DE19506522B4

DE19506522B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Laserstrahlschneiden

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Publication number: DE19506522B4
Application number: DE19506522A
Authority: DE
Inventors: Shigehiro Nagoya Yoshiyasu; Masaru Nagoya Kanaoka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2015-02-25
Also published as: US5688418A; DE19506522C5; CN1292871C; JPH07284974A; CN1575910A; KR950024835A; JP3162255B2; DE19506522A1; CN1111553A; CN1103656C; CN1191146C; CN1310073A; KR0158277B1

Abstract

Verfahren zum Schneiden eines Lochs mit vorgegebener Gestalt in ein Werkstück aus metallischem Material mit einem Laserstrahl, umfassend die folgenden Schritte:
a) Schneiden des Werkstücks von einem Start/Endpunkt (a,c) bis zu einem Umschaltpunkt (b) entlang der Schneidkurve (3), die dem inneren Umfang des Lochs folgt, wobei der Umschaltpunkt (b) auf der Schneidkurve (3) zu dem Start/Endpunkt (a,c) beabstandet ist und erste Schneidebedingungen (A) verwendet werden;
b) Umschalten der ersten Schneidebedingungen (A) auf zweite Schneidebedingungen (B) bei Erreichen des Umschaltpunkts (b); und
c) Schneiden des Werkstücks von dem Umschaltpunkt (b) bis zum Start/Endpunkt (a,c) unter Verwendung der zweiten Schneidebedingungen (B); wobei
d1) die zweiten Schneidebedingungen (B) so gewählt werden, daß einerseits kein Schneidefehler auftritt, wenn der Laserstrahl zum Start/Endpunkt (a,c) im Schritt c) zurückkehrt und andererseits die Schneidegrabenbreite (d,d0) beim Umschalten der Schneidebedingungen (A,B) am Umschaltpunkt (b) konstant bleibt oder sich nur in einem vorgegebenen Bereich...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Laserschneiden eines Loches in ein plattenförmiges Werkstück, hergestellt aus einem metallischen Material mit einer relativ großen Dicke, entlang eines Umfanges einer gewünschten Gestalt des Loches, z.B. eines Kreises, eines Quadrats und eines Dreiecks, zum Bilden eines Loches der erwünschten Gestalt in dem Werkstück. Das Laserschneiden schreitet voran mit den Einstellungen für zweite Laserschneidebedingungen zum Schneiden des Werkstückes zwischen einem Endpunkt des Schnitts, das ist ein Schneidendpunkt, auf einem Lochumfang und einem Punkt, der einen vorbestimmten Abstand entfernt ist von dem Endpunkt. Die zweiten Laserschneidebedingungen sind verschieden von den der ersten Laserschneidebedingungen zum Schneiden des Werkstücks bis zu dem Punkt, welcher einen vorbestimmten Abstand entfernt von dem Endpunkt des Schnittes auf dem gesamten Umfang ist. Insbesondere betrifft die Erfindung Schalten von ersten Laserschneidebedingungen auf die zweiten Laserschneidebedingungen.

Wenn eine Stahlplatte mit einer verhältnismäßig großen Dicke, z.B. 3,2 mm oder mehr, durch einen Laserstrahl durchbohrt wird, ist ein Schneidverfahren, das gegenwärtig verwendet wird zum Lösen oder Vermeiden des Problems eines Schneidefehlers, der an einem Endpunkt des Schnitts entlang einer Schnittlinie auftritt, d.h. welcher auftritt, sobald ein Laserstrahl endgültig zurückgekehrt ist zu einem Startpunkt des Schnitts, zum Stoppen des Schnitts leicht vor dem Schneidendpunkt, was eine Verbindung zurückläßt. Dieses Verfahren hat jedoch einen Nachteil, das ein Prozess des Entfernens der Verbindung letzthin erforderlich ist. Daher wurde ein Schneidverfahren, wie gezeigt in 14 und 15, vorgeschlagen (siehe japanische offengelegte Veröffentlichung Nummer HEI 4-33788.

15 illustriert, wie Laserstrahlausgabebedingungsparameter, d.h. Laserausgabe (-Laserausgangsleistung) und Impulstastverhältnis und Schneidebedingungsparameter, d.h. Schneidgeschwindigkeit und Schneidgasdruck, bei jeder Schneidposition (a, b, c, d), gezeigt entlang eines Schneidweges in 14, gesteuert werden.

Es werden nämlich beim Schneidverfahren, das in 14 und 15 gezeigt ist, die Laserausgabe, der Impulstastverhältniszyklus und die Schneidgeschwindigkeit auf kleine Werte eingestellt in einem Bereich des Schnitts mit einem kleinen Eckenradius (z.B. a bis b), wie gezeigt 14, da viel der akkumulierten Wärme im Basismaterial zurückbleibt, nachdem der Eckenradius geschnitten ist. Die Laserausgabe, der Impulstastverhältniszyklus und die Schneidgeschwindigkeit werden auf große Werte eingestellt in einem Bereich des Schnitts bis zu einem Punkt neben einem Endpunkt des Schnitts, und zwar entlang eines Umfangs des Lochs (b bis c). Weiterhin werden die Laserausgabe, der Impulstastverhältniszyklus und die Schneidgeschwindigkeit wieder auf kleine Werte eingestellt aus demselben Grund wie für den Bereich des Schnitts zwischen a bis b. Der Schneidgasdruck wird ebenfalls reduziert in einem Bereich nahe dem Endpunkt des Schnitts (c bis d), um dadurch zu verhindern, daß ein Schneidfehler auftritt beim Zurückkehren zum Endpunkt des Schnitts, d.h. einer Position, wo der Laserstrahl zum Startpunkt b auf dem Umfang des Loches zurückgekehrt ist.

16 zeigt das Resultat des Schneidens eines 30 mm-Durchmesser-Loches in einem Weichstahlmaterial, z.B. SS400, mit einer Dicke von 12 mm, was benutzt wird als das Basismaterial gemäß der Technik nach dem Stand der Technik, wie gezeigt in 14 und 15. Die Laserschneuidebedingungen, die verwendet werden bei diesem Laserschneidebetrieb, werden zunächst eingestellt auf Schneidebedingungen einer Laserausgabe von 1750 W einer Impulsspitzenausgabe von 2800 W, einer Impulsfrequenz von 1300 Hertz, einem Tastverhältniszyklus von 65%, einer SchneiDgeschwindigkeit von 1000 mm/min, einer Brenpunkposition von +1,5 mm und einem Schneidgasdruck von 0,7 kg/cm² für den ersten Teil des Schnittes entlang des Umfanges des Loches. Für den Abschnitt des Schnitts neben dem Schneidendpunkt wird ein zweiter Satz von Laserschneidebedingungen verwendet. Der zweite Satz von Laserstrahlbedingungen umfaßt eine Laserausgabe von 500 W, eine Impulsspitzenwertausgabe von 1500 W, eine Impulsfrequenz von 100 Hz, einen Tastverhältniszyklus von 30%, eine Schneidgeschwindigkeit von 100 mm/min, eine Brennpunktposition von +/-0 und einen Schneigasruck von 0,2 kg/cm² neben dem Schneidendpunkt.

Wie klar erscheint aus 16, tritt, obwohl ein Schnittfehler, der an einer Position d entlang des Schnitts auftritt, wo der Fehlerstrahl zum Schneidendpunkt zurückkehrt, verhindert werden kann, ein großes Abplatzen auf an einer Position c entlang des Umfanges des Schnitts neben dem Schneidendpunkt, wo die Laserschneidebedinungen umgeschaltet werden, was zu einem ernsthaften Schaden für das Produkt führt.

Weiterhin wird ein Schneidverfahren, welches ein Schneidgas verwendet, das eine Oxidationreaktion unterdrückt, mit dem Typ trockener Luft oder Stickstoffgas neben dem Schneidendpunkt präsentiert in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. HEI 4-339 588 und der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. HEI 3-210 981. Das Verfahren hat jedoch einen Nachteil insofern, als dass ein Abplatzphänomen auftreten kann vor und nach einem Punkt, an dem die Laserschneidebedingungen umgeschaltet werden, d.h. an einer Schneidgastyp Schaltposition.

Aus JP 3-174995 ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung bekannt, bei welcher die Veränderung der Brennweite unter Verwendung eines Flexionsspiegels mit variabler Krümmung geschieht. Die Brennweite wird gemäß der Dicke des zu bearbeitenden Materials geändert. Hierdurch kann die Brennweite in Abhängigkeit von der Dicke des Werkstücks eingestellt werden, nämlich entweder auf die Oberfläche oder auf die Unterfläche des Werkstücks fokussiert werden. Aus JP 3-294078 ist ein Bearbeitungsverfahren bekannt, bei dem der Strahldurchmesser auf dem Werkstück während der Bearbeitung geändert wird. Dies wird durchgeführt, um den thermischen Gradienten des Werkstücks zu verkleinern und ein Brechen zu vermeiden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines verbesserten Laserschneidverfahrens und einer verbesserten Laserschneidvorrichtung, bei welchen insbesondere ein dickes, metallisches Werkstück entlang eines Umfangs eines Lochs mit gewünschter Form geschnitten werden kann, um das Loch mit der gewünschten Gestalt in dem Werkstück ohne Abplatzen an und neben dem Schneidpunkt zu bilden, mit beständig hoher Qualität. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren des Anspruchs 1 und die Vorrichtung des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung betrifft ein Laserschneidverfahren, zum Laserschneiden eines Werkstücks, hergestellt aus einem metallischen Material, zum Bilden einer erwünschten Gestalt eines Loches im Werkstück mit den Einstellungen der zweiten Laserschneidbedingungen zum Schneiden des Werkstücks zwischen einem Schneidendpunkt auf einem Lochumfang und einem Punkt einem vorbestimmten Abstand entfernt von dem Schneidendpunkt, die verschieden sind von denen der ersten Laserschneidbedingungen zum Schneiden des Werkstückes bis zu dem Punkt, der den vorbestimmten Abstand entfernt liegt vom Schneidendpunkt auf dem Lochumfang, wobei die Brennpunktposition bei den zweiten Laserschneidebedingungen auf demselben Wert eingestellt wird wie die Brennposition bei dem ersten Laserschneidebedingungen, wodurch eine Schneidgrabenbreite vor und nach einer Laserschneidebedingungs-Schaltposition unverändert bleibt und das Werkstück mit hoher Genauigkeit geschnitten werden kann, ohne daß Abplatzen neben dem Schneidendpunkt auftritt.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Laserschneidverfahren zum Laserschneiden eines Werkstückes, hergestellt aus einem metallischen Material, zum Bilden einer erwünschten Lochgestalt im Werkstück mit den Einstellungen der zweiten Laserschneidebedingungen zum Schneiden der Werkstückes zwischen einem Schneidendpunkt auf einem Lochumfang und einem Punkt, der eine vorbestimmte Distanz entfernt liegt vom Schneidendpunkt, die verschieden sind von denen der ersten Laserschneidebedingungen zum Schneiden des Werkstückes bis zu dem Punkt, der den vorbestimmten Abstand entfernt liegt vom Schneidendpunkt auf dem Lochumfang, wobei zumindest eine der Impulsspitzenausgabe, des Schneidgasdrucks und der Brennpunktposition bei den zweiten Laserschneidebedingungen auf denselben Wert eingestellt wird wie zumindest ein entsprechender der Impulsspitzenausgabe, des Schneidgasdrucks und einer Brennpunktposition bei den ersten Laserschneidebedingungen, wodurch eine Schneidgrabenbreite vor und nach einer Laserschneidebedingungs-Schaltposition unverändert bleibt oder sich nur in einem vorgegebenen Bereich ändert und das Werkstück geschnitten werden kann mit hoher Genauigkeit, ohne daß Abplatzen auftritt neben dem Schneidendpunkt.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Laserschneidverfahren mit den obigen Merkmalen, wobei, wenn die ersten Laserschneidebedingungen umgeschaltet werden auf die zweiten Laserschneidebedingungen, zumindest einer der Parameter Laserausgabe, Impulsfrequenz, Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit in den ersten Laserschneidebedingungen reduziert wird in einem linearen oder schrittweisen Muster, um somit identisch zu sein mit zumindest einem entsprechenden Parameter Laserausgabe, Impulsfrequenz, Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit bei den zweiten Laserschneidebedingungen, wodurch ein Laserschneidebedingungsschalten weicher ausgeführt werden kann als beim oben beschriebenen Laserschneidverfahren.

Die Erfindung betrifft zusätzlich ein Laserschneidverfahren mit einem der oben beschriebenen Merkmale, wobei, wenn das Schneiden des Loches gestartet wird von einer Perforationslinie vorgesehen im Kontakt zu sein mit dem Umfang des Loches, das durch Laserschneiden unter einem Bogen mit einem Radius (R) von 1 mm oder mehr zu bilden ist, wobei die ersten Laserschneidebedingungen umgeschaltet werden auf zweite Laserschneidebedingungen einen Umfangsabstand von etwa 4 × R entfernt vom Schneidendpunkt auf dem Lochumfang, wodurch Lochschneiden, ausgehend von der Perforationslinie, durchgeführt werden kann innerhalb der kürzesten Schneidzeit, aber dennoch die Schneidgrabenbreite vor und nach einer Laserschneidebedingungs-Schaltposition konstant bleibt und das Werkstück geschnitten werden kann mit hoher Genauigkeit, ohne daß Abplatzen auftritt neben dem Schneidendpunkt.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Laserschneidverfahren mit einem der oben beschriebenen Merkmale, mit Ausnahme der Tatsache, daß bezüglich auf eine Perforationslinie mit einem Bogen mit einem Radius von 1 mm oder mehr, wobei, wenn das Schneiden des Loches gestartet wird von einer Perforationslinie vorgesehen in Kontakt mit dem Umfang des zu bildenden Loches durch das Laserschneiden unter einem Bogen mit einem Radius von weniger als 1 mm, von einer Perforationslinie, vorgesehen, linear mit dem Umfang des Loches verbunden, der durch das Laserschneiden unter einem vorbestimmten Winkel zu bilden ist, oder von einem Punkt am Lochumfang, die ersten Laserschneidebedingungen geschaltet werden auf zweite Laserschneidebedingungen einen Umfangsabstand von etwa 4 mm entfernt vom Schneidendpunkt auf dem Lochumfang.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Laserschneidverfahren mit einem der oben beschriebenen Merkmale, wobei, falls die Minimaldimension des durch Laserschneiden zu bildenden Loches etwa geringer als oder gleich ist der Dicke des Werkstückes, die Impulsfrequenz bei den zweiten Laserschneidebedingungen annähernd eingestellt wird auf 20 Hz oder weniger und die Schneidgeschwindigkeit bei den zweiten Laserschneidebedingungen eingestellt wird, die folgende Gleichung zu erfüllen: F ≤ w/T = w/(1/fp) = w · fpwobei F = Schneidgeschwindigkeit (mm/sec)
W = Durchmesser des durch den Laserstrahl zu schneidenden Loches (mm)
T = Impulsperiode (sec)
fp = Impulsfrequenz (Hz)
wodurch, falls die Minimaldimension des durch Laserschneiden zu bildenden Loches etwa kleiner oder gleich ist der Plattendicke des Werkstückes, eine Wärme, die übermäßig eingegeben wird neben dem Schneidendpunkt, minimalisiert werden kann.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Laserschneidvorrichtung, welche umfaßt:
Eine Schneideeinrichtung zum Schneiden des Werkstücks von einem Start/Endpunkt bis zu einem Umschaltpunkt entlang einer Schneidkurve, die dem inneren Umfang des Lochs folgt, wobei der Umschaltpunkt auf der Schneidkurve zu dem Start/Endpunkt beabstandet ist und erste Schneidebedingungen verwendet werden;
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen wenn der Laserstrahl den Umschaltpunkt auf der Schneidkurve erreicht;
eine Umschalteinrichtung zum Umschalten der ersten Schneidebedingungen auf zweite Schneidebedingungen bei Erreichen des Umschaltpunkts; und
wobei die Schneideeinrichtung das Werkstück von dem Umschaltpunkt bis zum Start/Endpunkt die zweiten Schneidbedingungen verwendet; wobei
die zweiten Schneidebedingungen so gewählt sind, daß einerseits kein Schneidefehler auftritt, wenn der Laserstrahl zum Start/Endpunkt im Schritt zurückkehrt und andererseits die Schneidegrabenbreite beim Umschalten der Schneidebedingungen am Umschaltpunkt konstant bleibt oder sich nur in einem vorgegebenen Bereich ändert; wobei
wenigstens die Impulsspitzenleistung und/oder die Brennpunktposition und/oder der Schneidgasdruck der zweiten Schneidebedingungen jeweils den gleichen Wert aufweisen wie bei den ersten Schneidebedingungen.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit einer ersten Einrichtung zum Bestimmen der Gegenwart einer Perforationslinie, die in Kontakt ist mit dem Umfang des durch Laserschneiden zu bildenden Loches und die einen Bogen von weniger als 1 mm Radius aufweist, der linear in Kontakt ist mit dem Umfang des durch Laserschneiden zu bildenden Loches, unter einem vorbestimmten Winkel, und weiterhin ob Schneiden des Loches gestartet wird von einem Punkt auf dem Lochumfang; einer zweiten Einrichtung zum Erfassen eines Punktes auf in einem Umfangsabstand von etwa 4 mm entfernt vom Schneidendpunkt auf dem Lochumfang, in welche die ersten Schneidebedingungen (A) auf die zweiten Schneidebedingungen (B) geschaltet werden, wenn die erste Bestimmungseinrichtung die Gegenwart der Perforationslinie, und den Start des Schneidens des Loches von dem vorgegebenen Punkt auf dem Lochumfang bestimmt hat, und einer Einrichtung zum automatischen Anordnen der ersten Laserschneidebedingungen und der zweiten Laserschneidebedingungen relativ zum bestimmten Schaltpunkt.

Die Figuren zeigen im einzelnen:
1 ein Diagramm zum Illustrieren eines Laserschneidverfahrens nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ein Diagramm betreffend eine erste Ausführungsform zum Zeigen des Resultats eines Tests, der durchgeführt wurde zum Prüfender Ursache des Nachteils beim Stand der Technik;
3(a) bis 3(c) Diagramm zum Zeigen des Einflusses zum Schneidparameter auf eine Schneidgrabenbreite;
4 das Resultat des Schneidens eines Loches unter Benutzung des Laserschneidverfahrens nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ein Diagramm zum Illustrieren eines Laserschneidverfahrens nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ein Diagramm zum Zeigen eines optimalen Restabstandes für einige Plattendicken nach der dritten und vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ein Diagramm zum Illustrieren eines Laserschneidverfahrens nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 Mein Diagramm zum Illustrieren eines Laserschneidverfahrens nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ein Diagramm zum Zeigen eins optimalen Restabstands für einige Plattendicken nach der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10(a) und 10(b) Diagramme zum Illustrieren eines Laserschneidverfahrens nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 ein Diagramm betreffend die sechste Ausführungsform zum Zeigen der Resultate von Temperaturmessungen neben einem Schneidendpunkt gemäß einer Änderung in der Impulsfrequenz;
12(a) bis 12(d) Diagramme zum Illustrieren eines Laserschneidverfahrens nach einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 einen Flußplan zum Illustrieren des Betriebs einer Laserschneidvorrichtung nach einer neunten Auführungsform der vorleigenden Erfindung;
14 ein diagramm zum Illustrieren eine herkömmlichen Laserschneidverfahrens;
15(a) bis 15(d) Diagramme zum Illustrieren des herkömmlichen Laserschneidverfahrens;
10 das Resultat des Schneidens eines Loches unter Benutzung des herkömmlichen Laserschneidverfahrens.
Ausführungsform 1
Eine erste Ausführungform der vorliegenden Erfindung wird jetzt mit Bezug auf 1 bis 4 beschrieben werden. Es sollte verstanden werden, daß 1 ein Laserschneidverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert und zeigt, daß eine Perforierungslinie 2 sich erstreckt von einem Perforierungspunkt 1 und vorgesehen ist in Kontakt zu sein mit einem Umfang 3 durch Laserschneiden zu bildenden Loches unter einem Bogen mit einem Radius von weniger als 1 mm, das Loch geschnitten wird von der Perforationlinie 2 in der Richtung eines Pfeiles 4 und Laserschneidebedingungen geschaltet werden an einem Punkt b währen. dieses Lochschneidens. 2 zeigt Laserschneideresultate für die verschiedenen Schneidebedingungen. 3 illustriert den Einfluß einer Impulsspitzenausgabe, Schneidgasdruck und eine Brennpunktposition auf einer Schneidgrabenbreite, und 4 zeigt das Resultat des Schneidens gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform wird ein 30 mm-Durchmesser-Loch geschnitten in ein Weichstahlmaterial, z.B. 55400, ein Werkstück mit einer 12 mm Plattendicke.
In 1 wird das Werkstück perforiert durch einen Laserstrahl am Perforierungspunkt 1 innerhalb des zu schneidenden Loches, dann schneidet der Laser entlang der Perforationslinie 2 bis zu einem Punkt a auf dem Umfang und schneidet daraufhin beispielsweise in einer Gegenuhrzeigersinn-Richtung entlang des Umfanges 3 bis zum Punkt b neben dem Endpunkt eines Schnittes oder dem Schneidendpunkt. Im diesem Fall wurden Laserschneidebedingungen (im weiteren bezeichnet als „erste Laserschneidebedingungen") eingestellt auf eine Laserausgabe von 1750 W, Impulsspitzenausgabe von 2800 W, Impulsfrequenz von 1300 Hz, Tastverhältniszyklus von 65%, Schneidgeschwindigkeit von 1000 mm/min, Brennpunktposition von +1,5 mm und Schneidgas(Stickstoffgas)-Druck von 0,7 kg/cm².
Darauffolgend bei Ankunft am Punkt b wurden die Laserschneidebedingungen umgeschaltet auf Laserschneidebedingungen (im weiteren bezeichnet als „zweite Laserschneidebedingungen"), bestehend aus der Laserausgabe von 500 W, der Impulspitzenausgabe von 2800 W, der Impulsfrequenz von 20 Hz, dem Tastverhältniszyklus von 20%, der Schneidgeschwindigkeit von 100 mm/min, der Brennpunktposition von +1,5 mm und dem Schneidgas (Stickstoffgas)-Druck von 0,7 kg/cm². Danach wurde das Werkstück mit dem Laser geschnitten bis zu Schneidendpunkt, d.h. Punkt c, welcher an der gleichen Position ist wie der Punkt a.
D.h. das Werkstück wurde mit dem Laser geschnitten vom Punkt b, welcher neben dem Schneidendpunkt liegt, bis zum Punkt c, (welcher gleich ist dem Punkt a), welches der Schneidendpunkt auf dem Umfang 3 ist, wobei die Impulsspitzenausgabe, der Schneidgasdruck und die Brennposition für die zweiten Laserschneidebedingungen, d.h. die Laserschneidebedingungen, unter denen das Werkstück mit dem Laser geschnitten wird vom Punkt b bis zum Schneidendpunkt c, eingestellt auf die gleichen Werte, wie die Impulsspitzenausgabe, der Schneidgasdruck und die Brennpunktposition für die ersten Laserschneidebedingungen, d.. h. die Laserschneidebedingungen, unter denen das Werkstück mit dem Laser geschnitten wurde vom Perforationspunkt 1 zum Punkt b neben dem Schneidendpunkt. Weiterhin wurden die Laserausgabe, Impulsfrequenz, Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit bei den zweiten Laserschneidebedingungen eingestellt auf kleinere Werte als diese Laserausgbeimpulsfrequenz, Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit bei den ersten Laserschneidebedingungen.
Es sollte verstanden werden, daß die zweiten Laserschneidebedingungen eingestellt waren wie oben beschrieben, und zwar aus den folgenden Gründen:
Wie beschrieben für die herkömmlichen Techniken, wenn das Loch mit einem 30 mm Durchmesser geschnitten wurde im Weichstahlmaterial, z.B. SS 400, ein Werkstück mit einer 12 mm Plattendicke, wie gezeigt in 16 gemäß der herkömmlichen Technik, wie gezeigt in 14 und 15 (d.h. unter Verwendung der folgenden Laserschneidbedingungen entlang der Majorität des Umfanges des Schnitts: Laserausgabe von 1750 W, Impulsspitzenausgabe von 2800 W, Impulsfrequenz von 1300 Hz, Tastverhältniszyklus von 65%, Schneidgeschwindigkeit von 1000 mm/min, Brennpunktposition von +1,5 mm, und Schneidgasdruck von 0,7 kg/cm²; und unter Verwendung der folgenden Laserschneidebedingungen für den Abschnitt des Schnittes neben dem Endpunkt des Schnittes: Laserausgabe von 500 W, Impulsspitzenausgabe von 1500 W, Impulsfrequenz von 100 Hz, Tastverhältniszyklus von 30%, Schneidgeschwindigkeit von 100 mm/min, Brennpunktposition von +/-0 und Schneidgasdruck von 0,2 kg /cm²), kann der Schneidefehler, der an der Position d auftritt, wo der Laserstrahl zurückkehrt zum Schneidendpunkt, verhindert werden. Im Gegensatz dazu trat ein großer Betrag von Abplatzen auf an der Laserschneidebedingungs-Schaltposition c neben dem Schneidendpunkt, an dem Punkt, an dem die Laserschneidebedingung geschaltet werden, und verursachte ernsthaften Schaden am Werkstück.
Da das Abplatzphänomen sich konzentrierte auf die Laserschneidebedingungs-Schaltposition, nahmen die vorliegenden Erfinder an, daß das Abplatzphänomen neben dem Schneidendpunkt im großen Umfang auftrat wegen der Änderung in der Schneidgrabenbreite vor und nach dem Punkt, an dem die Laserschneidebedingungen geschaltet wurden.
Zum Verifizieren, ob diese Annahme korrekt ist oder nicht, d.h. zum Prüfen der Variation der Schneidgrabenbreite vor und nach der Laserschneidsbedingungs-Schaltposition d, wurden die Schneidgrabenbreiten gemessen, nachdem das Weichstahlmaterial, z.B. SS400, von 12 mm-Plattendicke gerade geschnitten wurde unter Laserschneidebedingungen A, benutzt bis zur Laserschneidebedingung-Schaltposition c, und unter Laserschneidebedingungen B, benutzt nach der Laserschneidebedingung-Schaltposition c. 2 zeigt die Resultate der Messung. Wie klar erscheint aus 2, wurde gefunden, daß die Schneidgrabenbreite sich stark änderte beim Umschalten von Schneidebedingungen. Insbesondere war nach dem Schalten auf Laserschneidebedingungen B die Schneidgrabenbreite, welche 0,35 mm war, bemerkenswert kleiner als die Schneidgrabenbreite von etwa 0,5 mm, geschnitten unter den Laserschneidebedingungen A vor dem Umschalten. D.h. die Annahme des Erfinders war korrekt.
Wegen der Differenzen in der herkömmlichen Technik zwischen der Impulspitzenausgabe-Schneidgasdruck und Brennpunktposition der Laserschneidebedingungen, unter denen das Werkstück mit dem Laser geschnitten wurde vom Punkt b, und den entsprechenden Laserschneidebedingungen, unter denen das Werkstück geschnitten wurde vom Perforationspunkt 1 bis zum Punkt b neben dem Schneidendpunkt, zollten die vorliegenden Erfinder Aufmerksamkeit der Impulsspitzenausgabe, dem Schneidgasdruck und der Brennpunktpsition als Faktoren mit Bezug auf die Änderung der Schneidgrabenbreite. Es sollte verstanden werden, daß 3 den Einfluß der Impulspitzenausgabe des Schneidgasdrucks und der Brennpunktposition auf die Schneidgrabenbreite illustriert. Wie klar erscheint aus 3, ist die Schneidgrabenbreite groß, falls die Impulsspitzenausgabe, welches der Maximalwert der Laserausgabe ist, wenn der Impuls ausgegeben wird, groß, und die Schneidgrabenbreite ist klein, falls die Impulspitzenausgabe klein ist. Bezüglich des Schneidgasdrucks ist die Schneidgrabenbreite groß, falls der Druck hoch ist, da der Effekt des Entfernes eines geschmolzenen Materials von der hinteren Oberfläche des Schnitts erhöht werden kann, und die Wirkung ist entgegengesetzt, falls der Druck niedrig ist. Weiterhin ist, falls die Brennpunktposition groß ist(Brennpunktpsition Z > 0), die Schneidgrabenbreite groß, da der Laserstrahl defokussiert wird von der beaufschlagten Oberfläche, und falls die Brennpunktposition klein ist (Z = 0), ist die Schneidgrabenbreite klein, da der Laserstrahl eng fokussiert ist auf die beaufschlagte Oberfläche.
Zum Verhindern, daß das Werkstück abplatzt neben dem Schneidendpunkt, nahmen die Erfinder an, daß die Schneidgrabenbreite konstant gemacht werden kann vor und nach der Laserschneidebedingung-Schaltpostion, nämlich durch Setzen der Impulspitzenausgabe, des Schneidgasdrucks- und der Brennposition in den zweiten Laserschneidebedingungen auf die gleichen Werte wie die Impulspitzenausgabe, den Schneidgasdruck und die Brennpunktposition in den ersten Laserschneidebedingungen.
4 zeigt das Resultat des Schneidens eines 30 mm-Durchmesser-Loch unter den obigen Laserschneidebedingungen. Wie klar erscheint aus 4, wurde kein Abplatzen gefunden neben dem Schneidendpunkt, und das Werkstück konnte geschnitten werden mit einem hohen Grad von Qualität.
Es sollte bemerkt werden, daß obwohl nicht gezeigt, kein Abplatzen gefunden wurde neben dem Schneidendpunkt, wenn kreisförmige Löcher mit Durchmesser von 16 mm, 20 mm und weiteren Durchmessern und weitere Löcher mit komplizierten Gestalten wie z.B. Dreieck, Queadrat und Rombus, geschnitten wurden in weiche Stahlmaterialien, z.B. SS400, von jeglicher Plattendicke unter den Laserschneidebedingungen.
Ausführungsform 2
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform erklärt werden mit Bezug auf 1 und Tabelle 1.
In Ausführungsform 1 werden die Impulspitzenausgabe P, der Schneidgasdruck G und die Brennpunktposition Z der zweiten Laserschneidebedingungen eingestellt, die gleichen Werte zu sein wie die entsprechenden in den ersten Laserschneidebedingungen, d.h. beim Schalten von dem ersten Laserschneidebedingungen auf die zweiten Laserschneidebedingungen wurden die obigen drei Parameter in den Laserschneidebedingungen konstant gehalten.
Bei Ausführungsform 2 wird beim Schalten der ersten Laserschneidebedingungen die zweiten Laserschneidebedingungen zumindest eines der Impulsspitzenausgabe P, des Schneidgasdrucks G und der Brennpunktposition Z konstant gehalten, wobei die Laserschneidequalität experimentell ermittelt wurd.
Bei Ausführungsform 2 ist nach 1 ein Werktsück perforiert durch ein Laserstrahl bei einem Perforationpunkt 1, welcher auf der inneren Seite des Lochs gelegen ist. Daraufhin wird Laserschneiden durchgeführt entlang einer Perforationslinie 2 zu Punkt a auf dem Umfang 3 des Loches. Weiterhin wird Schneiden durchgeführt entlang des Umfanges 3 des Loches zum Punkt b, welcher nahe dem Schneidendpunkt liegt. In diesem Fall, wobei ersten Laserschneidebedingungen verwendet werden, wird ein Perforieren betrieben mit den folgenden Laserschneidebedingungen: Laserausgabe 1750W, Impulsspitzenausgabe 2800W, Impulsfrequenz 1300 Hz, Tastverhältniszyklu 65%, Schneidgeschwindigkeit 1000 mm/min, Brennpunktposition +1,5 mm, Schneidgas(Stickstoff)-Druck kg/cm²) .
Als nächstes schaltet der Laserschneidebetrieb von den ersten Laserschneidebedingungen auf verschiedene Arten von weiteren Laserschneidebedingungen (im weiteren als die zweiter. Laserschneidebedingungen bezeichnet) am Punkt b nähe des Schneidendpunkts auf dem Umfang 3 des Loches. Das Schneiden hält an bis zum Schneidendpunkt c (= Punkt a) gemäß den zweiten Laserschneidebedingungen.
Die Laserschneidebedinungen vom Punkt b bis zu c (die zweiten Laserschneidebedingungen) sind folgende: Laserausgabe 500W, Impulsfrequenz 200 Hz, Tastverhältniszyklus 20%, Schneidgeschwndigkeit 100 mm/min. Jedoch sind Werte für die Impulsspitzenausgabe P, Schneidgasdruck G und Brennpunktposition Z so, wie gezeigt in Tabelle 1. (Der letzte Eintrag in Tabelle 1 zeigt Daten entsprechend der ersten Ausführungsform.) Jeglicher oder zwei der Werte P, G und Z sind konstant gehalten und entsprechend einer Bedingung A (d.h. die ersten Laserschneidebedingungen sind die gleichen wie die zweiten Laserschneidebedingungen), und die weiteren Bedingungen sind nicht konstante Bedingungen B, geändert um +/-30$ relativ zum vorbestimmten Wert (d.h. Impulsspitzenausgabe P0: 2800 W, Schneidgasdruck G0: 0,7 kg/cm², Brennpunktposition Z0; +1,5 mm).
weiterhin sind nach Tabelle 1 bezüglich des Variationsverhältnisses der Schneidebreite d/d0, d0 ist die Schneidebreite, die erhalten wurde, wenn die Impulsspitzenausgabe P, der Schneidgasdruck G und die Brennpunktposition Z (d.h. Impulsspitzenausgabe P: 2800 W, Schneidgasdruck G: 0,7 kg/cm² und Brennpunktposition Z: +1,5 mm) konstant gehalten werden im Fall des Schneidens vom Punkt a zum Punkt b und im Fall des Schneidens vom Punkt b zum Punkt c. Weiterhin ist d der Maximalwert der Schneidebreite, die erhalten wurde beim Variieren des Bereichs der nicht konstanten Bedingungen B, wie gezeigt in Tabelle 1. d/d0 zeigt das Verhältnis von d relativ zu d0.
In Tabelle 1 ist, wenn d/d0 ≤ 1,4, 0 gezeigt und es gibt keinen Qualitätsproblem, und bei d/d0 > 1,4 ist X gezeigt, was angeutet daß es ein Qualitätsproblem gibt.
Daraus resultierend ist, wie in Tabelle 1 gezeigt, die Entwicklung X (d/d0 > 1,4), wenn sich die Brennpunktposition ändert im Fall des Schneidens von Punkt a zu Punkt b verschieden von der im Fall des Schneidens vom Punkt b zu Punkt c. Die Entwicklung ist 0 (d/d0 ≤ 1,4), wenn die Brennpunktposition im Fall des Schneidens vom Punkt a zum Punkt b nicht verschieden ist von der im Fall des Schneidens vom Punkt b zu Punkt c.
Letzthin ist, wenn zumindest Brennpunktposition Z unter der Impulsspitzenausgabe P, dem Gasdruck G und v Brennpunktposition Z im Fall des Schneidens von Punkt a zu Punkt b nicht verschieden ist von dem Fall des Schneidens von Punkt b zu Punkt c eine Variation der Schneidebreite über den Schaltpunkt (den Punkt b) klein, was ein gutes Resultat erhalten ließ.
Ausführungsform 3
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt beschrieben werden mit Bezug auf 5 und 6. Es sollte verstanden werden, daß 5 ein Laserschneidverfahren gemäß der vorliegenden dritten Ausführungsform und zeigt, daß beim Lochschneidebetrieb, bei 'dem ein Schneidweg versehen ist mit einer Perforationslinie 2, die sich erstreckt an einem Perforationspunkt 1, und welche in Kontakt ist mit dem Umfang 3 des durch Laserschneiden zu bildenden Loches, unter einem Bogen mit einem Radius von 1 mm oder mehr, das Loch geschnitten wird von der Perforationslinie 2 in der Richtung des Pfeils 4 und die Laserschneidebedingungen geschaltet werden am Punkt b während dieses Lochschneidebetriebs.
Bei dieser Ausführungsform wird ein 30 mm-Durchmeser-Loch geschnitten in ein Weichstahlmaterial, z.B. SS 400, benutzt als ein Werkstück.
Mit Bezug auf 5 wurde wie bei der ersten Ausführungsform das Werkstück perforiert durch einen Laserstrahl am Perforationspunkt 1 innerhalb des Loches, dann schnitt der Laser entlang der Perforationslinie 2 bis zum Punkt a auf dem Umfang und darauffolgend bis zum Punkt b neben dem Schneidendpunkt entlang des Umfanges 3 des Loches. In diesem Fall wurden die Laserschneidebedingungen (im weiteren als die „ersten Laserschneidebedingungen" bezeichnet) folgendermaßen eingestellt: Laserausgabe 1750W, Impulsspitzenausgabe 2800W, Impulsfrequenz 1300 Hz, Tastverhältniszyklus 65%, Schneidgeschwindigkeit 1000 mm/min, Brennpunktposition +1,5 mm und Schneidgas (Stickstoffgas)-Druck von 0,7 kg/cm2.
Daraufhin würden die Laserschneidebedingungen umgeschaltet auf Laserschneidebedingungen (im weiteren als „zweite Laserschneidebedingungen" bezeichnet) bestehend aus: Laserausgabe von 500 W, Impulsspitzenausgabe von 2800 W, Impulsfrequenz von 20 Hz, Tastverhältniszyklus von 20%, Schneidgeschwindigkeit von 100 mm/min, Brennpunktposition von +1,5 mm und Schneidgas(Stickstoffgas)-Druck von 0,7kg/cm², am Punkt b neben dem Schneidendpunkt auf dem Umfang 3, und das Werkstück wurde mit dem Laser geschnitten bis zum Schneidendpunkt oder Punkt c (= Punkt i).
Insbesondere wurde das Werkstück mit dem Laser geschnitten vom Punkt b neben dem Schneidendpunkt bis zum Punkt c (= Punkt a) oder dem Schneidendpunkt auf dem Umfang 3 mit der Impulsspitzenausgabe, dem Schneidgasdruck und der Brennpunktposition in den zweiten Laserschneidebedingungen; oder den Laserschneidebedingungen, unter denen das Werkstück mit dem Laser geschnitten wurde vom Punkt b neben dem Schneidendpunkt bis zum Punkt c (= Punkt a) oder dem Schneidendpunkt auf dem Umfang 3, wobei diese eingestellt waren auf die gleichen Werte wie die Impulsspitzenausgabe, der Schneidgasdruck und die Brennpunktposition der ersten Laserschneidebedingungen, d.h. die Laserschneidebedingungen, unter denen das Werkstück mit dem Laser geschnitten wurde vom Perforationspunkt 1 zum Punkt b neben dem Schneidendpunkt, und mit der Laserausgabeimpulsfrequenz, dem Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit bei den zweiten Laserschneidebedingungen eingestellt auf kleinere Werte als die Laserausgabe, Impulsfrequenz, Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit in den ersten Laserschneidebedingungen.
Abgesehen von den oben erwähnten Punkten, welche identisch sind zu den der ersten Ausführungsform wurde das Laserschneiden ausgeführt bei der vorliegenden dritten Ausführungsform mit der Laserschneidebedingungs-Schaltposition d verschoben um einen umfangsmäßigen Abstand 1 von dem Schneidendpunkt c, wie gezeigt in 5, wobei die Plattendicke des Werkstückes, wo das 30 mm-Durchmesser-Loch zu schneiden ist (Weichstahlmaterial, z.B. SS400) geändert wurde zu 3,2 mm auf 6 mm bis 9 mm bis 12 mm. Weiterhin wurde der Radius R (mm) zwischen der Perforationslinie 2 und dem Punkt auf dem Umfang 3 geändert.
6 zeigt die Resultate des Schneidens. Es sollte verstanden werden, daß in 6 die horizontale Achse den Radius R (mm) darstellt, der vorgesehen ist zwischen der Perforationslinie und dem Punkt auf dem Umfang, die vertikale Achse den Optimalrestabstand 1 darstellt, der so erhalten wird, (d.h. der Restabstand, über den die Schneidgrabenbreite vor und nach der Laserschneidebedingungs-Schaltposition sich nicht ändert in der kürzesten Lochschneidzeit), und Zeichenpunkt • zeigt die Plattendicke von 3,2 mm, Zeichen Δ die von 6 mm, Zeichen ☖ die von 9 mm und Zeichen
die von 12 mm.
Wie klar erscheint aus 6 war das Resultat, das erhalten wurde, daß der Optimalrestabstand (d.h. der Restabstand über den die Schneidgabenbreite vor und nach der Laserbedingungs-Schaltposition sich nicht ändert in der kürzesten Lochschneidzeit) in einem Bereich, in dem R ≥ 1 mm war, etwa 1 (mm) = 4 × R (mm) war.
Es sollte bemerkt werden, daß obwohl nicht gezeigt, kein Abplatzen gefunden wurde neben dem Schneidendpunkt unter den folgenden Bedingungen: Der optimale Restabstand war annähernd eingestellt auf 1 (mm) = 4 × R (mm), wenn kreisförmige Löcher mit Durchmessern von 16 mm, 20 mm und weiteren Durchmessern und Löchern von komplizierten Gestalten, wie z.B. Dreieck, Quadrat und Rombus, in Weichestahlmaterialien, z.B. SS400, geschnitten wurden, für jegliche Plattendicke unter den Laserschneidebedingungen, wobei das Laserschneiden einen Schneidweg hat, der versehen ist mit der Perforationslinie 2, die sich erstreckt vom Perforationspunkt 1, und welche in Kontakt ist mit dem Umfang 3 des durch Laserschneiden gebildeten Loches unter einem Bogen mit dem Radius von R von 1 mm oder mehr.
Ausführungsform 4
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt beschrieben werden mit Bezug auf 6 und 7. Es sollte verstanden werden, daß 7 ein Laserschneidverfahren nach der vorliegenden vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt und zeigt, daß beim Lochschneiden versehen mit der Perforationslinie 2, welche sich erstreckt vom Perforationspunkt 1 und in Kontakt ist mit dem Umfang 3 eines durch Laserschneiden zu bildenden Loches unter einem Bogen mit dem Radius von R von weniger als 1 mm oder beim Lochschneiden mit einem Schneidweg versehen mit der Perforationslinie 2 ohne Bogen eingestellt von dem Perofrationspunkt 1 zum Umfang 3 das Loch geschnitten wird von der Perforationslinie 2 in der Richtung des Falls 4 und die Laserschneidebedingungen umgeschaltet werden am Punkt b während dieses Lochschneidens.
Bei dieser Ausführungsform wird ein 30 mm-Loch geschnitten in ein Weichstahlmaterial z.B. SS400, benutzt als ein Werkstück.
Mit Bezug auf 7 wurde wie bei der ersten Ausführungsform das Werkstück perforiert durch den Laserstrahl am Perforationspunkt 1 innerhalb. des Loches, dann schneidet der Laser entlang der Perforationslinie 2 bis zum Punkt a auf dem Umfang, und darauffolgend schneidet er bis zum Punkt b neben dem Schneidendpunkt entlang des Umfanges 3. In diesem Fall wurden die Laserschneidebedingungen (im weiteren bezeichnet als „erste Laserschneidebedingung") folgendermaßen eingestellt: Laserausgabe von 1750 W, Impulsspitzenausgabe von 2800 W, Impulsfrequenz von 1,300 Hz, Tastverhältniszyklus von 65%, Schneidgeschwindigkeit von 1000 mm/min, Brennpunktposition von +1,5 mm und Schneidgas (Stickstoffgas)-Druck von 0,7 kg/cm².
Darauffolgend wurden die Laserschneidebedingungen geschaltet auf Laserschneidebedingungen (im weiteren bezeichnet als die „zweiten Laserschneidebedingungen") bestehend aus: Laserausgabe von 500 W, Impulsspitzenausgabe von 2800 W, Impulsfrequenz von 20 Hz, Tastverhältniszyklus von W, Schneidgeschwindigkeit von 100 mm/min; Brennpunktposition von +1,5 mm und Schneidgas(Stickstoffgas)-Druck von 0,7 kg/cm2 am Punkt b neben dem Schneidendpunkt auf dem Umfang 3, und das Werkstück würde mit dem Laser geschnitten bis zum Schneidendpunkt oder Punkt c (= Punkt a).
Insbesondere wurde das Werkstück mit dem Laser geschnitten vom Punkt b neben dem Schneidendpunkt zum Punkt c (= Punkt a) oder dem Schneidpunkt auf dem Umfang 3, nämlich mit der Impulsspitzenausgabe, dem Schneidgasdruck und der Brennpunktposition in den zweiten Laserschneidebedingungen, oder den Laserschneidebedingungen unter denen das Werkstück mit dem Laser geschnitten wird vom Punkt b neben dem Schneidendpunkt zum Punkt c (= Punkt a) oder dem Schneidpunkt auf dem Umfang 3, eingestellt auf die gleichen Werte wie die Impulsspitzenausgabe der Schneidgasdruck und die Brennpunktposition bei den ersten Laserschneidebedingungen, oder den Laserschneidebedingungen unter denen das Werkstück mit dem Laser geschnitten wird vom Perforationspunkt 1 zum Punkt b neben dem Schneidendpunkt, und mit der Laserausgabe-Impulsfrequenz Tastverhältniszyklus und Zeitgeschwindigkeit in den zweiten Laserschneidebedingungen eingestellt auf kleinere Werte als die Laserausgabe, im Pulsfrequenz, Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit in den ersten Laserschneidebedingungen.
Außer den oben erwähnten Punkten, welche identisch sind mit denen der ersten Ausführungsformen, wurde das Laserschneiden ausgeführt bei der vorliegenden vierten Ausführungsform mit der Laserschneidebedingung-Schaltposition b verschoben um einen umfangsmäßigen Abstand 1 vom Schneidendpunkt c in 7 und der Plattendicke des Werkstückes, wo das 30 mm-Durchmesser-Loch zu schneiden ist (Weichstahlmaterial z.B. SS 400) geändert von 3,2 mm bis 6 mm auf 9 mm bis 12 mm und weiterhin mit den Laserschneidweg versehen mit dem Radius R (mm) von weniger als 1 mm zwischen der Perforationslinie 2 und dem Punkt auf dem Umfang 3, uns zwar mit dem R geändert.
6 zeigt die Resultate des Schneidens. Es sollte verstanden werden, daß in 6 die horizontale Achse den Radius R (mm) darstellt vorgesehen zwischen der Perforationslinie und dem Punkt auf dem Umfang, die vertikale Achse den Optimalrestabstand 1 darstellt, der so erhalten wurde (Restabstand über den die Schneidgrabenbreite vor und nach der Laserschneidebedingung-Schaltposition sich nicht ändert in der kürzesten Lochschneidezeit), und Zeichen • die Plattendicke von 3,2 mm, Zeichen
die von 6 mm, ☖ von 9 mm und
die von 12 mm anzeigt.
Wie klar erscheint aus 6, war das erhaltene Resultat das, daß der Optimalrestabstand (Restabstand, über den die Schneidgabenbreiten vor und nach der Laserschneidebedingung-Schaltposition sich nicht ändert in der kurzen Lochschneidezeit) in einem Bereich, wo R < 1 mm war, annähernd 1 (mm) = 4 (mm) war .
Es soll bemerkt werden, daß obwohl nicht gezeigt, kein Abplatzen gefunden wurde neben dem Schneidendpunkt, falls der Optimalrestabstand eingestellt wurde auf etwa 1 (mm) = 4 mm wenn kreisförmige Löcher mit Durchmessern von 16 mm, 20 mm und weiteren Durchmessern und weitere Löcher komplizierter Gestalten, wie z.B. ein Dreieck, ein Quadrat und ein Rombus geschnitten wurden in Weichstahlmaterialien, z.B. SS 400, jeglicher Plattendicke unter den Laserschneidebedingungen beim Lochschneiden, wobei sich die Perforationslinie 2 erstreckt von der Perfortionspunkt 1 in Kontakt ist mit dem Umfang 3 des durch den Laserschnitt gebildeten Lochs, wobei die Perforationslinien 2 einen Bogen bildet mit einem Radius von R von weniger als 1 mm, oder beim Lochschneiden mit einem Schneidweg, bei dem die Perforationslinie 2 verbunden ist mit dem Umfang 3 ohne Bogen eingestellt vom Perforationspunkt 1.
Ausführungsform 5
Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt mit Bezug auf 8 und 9 beschrieben werden. Es sollte verstanden werden, daß 8 ein Laserschneidverfahren nach der vorliegenden fünften Ausführungsform illustriert und zeigt, daß beim Lochschneiden mit einem Schneidweg, welcher nicht versehen ist mit der sogenannten Perforationslinie und ausgeht von einem Punkt auf dem Lochumfang 3, das Loch geschnitten Word von dem Perforationspunkt 1(Punkt a) in der Rchtung des Pfeiles 4 und die Laserschneidebedingungen geschaltet werden am Punkt b während dieses Lochschneidens.
Bei dieser ausführungsform wird ein 30 mm-Durchmesser-Lochgeschwindigkeit in einem Weichstahlmaterial, z.B. SS400 benutzt als ein Werkstück.
Mit Bezug auf 4 das Werkstück perforiert durch den Laserstrahl am Perforationspunkt 1 auf dem Lochumfang 3 und dann geschnitten entlang des Umfangs 3 bis zum Punkt b neben dem Schneidendpunkt. In diesem Fall wurden die Laserschneidebedingungen (im weiteren bezeichnet als „erste Laserschneidebedingungen") folgendermaßen eingestellt: Laserausgabe von 1750 W, Impulsspitzenausgabe 2800W; Impulsfrequenz 1300 Hz, Tastverhältniszyklus von 65°s, Schneidgeschwindigkeit von 1000 mm/min, Brennpunktposition von +1,5 mm und Schneidgas(Stickstoffgas)-Druck von 0, 7 kg/cm².
Darauffolgend wurden die Laserschneidebedingungen umgeschaltet auf Laserschneidebedingungen (im weiteren bezeichnet als „zweite Laserschneidebedingungen") bestehend aus: Laserausgabe von 500 W, Impulsspitzenausgabe von 2800 W, Impulsfrequenz von 20 Hz, Tastverhältniszyklus von 20%, Schneidgeschwindigkeit von 100 mm/min, Brennpunktposition von +1,5 mm und Schneidgas(Stickstoffgas)-Druck von 0,7 kg/cm² am Punkt b neben dem Schneidendpunkt auf dem Umfang 3, und das Werkstück wurde mit dem Laser geschnitten bis zum Schneidendpunkt oder Punkt c (= Punkt a).
Insbesondere wurde das Werkstück mit dem Laser geschnitten vom Punkt b neben dem Schneidendpunkt bis zum Punkt c (= Punkt a oder dem Schneidendpunkt auf dem Umfang 3, und zwar mit der Impulsspitzenausgabe, dem Schneidgasdruck und der Brennpunktposition in den zweiten Laserschneidebedingungen oder den Laserschneidebedingungen, unter denen das Werkstück mit dem Laser geschnitten wurde vom Punkt b neben dem Schneidendpunkt zum punkt c (= Punkt a) oder dem Schneidendpunkt auf dem Umfang 3, angestellt auf die gleichen Werte wie die Impulsspitzenausgabe, der Schneidgasdruck und die Brennpunktpositionen in den ersten Laserschneidposition, oder den Laserschneidebedingungen, oder den Laserschneidebedingungen unter denen das Werkstück mit dem Laser geschnitten wurde vom Perforationspunkt 1 zu Punkt b neben dem Schneidendpunkt, und mit der Laserausgabe-Impulsfrequenz, Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit in den zweiten Laserschneidebedingungen eingestellt auf kleinere Werte als die Laserausgabe, Impulsfrequenz, Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwndigkeit in den ersten dieser Schneidebedingungen.
Abgesehen von den oben erwähnten Punkten, welche identisch sind mit denen der ersten Ausführungsform, wurde das Laserschneiden ausgeführt bei der vorliegenden fünften Ausführungsform mit der Laserschneidebedingungs-Schaltposition verschoben um einen umfangsmäßigen Abstand 1 vom Schneidendpunkt c in 8 und der Plattendicke des Werkstückes, wo das 30 mm-Durchmesser-Loh zu schneiden ist (Weichstahlmaterial, z.B. SS 400) geändert von 3,2 mm bis 6 mm auf 9 mm bis 12 mm.
9 zeigt die Resultate des Schneidens. Es sollte verstanden werden, daß in 9 die horizontale Achse die Plattendicke repräsentiert, die vertikale Platte den Optimalrestabstand 1, der so erhalten wurde, repräsentiert (Restabstand über den die Schneidgrabenbreite vor und nach der Laserschneidebedingung-Schaltposition sich nicht ändert in der kürzesten Lochschneidezeit), und Zeichen
andeutet, daß ein Abplatzen nicht auftritt neben dem Schneidendpunkt, Zeichen
andeutet, daß ein kleines Abplatzen auftrat neben dem Schneidendpunkt und Zeichen x andeutet, daß ein großes Abplatzen auftrat neben dem Schneidendpunkt.
Wie klar erscheint aus 8, war das erhaltene Resultat dasjenige, das der Optimalrestbestand (d.h. der Restabstand über den die Schneidgabenbreite vor und nach der Laserschneidebedingung-Schaltposition sich nicht ändert in der kürzesten Zeit zum Schneiden des Loches) für Lochschneiden mit einem Schneidweg ohne eine Perforationslinie etwa 1 (mm) = 4 mm war.
Es sollte bemerkt werden, daß obwohl nicht gezeigt, kein Abplatzen gefunden wurde neben dem Schneidendpunkt, falls der Optimalrestabstand eingestellt war auf 1 (mm) = 4 mm, wenn kreisförmige Löcher mit Durchmessern von 16 mm, 20 mm und weiteren Durchmessern und weiteren Löchern komplizierter Gestalten wie z.B. Dreieck, Quadrat und Rombuskammern geschnitten wurden in Weichstahlmaterialien z.B. SS400 jeder Plattendicke unter den Laserschneidebedingungen beim Lochschneiden, das den Schneidweg hat ohne die sogenannte Perforationslinie und gestartet wird vom Punkt auf den Lochumfang 3.
Ausführungsform 6
Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt beschrieben werden mit Bezug auf 10 und 11. es sollte verstanden werden, daß bei der vorliegenden sechsten Ausführungsform eine erwünschte Minimallochdimension (z.B. ein Durchmesser falls das zu schneidende Loch ein Kreis ist, die Länge einer einzelnen Seite, falls das zu schneidende Loch ein Quadrat ist, und die Länge einer kürzeren Seite als das zu schneidende Loch ein Rechteck ist) kleiner ist oder gleich der Plattendicke eines Werkstücks.
10 zeigt ein Beispiel eines Schneidens eine 10 mm-Druchmessers-kreisförmigen Loches, kleiner als oder gleich der Plattendicke eines Werkstücks, bei einem Weichstahlmaterial, z.B. SS 400 von 12 mm-Plattendicke sowie die Resultate des Messens einer Temperatur am Punkt P neben dem Schneidendpunkt. Es sollte bemerkt werden, daß die Laserschneidebedingung folgende waren: Laserausgabe von 1750 W, Impulsspitzenausgabe von 2800 W, Impulsfrequenz von 1300 Hz, Tastverhältniszyklus von 65%, Schneidgeschwindigkeit von 1000 mm/min, Brennpunktposition von +1,5 mm und Schneidgas(Stickstoff)-Druck von 0,7 kg/cm². 10(a) zeigt die Gestalt des zu schneidenden Loches und die Position der Temperaturmessungen. 10(b) zeigt die Resultate der Temperaturmessung. In 10 steigt die Temperatur leicht an vom Start des Schnitts bis zur Vervollständigung des Perforierens des Basismaterials, d.h. von 0 bis a. Dann von der Vervolständigung des perforierens zum Schneiden entlang der Perforationslinie bis zum Umfang oder von a bis b steigt die Temperatur weiter an, da der Laserstrahl sich dem Meßpunkt P nähert, jedoch von b bis c bis zu a wo sich der Laserstrahl wegbewegt vom Meßpunkt P einmal und dann den Meßpunkt P wieder annähert, stabilisiert sich die zum Punkt B übertragene Temperatur beinahe, was wieder in einer leichten Temperaturrampe resultiert.
Als nächstes im Bereich d-e, wie gezeigt, steigt die Temperatur wieder abrupt an, was in einem bemerkenswerten Abplatzphänomen an einem markierten Punkt x (d.h., wenn die Temperatur am Punkt P gleich etwa 500°C ist) in diesem Bereich d-e resultiert. In dem Bereich d-e ist angenommenerweise die Temperatur in der Lage beträchtlich anzusteigen, da der Laserstrahl sich dem Meßpunkt P wieder nähert und ebenfalls, da die Wärmekapazität des Basismaterials extrem niedrig ist am Punkt P neben dem Schneidendpunkt.
Dabei ist ein Punkt 4 mm entfernt vom Schneidendpunkt gewählt als Punkt d und es wurde versucht, die Laserschneidebedingungen am Punkt d zu ändern, um zu verhindern, daß Abplatzen auftritt am Schneidendpunkt aufgrund des Temperaturanstiegs in abrupter Weise auf beinahe 500°C am Punkt e oder dem Schneidendpunkt im nächsten Prozess oder Bereich d-e beim Schneiden durchgeführt unter den Laserschneidebedingungen, wie gezeigt in 10. 11 zeigt die Resultate des Messens einer Temperatur am Punkt P neben dem Schneidendpunkt, wenn die Impulsfrequenz geändert wurde, wobei die fundamentalen Impulsausgabebedingungen folgendermaßen umgeschaltet wurden: Laserausgabe von 500 W, Impulsspitzenausgabe von 2800 W, Tastverhältniszyklus von 20%, Schneidgeschwindigkeit von 20 mm/min, Brennpunktposition von +1,5 mm und Schneidgas (Stickstoffgas)-Druck von 0,7 kg/cm². (1) zeigt eine Temperaturänderung bei der Impulsfrequenz von 150 Hz, (2) eine Änderung der Impulsfrequenz von 70 Hz, (3) eine Änderung bei der Impulsfrequenz von 20 Hz und (4) eine Änderung bei der Impulsfrequenz 5 Hz. In 5 wurde, obwohl ein Abplatzen bei großen Impulsfrequenzen an einem Punkt markiert als x auftritt, wo die Temperatur am Punkt P etwa 500°C ist, ein Abplatzphänomen nicht gefunden und exzellentes Schneiden durchgeführt dort, wo die Impulsfrequenzen auf 20 Hz oder weniger eingestellt waren.
Dabei muß, da Schneiden und Trennung erfordert, daß zwei Löcher geschnitten werden durch zwei benachbarte Impulse, die Miteinander überlappen beim Schneiden durch die Impulsausgabe, eine Schneidgeschwindigkeit F Ausdruck 1 genügen, um ein Schneiden und eine Trennung zu ermöglichen.
Da der Durchmesser eines Loches, geschnitten durch den Laserstrahl w = 0,42 mm und die Impulsfrequenz fp 20 Hz beim Schneiden ist, muß die Schneidgeschwindigkeit F 8,4 mm/sec oder geringer sein, d.h. etwa 500 mm/min oder weniger und zwar gemäß dem folgenden Ausdruck: F ≤ w/T = w/(1/fp) = w · fpwobei F = Schneidgeschwindigkeit (mm/sec)
w = Durchmesser des Lochs, das durch den Laserstrahl zu schneiden ist (mm)
T = Impulsperiode (sec)
fp = Impulsfrequenz (Hz)
Wie oben beschrieben, wurde herausgefunden, daß, falls die Minimaldimension des erwünschten Loches geringer oder gleich ist der Plattendicke des Werkstückes, Abplatzen am Schneidendpunkt verhindert werden konnte und exzellentes Schneiden ausgeführt werden konnte durch Schneiden des Werkstückes mit der Schneidgeschwindigkeit von etwa 500 mm/min oder weniger unter Benutzung der Impulsausgabe bei der Impulsfrequenz von etwa 20 Hz oder weniger als der Schneidebedingung, unter der das Werkstück geschnitten wurde im Restabstandsbereich neben dem Schneidendpunkt auf dem gesamten Umfang.
Es sollte bemerkt werden, daß, obwohl nicht gezeigt, kein Abplatzen gefunden wurde neben dem Schneidendpunkt, falls das Werkstück geschnitten wurde mit der Schneidgeschwindigkeit von 500 mm/min oder weniger unter Benutzung der Impulsausgabe bei der Impulsfrequenz von etwa 20 Hz cder weniger als die Impulsschneidebedingung unter der das Werkstück geschnitten wurde im Restabstandsbereich neben dem Scheidendpunkt auf dem gesamten Umfang, wenn kreisförmige Löcher von 8 mm, 9 mm oder weiteren Durchmessern und weitere Löcher von komplizierten Gestalten, wie z.B. Dreieck, Quadrat und Rombus, in Weichstahlmaterialien geschnitten wurden, z.B. SS400, von 12 mm Plattendicke unter den Laserschneidebedingungen beim Lochschneiden, wobei die Minimaldimension des erwünschten Loches (z.B. ein Durchmesser, falls das Loch ein Kreis ist, die Länge einer einzelnen Seite, falls das zu schneidende Loch ein Quadrat ist, und die Länge einer kürzeren Seite, falls das zu schneidende Loch ein Rechteck ist) etwa weniger oder gleich war der Plattendicke des Werkstückes.
Ausführungsform 7
In einer der ersten bis sechsten Ausführungsformen, bei denen die Laserausgabeimpulsfrequenz, Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit bei den Laserschneidebedingungen abrupt geändart wurden am Punkt des Schaltens von den ersten Laserschneidebedingungen zum Schneiden des Werkstücks bis zum Punkt mit dem vorbestimmten Abstand vom Schneidendpunkt auf dem Lochumfang auf die zweiten Laserschneidebedingungen zum Schneiden des Werkstückes zwischen dem Schneidendpunkt am Lochumfang und dem Punkt, der dem vorbestimmten Abstand entfernt liegt von Schneidendpunkt, Ändern der Laserausgabe, Impulsfrequenz, Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit, wie gezeigt in 12, erlaubte, daß das Schalten weich durchgeführt wurde.
12 illustriert ein Schneidverfahren gemäß einer siebten Ausführugsform der vorliegenden Erfindung und zeigt, wie, die Laserausgabe (a), Impulsfrequenz (b), Tastverhältnisyzklus (c) und Schneidgeschwindigkeit (d) in einem Schrittmuster abnehmen. Die Laserausgabe, 'Impulsfrequenz, Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit (Ps, Hs, Ds, Vs) bei den ersten Laserschneidebedingungen zum Schneiden des Werkstückes bis zu dem Punkt, der den vorbestimmten Abstand entfernt liegt vom Schneidendpunkt auf dem Lochumfang, wurden reduziert an dem Punkt des Schaltens von den ersten Laserschneidebedingungen zu den zweiten Laserschneidebedingungen ta in einem Schritt oder einem linearen Muster in simultaner Weise oder in separater Weise zum übereinstimmen mit der Laserausgabe, Impulsfrequenz, Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit (PE, HE, DE, VE) bei den zweiten Laserschneidebedingungen. Es sollte verstanden werden, daß die Laserausgabe, Impulsfrequenz, Tastaverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit (Ps, Hs, Ds, Vs) bei dem ersten Laserschneidebedingungen bei der vorliegenden Ausführungsform eingestellt waren auf 1750 W, 1300 Hz, 65% und 1000 mm/min, mit der Impulsspitzenausgabe, Brennpunktposition und Schneidgas(Stickstoffgas)-Druck eingestellt auf 2800 W, +1,5 mm und 0,7 kg/cm², und weiterhin die Laserausgabe, Impulsfrequenz, Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit (PE, HE, DE, VE) bei den zweiten Laserschneidebedingungen eingestellt waren auf 500 W, 20 Hz, 20% und 100 mm/min mit der Impulsspitzenausgabe, Brennpunktposition und Schneidgas(Stickstoffgas)-Druck eingestellt auf 2800 W, + 1,5 mm und 0,7 kg/cm².
Durch Ändern der Laserausgabe, Impulsfrequenz, Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit, wie oben beschrieben, zur Zeit des Schaltens von den ersten Laserschneidebedingungen auf die zweiten Laserschneidebedingungen, konnte das Schalten der ersten Laserschneidebedingungen auf die zweiten Laserschneidebedingungen weich ausgeführt werden.
Es solle bemerkt werden, daß obwohl nicht gezeigt, durch Experimente betätigt worden ist, daß das Schalten von der ersten Laserschneidebedingung auf die zweite Laserschneidebedingung ebenfalls verhältnismäßig weich durchgerührt werden konnte, wenn zumindest eine der Laserausgabe, Impulsfrequenz, Tastverhältniszyklus, Schneidgeschwindigkeit geändert wird zur Zeit des Schaltens von der ersten Laserschneidebedingung auf die zweite Laserschneidebedingung.
Ausführungsform 8
In jeglicher der dritten bis siebten Ausführungsform, bei denen die Impulsspitzenausgabe, Schneidgasdruck, und Brennpunktposition bei den zweiten Laserschneidebedingungen gleich eingestellt werden wie die entsprechenden in den ersten Laserschneidebedingungen, nämlich wie gezeigt bei der zweiten Ausführungsform, ist bestätigt worden, durch Experimente, daß Abplatzen kaum gefunden wird nahe dem Schneidendpunkt, sogar falls nur Brennpunktpositionen bei der zweiten Laseschneidebedingung bei der dritten bis siebten Ausführungsform eingestellt wird, gleich zu sein wie die Brennpunktposition bei den ersten Laserschneidebedingungen.
Ausführungsform 9
Letzthin wird eine Laserschneidsteuervorrichtung zum Verkörpern des Schneidverfahrens bei jeder der Ausführungsformen mit Bezug auf 13 beschrieben werden.
13 ist ein Flußplan zur Erklärung der Operationen einer Laserschneidsteuervorrichtung, welche das Schneidverfahren in jeder der Ausführungsformen verkörpert.
Diese Laserschneidsteuervorrichtung gibt Schneidweginformation ein, wie AB. ein Schneidweg, die Gegenwart/Abwesenheit der Perforationslinie und die Größe des Eckenradius R, eingestellt durch die Perforationslinie von dem Perforationspunkt auf dem Umfang.
Die Vorrichtung zum Eingeben dieser Information kennt die Gegenwart/Abwesenheit einer Perforationslinie (Schritt 1), die Perforationslinie R (Schritt 2) und die Koordinaten des Endpunkts c (Schritt 3) und gibt weiterhin erste Schneidebedingungen ein benutzt von einem Startpunkt zu einem Punkt der einen Abstand entfernt von einem Punkt in das Verarbeitungsprogramm (Schritt 4).
Als nächstes wird die Gegenwart/Abwesenheit einer Perforationslinie erkannt in Schritt 5, wenn die Abwesenheit der Perforationslinie erkannt wird, wird ein Punkt 4 mm entfernt von den bereits erkannten Schneidendpunkt c (1 = 4 mm) vorsorglich eingestellt, ein Punkt b zu sein, an dem die Laserbedingungen geschaltet werden (Schritt 12, Schritt 8).
In Schritt 5 wird die Gegenwart einer Perforationslinie erkannt, es wird bestimmt, ob der Perforationslinieneckenradius R ≥ 1mm ist oder nicht, und in Schritt b, wenn R nicht R ≥ 1 mm ist wird ein Punkt 4 mm entfernt von dem bereits erkannten Endpunkt c (1 = 4 mm) vorsorglich eingestellt ein Punkt b zu sein an dem die Laserbedingungen geschaltet werden (Schritt 12, Schritt 8).
In Schritt 6 wird, wenn der Perforationslinieneckenradius R ≥ 1mm ist, ein Punkt 4×Rmm entfernt von dem bereits erkannten Punkt c (1 = 4×Rmm) vorsorglich eingestellt, ein Punkt b zu sein, wo die Schneidebedingungen geschaltet werden (Schritt 12, Schritt 8).
Als nächstes in Schritt 9 wird ein Abstand zwischen dem bereits erkannten Punkt c und einem vorsorglich eingestellten Punkt c beurteilt, ob 1 = 4 mm oder 1 = 4 × R mm ist oder nicht. Falls der Abstand 1 = 4 mm oder 1 4 R mm ist wird de r. vorsorgliche Punkt b eingestellt ein Punkt b zu sein, an dem die Schneidebedingungen praktisch geschaltet werden im Verarbeitungsprogramm in Schritt 10. Falls der Abstand nicht 1 = 4 mm oder 1 = 4 × R mm ist, wird ein vorsorglicher Punkt w richtig gestellt, daß der Abstand 1 = 4 mm oder 1 = 4 × R mm wird in Schritt 13 und ein praktischer Punkt b wird eingestellt in dem Verarbeitungsprogramm in Schritt 10.
Letzthin werden zweite Schneidebedingungen, welche von dem Schaltpunkt b zum Schneidendpunkt benutzt werden, eingestellt in dem Verarbeitungsprogramm (Schritt 11).

Claims

Verfahren zum Schneiden eines Lochs mit vorgegebener Gestalt in ein Werkstück aus metallischem Material mit einem Laserstrahl, umfassend die folgenden Schritte: a) Schneiden des Werkstücks von einem Start/Endpunkt (a,c) bis zu einem Umschaltpunkt (b) entlang der Schneidkurve (3), die dem inneren Umfang des Lochs folgt, wobei der Umschaltpunkt (b) auf der Schneidkurve (3) zu dem Start/Endpunkt (a,c) beabstandet ist und erste Schneidebedingungen (A) verwendet werden; b) Umschalten der ersten Schneidebedingungen (A) auf zweite Schneidebedingungen (B) bei Erreichen des Umschaltpunkts (b); und c) Schneiden des Werkstücks von dem Umschaltpunkt (b) bis zum Start/Endpunkt (a,c) unter Verwendung der zweiten Schneidebedingungen (B); wobei d1) die zweiten Schneidebedingungen (B) so gewählt werden, daß einerseits kein Schneidefehler auftritt, wenn der Laserstrahl zum Start/Endpunkt (a,c) im Schritt c) zurückkehrt und andererseits die Schneidegrabenbreite (d,d0) beim Umschalten der Schneidebedingungen (A,B) am Umschaltpunkt (b) konstant bleibt oder sich nur in einem vorgegebenen Bereich ändert; wobei d2) wenigstens die Impulsspitzenleistung und/oder die Brennpunktposition und/oder der Schneidgasdruck der zweiten Schneidebedingungen jeweils den gleichen Wert aufweisen wie bei den ersten Schneidebedingungen.
Laserschneidverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die ersten Schneidebedingungen (A) umgeschaltet werden auf die zweiten Schneidebedingungen (B) zumindest einer der Parameter Laserausgangsleistung, Impulsfrequenz, Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit bei den ersten Schneidebedingungen (A) reduziert wird mit einem linearen oder schrittförmigen Muster, um somit identisch zu sein mit zumindest einem entsprechenden Parameter, Laserausgangsleistung, Impulsfrequenz, Tastverhältniszyklus und Schneidgeschwindigkeit bei den zweiten Schneidebedingungen (B).
Laserschneidverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneiden des Loches gestartet wird von einer Perforationslinie, wobei die Perforationslinie in Kontakt ist mit dem Umfang des Loches, welches durch das Laserschneiden zu bilden ist und einen Bogen bildet mit einem Radius (R)von 1 mm oder mehr, wobei die ersten Schneidebedingungen (A) geschaltet werden auf die zweiten Schneidebedingungen (B) einen Umfangsabstand von etwa 4 × R entfernt von dem Schneidendpunkt auf dem Lochumfang.
Laserschneidverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneiden des Loches gestartet wird von einer Perforationslinie, wobei die Perforationslinie eine ist, die in Kontakt ist mit dem Umfang des Loches, das durch das Schneiden zu bilden ist und einen Bogen bildet mit einem Radius von weniger als 1 mm, linear verbunden mit dem Umfang des Loches, das durch Laserschneiden zu bilden ist, unter einem vorbestimmten Winkel, und verbunden mit einem Punkt auf dem Lochumfang, wobei die ersten Schneidebedingungen (A) auf die zweiten Schneidebedingungen (B) geschaltet werden einen Umfangsabstand von etwa 4 mm entfernt von dem Schneidendpunkt auf dem Lochumfang.
Laserschneidverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß, falls ein Minimalabstand des durch Laserschneiden zu bildenden Loches etwa weniger oder gleich ist der Dicke des Werkstückes, eine Impulsfrequenz bei den zweiten Schneidebedingungen (A) eingestellt wird auf etwa 20 Hz oder weniger und eine Schneidgeschwindigkeit in den zweiten Schneidebedingungen (B) eingestellt wird, der folgenden Gleichung zu genügen: F < W/T = w/(1/fp) = w · fpwobei F = Schneidgeschwindigkeit (mm/sec) w = Durchmesser des durch den Laserstrahl zu schneidenden Loches (mm) T = Impulsperiode (sec) fp = Impulsfrequenz (Hz).
Laserschneidverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück aus metallischem Material aus weichem Stahl ist.
Vorrichtung zum Schneiden eines Lochs mit vorgegebener Gestalt in ein Werkstück aus metallischem Material mit einem Laserstrahl, umfassend die folgenden Merkmale: a) eine Schneideeinrichtung zum Schneiden des Werkstücks von einem Start/Endpunkt (a,c) bis zu einem Umschaltpunkt (b) entlang einer Schneidkurve (3), die dem inneren Umfang des Lochs folgt, wobei der Umschaltpunkt (b) auf der Schneidkurve (3) zu dem Start/Endpunkt (a,c) beabstandet ist und erste Schneidebedingungen (A) verwendet werden; b) eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen, wenn der Laserstrahl den Umschaltpunkt (b) auf der Schneidkurve (3) erreicht; c) eine Umschalteinrichtung zum Umschalten der ersten Schneidebedingungen (A) auf zweite Schneidebedingungen (B) bei Erreichen des Umschaltpunkts (b); und d) wobei die Schneideeinrichtung das Werkstück von dem Umschaltpunkt (b) bis zum Start/Endpunkt (a,c) die zweiten Schneidbedingungen (B) verwendet; wobei e1) die zweiten Schneidebedingungen (B) so gewählt sind, daß einerseits kein Schneidefehler auftritt, wenn der Laserstrahl zum Start/Endpunkt (a,c) im Schritt c) zurückkehrt und andererseits die Schneidegrabenbreite (d, d0) beim Umschalten der Schneidebedingungen (A,B) am Umschaltpunkt (b) konstant bleibt oder sich nur in einem vorgegebenen Bereich ändert; wobei e2) wenigstens die Impulsspitzenleistung und/oder die Brennpunktposition und/oder der Schneidgasdruck der zweiten Schneidebedingungen jeweils den gleichen Wert aufweisen wie bei den ersten Schneidebedingungen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, welche umfaßt: eine erste Einrichtung zum Bestimmen der Gegenwart einer Perforationslinie, die in Kontakt ist mit dem Umfang des durch Laserschneiden zu bildenden Loches und die einen Bogen von weniger als 1 mm Radius (R) aufweist, der linear in Kontakt ist mit dem Umfang des durch Laserschneiden zu bildenden Loches, unter einem vorbestimmten Winkel, und weiterhin ob Schneiden des Loches gestartet wird von einem Punkt auf dem Lochumfang; eine zweite Einrichtung zum Erfassen eines Punktes in einem Umfangsabstand von etwa 4 mm entfernt vom Schneidendpunkt auf dem Lochumfang, in welchem die ersten Schneidebedingungen (A) auf die zweiten Schneidebedingungen (B) geschaltet werden, wenn die erste Bestimmungseinrichtung die Gegenwart der Perforationslinie, und der Start des Schneidens des Loches von dem vorgegebenen Punkt auf dem Lochumfang bestimmt hat, und eine Einrichtung zum automatischen Anordnen der ersten Laserschneidebedingungen und der zweiten Laserschneidebedingungen relativ zum bestimmten Schaltpunkt.
Laserschneidverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenz in der Breite zwischen dem ersten Graben und dem zweiten Graben weniger als 0,2 mm ist.