CN105189016A - 用于运行工具机的设备和工具机 - Google Patents

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Abstract

介绍了一种用于运行工具机（1）的设备，其中所述工具机（1）具有旋转单元，所述旋转单元被构造用于使工件（WS）围绕旋转轴线（X）以可调节的转速变化量旋转，并且所述工具机具有用于产生脉冲激光（LP）的超短脉冲激光器（UKL），如此布置所述超短脉冲激光器，使得借助于所述脉冲激光（LP）切除所述工件（WS）的材料。所述设备被进一步构造用于根据规定的几何形状的几何形状数据并且/或者根据预先给定的、代表相应的表面质量的表面质量特性值来调节转速变化量。

Description

用于运行工具机的设备和工具机
技术领域
本发明涉及用于运行工具机的设备和相应的用于加工工件的工具机。
背景技术
用于工件加工的传统方法例如车削通常易于产生毛刺或者需要长的处理时间。
发明内容
本发明的任务在于提供用于运行工具机的设备或相应的工具机，所述设备或工具机分别有助于实现对工件进行较好的加工。
该任务通过独立权利要求所述的特征来解决。有利的设计方案表明在从属权利要求中。
本发明的特征在于用于运行工具机的设备或相应的用于加工工件的工具机，所述工具机具有所述设备。工具机具有旋转单元，该旋转单元被构造用于使工件围绕旋转轴线以可调节的转速变化量（Drehzahlverlauf）旋转。此外，所述工具机具有用于产生脉冲激光的超短脉冲激光器，如此布置所述超短脉冲激光器，使得借助于所述脉冲激光切除工件的材料。根据另一方面，所述设备被构造用于根据规定的几何形状的几何形状数据来调节转速变化量。
借助于超短脉冲激光器的脉冲激光可以实现十分好的材料切除。在脉冲激光冲击到工件上时发生冷材料切除，其中待切除的材料直接从固态转变为气态。由此可能不会出现产生毛刺的情况。通过调节转速变化量可以调节脉冲激光的脉冲重叠。脉冲重叠在该情况下指的是第一脉冲激光在工件上的第一冲击面与第二脉冲激光在工件上的冲击面的交集。脉冲重叠因此代表切除率，或者说代表材料切除的程度。因此可以以简单的方式通过调节转速变化量产生工件的规定的几何形状。
根据另一方面，所述设备被构造用于根据规定的、代表相应的表面质量的表面质量特性值来调节转速变化量。
表面质量取决于脉冲重叠，所述脉冲重叠取决于转速变化量。因此可以以简单的方式通过调节转速变化量来调节表面质量。因此采用简单的方式便可以产生十分光滑的和/或粗糙的表面和/或规定的功能的表面。
根据一种有利的设计方案，所述设备被附加地构造用于根据规定的几何形状的几何形状数据来调节转速变化量。
因为不仅表面质量取决于脉冲重叠而且工件的几何形状也取决于脉冲重叠，所以通过转速变化量可对这两者进行调节。
根据另一有利的设计方案，工具机附加地具有振镜扫描器，所述振镜扫描器布置在超短脉冲激光器与工件之间，并且所述振镜扫描器被构造用于使相应的脉冲激光的冲击点在工件的表面上沿着旋转轴线以可调节的扫描速度变化量移动。所述设备被附加地构造用于根据规定的几何形状的几何形状数据来调节扫描速度变化量。
借助于振镜扫描器可以使脉冲激光的冲击点沿着旋转轴线移动。因此脉冲重叠不仅可以通过沿着旋转角的转速变化量进行调节，而且还可以通过沿着旋转轴线的扫描速度变化量进行调节。因此可以在两个轴线上对脉冲重叠进行十分准确的调节。因此可以以十分准确的方式产生所述几何形状。
根据另一有利的设计方案，工具机附加地具有振镜扫描器，所述振镜扫描器布置在超短脉冲激光器与工件之间，并且所述振镜扫描器被构造用于使相应的脉冲激光的冲击点在工件的表面上沿着旋转轴线以可调节的扫描速度变化量移动。所述设备被附加地构造用于根据规定的、代表相应的表面质量的表面质量特性值来调节扫描速度变化量。
由此，脉冲重叠不仅可以通过沿着旋转角的转速变化量进行调节，而且还可以通过沿着旋转轴线的扫描速度变化量进行调节。因此可以在两个轴线上对脉冲重叠进行十分准确的调节。因此可以以十分准确的方式产生所述表面质量。
根据另一有利的设计方案，工具机具有透镜，该透镜布置在振镜扫描器与工件之间，以用于将脉冲激光会聚在相应的焦点中。
通过使用透镜可以以简单的方式对焦点进行调节。因此可以以简单的方式将脉冲激光会聚在焦点中。
根据另一有利的设计方案，所述透镜是平场透镜。也被称为平场聚焦透镜（F-Theta-Objektiv）的平场透镜可以实现：借助于振镜扫描器沿着例如平行于旋转轴线而延伸的直线移动焦点。以此可以在必要时以简单的方式产生规定的几何形状和/或规定的表面质量。
根据另一有利的设计方案，透镜的焦距在50mm与100mm之间。
根据另一有利的设计方案，如此布置所述超短脉冲激光器，使得脉冲激光沿切向冲击到工件上。
以此在必要时可以实现十分好的材料切除。例如所述脉冲激光沿切向且以大致与旋转轴线成直角的方式冲击到材料上。
根据另一有利的设计方案，脉冲激光的脉冲持续时间在0.5ps与1ps之间。由此在必要时可以实现十分好的材料切除。
根据另一有利的设计方案，脉冲激光的脉冲重复频率在0.5MHz与2MHz之间。
根据另一有利的设计方案，超短脉冲激光器的功率范围在5W与10W之间。
附图说明
借助于示意图进一步解释本发明的实施例。在附图中：
图1示出了具有控制设备的工具机，并且
图2示出了脉冲重叠的图示。
相同结构或功能的元件统一地用相同的附图标号来表示。
具体实施方式
图1示出了工具机1。该工具机1具有超短脉冲激光器UKL。超短脉冲激光器UKL的功率范围例如在5W与10W之间。
超短脉冲激光器UKL发射脉冲激光LP。这些脉冲激光LP具有例如在0.5ps与1ps之间的脉冲持续时间。脉冲激光LP的脉冲重复频率例如在0.5MHz与2MHz之间。
脉冲激光LP冲击到振镜扫描器GS上。振镜扫描器GS沿着透镜O的方向反射脉冲激光LP。附加地，借助于振镜扫描器GS使脉冲激光LP的冲击点AP在工件WS的表面上沿着旋转轴线X以可调节的扫描速度变化量可移动。
透镜O将脉冲激光LP会聚在相应的焦点中，所述焦点例如对应于冲击点AP。透镜O为此例如具有一个或多个聚光镜。例如透镜O是平场透镜也或者是平场聚焦透镜，借助于所述透镜焦点可在例如平行于旋转轴线X而延伸的直线上移动。因此，脉冲激光LP的冲击点AP冲击在工件WS上。脉冲激光LP例如沿切向冲击到工件WS上。例如所述脉冲激光沿切向且以大致与旋转轴线X成直角的方式冲击到工件WS上。
工件WS借助于未示出的旋转单元例如可以围绕旋转轴线X以可调节的转速变化量旋转。
采用该种方式可以将材料从工件WS中切除，例如以便调节规定的几何形状并且/或者以便产生规定的表面质量。
工具机1附加地具有控制设备SV。该控制设备SV也可以称为用于运行工具机的设备。
控制设备SV被构造用于根据规定的几何形状的几何形状数据来调节围绕旋转轴线X的转速变化量。
替代地或附加地，控制设备SV被构造用于根据规定的、代表相应的表面质量的表面质量特性值来调节围绕旋转轴线X的转速变化量。
替代地或附加地，控制设备SV被构造用于根据规定的几何形状的几何形状数据来调节扫描速度变化量。
替代地或附加地，控制设备SV被构造用于根据规定的、代表相应的表面质量的表面质量特性值来调节扫描速度变化量。
采用该种方式可以以简单的方式调节各脉冲激光LP的脉冲重叠PU。脉冲重叠PU取决于转速变化量和扫描速度变化量。附加地，所述脉冲重叠可以取决于超短脉冲激光器UKL的脉冲重叠频率，所述脉冲重叠频率例如是恒定的。
脉冲重叠PU借助于图2来阐述。脉冲重叠PU在该情况下指的是第一脉冲激光LP在工件WS上的第一冲击面与第二脉冲激光LP在工件WS上的冲击面的交集。脉冲重叠PU因此代表切除率，或者说代表材料切除的程度。
脉冲重叠PU可沿着两个轴线调节。通过借助于振镜扫描器GS对扫描速度变化量进行的调节可沿着旋转轴线X调节脉冲重叠PU。通过对转速变化量的调节可沿着旋转角调节脉冲重叠PU。在图2的示例中转速例如等于0，因为沿着旋转角没有发生移动。扫描速度在该示例中大于0，因为沿着旋转轴线X发生了移动。

Claims (14)

1.用于运行工具机（1）的设备，其中所述工具机（1）具有旋转单元，所述旋转单元被构造用于使工件（WS）围绕旋转轴线（X）以可调节的转速变化量旋转，并且所述工具机具有用于产生脉冲激光（LP）的超短脉冲激光器（UKL），如此布置所述超短脉冲激光器，使得借助于所述脉冲激光（LP）切除所述工件（WS）的材料，
其中所述设备被构造用于根据规定的几何形状的几何形状数据来调节所述转速变化量。
2.用于运行工具机（1）的设备，其中所述工具机（1）具有旋转单元，所述旋转单元被构造用于使工件（WS）围绕旋转轴线（X）以可调节的转速变化量旋转，并且所述工具机具有超短脉冲激光器（UKL）用于产生脉冲激光（LP），如此布置所述超短脉冲激光器，使得借助于所述脉冲激光（LP）切除所述工件（WS）的材料，
其中所述设备被构造用于根据规定的、代表相应的表面质量的表面质量特性值来调节所述转速变化量。
3.根据权利要求2所述的设备，所述设备被附加地构造用于根据规定的几何形状的几何形状数据来调节所述转速变化量。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述工具机（1）附加地具有振镜扫描器（GS），该振镜扫描器布置在所述超短脉冲激光器（UKL）与工件（WS）之间，并且所述振镜扫描器被构造用于使相应的脉冲激光（LP）的冲击点（AP）在所述工件（WS）的表面上沿着所述旋转轴线（X）以可调节的扫描速度变化量移动，
其中所述设备被附加地构造用于根据规定的几何形状的几何形状数据来调节所述扫描速度变化量。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述工具机（1）附加地具有振镜扫描器（GS），该振镜扫描器布置在所述超短脉冲激光器（UKL）与工件（WS）之间，并且所述振镜扫描器被构造用于使相应的脉冲激光（LP）的冲击点（AP）在所述工件（WS）的表面上沿着所述旋转轴线（X）以可调节的扫描速度变化量移动，
其中所述设备被附加地构造用于根据规定的、代表相应的表面质量的表面质量特性值来调节所述扫描速度变化量。
6.用于对工件（WS）进行加工的工具机（1），该工具机具有：
-旋转单元，该旋转单元被构造用于使所述工件（WS）围绕旋转轴线（X）以可调节的转速变化量旋转，
-用于产生脉冲激光（LP）的超短脉冲激光器（UKL），如此布置所述超短脉冲激光器，使得借助于所述脉冲激光（LP）切除所述工件（WS）的材料，和
-根据权利要求1至3中任一项所述的设备。
7.根据权利要求6所述的工具机（1），该工具机具有：
-振镜扫描器（GS），该振镜扫描器布置在所述超短脉冲激光器（UKL）与工件（WS）之间，所述振镜扫描器被构造用于使相应的脉冲激光（LP）的冲击点（AP）在所述工件（WS）的表面上沿着所述旋转轴线（X）以可调节的扫描速度变化量移动，和
-根据权利要求4和5中任一项所述的设备。
8.根据权利要求7所述的工具机（1），
所述工具机具有透镜（O），该透镜布置在所述振镜扫描器（GS）与所述工件（WS）之间，以用于将所述脉冲激光（LP）会聚在相应的焦点中。
9.根据权利要求8所述的工具机（1），
其中所述透镜（O）是平场透镜。
10.根据权利要求8或9所述的工具机（1），
其中所述透镜（O）的焦距在50mm与100mm之间。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的工具机（1），
其中如此布置所述超短脉冲激光器（UKL），使得所述脉冲激光（LP）沿切向冲击到所述工件（WS）上。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的工具机（1），
其中所述脉冲激光（LP）的脉冲持续时间在0.5ps与1ps之间。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的工具机（1），
其中所述脉冲激光（LP）的脉冲重复频率在0.5MHz与2MHz之间。
14.根据权利要求6至13中任一项所述的工具机（1），
其中所述超短脉冲激光器（UKL）的功率范围在5W与10W之间。
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