[发明专利]用于在尤其是切割工具的工件上形成导向斜面的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在工件上形成边缘(margin)的方法，尤其是在切割工具上形成边缘的方法，并且涉及用于执行该方法的计算机控制的加工装置。

背景技术

边缘，也称为圆形刃带，被理解为表示在工件和切割工具(例如钻孔工具和研磨工具)上的引导部分。边缘对于例如钻孔的壁的表面质量是至关重要的。换句话说，边缘决定性地影响钻孔壁的粗糙度测量值，例如诸如粗糙度深度等。为了解释“边缘”表示的意义，参照图9进行说明。

图9示出深钻工具，具有导向块1和2、排屑槽3以及切割刃4。在根据图9的放大局部图中，可以看到导向块2的边缘上的引导段5。引导段5包括具有浮凸6的复杂的几何形状。

因为引导段对于将通过切割工具被加工的工件的表面质量是极为重要的，因而边缘不得不以高精度形成。尤其地，以高精度制造边缘在实践中被证实是困难的，因为具有浮凸和切口的边缘的几何形状复杂。

迄今为止，已经通过使用合适的圆柱形研磨机在工件上形成边缘。使用这种圆柱形研磨机的情况下，圆形刃带或边缘的几何形状的变化只可以是非常有限的程度，使得使用以前的方法制造的边缘大多数不得不以圆柱形的形式形成，而不能具有例如后角。

为了形成边缘或圆形刃带，待加工的工件被夹持在圆柱形研磨机中并随后通过研磨机加工。因为边缘不得不以高精度和尺寸精确度加工，中间检查，即定期检查测量，是必要的。为此，工件-随后是切割工具不得不被拆卸并从圆柱形研磨机中移除，以便能够夹持在分离的用于测量的测量装置中。换句话说，在中间检查和最终的检查期间必须重新夹持工件以手动测量。如果进一步的研磨操作是必需的，则工件随后再次被夹持在研磨机中以继续研磨过程。工件的再夹持对尺寸精度和边缘形状的精度具有负面的影响。

因为使用研磨轮研磨边缘，因此在研磨轮的进给运动中，还总是需要考虑研磨轮本身的侵蚀，这对加工时间和加工精度具有相当大的负面影响。而且，尤其地，在将被设置有边缘的长工件的情况下，例如钻孔器，通过用圆柱形研磨机研磨而施加到工件的压缩力对工件的形式和形状具有负面的影响。

通常，用于通过使用激光束加工工件的装置在现有技术中是已知的，并且例如在文献DE4040554A1中公开。在该文献中公开的加工工具包括壳体，其安装在机器柱状物上，并且在壳体内布置引导管以便能够纵向运动。在壳体的后端部安装激光单元，激光单元的激光束通过聚焦光学系统并且从喷嘴头射出，在壳体内设置用于将至少一种流体供给至激光束的中心出口的装置。为了激光加工工件，引导管水平地移动，直到喷嘴头紧接在待加工工件表面的前面。激光单元被驱动以层的方式执行材料的去除，同时工作台执行组合的水平移动和围绕垂直轴线的旋转运动。为了实施在工件上的切割加工操作，通过工具更换装置用切割工具替换激光头。

然而，现有技术已知的通过激光束加工工件的装置不适于在工件或切割工具上形成边缘，因为其设计成在实心工件内形成腔。这种边缘是将要形成在工件的圆周表面上并且具有复杂的几何形状，其与简单的腔是没有可比性的。

此外，现有技术中已知用于从坯件形成旋转对称的工具的激光加工装置，并且例如在DE102010011508A1中公开。

根据DE102010011508A1的激光加工装置具有控制装置和定位装置，由此可以设定和改变激光头和工具坯件之间的相对位置。经由偏转装置，通过激光器产生的激光束脉冲在脉冲区域的区域中被引导到坯件的表面上。为了在工具坯件上形成切割刃或排屑槽，控制装置对应偏转装置指定用于布置连续的冲击位置的脉冲路径。脉冲路径的路线依赖于脉冲区域的形状，并且在矩形脉冲区域内具有蜿蜒的路线，其包括直线部分路线。圆、椭圆或曲线形状的脉冲区域也是可以的。从开始点开始，激光束脉冲沿脉冲路径布置，直到到达脉冲路径的终点。在到达终点时，在偏转装置中重新设定运动并且激光束脉冲随后再次被布置在在开始点开始的脉冲路径上，使得一层接着一层去除材料。在通过偏转装置加工二维空间上受限制的脉冲区域的同时，定位装置同时引起脉冲区域在坯件的表面上的相对运动。为了在坯件上形成排屑槽或切割刃，通过在坯件表面之上脉冲区域的移动、以多次去除层的方式一层接着一层去除材料，使得在相当多的材料移除之后形成想要的排屑槽。

在文献DE102010011508A1中公开的激光加工装置的情形中，通过在坯件表面之上移动脉冲区域、以多次去除层的方式一层接着一层去除材料。在此期间，激光束脉冲沿着指定脉冲路径的路线。在到达脉冲路径的终点之后，重新设定移动，并且从脉冲路径的开始点开始去除待去除的下一材料层。