[发明专利]用于借助激光射束刺入到金属工件中的方法以及相应的激光加工机和计算机程序产品

说明书

一种用于借助从激光加工喷嘴(8)中射出的激光射束(5)和过程气体(7)在刺入部位(11)处刺入到金属工件(6)中的方法，其中，在刺入时一个隆起(14)围绕刺入部位(11)在工件表面(12)上沉积，在该方法中，根据本发明地在刺入期间连续地测量激光加工喷嘴(8)到隆起(14)的间距并且根据所测的间距改变至少一个刺入参数。

技术领域

本发明涉及一种用于借助从激光加工喷嘴中射出的激光射束和过程气体在刺入部位处刺入到金属工件中的方法，其中，在刺入时在工件表面上围绕刺入部位沉积一个隆起，本发明还涉及一种适用于实施该刺入方法的激光加工机和一种计算机程序产品。

背景技术

在借助激光射束刺入到金属工件中时，尤其是在使用氧气作为过程气体时，必须这样调整激光加工喷嘴到工件的间距，使得将过程气体最佳地导入到过程点中。在刺入到厚板材(板材厚度≥5mm)时由在刺入孔周围的、熔化并且又凝固的金属或金属氧化物形成隆起，所述隆起的尺寸随着板材厚度的增大而显著地增大。在此，特别之处是隆起围绕刺入部位的柱形生长(也称为“Hütchen”)。该现象导致，过程气体耦合随生长的隆起而改变，从而刺入过程不再能最佳地被实施。因此在实际中在刺入厚板时将激光加工喷嘴到板材的刺入间距调整成恒定，该恒定的刺入间距这样选择，使得在“还能容忍的隆起生长”和“还良好的过程气体耦合”之间产生尽可能最好的平衡。恒定的刺入间距必须始终选择得这么大，使得隆起不会生长直到贴到激光加工喷嘴上并且在那里引起损伤。

由WO 2013/007674 A1已知一种切割方法，其中，在切割过程期间由间距调节装置的信号确定工件的表面形貌。

由JP 03000490 A或JPH 04052094 A已知，在刺入时关断间距调节而在接着的切割时在激光加工头走过确定的路程之后才又开启间距调节。在刺入时，将激光加工头连同其激光加工喷嘴一起相对于工件定位在与在接着的切割时相比较大的间距上。

还由未公布的DE 10 2013 210 845.1已知一种用于借助激光射束和过程气体刺入金属工件中的方法，其中，在第一步骤中借助激光射束和过程气体刺透工件得到刺入孔。在第二步骤中，借助当前调整到较大的焦点直径的激光射束熔化在第一步骤中围绕刺入孔在工件表面上沉积的隆起并且在此将其尽可能成型成较平的形状或将其至少部分地去除。

发明内容

本发明的任务在于，这样改进开头提到的类型的方法，使得尽管隆起生长但仍可将过程气体最佳地耦合到刺入部位中，而不会由于隆起的生长而损害激光加工喷嘴。

根据本发明，该任务以下述方式解决，在刺入期间连续地测量激光加工喷嘴到隆起的间距并且根据所测的间距改变至少一个刺入参数，由此尤其通过改变激光加工喷嘴到工件表面的间距将激光加工喷嘴到隆起的间距调节到预给定的额定间距。

根据本发明，借助间距传感装置探测刺入部位处的隆起的生长，然后根据所测的间距改变一个或多个刺入参数。对激光加工喷嘴到隆起(例如到隆起上侧面)的间距的测量例如可通过已知的通常布置在激光加工机的加工头上的电容式间距传感装置进行。替代地，也可感应式地或光学地例如通过光段传感装置(Lichtschnittsensorik)或借助摄像机测量间距。

优选，被改变的刺入参数涉及激光加工机中的激光加工喷嘴的高度位置(z位置)或涉及激光加工喷嘴到真正的工件表面的间距。在隆起生长时，将激光加工喷嘴到工件表面的间距增大，由此将激光加工喷嘴到隆起的间距调节到预给定的(例如恒定的)额定间距。即，相应于隆起的高度在z轴方向上补充调节激光加工喷嘴(或者说激光加工头)的位置。通过补充调节来根据隆起最佳地进行所述过程并且显著地优化所需的过程时间。