[发明专利]用于加工工件的方法以及加工装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于利用加工装置加工工件的方法，所述加工装置具有能够以限定的速度与工件表面间隔开地运动的加工头，本发明还涉及一种这样的加工装置。

背景技术

为了加工工件，在当今的加工装置中大多连续地监控加工头与工件的工作距离并且将其调节到一个固定预给定的额定工作距离。为此，该加工头在加工过程期间沿着其至少一个运动轴朝着该工件运动或远离该工件地运动。

为了在工件上得到最优的加工结果，经常期望该加工头与工件的尽可能小的工作距离。特别是在热分离切割中或者在很多焊接应用中就是这种情况。此外，在这样的加工过程中经常部分地应用昂贵的工艺流体、例如惰性气体或反应性气体，它们的消耗随着加工头与待加工的工件的增加的工作距离而提高。

在实践中，待加工的工件经常具有不完全平坦的表面。因此在板材中可找到表面波动，该表面波动可以例如由板材的在先的制造过程或其在应用的加工装置的工件容纳部中的布置而引起。此外可以通过加工使得板材热变形。而且板材在工件容纳部中也会以其表面相对于加工头的运动轴歪斜地设置。

在工业量产中为了加工工件出于经济的原因加工头必须以高的速度运动到工件上方。在这一点上，在这样的应用中可能不容易以例如0.3mm的与工件的小的工作距离相对于工件运动加工头，此外，加工头也在高动态设计的系统中总是具有其实际位置与其额定位置的取决于相应的运动速度的偏差，也就是沿加工头的运动轴的所谓的拖动距离。鉴于工件变化的表面形貌，因此可以在加工头与工件的太小的确定的额定工作距离的情况下导致加工头与工件的碰撞。除了由此产生的不期望的过程中断之外，这也可以导致加工头（例如激光加工头的聚焦透镜）或工件的损坏。这对于加工结果以及方法的经济性不是太有利。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种开始提及的方法以及一种加工装置，它们克服了所述缺点以及特别是在加工头与工件的尽可能小的工作距离的情况下实现了工件的可靠且相对于过程干扰稳固的加工。

与方法有关的任务通过具有在权利要求1中给出的特征的方法解决，而与加工装置有关的任务通过具有在权利要求11中给出的特征的加工装置解决。

与本发明的方法相关优点基本上在于，可以在加工头相对于工件的预给定的运动速度（加工速度）下以加工头与工件的针对工件的实际表面形貌设置的最小额定工作距离进行工件的加工。由此，加工头与工件的碰撞的危险可以同时总地来说被减小并且改善特别是在分离切割或焊接过程中相对于太大选择的工作距离的加工结果。同时可以在应用工艺流体的情况下减少工艺流体的源于不必要大的距离的（高的）消耗。在实践中加工头沿着其预给定的额定加工轨迹的实际位置滞后于加工头在额定加工轨迹上在控制侧分别预给定的额定位置。加工头的位置实际值与位置额定值的相应的差被称为拖动距离。拖动距离取决于加工头沿着其运动轴的运动的速度以及加工装置的所谓的速度加强K_V。速度加强K_V是用于沿着加工头的运动轴对加工头进行运动控制的调节回路的动作的决定性的（线性）特征值。该特征值在此说明了加工头的实际速度与拖动距离的比例并且因此是加工头在沿着平面中或在空间中曲线移动时用于加工装置的图像保真度的量度。当今加工装置的机电驱动系统对此通常具有在10与80·s^-1之间的速度加强或者在高动态加工装置下部分地直至超过150·s^-1。加工头的相应的拖动距离在当今的加工装置中对于在工件的加工中使用的加工头运动速度是已知的并且在加工过程中被连续地监控。

按照本发明可以在所述工件的加工之前或期间检测待加工的工件的表面形貌。在第一种情况下，这可以特别是通过确定工件表面限定的测量点（参考点）关于加工装置的通过加工头的主运动轴（X、Y、Z轴线）限定的工作坐标系统的位置实现。由此可以避免整个工件的表面形貌的耗费时间和运算的检测。

与此相对地，工件表面形貌在工件加工期间的检测具有时间优点，因为可以没有延迟地加工工件。

按照本发明，工件的表面形貌可以无接触地特别是通过光学或电容式的方式或者也可以触觉地检测。

为了在工件加工期间检测工件的表面形貌，根据本发明，基本上提供两种不同的方法，其中首先在预给定所述加工头与所述工件的暂时额定工作距离的情况下加工所述工件。在此，优选保守地、也就是大地确定暂时额定工作距离的大小，以便避免加工头与工件不必要的碰撞。这样的碰撞在实践中与加工过程开始时例如由于工艺流体的不必要的高消耗相比引起更不经济的运行。