wird der Laserstrahl 16 mit einer unveränderten senkrechten Ausrichtung seiner Strahlachse relativ zur oberen Werkstückoberfläche 17 auf die obere Werkstückoberfläche 17 gerichtet.

Die Modifikationen können in vielfältiger Weise variiert werden. Beispielsweise könnten die Modifikationspositionen auch so positioniert sein, dass das Werkstück 9 nur entlang eines Teils des jeweiligen Abschnitts 14-1 bis 14-5 der Schnittlinie 14 oder eines Teils des jeweiligen Abschnitts 15-1 bis 15-5 des Schnittspalts 15 modifiziert wird, d.h. die jeweiligen Abschnitte 22-1 bis 22-4 der Modifikationszone 22 erstrecken sich nicht über die komplette Länge der zugehörigen Abschnitte 14-1 bis 14-5 der Schnittlinie 14 oder nicht über die komplette Länge der zugehörigen Abschnitte 15-1 bis 15-5 des Schnittspalts 15. Beispielsweise könnte die Richtung zur Erzeugung der Modifikation auch entgegengesetzt zur Richtung der Erzeugung des Schnittspalts 15 sein.

Wie insbesondere aus Figur 16 ersichtlich ist, wird bei der letzten (fünften) Trennprozedur ein Abschnitt 15-5 des Schnittspalts 15 erzeugt, dessen Länge kleiner ist als die jeweiligen Längen der bei allen vorhergehenden Trennvorgängen erzeugten Abschnitte des Schnittspalts 15. Durch diese Maßnahme kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass ein möglichst geringer Teil des Schnittspalts 15 keiner Modifikation unterzogen wird. Möglich wäre auch, dass die Längen der bei den Trennprozeduren erzeugten Teile des Schnittspalts 15, ausgehend vom Freischneidpunkt des Werkstückteils 11 , beispielsweise kontinuierlich zunehmen.

Im Hinblick auf eine vollständige Modifikation des Werkstückteils 11 ist die nachfolgende Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhaft. Hierbei wird nach dem Modifizieren des Werkstücks 9 im vierten Abschnitt 22-4 der Modifikationszone 22, jedoch noch vor dem Erzeugen des fünften Abschnitts 15-5 des Schnittspalts 15, also vor dem Freischneiden des Werkstückteils 11 , eine Modifikation des Werkstücks 9 entlang eines fünften Abschnitts 14-5 der Schnittlinie 14 zwischen den Modifikationspositionen E' und A' durchgeführt. Dies ist anhand einer Einfügung in Figur 15 schematisch veranschaulicht. Hierbei wird der vierte Abschnitt 22-4 der Modifikationszone 22 bis zur Modifikationsposition A' verlängert. Der verlängerte vierte Abschnitt 22-4' der Modifikationszone 22 erstreckt sich hier demnach bis zur Modifikationsposition A', so dass sich die Modifikationszone 22 als geschlossener, länglicher Bereich vollumfänglich über die komplette Kontur des Werkstückteils 11 erstreckt. Insbesondere kann bei einer solchen Modifikation in vorteilhafter Weise eine Fase an einer oder beiden später zu erzeugenden Schnittkanten des Schnittspalts 15 auch im Bereich des fünften Abschnitts 14-5 der Schnittlinie 14 erzeugt werden. Anschließend wird das Werkstückteil 11 durch Erzeugen des fünften Abschnitts 15-2 des Schnittspalts 15 freigeschnitten.

Es versteht sich, dass die Anzahl der Abschnitte 14-1 bis 14-5 der Schnittlinie 14 bzw. der Abschnitte 15-1 bis 15-5 des Schnittspalts 15 in den Ausgestaltungen der Figuren 2 bis 16 beispielhaft ist und größer oder kleiner sein kann.

Anhand der Figuren 2 bis 16 wurden beispielhafte Ausgestaltungen des Verfahrens beschrieben, wobei in einer alternierenden Abfolge jeweils zunächst eine trennende Bearbeitung des Werkstücks 9 und anschließend eine Modifikation des Werkstücks 9 erfolgt. Gleichermaßen wäre es auch möglich, dass zunächst verschiedene Abschnitte des Schnittspalts 15 erzeugt werden, die durch Stege, insbesondere Microjoints oder Nanojoints, voneinander getrennt sind, wobei anschließend eine Modifikation des Werkstücks 9 erfolgt. Dies ist anhand der Figuren 17 und 18 veranschaulicht.

Wie in Figur 17 gezeigt, werden gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zunächst drei Abschnitte 15-1 , 15-2, 15-3 eines Schnittspalts 15 erzeugt, die durch Stege 23, hier beispielsweise Microjoints oder Nanojoints, voneinander getrennt sind. Für eine Erzeugung der Abschnitte 15-1 , 15-2, 15-3 des Schnittspalts 15 wird der Laserstrahl 16 jeweils entfernt von der Kontur des Werkstückteils 11 eingestochen, zunächst an die Kontur des Werkstückteils 11 geführt und anschließend an der Kontur entlanggeführt. Der Schnittspalt 15 wird entlang einer in Figur 17 nicht näher dargestellten Schnittlinie 14 erzeugt. Es versteht sich, dass eine größere oder kleinere Anzahl von Abschnitten des Schnittspalts 15 entlang der Kontur des Werkstückteils 11 vorgesehen sein kann, wobei die Anzahl der Abschnitte des Schnittspalts 15 der Anzahl der Stege 23 entspricht.

Wie in Figur 18 veranschaulicht, erfolgt nach Erzeugen der Abschnitte 15-1 , 15-2, 15-3 des Schnittspalts 15 eine Modifikation des Werkstücks 9 zum Erzeugen der Fase 21 an der werkstückteilseitigen Schnittkante 19, wobei der Laserstrahl 16 entlang einer Modifikationslinie 18 geführt wird. Die Modifikationslinie 18 ist lateral versetzt und äquidistant zur Schnittlinie 14 angeordnet. Die Modifikationslinie 18 erstreckt sich insbesondere auch über die Bereiche der Schnittlinie 14 hinweg, in der ein Steg 23 angeordnet ist, d.h. es erfolgt eine Modifikation des Werkstücks 9 auch im Bereich der Stege 23. Wie Versuche gezeigt haben, kann bei entsprechend klein dimensionierten Stegen 23 in hinreichender Weise eine Modifikation des Werkstücks 9 erfolgen, da hierdurch die Gasdynamik des Prozessgases nur geringfügig beeinträchtigt wird.

Nach Modifikation des Werkstücks 9 zum Erzeugen einer Fase 21 werden die Stege 23 durchtrennt, beispielsweise mittels des Laserstrahls 16 oder manuell und das Werkstückteil 11 wird vom Restwerkstück 10 entfernt. Denkbar ist auch, dass schon durch die Modifikation des Werkstücks 9 im Bereich der Stege 23 die Stege 23 durchtrennt werden, so dass durch die Modifikation gleichzeitig ein Freischneiden des Werkstückteils 11 erfolgt. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Stege 23 als Nanojoints mit verringerter Höhe ausgebildet sind.

Bei der Erzeugung des Schnittspalts 15 wird der Laserstrahl 16 stets geradlinig entlang der Schnittlinie 14 (Kontur) des Werkstückteils 11 geführt. Bei der Modifikation des Werkstücks 9 wird der Laserstrahl 16 geradlinig oder nicht-geradlinig entlang der Modifikationslinie 18 geführt. Insbesondere kann der Laserstrahl 16 bei der Modifikation des Werkstücks 9 auch Bewegungskomponenten quer (senkrecht) zur Modifikationslinie 18 haben, wobei einer Primärbewegung eine Sekundärbewegung überlagert ist. Dies ist anhand der Figuren 19 bis 22 veranschaulicht.

In den Figuren 19 bis 22 sind verschiedene beispielhafte Ausgestaltungen der Führung des Laserstrahls 16 entlang der Modifikationslinie 18 gezeigt. Für eine einfache zeichnerische Darstellung sei angenommen, dass sich die Modifikationslinie 18 horizontal von links nach rechts erstreckt. Eine Bewegung des Laserstrahls 16 auf der Modifikationslinie 18 entspricht der Primärbewegung, der eine Sekundärbewegung mit Bewegungskomponenten quer (senkrecht) zur Modifikationslinie 18 überlagert ist.

In Figur 19 ist eine Variante veranschaulicht, bei der der Laserstrahl 16 entlang von geschlossenen Kreisen 24 (d.h. geschlossene Bahnabschnitte des Laserstrahls 16), die längs der Modifikationslinie 18 reihenförmig angeordnet sind, geführt wird. Nach Durchfahren eines jeweiligen Kreises 24 wird der Laserstrahl 16 jeweils ein Stück weit geradlinig entlang der Modifikationslinie 18 verfahren und dann entlang des nächsten Kreises 24 geführt. In Richtung der Modifikationslinie 18 überlappen sich die Kreise 24. Anstatt von Kreisen könnte der Laserstrahl 16 auch entlang Ellipsen geführt werden. Die Bewegung des Laserstrahls 16 weist somit Bewegungskomponenten geradlinig entlang der Modifikationslinie 18 und quer zur Modifikationslinie 18 auf. Die Modifikationszone 22, welche sich aus dem durch den Laserstrahl 16 überstrichenen Bereich des Werkstücks 9 ergibt, kann durch diese Maßnahme relativ breit ausgebildet werden, insbesondere zur Erzeugung tiefer und/oder breiter Fasen.

In den Figuren 20 bis 22 sind jeweils Varianten veranschaulicht, bei der der Laserstrahl 16 mäanderförmig mit Hin- und Her-Bewegungen entlang der Modifikationslinie 18 geführt wird. Auch hier umfasst die Bewegung des Laserstrahls 16 Bewegungskomponenten quer zur Modifikationslinie 18. In Figur 20 ist die mäanderförmige Bewegung des Laserstrahls 16 rechteckförmig, in Figur 21 dreieckförmig (sägezahnförmig) und in Figur 22 sinusförmig ausgebildet. Dies ist nur beispielhaft zu verstehen, wobei gleichermaßen auch andere mäanderförmige Bewegungen des Laserstrahls 16 möglich sind. Im Grunde ist erfindungsgemäß jede mäanderförmige Hin- und Herbewegung des Laserstrahls 16, die sich entlang der Modifikationslinie 18 erstreckt, erfindungsgemäß möglich und vorgesehen. Auch durch die mäanderförmige Bewegung des Laserstrahls 16 kann eine relativ breite Modifikationszone 22 erzeugt werden, insbesondere zur Erzeugung besonders tiefer und/oder breiter Fasen.

In den Figuren 23 und 24 ist die Erzeugung der Fase in Stufe II des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht. Figur 24 zeigt anhand einer perspektivischen Ansicht, wie der Laserbearbeitungskopf 3 bzw. Laserstrahl 16 entlang des Schnittspalts 15 geführt wird, um eine Fase 21 zu erzeugen. Wie in der Querschnittansicht von Figur 23 (Schnitt senkrecht zur Ebene des Werkstücks 9) gut erkennbar, wird bei der Modifikation des Werkstücks 9 durch den Laserstrahl 16 die werkstückteilseitige Schnittkante 19 angrenzend an die obere Werkstückoberfläche 17 mit der Fase 21 versehen. Die Modifikationslinie 18 ist relativ zur Schnittlinie 14 seitlich (z.B. äquidistant) versetzt, was in Figur 23 und 24 nicht dargestellt ist. Hier erfolgt die Erzeugung der Fase 21 beispielsweise durch mehrere Schritte bzw. Modifikationen, die am selben Abschnitt des Schnittspalts 15 durchgeführt werden. Bei einer ersten Modifikation wird das Werkstückteil 11 in einem die werkstückteilseitige Schnittkante 19 enthaltenden Bereich bestrahlt. Die Modifikationslinie 18 ist relativ zur Schnittlinie 14 seitlich (z.B. äquidistant) versetzt in Richtung zum Werkstückteil 11. Dies kann gegebenenfalls ein- oder mehr- mals wiederholt werden, um die Fase 21 weiter weg von der werkstückteilseitigen Schnittkante 19 auszubilden. Hierbei wird die werkstückteilseitige Schnittkante 19 nicht mehr mitbestrahlt. Denkbar wäre auch, zunächst das Werkstückteil 11 so zu bestrahlen, dass ein nicht die werkstückteilseitige Schnittkante 19 enthaltender Bereich bestrahlt wird, gefolgt von einem stetigen Versetzen der Modifikationslinie 18 in Richtung des Schnittspalts 15, wobei schließlich die werkstückteilseitige Schnittkante 19 mitbestrahlt wird. Bei der Modifikation des Werkstücks 9 zur Erzeugung der Fase 21 wird die werkstückteilseitige Schnittkante 19 jedenfalls in einem der für die Modifikation durchgeführten Schritte mitbestrahlt.

Besonders vorteilhaft wird der Laserstrahl 16 bei der Erzeugung der Fase 21 entlang der Schnittlinie 14 mäandrierend oder entlang reihenförmig angeordneter Kreise oder Ellipsen bewegt, wie anhand der Figuren 19 bis 22 veranschaulicht ist, wodurch die Breite und/oder Tiefe der Fase 21 erheblich vergrößert werden kann.

In Figur 25 ist die Erzeugung der Fase 21 an der werkstückteilseitigen Schnittkante 19 entlang des Schnittspalts 15 in einer Schnittansicht der perspektivischen Ansicht von Figur 24 senkrecht zur Ebene des Werkstücks 9 schematisch veranschaulicht. Wie in der analogen Darstellung von Figur 26 gezeigt, muss die beim Erzeugen der Fase 21 entstehende Schmelze 26 durch den Prozessgasstrahl 25 durch den Schnittspalt 15 getrieben werden. Aufgrund der Verfahrbewegung des Laserbearbeitungskopfs 3 bzw. Düse 13 wird das Material des Werkstücks 9 bei der Erzeugung der Fase 21 schräg abgeschmolzen, was zur Folge hat, dass die Schmelze eine horizontale Bewegungskomponente entgegen der Richtung der Verfahrbewegung des Laserbearbeitungskopfs 3 hat. In den Figuren 25 und 26 ist die Verfahrbewegung des Laserbearbeitungskopfs 3 entlang des Schnittspalts 15 bzw. entlang der werkstückteilseitigen Schnittkante 19 anhand eines Pfeils gekennzeichnet. Die vertikale abwärts gerichtete Bewegungskomponente und die horizontale Bewegungskomponente der Schmelze 26 sind in Figur 26 anhand einer Vektorenzerlegung schematisch veranschaulicht. Ebenso veranschaulicht ist die resultierende Gesamtbewegung der Schmelze 26, welche dazu führt, dass sie nach unten und hinten durch den Schnittspalt 15 getrieben wird. Je schneller die Verfahrbewegung des Laserbearbeitungskopfes 3 ist, desto größer ist die horizontale Komponente der Schmelze 26, und umgekehrt. Dies kann bei bestimmten Verfahrensbedingungen in nachteiliger Weise dazu führen, dass die Schmelze 26 nicht hinreichend schnell durch den Schnittspalt 15 getrieben werden kann, mit der Folge, dass sie sich als Schlacke auf der oberen Werkstückoberfläche 17 ablagert. Dieses Problem tritt vor allem in Bereichen des Schnittspalts mit einer Zunahme der Krümmung oder Eckbereichen des Schnittspalts sowie generell bei der Erzeugung einer relativ tiefen Fase, oder bei einer Faserzeugung am Schnittspaltbeginn auf, da dort die Schmelze verstärkt auf die restwerkstückseitige Schnittkante 19' des Schnittspalts 15 auftrifft, so dass ein Rückstau von Schmelze 26 verursacht werden kann. Ein solcher Rückstau der Schmelze 26 kann auch dann auftreten, wenn die Fase 21 in einem Bereich des Schnittspalts 15 mit einer größeren Tiefe und/oder Breite erzeugt werden soll, als in angrenzenden Bereichen des Schnittspalts.

Um dies zu vermeiden, ist erfindungsgemäß die Erzeugung von lokalen Ausnehmungen 27 des Schnittspalts 15 an der restwerkstückseitigen Schnittkante 19' des Schnittspalts vorgesehen, durch welche der Schnittspalt 15 vergrößert wird, so dass die Schmelze 26 dann besser ausgetrieben werden kann, was im Weiteren näher erläutert wird. Die Erzeugung derartiger lokaler Ausnehmungen 27 des Schnittspalts 15 entspricht Schritt b) von Stufe I des erfindungsgemäßen Verfahrens. Schritt a) von Stufe I und Stufe II können beispielsweise wie vorstehend beschrieben ausgeführt werden.

Seien zunächst die Figuren 27 bis 29 betrachtet, worin verschiedene Anwendungsbeispiele für lokale Ausnehmungen 27 des Schnittspalts in schematischer Weise veranschaulicht sind. Es wird lediglich die Erzeugung der lokalen Ausnehmungen 27 näher beschrieben, wobei für die Erzeugung des Schnittspalts 15 und der Fase 21 auf obige Ausführungen im Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 22 Bezug genommen wird. Entsprechendes gilt für die Verwendung von Bezugszeichen, die in den nachfolgenden Figuren nicht angegeben sind.

In Figur 27 soll ein Werkstückteil 11 aus einem Werkstück 9 ausgeschnitten werden, das hier beispielsweise eine in der Aufsicht quadratische Kontur mit vier gekrümmten bzw. gerundeten Eckbereichen 28 aufweist. Die Kontur bzw. Schnittlinie 14 des Werkstückteils 11 ist mit einer durchgezogenen Linie dargestellt. Wie in Figur 27 durch die gestrichelte Linie schematisch veranschaulicht, soll eine Fase 21 an der werkstückteilseitigen Schnittkante 19 des Werkstückteils 11 erzeugt werden. Die gekrümmten Eckbereiche 28 sind hier beispielsweise teilkreisförmig (viertelkreisförmig) gekrümmt. Die Tiefe der Fase 21 ist beispielsweise geringer als ein Radius des gekrümmten Eckbereiches 28. Jeder gekrümmter Eckbereich 28 des Schnittspalts 15 wird von geraden Teilen des Schnittspalts 15 unmittelbar begrenzt. Wenn der Laserstrahl 16 in den gekrümmten Eckbereich 28 geführt wird, trifft die nach hinten und unten ausgeschleuderte Schmelze 26 verstärkt auf die restwerkstückseitige Schnittkante 19', so dass ein Rückstau von Schmelze 26 möglich ist.

Die Erzeugung der Fase 21 in den gekrümmten Eckbereichen 28 ist anhand von zwei Eckbereichen veranschaulicht (hier die beiden oberen Eckbereiche 28). Für die Erzeugung der Fase 21 wird der Laserbearbeitungskopf 3 beispielsweise im Uhrzeigersinn verfahren. Der Schnittspalt 15 wird abschnittsweise erzeugt, wobei jeweils ein Abschnitt des Schnittspalts 15 erzeugt wird, der einen gekrümmten Eckbereich 28 enthält. Dies ist in Figur 27 nicht dargestellt. Um stets einen hinreichend guten Austrieb von Schmelze durch den Schnittspalt 15 beim Erzeugen der Fase 21 im gekrümmten Eckbereich 28 zu gewährleisten, ist an den gekrümmten Eckbereichen 28 jeweils eine lokale Ausnehmung

27 des Schnittspalts 15 im Restwerkstück 11 vorgesehen, die hier in Form einer Schnittspaltverbreiterung (Vergrößerung der Breite des Schnittspalts 15) entlang des Schnittspalts 15 ausgebildet ist. Die Schnittspaltverbreiterung ist hier jeweils nur am gekrümmten Eckbereich 28 ausgebildet, d.h. erstreckt sich nicht bis in die angrenzenden geraden Teile des Schnittspalts 15 hinein, wobei dies aber auch möglich wäre. Jedenfalls ist die lokale Ausnehmung 27 nur lokal ausgebildet, d.h. erstreckt sich nicht über den kompletten Schnittspalt 15. Der verbreiterte Schnittspalt hat hier beispielsweise eine konstante Breite, d.h. die Schnittspaltverbreiterung hat eine konstante Abmessung quer zu ihrer Erstreckung. Die Schnittspaltverbreiterung folgt der Schnittlinie 14 des Werkstückteils 11 und hat somit eine längliche Form. Die Schnittspaltverbreiterung wird nur als Ausnehmung des Restwerkstücks 10 ausgebildet, d.h. es wird keine Ausnehmung im Werkstückteil 11 erzeugt. In Figur 27 sind zwei lokale Ausnehmungen 27 durch durchgezogene Linien schematisch veranschaulicht.

Die Erzeugung der lokalen Ausnehmung 27 an einem gekrümmten Eckbereich 28 kann vor, nach oder auch während der Erzeugung des den Eckbereich 28 enthaltenden Abschnitts des Schnittspalts 15 erfolgen. Die lokalen Ausnehmungen 27 werden mit dem Laserstrahl 16 im trennenden Modus erzeugt.

Beispielsweise wird die lokale Ausnehmung 27 des Schnittspalts 15 in einem gekrümmten Eckbereich 28 nach dem Erzeugen des den Eckbereich 28 enthaltenden Abschnitts des Schnittspalts 15 erzeugt. Hierbei wird zunächst der Abschnitt des Schnittspalts 15 erzeugt, in dem der Eckbereich 28 enthalten ist, gefolgt von dem Erzeugen der lokalen Ausnehmung 27 im Eckbereich 28, wobei die Verfahrbewegung des Laserbearbeitungskopfs 3 entlang der Schnittlinie 14 zum Erzeugen des Schnittspalts 15 wenigstens einmal unterbrochen wird. Beispielsweise wird der Laserstrahl 16 nach Erzeugen eines Abschnitts des Schnittspalts 15 abgeschaltet, der Laserbearbeitungskopf 3 in eine entsprechende Position zum Erzeugen der lokalen Ausnehmung 27 zurückverfahren, der Laserstrahl 16 wieder angeschaltet und die Schnittspaltverbreiterung mit einer selben Verfahrrichtung des Laserbearbeitungskopfs 3 wie zum Erzeugen des Abschnitts des Schnittspalts 15 erzeugt. Möglich wäre aber auch, dass der Laserbearbeitungskopf 3 zum Erzeugen der lokalen Ausnehmung 27 entgegen der vorherigen Verfahrrichtung zum Erzeugen des Abschnitts des Schnittspalts 15 verfahren wird. Die lokale Ausnehmung 27 kann auch vor der Erzeugung des Abschnitts des Schnittspalts 15 erzeugt werden.

Um die in Form einer Schnittspaltverbreiterung ausgebildete lokale Ausnehmung 27 zu erzeugen, ist es vorteilhaft, wenn der Laserbearbeitungskopf 3 bzw. Laserstrahl 16 parallel und äquidistant zur Schnittlinie 14 versetzt verfahren wird. In der Praxis hat sich gezeigt, dass eine äquidistante Versetzung des Laserstrahls um die 1 ,5-fache Strahlbreite auf dem Werkstück 9 möglich ist, um den Schnittspalt 15 zu verbreitern, ohne ein Abfallteil aus dem Restwerkstück 10 auszuschneiden. Vorzugsweise wird der Laserstrahl um maximal die 1 ,5-fache Strahlbreite auf dem Werkstück 9, insbesondere maximal 1 -fache Strahlbreite auf dem Werkstück 9, äquidistant zur Schnittlinie 14 in Richtung Restwerkstück 10 versetzt. Beispielsweise wird der Laserstrahl 16 um die 0,5-fache Strahlbreite auf dem Werkstück 9 äquidistant zur Schnittlinie 14 in Richtung Restwerkstück 10 versetzt. Die vergrößerte Breite des Schnittspalts 15 im Bereich der Schnittspaltverbreiterung beträgt dann das 1 ,5-fache der nicht-vergrößerten Breite des Schnittspalts 15. Die Schnittspaltverbreiterung kann hierbei erzeugt werden, ohne dass ein Abfallteil aus dem Restwerkstück 10 ausgeschnitten wird. Möglich ist jedoch auch, dass die Erzeugung der Schnittspaltverbreiterung mit dem Ausschneiden eines Abfallteils aus dem Restwerkstück 10 einhergeht. Der Laserstrahl 16 ist hierbei mit einem entsprechend großen äquidistanten Abstand von der Schnittlinie 14 zu verfahren.

Nach dem Erzeugen der lokalen Ausnehmung 27 an einem gekrümmten Eckbereich 28 wird die Fase 21 erzeugt, wobei die beim Erzeugen der Fase 21 entstehende Schmelze, welche nach hinten und unten geschleudert wird, durch den verbreiterten Schnittspalt 15 hinreichend schnell ausgetrieben werden kann, ohne die Gefahr, dass ein Rückstau entsteht und sich Schmelze 26 an der oberen Werkstückoberfläche 17 ablagert.

Die vier gekrümmten Eckbereiche 28 der in Figur 27 gezeigten beispielhaften Kontur eines Werkstückteils 11 können in analoger Weise jeweils mit einer lokalen Ausnehmung

27 des Restwerkstücks 10, d.h. Schnittspaltverbreiterung, versehen werden, bevor die Fase 21 erzeugt wird. Beispielswise wird zunächst ein jeweiliger Abschnitt des Schnittspalts 15 und die lokale Ausnehmung 27 im gerundeten Eckbereich 28 erzeugt, gefolgt vom Erzeugen eines Abschnitts der Fase 21 . Es versteht sich, dass auch Verfahrensführungen möglich sind, bei denen vor dem Erzeugen der Fase 21 bzw. eines Abschnitts der Fase 21 mehrere Abschnitte des Schnittspalts 15 und/oder mehrere lokale Ausnehmungen 27 in beliebiger Reihenfolge erzeugt werden können. Gleichermaßen kann die Erzeugung von mehreren Abschnitten des Schnittspalts 15 bzw. von mehreren lokalen Ausnehmungen 27 durch die Erzeugung eines Abschnitts der Fase 21 unterbrochen werden.

Die Fase 21 kann an der werkstückteilseitigen Schnittkante erzeugt werden, indem der Laserbearbeitungskopf 3 bzw. Laserstrahl 16 in einer Richtung entlang einer Modifikationslinie (nicht gezeigt in Figur 27) verfahren wird, die beispielsweise äquidistant und parallel zur Schnittlinie 14 angeordnet ist. Diesbezüglich wird auf obige Ausführungen in den Figuren 2 bis 22 Bezug genommen.

Denkbar wäre auch, dass die lokale Ausnehmung 27 an einem gekrümmten Eckbereich

28 während der Erzeugung des Schnittspalts 15 erzeugt wird. Dies ist durch eine Änderung (d.h. Vergrößerung) der Strahlbreite des Laserstrahls 16 auf dem Werkstück möglich, wobei sich der Laserstrahl 16 weiterhin im trennenden Modus befindet. Die Verfahrbewegung des Laserbearbeitungskopfs 3 bzw. Laserstrahls 16 entlang der Schnittlinie 14 muss hierbei nicht unterbrochen werden, sondern lediglich die Strahlbreite des Laserstrahls 16 im Bereich der zu erzeugenden lokalen Ausnehmung 27 vergrößert werden. In diesem Fall wird die lokale Ausnehmung 27 des Schnittspalts 15 nicht nur im Restwerkstück 11 sondern auch im Werkstückteil 10 (Gutteil) erzeugt.

In Figur 28 ist ein weiteres Anwendungsbeispiel für eine lokale Ausnehmung 27 des Schnittspalts 15 schematisch veranschaulicht, bei dem beispielsweise ein Werkstückteil 11 aus dem Werkstück 9 geschnitten werden soll, das in Aufsicht eine rechteckförmige Kontur mit vier spitzen Eckbereichen 29 aufweist. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, werden lediglich die Unterschiede zu Figur 27 erläutert und ansonsten wird auf die dortigen Ausführungen Bezug genommen. Jeder spitze Eckbereich 29 wird durch zwei Eckschenkel 30, 30' gebildet, die an einer Ecke 31 hier beispielsweise einen Winkel von 90° bilden. An den vier spitzen Eckbereichen 29 des Werkstückteils 10 besteht wiederum die Gefahr, dass Schmelze 26 beim Erzeugen der Fase 21 an der werkstückteilseitigen Schnittkante nicht hinreichend schnell durch den Schnittspalt 15 befördert werden kann. Wenn der Laserbearbeitungskopf 3 bzw. Laser 16 zur Erzeugung der Fase 21 an einem spitzen Eckbereich 29 um die Ecke 31 geführt wird, trifft die nach hinten und unten ausgeschleuderte Schmelze 26 direkt auf die restwerkstückseitige Schnittkante des Schnittspalts 15, so dass ein Rückstau von Schmelze 16 wahrscheinlich ist.

Um dies zu vermeiden, werden jeweils in Verlängerung zu einem Eckschenkel 30, 30' im Restwerkstück 11 lokale Ausnehmungen 27 durch den Laserstrahl im trennenden Modus ausgeschnitten. Die lokalen Ausnehmungen 27 werden jeweils erzeugt, indem ein Abfallteil aus dem Restwerkstück 11 ausgeschnitten wird, hierbeispielsweise ein kreis- bzw. scheibenförmiger Butzen, wobei es sich versteht, dass das Abfallteil auch eine beliebige andere Form haben kann. Jede lokale Ausnehmung 27 öffnet sich in den Schnittspalt 15 an der Ecke 31 .

Für die Erzeugung der Fase 21 im spitzen Eckbereich 29 wird der Laserbearbeitungskopf 3 bzw. Laserstrahl 16, jeweils ausgehend von der einen Eckschenkel 30, 30' verlängernden lokalen Ausnehmung 27, den Eckschenkel 30, 30' entlang verfahren, d.h. die Fase 21 wird im spitzen Eckbereich 29, ausgehend von der spitzen Ecke 31 , mit zwei verschieden gerichteten Primärbewegungen des Laserbearbeitungskopfs 3 bzw. Laserstrahls 16 erzeugt, wie dies in Figur 28 veranschaulicht ist. Die Modifikationslinie ist in Figur 27 nicht dargestellt. Sie ist äquidistant und parallel zur Schnittlinie 14 in Richtung Restwerkstück 10 versetzt. Die beim Erzeugen der Fase 21 in einem jeweiligen Eckschenkel 30, 30' entstehende Schmelze 26 kann somit durch die den Eckschenkel 30, 30' jeweils verlängernde lokale Ausnehmung 27 effizient ausgetrieben werden. Die Erzeugung der Fase 21 beginnt hierbei an einem Startpunkt 36, wobei die beiden lokalen Ausnehmungen 27 des Restwerkstücks 10 jeweils, bezogen auf eine Richtung der Primärbewegung des Laserstrahls 16 entlang der Modifikationslinie zum Erzeugen der Fase 21 und bezogen auf eine Ebene senkrecht zum Werkstück 9 und quer zur Erstreckung des Schnittspalts 15, vollständig, unmittelbar angrenzend zu und hinter dem Startpunkt 36 des Laserstrahls 16 zum Erzeugen der Fase 21 angeordnet sind.

Die in Figur 28 gezeigten zwei lokalen Ausnehmungen 27 könnten gleichermaßen in Form einer einzigen (gemeinsamen) Ausnehmung ausgebildet sein. Die Erzeugung der Fase 21 erfolgt dann ausgehend von der einzigen Ausnehmung entlang zweier ver- schieden gerichteter Primärbewegungen des Laserbearbeitungskopfs 3 bzw. Laserstrahls 16 entlang der Eckschenkel 30, 30'.

Die anhand von Figur 28 veranschaulichte Vorgehensweise könnte auch in einem gekrümmten Eckbereich 28, wie er in Figur 27 gezeigt ist, zur Anwendung kommen. Die Ausbildung der Fase 21 im gekrümmten Eckbereich 28 kann dann, analog zur Vorgehensweise in Figur 28, entlang zweier verschiedener gerichteter Primärbewegungen des Bearbeitungskopfs 3 bzw. Laserstrahls 16 erfolgen. Eine solche Vorgehensweise kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn ein Radius des gekrümmten Eckbereichs 28 kleiner als die Tiefe der dort zu erzeugenden Fase 21 ist.

Anhand von Figur 29 werden verschiedene Anwendungsfälle schematisch veranschaulicht. In einem Anwendungsfall soll in einem ersten Schnittspaltbereich 32 des Schnittspalts 15 eine relativ tiefe Fase erzeugt werden soll. Der erste Schnittspaltbereich 32 des Schnittspalts 15 wird von zwei zweiten Schnittspaltbereichen 33, 33' unmittelbar begrenzt, d.h. der Schnittspalt 15 erstreckt sich mindestens über den ersten Schnittspaltbereich 32 und die beiden zweiten Schnittspaltbereiche 33, 33'. Bei der Situation in Figur 29 sei angenommen, dass die Fase 21 durch Führen des Laserstrahls 16 bzw. Laserbearbeitungskopfs 3 im Gegenuhrzeigersinn erzeugt wird, wobei angrenzend zum Startpunkt 36 und entgegen der Verfahrrichtung bereits ein Schnittspalt 15 ausgebildet ist, d.h. im zweiten Schnittspaltbereich 33'. Aufgrund der relativ großen Tiefe der Fase 21 und der relativ großen Menge an Schmelze 26, die bei der Erzeugung der Fase 21 anfällt, besteht die Gefahr, dass Schmelze 26 nicht hinreichend schnell durch den Schnittspalt 15 befördert werden kann. Um dies zu vermeiden, wird am Beginn des ersten Schnittspaltbereichs 32, bezogen auf die Richtung der Primärbewegung des Laserbearbeitungskopfs 3 bzw. Laserstrahls 16 beim Erzeugen der Fase 21 (hier beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn), eine lokale Ausnehmung 27 im Restwerkstück 10 erzeugt. Die lokale Ausnehmung 27 wird durch Ausschneiden eines Abfallteils, das hier beispielsweise rund bzw. scheibenförmig ist, aus dem Restwerkzeug 10 erzeugt. Durch die lokale Ausnehmung 27 des Schnittspalts 15 kann die beim Beginn des Erzeugens der Fase 21 entstehende Schmelze 26 schnell und effizient durch den vergrößerten Schnittspalt 15 und insbesondere durch die lokale Ausnehmung 27 ausgetrieben werden. Die Erzeugung der Fase 21 beginnt hierbei am Startpunkt 36, wobei die lokale Ausnehmung 27 des Restwerkstücks 10, bezogen auf die Richtung der Primärbewegung des Laserstrahls 16 entlang der Modifikationslinie zum Erzeugen der Fase 21 (Gegenuhrzeigersinn) und bezogen auf eine Ebene senkrecht zum Werkstück 9 und quer zur Erstreckung des Schnittspalts 15, unmittelbar angrenzend zu und hinter dem Startpunkt 36 angeordnet ist.

In einer Abwandlung stellt der Startpunkt 36 der Fase 21 auch den Beginn des Schnittspalts 15 dar. In diesem Anwendungsfall befindet dann kein Schnittspalt im zweiten Schnittspaltbereich 33'. Auch in diesem Fall besteht die Gefahr, dass die beim Erzeugen der Fase 21 entstehende Schmelze nicht hinreichend schnell durch den Schnittspalt 15 befördert werden kann, da die Schmelze 26 auch nach hinten geschleudert wird, wo sich kein Schnittspalt befindet. Analog zum vorherigen Anwendungsfall wird eine lokale Ausnehmung 27 am Beginn des ersten Schnittspaltbereichs 32 erzeugt, durch welche die beim Erzeugen der tieferen und/oder breiteren Fase 21 entstehende Schmelze 26 schnell und effizient ausgetrieben werden kann.

In einer weiteren Abwandlung soll eine Fase 21 mit einer größeren Tiefe und/oder größeren Breite im ersten Schnittspaltbereich 32 erzeugt werden, als im in Bewegungsrichtung hinteren zweiten Schnittspaltbereich 33'. Demnach besteht im ersten Schnittspaltbereich 32 die Gefahr, dass Schmelze beim Erzeugen der tieferen und/oder breiteren Fase 21 an der werkstückteilseitigen Schnittkante 19 nicht hinreichend schnell durch den Schnittspalt 15 ausgetrieben werden kann. Analog zum vorherigen Anwendungsfall wird eine lokale Ausnehmung 27 am Beginn des ersten Schnittspaltbereichs 32 erzeugt, durch welche die beim Erzeugen der tieferen und/oder breiteren Fase 21 entstehende Schmelze 26 schnell und effizient ausgetrieben werden kann.

Im Weiteren wird anhand der Figuren 30 und 31 die Erzeugung von lokalen Ausnehmungen 27 des Schnittspalts 15, die (nur) im Restwerkstück 10 erzeugt werden, an der kompletten Kontur eines unregelmäßig geformten Werkstückteils 11 veranschaulicht. Figur 30 zeigt das vollständig ausgeschnittene Werkstückteil 11 mit unregelmäßiger Kontur. Das Werkstückteil 11 weist mehrere Eckbereiche 28, 29 auf, die gerundet oder spitz sind. Die Fase 21 wird erzeugt, indem die Primärbewegung des Laserbearbeitungskopfs 3 bzw. Laserstrahls 16 keine Richtungsänderung erfährt. Der Laserstrahl 16 wird entlang einer Modifikationslinie verfahren (z.B. im Uhrzeigersinn), die hier beispielsweise äquidistant und parallel zur Schnittlinie 14 zur Erzeugung des Schnittspalts 15 ist. Für die abschnittsweise Erzeugung des Schnittspalts 15 und die Erzeugung der Fase 21 wird auf obige Ausführungen zu den Figuren 2 bis 22 Bezug genommen. Hier sollen nur die lokalen Ausnehmungen 27 des Schnittspalts 15 erläutert werden, welche vor der Erzeugung der Fase 21 ausgebildet werden. Die Eckbereiche werden zum Zwecke einer leichteren Bezugnahme mit den Buchstaben A bis G bezeichnet. Ausgehend von einem in Figur 31 linken unteren Eckbereich A werden im Uhrzeigersinn die verschiedenen Eckbereiche A bis G betrachtet. Der Eckbereich A ist ein gekrümmter Eckbereich 28, der jedoch relativ gering gekrümmt ist, so dass die bei der Erzeugung der Fase 21 entstehende Schmelze 26 hinreichend schnell durch den Schnittspalt 15 abgeführt werden kann. Der Eckbereich A benötigt deshalb keine lokale Ausnehmung 27 des Schnittspalts 15, welche das Austreiben der Schmelze 26 bei der Erzeugung der Fase 21 unterstützt. Im Unterschied hierzu ist der Eckbereich B, bei welchem es sich auch um einen gekrümmten Eckbereich 28 handelt, wesentlich stärker gekrümmt, so dass die Gefahr besteht, dass sich die Schmelze 26 beim Erzeugen der Fase 21 rückstaut und auf der oberen Werkstückoberfläche 17 ablagert und dort einen Grat bildet. Um dies zu vermeiden, ist eine lokale Ausnehmung 27 (nur) im Restwerkstück 10 in Form einer Schnittspaltverbreiterung ausgebildet, wie sie bereits anhand von Figur 27 eingehend erläutert wurde. Auf obige Ausführungen zu Figur 27 wird Bezug genommen. Der Eckbereich C ist ein spitzer Eckbereich 29, hier beispielsweise mit zwei Eckschenkeln 30, 30', die an eine Ecke 31 einen Winkel von 90° bilden. Hier wird eine einzige (gemeinsame) Ausnehmung 27 für die beiden Eckschenkel 30, 30' (nur) im Restwerkstück 11 erzeugt, die beispielsweise eine Rechteckform hat und in den Schnittspalt 15 im Bereich der Ecke 31 und beider Eckschenkel 30, 30' übergeht. Im Unterschied zu Figur 28 wird die Fase 21 erzeugt, indem der Laserbearbeitungskopf 3 bzw. Laserstrahl 16 in einer selben Verfahrrichtung bewegt wird. Der Eckbereich D ist auch ein spitzer Eckbereich 29 mit zwei Eckschenkeln 30, 30', die an der Ecke 31 beispielsweise einen Winkel von 90° bilden. Hier ist einer der beiden Eckschenkel, nämlich der Eckschenkel 30', der in Verfahrrichtung später erreicht wird, mit einer den Eckschenkel 30' fluchtend verlängernden, geradlinigen lokalen Ausnehmung 27 des Restwerkstücks 11 versehen, die ohne Ausschneiden eines Abfallteils aus dem Restwerkstück 11 erzeugt wird. Die lokale Ausnehmung 27 mündet in den Schnittspalt 15 an der Ecke 31 und ist fluchtend zum Eckschenkel 30' ausgebildet. Möglich wäre allerdings auch, dass, analog zu Figur 28, eine den Eckschenkel 30' verlängernde lokale Ausnehmung durch Ausschneiden eines beispielsweise runden Abfallteils erzeugt wird. Beim Erzeugen der Fase 21 im Eckbereich D wird die Fase 21 zunächst im Eckschenkel 30 bis zur Ecke 31 erzeugt. Dann wird der Laserstrahl 16 um die Ecke 31 geführt, wobei die Schmelze 26 beim Erzeugen der Fase 21 im anderen Eckschenkel 30' durch die lokale Ausnehmung 27 ausgetrieben werden kann. Im den beiden nachfolgenden gekrümmten Eckbereichen E und F ist die jeweilige Krümmung, wie im Eckbereich A, relativ gering, so dass keine lokale Ausnehmung 27 des Schnittspalts 15 erforderlich ist. Der Eckbereich G ist zwar ein gekrümmter Eckbereich 28, weist aber eine sehr starke Krümmung auf und kann funktionell wie ein spitzer Eckbereich 29 mit einer Ecke 31 betrachtet werden, die von den beiden Eckschenkeln 30, 30' unmittelbar begrenzt wird. Analog zum Eckbereich D ist der in Verfahrrichtung später erreichte Eckschenkel 30' mit einer lokalen Ausnehmung 27 in Form einer fluchtenden (geradlinigen) Verlängerung des Schnittspalts 15 versehen. Die lokale Ausnehmung 27 kann wie der Schnittspalt 15 erzeugt werden, d.h. ohne Ausschneiden eines Abfallteils aus dem Restwerkstück. Möglich wäre aber auch, dass - analog zu Figur 28 - eine den Eckschenkel 30' verlängernde Ausnehmung durch Ausschneiden eines beispielsweise runden Abfallteils erzeugt wird. In dem Ausführungsbeispiel von Figur 31 ist am Eckbereich G eine geradlinige lokale Ausnehmung 27 in fluchtender Verlängerung des Eckschenkels 30' vorgesehen, die in eine endständige Ausbuchtung 34 mündet. Die endständige Ausbuchtung 34 wird erzeugt, indem ein beispielsweise rundes bzw. scheibenförmiges Abfallteil aus dem Restwerkstück 10 ausgeschnitten wird. Beim Erzeugen der Fase 21 im Eckbereich G wird die Fase 21 zunächst im Eckschenkel 30 bis zur Ecke 31 erzeugt. Dann wird der Laserstrahl 16 um die Ecke 31 geführt, wobei die Schmelze 26 beim Erzeugen der Fase 21 im anderen Eckschenkel 30' durch die lokale Ausnehmung 27 ausgetrieben werden kann.

Beispiel:

Es wird eine Fase an einem gekrümmten Eckbereich, wie in Figur 27 gezeigt, erzeugt. Als Werkstück wird eine Platte aus Baustahl mit einer Dicke von 5 mm verwendet. Die Fase ist 3 mm tief und wird mit einem Winkel von 45° erzeugt. Der Radius des gekrümmten Eckbereichs beträgt 6 mm.

Zunächst wird ein Abschnitt des Schnittspalts erzeugt, wobei der gekrümmte Eckbereich darin enthalten ist. Als Prozessgas dient Sauerstoff. Der Schnittspalt wird mit einer Breite von 0,62 mm erzeugt. Im nächsten Schritt wird der Schnittspalt um das 1 ,5-fache verbreitert. Dafür wird am gekrümmten Eckbereich ein zweiter Schnitt erzeugt mit einem 0,5-fachen Überlapp zum ersten Schnitt. Der verbreiterte Schnittspalt am gekrümmten Eckbereich hat eine Breite von 0,93 mm. Als nächstes wird die Fase erzeugt. Im letzten Schritt wird mit einem Schnittspalt mit einer Breite von 0,16 mm die restliche Kontur freigeschnitten (der Konturteil an dem keine Fase vorhanden ist). Beispiel:

Es wird eine Fase an einem gekrümmten Eckbereich, wie in Figur 27 gezeigt, erzeugt. Als Werkstück wird eine Platte aus Baustahl mit einer Dicke von 3 mm verwendet. Die Fase ist 2 mm tief und wird mit einem Winkel von 45° erzeugt. Der Radius des gekrümmten Eckbereichs beträgt 4 mm.

Zunächst wird ein Abschnitt des Schnittspalts erzeugt, wobei der gekrümmte Eckbereich darin enthalten ist. Als Prozessgas dient Sauerstoff. Der Schnittspalt wird mit einer Breite von 0,63 mm erzeugt. Im nächsten Schritt wird der Schnittspalt um das 1 ,5-fache verbreitert. Dafür wird am gekrümmten Eckbereich ein zweiter Schnitt erzeugt mit einem 0,5-fachen Überlapp zum ersten Schnitt. Der verbreiterte Schnittspalt am gekrümmten Eckbereich hat eine Breite von 0,95 mm. Als nächstes wird die Fase erzeugt. Im letzten Schritt wird mit einem Schnittspalt mit einer Breite von 0,16 mm die restliche Kontur freigeschnitten (der Konturteil an dem keine Fase vorhanden ist).

In Figur 32 ist ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht: Stufe I

Schritt a) Schneiden eines Abschnitts 15-1 , 15-2, 15-3, 15-4, 15-5 eines Schnittspalts 15 mit dem Laserstrahl 16 entlang einer Schnittlinie 14 oder Schneiden eines geschlossenen Schnittspalts 15, wobei eine werkstückteilseitige Schnittkante 19 am Werkstückteil 11 und eine restwerkstückseitige Schnittkante 19' am Restwerkstück 10 gebildet werden, und

Schritt b) Erzeugen mindestens einer lokalen Ausnehmung 27 des Schnittspalts 15 im Restwerkstück 1 1 durch den Laserstrahl 16,

Stufe II Erzeugen einer Fase 21 an der werkstückteilseitigen Schnittkante 19 an einer oberen Werkstückoberfläche 17 durch Bewegen des Laserstrahls 16 entlang einer Modifikationslinie 18, während das Werkstückteil 1 1 mit dem Restwerkstück 10 verbunden ist, wobei

(i) in Schritt a) von Stufe I mindestens ein Eckbereich 28, 29 des Schnittspalts 15 erzeugt wird, für den in Schritt b) von Stufe I eine lokale Ausnehmung 27 des Schnittspalts 15 im Restwerkstück 10 so erzeugt wird, dass die beim Erzeugen der Fase 21 im Eckbereich 28 entstehende Schmelze 26 durch den um die lokale Ausnehmung 27 erweiterten Schnittspalt 15 getrieben werden kann, und/oder

(ii) für die in Stufe II erzeugte Fase 21 am Startpunkt 36 der Erzeugung der Fase 21 , der insbesondere am Schnittspaltbeginn 35 des Abschnitts 15-1 , 15-2, 15-3, 15-4, 15-5 des Schnittspalts 15 liegen kann, eine lokale Ausnehmung 27 des Schnittspalts 15 im Restwerkstück 10 so erzeugt wird, dass die beim Erzeugen der Fase 21 entstehende Schmelze 26 durch den um die lokale Ausnehmung 27 erweiterten Schnittspalt 15 getrieben werden kann, und/oder

(iii) in Stufe II die Fase 21 so ausgebildet wird, dass sie in mindestens einem ersten Schnittspaltbereich 32 eine größere Tiefe und/oder Breite aufweist als in einem unmittelbar angrenzenden zweiten Schnittspaltbereich 33, 33', wobei eine lokale Ausnehmung 27 des Schnittspalts 15 im Restwerkstück 10 so erzeugt wird, dass die beim Erzeugen der Fase 21 im ersten Schnittspaltbereich 32 entstehende Schmelze 26 durch den um die lokale Ausnehmung 27 erweiterten Schnittspalt 15 getrieben werden kann.

Wie sich aus vorstehender Beschreibung ergibt, stellt die Erfindung ein neuartiges Verfahren zur Laserstrahlbearbeitung eines platten- oder rohrförmigen Werkstücks zur Verfügung, bei dem das noch nicht freigeschnittene Werkstückteil entlang einer Modifikationslinie einer Modifikation durch den Laserstrahl unterzogen wird, wobei eine Fase an der werkstückteilseitigen Schnittkante erzeugt wird. Durch gezielt eingebrachte lokale Ausnehmungen des Schnittspalts kann die beim Erzeugen der Fase entstehende Schmelze auch dann ohne die Gefahr eines Rückstaus durch den vergrößerten Schnittspalt getrieben werden, wenn die Fase in relativ stark gekrümmten oder spitzen Eckbereichen erzeugt wird. Entsprechendes gilt, wenn die Fase am Schnittspaltbeginn erzeugt werden soll oder stellenweise eine größere Tiefe und/oder Breite aufweisen soll. Dies macht eine mechanische Nachbearbeitung des freigeschnittenen Werkstückteils verzichtbar, so dass die Herstellung von Werkstückteilen mit angefasten Schnittkanten einfacher, schneller und kostengünstiger erfolgen kann. Die Ausschussquote bei der Herstellung von Werkstückeilen mit angefasten Schnittkanten kann vermindert werden. Eine Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in bereits bestehenden Laserbearbeitungsvorrichtungen ist in einfacher Weise möglich, ohne hierfür aufwändige technische Maßnahmen vorsehen zu müssen. Vielmehr kann das erfindungsgemäße Verfahren durch bloßen Eingriff in die Maschinensteuerung realisiert werden. Bezuqszeichenliste

1 Laserbearbeitungsvorrichtung

2 Laserschneideinrichtung

3 Laserbearbeitungskopf

4 Arbeitstisch

5 Werkstückauflage

6 Querträger

7 Führungsschlitten

8 Laserstrahlquelle

9 Werkstück

10 Restwerkstück

11 Werkstückteil

12 Steuereinrichtung

13 Düse

14 Schnittlinie

14-1 , 14-2, 14-3, 14-4, 14-5 Abschnitt der Schnittlinie

15 Schnittspalt

15-1 , 15-2, 15-3, 15-4, 15-5 Abschnitt des Schnittspalts

16 Laserstrahl

17 obere Werkstückoberfläche

18 Modifikationslinie

19, 19' Schnittkante

20 untere Werkstückoberfläche

21 Fase

22 Modifikationszone

22-1 , 22-2, 22-3, 22-4, 22-4' Abschnitt der Modifikationszone

23 Steg

24 Kreis

25 Prozessgasstrahl

26 Schmelze

27 Ausnehmung

28 gekrümmter Eckbereich

29 spitzer Eckbereich

30,30' Eckschenkel

31 Ecke 32 erster Schnittspaltbereich

33,33' zweiter Schnittspaltbereich

34 Ausbuchtung

35 Schnittspaltbeginn 36 Startpunkt für Fasenerzeugung

Claims

46

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung mindestens eines Werkstückteils (11 ) und eines Restwerkstücks (10) aus einem Werkstück (9) mittels eines gemeinsam aus einer Düse (13) eines Laserbearbeitungskopfs (2) austretenden Laserstrahls (16) und Prozessgasstrahls (25) zum Austrieb von Schmelze (26), welches die folgenden Verfahrensstufen umfasst:

Stufe I

Schritt a) Schneiden eines Abschnitts (15-1 , 15-2, 15-3, 15-4, 15-5) eines Schnittspalts (15) mit dem Laserstrahl (16) entlang einer Schnittlinie (14) oder Schneiden eines geschlossenen Schnittspalts (15), wobei eine werkstückteilseitige Schnittkante (19) am Werkstückteil (11 ) und eine restwerkstückseitige Schnittkante (19') am Restwerkstück (10) gebildet werden, und

Schritt b) Erzeugen mindestens einer lokalen Ausnehmung (27) des Schnittspalts (15) im Restwerkstück (11 ) durch den Laserstrahl (16),

Stufe II Erzeugen einer Fase (21 ) an der werkstückteilseitigen Schnittkante (19) an einer oberen Werkstückoberfläche (17) durch Bewegen des Laserstrahls (16) entlang einer Modifikationslinie (18), während das Werkstückteil (11 ) mit dem Restwerkstück

(10) verbunden ist, wobei

(i) in Schritt a) von Stufe I mindestens ein Eckbereich (28, 29) des Schnittspalts (15) erzeugt wird, für den in Schritt b) von Stufe I eine lokale Ausnehmung (27) des Schnittspalts (15) im Restwerkstück (10) so erzeugt wird, dass die beim Erzeugen der Fase (21 ) im Eckbereich (28) entstehende Schmelze (26) durch den um die lokale Ausnehmung (27) erweiterten Schnittspalt (15) getrieben werden kann, und/oder

(11) für die in Stufe II erzeugte Fase (21 ) am Startpunkt (36) der Erzeugung der Fase (21 ), der insbesondere am Schnittspaltbeginn (35) des Abschnitts (15-1 , 15-2, 15-3, 15-4, 15-5) des Schnittspalts (15) liegen kann, eine lokale Ausnehmung (27) des Schnittspalts (15) im Restwerkstück (10) so erzeugt wird, dass die beim Erzeugen der Fase (21 ) entstehende Schmelze (26) durch den um die lokale Ausnehmung (27) erweiterten Schnittspalt (15) getrieben werden kann, und/oder

(iii) in Stufe II die Fase (21 ) so ausgebildet wird, dass sie in mindestens einem ersten Schnittspaltbereich (32) eine größere Tiefe und/oder Breite aufweist als in einem unmittelbar angrenzenden zweiten Schnittspaltbereich (33, 33'), wobei eine lokale Ausnehmung (27) des Schnittspalts (15) im Restwerkstück (10) so erzeugt wird, dass die beim Erzeugen der Fase (21 ) im ersten Schnittspaltbereich (32) entstehende Schmelze 47

(26) durch den um die lokale Ausnehmung (27) erweiterten Schnittspalt (15) getrieben werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem die lokale Ausnehmung (27) des Schnittspalts (15) in Form einer entlang des Schnittspalts (15) sich erstreckenden Schnittspaltverbreiterung ausgebildet wird, welche insbesondere eine stets gleiche Breite quer zu ihrer Erstreckung aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Eckbereich des Schnittspalts (15) ein gekrümmter Eckbereich (28) ist, wobei sich die Schnittspaltverbreiterung vollständig über den gekrümmten Eckbereich (28) hinweg erstreckt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem der Eckbereich des Schnittspalts (15) ein spitzer Eckbereich (29) mit zwei eine Ecke (31 ) bildenden Eckschenkeln (30, 30') ist, wobei eine lokale Ausnehmung (27) im Restwerkstück (10) so ausgebildet wird, dass sie an der Ecke (31 ) und den beiden Eckschenkeln (30, 30') in den Schnittspalt (15) übergeht.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, bei welchem der Eckbereich des Schnittspalts (15) ein spitzer Eckbereich (29) mit zwei eine Ecke (31 ) bildenden Eckschenkeln (30, 30') ist, wobei mindestens eine lokale Ausnehmung (27) in Form einer Verlängerung eines Eckschenkels (30, 30') ausgebildet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die mindestens eine lokale Ausnehmung (27) geradlinig und in fluchtender Verlängerung zum Eckschenkel (30, 30') ausgebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die geradlinig und in fluchtender Verlängerung zum Eckschenkel (30, 30') ausgebildete lokale Ausnehmung (27) mit einer endständigen Ausbuchtung (34) versehen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die Fase (21 ), ausgehend von mindestens einer lokalen Ausnehmung (27) des Schnittspalts (15) im Eckbereich (28), mit zwei verschieden gerichteten Primärbewegungen des Laserstrahls (16) entlang der Modifikationslinie (18) erzeugt wird. 48

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem die lokale Ausnehmung (27) des Restwerkstück (10), bezogen auf eine Richtung der Primärbewegung des Laserstrahls (16) entlang der Modifikationslinie (18) zum Erzeugen der Fase (21 ) und bezogen auf eine Ebene senkrecht zum Werkstück (9) und quer zur Erstreckung des Schnittspalts (15), zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, unmittelbar angrenzend zu und hinter einem Startpunkt (36) des Laserstrahls (16) zum Erzeugen der Fase (21 ) angeordnet ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem in Stufe II zur Erzeugung der Fase (21 ) der Laserstrahl (16) i) nur entlang einer zur Modifikationslinie (18) identischen Bahn geführt wird, und/oder ii) der Laserstrahl (16) mit einer Primärbewegung, der eine Sekundärbewegung überlagert ist, bewegt wird, wobei sich die Primärbewegung nur entlang der Modifikationslinie (18) erstreckt und die Sekundärbewegung auch Bewegungskomponenten quer zur Modifikationslinie (18) aufweist, wobei der Laserstrahl (16) insbesondere eine mäanderförmige Hin- und Her-Bewegung vollführt und/oder entlang geschlossener Bahnabschnitte, insbesondere geschlossener Kreise (24) oder Ellipsen, die entlang der Modifikationslinie (18) angeordnet sind, bewegt wird.

1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem die lokale Ausnehmung (27) des Schnittspalts (15) mit und/oder ohne Ausschneiden eines Abfallteils aus dem Restwerkstück (1 1 ) erzeugt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , bei welchem die lokale Ausnehmung (27) ausschließlich im Restwerkstück (11 ) erzeugt wird.

13. Strahlbearbeitungsvorrichtung (1 ) mit einem von einem Strahlkopf (3) geführten Bearbeitungsstrahl (14), welche eine elektronische Steuereinrichtung (12) zur Steuerung der Strahlbearbeitung eines Werkstücks (9) aufweist, welche zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 programmtechnisch eingerichtet ist.

14. Programmcode für eine zur Datenverarbeitung geeignete elektronische Steuereinrichtung für eine Strahlbearbeitungsvorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 13, welcher Steuerbefehle enthält, die die Steuereinrichtung (12) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 veranlassen. 15. Computerprogrammprodukt mit einem gespeicherten Programmcode für eine zur Datenverarbeitung geeignete elektronische Steuereinrichtung für eine Strahlbearbeitungsvorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 13, welcher Steuerbefehle enthält, die die Steuereinrichtung (12) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 veranlassen.