WO2025124906A1

WO2025124906A1 - Method for cutting closed contours into a platelike workpiece

Info

Publication number: WO2025124906A1
Application number: PCT/EP2024/083824
Authority: WO
Inventors: Patrick Mach; Michael Krutzke; Markus Blaschka
Original assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Current assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date: 2023-12-12
Filing date: 2024-11-27
Publication date: 2025-06-19
Anticipated expiration: 2026-06-12
Also published as: DE102023134811A1

Abstract

The invention relates to a method for cutting closed contours (11, 12, 13) into a platelike workpiece (10) by means of a laser beam, which is moved over the workpiece (10) by means of a machining head, the advancement speed of the machining head being reduced at a definable distance before the cutting of the contour (11, 12, 13) is completed.

Description

Verfahren zum Schneiden von in sich geschlossenen Konturen in ein tafelförmiges Werkstück Method for cutting self-contained contours into a panel-shaped workpiece

Hintergrund der Erfindung Background of the invention

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Schneiden von in sich geschlossenen Konturen in ein tafelförmiges Werkstück mit einem mittels eines Bearbeitungskopfs über das Werkstück bewegten Laserstrahl. The invention relates to methods for cutting self-contained contours into a panel-shaped workpiece using a laser beam moved over the workpiece by means of a machining head.

Solche in sich geschlossenen Konturen können beispielsweise als Aussparungen für Innenlochbohrungen oder dergleichen in das Werkstück eingebracht werden. Das Gutteil ist in diesem Fall das Restwerkstück, während die herausgeschnittenen Konturen Abfallteile sind. Im umgekehrten Fall sind die herausgeschnittenen Teile die Gutteile und das zurückbleibende Restgitter bildet das Abfallteil. Such self-contained contours can be incorporated into the workpiece, for example, as recesses for internal holes or similar. In this case, the good part is the remaining workpiece, while the cut-out contours are waste parts. Conversely, the cut-out parts are the good parts, and the remaining skeleton forms the waste part.

Die Bahn des Bearbeitungskopfs wird dabei in der Regel derart programmiert, dass der Anfangspunkt und der Endpunkt des Konturschnitts identisch sind. Nach Erreichen des Endpunkts wird der Laser abgeschaltet. Das Freischneiden der Kontur erfolgt jedoch bereits vor dem Erreichen des Startpunkts der Laserbahn. Aufgrund des Gewichts der ausgeschnittenen Teile können diese nach unten kippen, während der Laser noch aktiv ist. Dadurch ergeben sich Unregelmäßigkeiten an der Kontur im Bereich des Anfangs- und Endpunkts des Konturschnitts. Diese Unregelmäßigkeiten können Verfärbungen des Materials durch einen zu hohen Wärmeeintrag oder Spritzer von Materialschmelze oder Konturverletzungen sein. Diese Unregelmäßigkeiten sind unerwünscht und können auch ein Nachbearbeiten des Gutteils erforderlich machen. The path of the machining head is usually programmed so that the starting point and end point of the contour cut are identical. Once the end point is reached, the laser is switched off. However, the contour is cut free before the laser path reaches the starting point. Due to the weight of the cut-out parts, these can tip downward while the laser is still active. This results in irregularities in the contour in the area of the starting and end points of the contour cut. These irregularities can be discoloration of the material due to excessive heat input, splashes of molten material, or contour defects. These irregularities are undesirable and may also require remachining of the finished part.

Zur Reduzierung dieser Probleme wurde daher in der DE 102015221 243 A1 vorgeschlagen, den Laserstrahl bereits beim Abkippen des ausgeschnittenen Teils nach dem Freischneiden abzuschalten, d.h. vor dem Wiedererreichen des Anfangspunkts der Schnittbahn. Aufgrund des kreisförmigen Durchmessers des Laserstrahls kann es bei einer Abschaltung des Laserstrahls unmittelbar nach dem Freischneiden der Kontur allerdings zur Ausbildung einer Anfahrnase kommen, das heißt einem kleinen, über die Schnittkante der Kontur vorstehenden Materialteil , das vom Laserstrahl nicht erfasst wird, wenn der Laserstrahl schon vor dem Wiedererreichen des Anfangspunkts des Schnitts abgeschaltet wird. To reduce these problems, it was therefore proposed in DE 102015221 243 A1 to switch off the laser beam when the cut-out part tilts after free cutting, ie before the starting point of the cutting path is reached again. Due to the circular diameter of the However, if the laser beam is switched off immediately after the contour has been cut free, a nose may form, i.e. a small piece of material protruding beyond the cutting edge of the contour that is not picked up by the laser beam if the laser beam is switched off before the starting point of the cut is reached again.

Aufgabe der Erfindung Object of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die beim Schneiden von in sich geschlossenen Konturen auftretenden Unregelmäßigkeiten im Bereich des Schnittendes weiter reduziert werden können. The invention is based on the object of providing a method with which the irregularities occurring in the area of the cut end when cutting closed contours can be further reduced.

Beschreibung der Erfindung Description of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Schneiden von in sich geschlossenen Konturen in ein tafelförmiges Werkstück mit einem mittels eines Bearbeitungskopfs über das Werkstück bewegten Laserstrahl, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in einem vorgebbaren Abstand vor dem Erreichen des Schnittendes der Kontur die Vorschubgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfs reduziert wird. This object is achieved according to the invention by a method for cutting self-contained contours into a panel-shaped workpiece with a laser beam moved over the workpiece by means of a machining head, which is characterized in that the feed rate of the machining head is reduced at a predeterminable distance before reaching the cutting end of the contour.

Die Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen. The subclaims relate to preferred embodiments.

Durch das erfindungsgemäße Reduzieren des Vorschubs des Bearbeitungskopfs in einem vordefinierbaren Abstand zum programmierten Schnittende wird der Schneidfrontnachlauf des Laserschnitts abgebaut, sodass die Schneidfront einen Winkel von nahe 90° zur Werkstückoberfläche einnimmt. Damit können die Materialverfärbungen im Bereich des Schnittendes reduziert werden. Das programmierte Schnittende kann dabei bevorzugt mit dem Anfangspunkt des Konturschnitts zusammenfallen. Das Herunterfahren der Vorschubgeschwindigkeit kann beispielsweise in einem Abstand von 2 mm bis 8 mm vor dem Erreichen des Schnittendes eingeleitet werden. Dabei kann die Vorschubgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfs vorzugsweise bis auf 0,5 m/min, insbesondere bis auf 0,1 m/min, reduziert werden. By reducing the feed rate of the machining head at a predefined distance from the programmed cut end, the cutting front lag of the laser cut is reduced, so that the cutting front assumes an angle of almost 90° to the workpiece surface. This can reduce material discoloration in the area of the cut end. The programmed cut end can preferably coincide with the starting point of the contour cut. The feed rate reduction can be initiated, for example, at a distance of 2 mm to 8 mm before reaching the end of the cut. The feed rate of the machining head can preferably be reduced to 0.5 m/min, in particular to 0.1 m/min.

Vorzugsweise kann außerdem in einem vorgebbaren Abstand vor dem Erreichen des Schnittendes der Kontur der Laserstrahl gepulst und/oder mit reduzierter Leistung betrieben werden. Auch durch diese Maßnahme lassen sich Verfärbungen des Materials weiter verringern. Dabei hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Laserstrahl in dem vorgebbaren Abstand vor dem Erreichen des Schnittendes der Kontur mit einer Pulsfrequenz von 100 Hz und einer Leistung zwischen 400 W und 1500 W betrieben wird. Preferably, the laser beam can also be pulsed and/or operated at reduced power at a predefined distance before reaching the cutting end of the contour. This measure can also further reduce discoloration of the material. It has proven advantageous to operate the laser beam at a pulse frequency of 100 Hz and a power between 400 W and 1500 W at the predefined distance before reaching the cutting end of the contour.

Wenn die Vorschubgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfs und die Pulsfrequenz und Leistung des Laserstrahls zeitgleich und linear reduziert werden, können Materialverfärbungen durch die starke Reduktion der Streckenenergie des Laserschnitts fast vollständig vermieden werden. If the feed rate of the processing head and the pulse frequency and power of the laser beam are reduced simultaneously and linearly, material discoloration can be almost completely avoided due to the strong reduction in the energy per unit length of the laser cut.

Das vollständige Freischneiden der Kontur kann durch eine Abstandsmessung zwischen Bearbeitungskopf und Werkstück und/oder durch eine optische Sensoreinrichtung erkannt werden. Wird das vollständige Freischneiden von der Abstandsmess- und/oder der optischen Sensoreinrichtung angezeigt, kann der Laserstrahl abgeschaltet werden. Dies verhindert ein Auftreffen des Laserstrahls auf ein bereits freigeschnittenes und abgekipptes Werkstückteil, das zu Schmelzespritzern oder Konturverletzungen führen kann. Der Abstand zwischen Bearbeitungskopf und Werkstück kann beispielsweise kapazitiv gemessen werden. Complete cutting of the contour can be detected by a distance measurement between the machining head and the workpiece and/or by an optical sensor device. If complete cutting is indicated by the distance measurement and/or the optical sensor device, the laser beam can be switched off. This prevents the laser beam from striking a workpiece part that has already been cut free and tilted, which could lead to melt splashes or contour damage. The distance between the machining head and the workpiece can be measured capacitively, for example.

Die Prozesssicherheit kann erhöht werden, wenn sowohl durch eine Abstandsmessung als auch durch eine optische Kontrolle das Freischneiden der Kontur überprüft und das Abschalten des Laserstrahls ausgelöst wird. Bei einer abrupten Änderung des Abstands zwischen Bearbeitungskopf und Werkstück sowie einer gleichzeitigen Änderung der Intensität des von der optischen Sensoreinrichtung erfassten Streulichts kann das Freischneiden der Kontur zuverlässig erkannt und der Laserstrahl abgeschaltet werden. Bei alleiniger Verwendung eines Abstandsmesssignals kann es beispielsweise aufgrund von Schwingungen des tafelförmigen Werkstücks zu Fehlabschaltungen des Laserstrahls kommen. Um diese Fehlabschaltungen zu vermeiden, kann das Streulicht im Bereich des Schnittendes erfasst werden. Aufgrund der reduzierten Vorschubgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfs in diesem Bereich nimmt die Intensität des Streulichts dort zu. Ein Anstieg der Intensität des Streulichts kann somit zur Plausibilisierung des Erkennens des Freischneidens der Kontur durch einen Anstieg des Abstandsmesssignals herangezogen werden. Process reliability can be increased by checking the contour clearance and triggering the laser beam shutdown using both a distance measurement and an optical control. In the event of an abrupt change in the distance between the machining head and the workpiece, as well as A simultaneous change in the intensity of the scattered light detected by the optical sensor device allows the contour cutting to be reliably detected and the laser beam to be switched off. Using a distance measurement signal alone can lead to false shutdowns of the laser beam, for example due to vibrations in the sheet-like workpiece. To avoid these false shutdowns, the scattered light can be detected in the area of the cutting end. Due to the reduced feed rate of the machining head in this area, the intensity of the scattered light increases there. An increase in the intensity of the scattered light can thus be used to verify the plausibility of detecting the contour cutting through an increase in the distance measurement signal.

Zur Vermeidung einer Anfahrnase an der Schnittkante kann zu Beginn des Konturschnitts der Laserstrahl einen Bruchteil seines Durchmessers weit und senkrecht zur programmierten Schnittbahn vom Bearbeitungskopf in die Kontur hinein bewegt, wenn diese das herzustellende Gutteil ist, oder in das Restwerkstück hinein bewegt, wenn dieses das Gutteil ist, der Bearbeitungskopf zurück auf den Anfangspunkt der programmierten Schnittbahn gefahren, und die Kontur geschnitten werden. Während des Verfahrens des Bearbeitungskopfes zurück auf den Anfangspunkt der programmierten Schnittbahn kann der Laserstrahl abgeschaltet sein, welcher vor dem anschließenden Schneiden der Kontur wieder eingeschaltet wird. Anstelle einer Materialnase entsteht dadurch eine kleine Mulde in der Schnittkante, die optisch in der Regel leichter zu tolerieren ist als ein Materialvorsprung. To avoid a nose at the cutting edge, at the start of the contour cut, the laser beam can be moved a fraction of its diameter and perpendicular to the programmed cutting path from the machining head into the contour if this is the finished part to be produced, or into the remaining workpiece if this is the finished part, the machining head can be moved back to the starting point of the programmed cutting path, and the contour can be cut. While the machining head is moving back to the starting point of the programmed cutting path, the laser beam can be switched off, but is switched on again before the subsequent cutting of the contour. Instead of a material nose, this creates a small depression in the cutting edge, which is generally easier to tolerate visually than a material protrusion.

Zusätzlich oder alternativ kann vor dem vollständigen Freischneiden der Kontur der Laserstrahl einen Bruchteil seines Durchmessers weit vom Bearbeitungskopf in die Kontur hinein bewegt werden, wenn diese das herzustellende Gutteil ist, oder in das Restwerkstück hinein, wenn dieses das Gutteil ist, und in dieser Position das Freischneiden der Kontur vollendet werden. Auch durch diese Maßnahme entsteht eine kleine Mulde in der Schnittkante. Vorzugsweise kann dabei der Laserstrahl 5 mm vor Erreichen des Endpunkts des Freischneidens in einem Winkel von 45° in das Gutteil hineinbewegt werden. Die Bewegung des Laserstrahls in das Gutteil hinein kann beispielsweise 0,1 bis 0,2 mm betragen, sodass die dadurch in der Schnittkante entstehende Mulde kaum wahrnehmbar ist. Additionally or alternatively, before completely cutting out the contour, the laser beam can be moved a fraction of its diameter from the machining head into the contour, if this is the finished part to be produced, or into the remaining workpiece, if this is the finished part, and the contour cutting can be completed in this position. This measure also creates a small depression in the cutting edge. Preferably, the laser beam can be moved 5 mm before reaching the end point of the cutting at an angle of 45° into the The movement of the laser beam into the workpiece can be, for example, 0.1 to 0.2 mm, so that the resulting depression in the cutting edge is barely noticeable.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Laserschneidmaschine zur Bearbeitung von tafelförmigen Werkstücken mit einem Bearbeitungskopf zur Führung eines Laserstrahls und einer Steuereinrichtung zur Regelung des Vorschubs des Bearbeitungskopfs und des Laserstrahls, wobei die Laserschneidmaschine zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. The invention also relates to a laser cutting machine for machining panel-shaped workpieces, comprising a machining head for guiding a laser beam and a control device for regulating the feed of the machining head and the laser beam, wherein the laser cutting machine is configured to carry out a method according to the invention.

Insbesondere kann die Laserschneidmaschine mit einer Einrichtung zur Messung des Abstands zwischen dem Bearbeitungskopf und einem Werkstück und mit einer optischen Sensoreinrichtung zur Erfassung von Streulicht ausgerüstet sein. In particular, the laser cutting machine can be equipped with a device for measuring the distance between the processing head and a workpiece and with an optical sensor device for detecting scattered light.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung. Erfindungsgemäß können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen zweckmäßigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Further features and advantages of the invention will become apparent from the description, the claims, and the drawings. According to the invention, the features mentioned above and those further described can be used individually or in combination in any convenient way. The embodiments shown and described are not intended to be exhaustive, but rather are exemplary in nature for describing the invention.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung Detailed description of the invention and drawing

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines tafelförmigen Werkstücks mit durch einen Laserstrahl erzeugten Bohrungsausschnitten; Fig. 1 shows a schematic representation of a sheet-shaped workpiece with bore cutouts produced by a laser beam;

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Laserstrahls am Beginn und am Ende des Schneidens eines Bohrungsausschnitts des Werkstücks aus Fig.1 ; Fig. 3 zeigt ein Diagramm der Abstandsmessung des Bearbeitungskopfs einer Laserschneidmaschine zur Erkennung des Freischneidens eines Bohrungsausschnitts; Fig. 2 shows a schematic representation of the laser beam at the beginning and at the end of cutting a bore section of the workpiece from Fig. 1; Fig. 3 shows a diagram of the distance measurement of the machining head of a laser cutting machine for detecting the free cutting of a hole section;

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Laserstrahls am Beginn und am Ende des Schneidens eines Bohrungsausschnitts mit einer Maßnahme zur Vermeidung/Reduzierung einer Anfahrnase im Bohrungsausschnitt; und Fig. 4 shows a schematic representation of the laser beam at the beginning and end of cutting a bore section with a measure to avoid/reduce a starting nose in the bore section; and

Fig. 5 zeigt die gesamte Bahn des Laserstrahls zum Schneiden einesFig. 5 shows the entire path of the laser beam for cutting a

Bohrungsausschnitts mit der Maßnahme aus Fig. 4. Hole section with the measure from Fig. 4.

Fig. 1 zeigt ein tafelförmiges Werkstück 10, beispielsweise ein Stahlblech, aus dem zwei kreisförmige Bohrungsausschnitte 11 , 12 herausgeschnitten wurden. Außerdem ist die Bahn 14, 15 eines Laserstrahls 17 (Fig. 2) zum Schneiden eines dritten Bohrungsausschnitts 13 in das Werkstück 10 eigezeichnet. Dazu wird der Laserstrahl 17 zunächst in der Mitte des Bohrungsausschnitts 13 eingestochen und dann der Laserstrahl 17 auf einer radialen Bahn 14 nach außen bewegt, bis am Punkt 16 der gewünschte Außendurchmesser des Bohrungsausschnitts 13 erreicht ist. Vom Punkt 16 an wird der Laserstrahl 17 auf einer Kreisbahn 15 geführt, bis das Material des Bohrungsausschnitts 13 kurz vor Erreichen des Punktes 16 vollständig freigeschnitten ist und aus dem Werkstück 10 herausfällt. Fig. 1 shows a panel-shaped workpiece 10, for example a steel sheet, from which two circular bore cutouts 11, 12 have been cut out. In addition, the path 14, 15 of a laser beam 17 (Fig. 2) for cutting a third bore cutout 13 into the workpiece 10 is drawn. For this purpose, the laser beam 17 is first pierced in the center of the bore cutout 13 and then the laser beam 17 is moved outwards on a radial path 14 until the desired outer diameter of the bore cutout 13 is reached at point 16. From point 16 onwards, the laser beam 17 is guided on a circular path 15 until the material of the bore cutout 13 is completely cut free shortly before reaching point 16 and falls out of the workpiece 10.

Am Punkt 16 erfährt das Werkstück 10 dabei einen relativ hohen Wärmeeintrag durch den Laserstrahl 17, da dieser zunächst von der radialen Bahn 14 aus auf den Punkt 16 trifft und von dort aus auf die kreisförmige Bahn 15 umgelenkt wird. Am Ende der Kreisbahn 15 erfolgt erneut ein Wärmeeintrag durch den Laserstrahl 17 im Bereich des Punktes 16. Außerdem kann der Bohrungsausschnitt 13 nach dem Freischneiden nach unten abkippen. Dies führt zu Unregelmäßigkeiten 11.1 , 12.1 in den Schnittkanten 11 .2, 12.2 der Bohrungsausschnitte 11 bis 13 wie am Beispiel der Bohrungsausschnitte 11 und 12 gezeigt ist. Diese Unregelmäßigkeiten können Matenalverfärbungen, Spritzer von Schmelze oder Anfahrnasen 18 (Fig. 2) sein. At point 16, the workpiece 10 experiences a relatively high heat input from the laser beam 17, as the laser beam first hits point 16 from the radial path 14 and is then deflected onto the circular path 15. At the end of the circular path 15, heat is again input from the laser beam 17 in the area of point 16. In addition, the bore cutout 13 can tilt downwards after cutting. This leads to irregularities 11.1, 12.1 in the cutting edges 11.2, 12.2 of the bore cutouts 11 to 13, as shown in the example of Bore sections 11 and 12 are shown. These irregularities can be material discolorations, splashes of melt, or starting noses 18 (Fig. 2).

Zur Minimierung dieser Unregelmäßigkeiten 11.1 , 12.1 wird der Vorschub des Laserstrahls 17 vor der Fertigstellung der Kreisbahn 15, d.h. vor dem vollständigen Freischneiden des Bohrungsausschnitts 13 in der Geschwindigkeit von V auf V‘ reduziert, wie Fig. 2 verdeutlicht. Vorzugsweise beträgt die Geschwindigkeit V dabei nur noch 0,5m/min. In der stark vergrößerten und schematischen Darstellung der Fig. 2 ist der kreisförmige Querschnitt des Laserstrahls 17 am Beginn der Kreisbahn 15 und 17' am Ende der Kreisbahn 15 zu erkennen. Bei Erreichen der Position 17' ist der Bohrungsausschnitt 13 vollständig freigeschnitten., und der Laserstrahl 17' kann an dieser Position abgeschaltet werden. Dabei bleibt jedoch eine sogenannte Anfahrnase 18 des Werkstücks 10 bestehen und ragt in den Bohrungsausschnitt 13 hinein. Diese Nase 18 wird vom kreisförmigen Querschnitt des Laserstrahls 17, 17' und dem Abschalten des Laserstrahls 17' vor dem Wiedererreichen der Startposition 17 verursacht. To minimize these irregularities 11.1, 12.1, the feed rate of the laser beam 17 is reduced from V to V' before the circular path 15 is completed, i.e. before the bore cutout 13 is completely cut free, as shown in Fig. 2. The speed V is preferably only 0.5 m/min. The greatly enlarged and schematic illustration in Fig. 2 shows the circular cross-section of the laser beam 17 at the beginning of the circular path 15 and 17' at the end of the circular path 15. When the position 17' is reached, the bore cutout 13 is completely cut free, and the laser beam 17' can be switched off at this position. However, a so-called approach nose 18 of the workpiece 10 remains and projects into the bore cutout 13. This nose 18 is caused by the circular cross-section of the laser beam 17, 17' and the switching off of the laser beam 17' before reaching the starting position 17 again.

Neben der Reduktion der Vorschubgeschwindigkeit V kann außerdem die Leistung des Laserstrahls 17' beispielsweise auf 1500 W bis 400 W reduziert werden. Außerdem lässt sich auch die Pulsfrequenz des Laserstrahls 17' von beispielsweise 20.000 Hz auf 100 Hz herabsetzen. Diese Maßnahmen führen zu einer Verminderung der Streckenenergie und damit zu einer weiteren Reduktion der Unregelmäßigkeiten 11.1 , 12.1 an den Schnittkanten 11 .2, 12.2. In addition to reducing the feed rate V, the power of the laser beam 17' can also be reduced, for example, to 1500 W to 400 W. Furthermore, the pulse frequency of the laser beam 17' can also be reduced from, for example, 20,000 Hz to 100 Hz. These measures lead to a reduction in the energy per unit length and thus to a further reduction of the irregularities 11.1, 12.1 at the cutting edges 11.2, 12.2.

Zur sicheren Erkennung des Freischneidens des Bohrungsausschnitts 13 und damit der Möglichkeit, den Laserstrahl 17' rechtzeitig abzuschalten, um einen unnötigen Wärmeeintrag in das Werkstück 10 zu vermeiden, kann gemäß Fig. 3 in einem Endabschnitt der Bahn 15 des Laserstrahls 17 der Abstand 19 zwischen dem Bearbeitungskopf zur Führung des Laserstrahls 17 und dem Werkstück 10 überwacht werden. Wenn der Bohrungsabschnitt 13 vollständig freigeschnitten ist, fällt er aus dem Werkstück 10 heraus. Dadurch vergrößert sich der Abstand zwischen Werkstück 10 und Laserbearbeitungskopf. Bei Überschreiten eines Schwellwertes SA durch den Abstand 19 wird der Laserstrahls 17' abgeschaltet. Dabei kann die Abstandsmessung zusätzlich durch ein optisches Messsignal plausibi lisiert werden. Durch die Reduktion der Vorschubgeschwindigkeit von V auf V erhöht sich die Intensität des Streulichts auf der Laserbahn 15, was beispielsweise durch eine Fotodiode detektiert werden kann. Fällt ein Anstieg des Abstands 19 über den Schwellwert SA mit einer Intensitätserhöhung des Streulichts zusammen, kann sicher davon ausgegangen werden, dass der Bohrungsausschnitt 13 freigeschnitten wurde und damit der Laserstrahl 17' abgeschaltet werden kann. Das programmierte Bahnende des Bearbeitungskopfs ist zum Zeitpunkt tA erreicht, d.h. nach Abschalten des Laserstrahls. To reliably detect the cutting of the bore section 13 and thus the possibility of switching off the laser beam 17' in time to avoid unnecessary heat input into the workpiece 10, the distance 19 between the processing head for guiding the laser beam 17 and the workpiece 10 can be monitored in an end section of the path 15 of the laser beam 17, as shown in Fig. 3. When the bore section 13 is completely cut free, it falls out of the workpiece 10. This increases the distance between the workpiece 10 and the laser processing head. If a threshold value SA through the distance 19, the laser beam 17' is switched off. The distance measurement can also be checked for plausibility by an optical measurement signal. By reducing the feed rate from V to V, the intensity of the scattered light on the laser path 15 increases, which can be detected, for example, by a photodiode. If an increase in the distance 19 above the threshold value SA coincides with an increase in the intensity of the scattered light, it can be safely assumed that the bore section 13 has been cut free and the laser beam 17' can therefore be switched off. The programmed end of the path of the machining head is reached at time tA, ie after the laser beam is switched off.

Die Fig. 4 und Fig. 5 verdeutlichen eine Maßnahme, mit der die Anfahrnase 18 aus Fig. 2 auf eine kleinere Nase 18' reduziert werden kann. Dazu wird der Laserstrahl 17' in einem Endabschnitt 15.1 der Laserbahn 15 um eine Strecke d von beispielsweise 0,1 bis 0,2 mm in das Werkstück 10 hineingefahren. Fig. 4 zeigt die Endposition 17' des Laserstrahls beim Abschalten und die verkleinerte Anfahrnase 18‘. In Fig. 5 ist die gesamte programmierte Laserbahn 15' mit dem schräg in das Werkstück 10 hinein verlaufenden Endabschnitt 15.1 ' dargestellt. Der dabei erreichte Endpunkt 20 des Laserstrahls 17' befindet sich radial außerhalb des Startpunkts 16 der Laserbahn 15‘. Dadurch entsteht eine kleine Mulde im Werkstück 10. Die Anfahrnase 18, 18' kann sogar vollständig vermieden werden, wenn zusätzlich die in Fig. 1 gezeigte radiale Laserbahn 14 bis zum radialen Abstand des Punktes 20 verlängert wird, bevor mit dem Schneiden der Kreisbahn 15 begonnen wird. Fig. 4 and Fig. 5 illustrate a measure by which the approach nose 18 from Fig. 2 can be reduced to a smaller nose 18'. For this purpose, the laser beam 17' is moved into the workpiece 10 in an end section 15.1 of the laser path 15 by a distance d of, for example, 0.1 to 0.2 mm. Fig. 4 shows the end position 17' of the laser beam when switched off and the reduced approach nose 18'. Fig. 5 shows the entire programmed laser path 15' with the end section 15.1' running obliquely into the workpiece 10. The end point 20 of the laser beam 17' reached in this way is located radially outside the starting point 16 of the laser path 15'. This creates a small depression in the workpiece 10. The approach nose 18, 18' can even be completely avoided if the radial laser path 14 shown in Fig. 1 is additionally extended to the radial distance of the point 20 before cutting the circular path 15 begins.

Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Werkstück 10 das Gutteil, während die Bohrungsausschnitte 11 , 12 und 13 Abfallteile bilden. Das erfindungsgemäße Verfahren mit den verschiedenen Maßnahmen zur Reduktion der Unregelmäßigkeiten 11.1 und 12.1 lässt sich in analoger Weise durchführen, wenn die Ausschnitte 11 , 12 und 13 die Gutteile und das Restwerkstück 10 das Abfallteil ist. Der Laserstrahl 17 wir in diesem Fall in Fig. 1 radial von außen auf die Kreisbahn 15 zugeführt. Zur Verringerung von Anfahrnasen 18 wird vor dem Freischneiden der Ausschnitte 11 , 12 und 13 der Laserstrahl 17 in diese Gutteile 12 bis 13 und nicht in das Werkstück 10 hinein bewegt. Die Veränderungen der Laserstrahlparameter wie Vorschubgeschwindigkeit, Leistung und Pulsfrequenz sind unabhängig davon, welche Teile die Gutteile sind. Ebenso bleibt das Erkennen des Freischneidens der Ausschnitte 11 bis 13 über eine Abstandsmessung mit optionaler optischer Plausibilisierung und damit das automatische Abschalten des Laserstrahls unverändert, wenn die Ausschnitte 11 bis 13 die Gutteile sind. In the embodiment shown in the figures, the workpiece 10 is the good part, while the bore cutouts 11, 12 and 13 form waste parts. The method according to the invention with the various measures for reducing the irregularities 11.1 and 12.1 can be carried out in an analogous manner if the cutouts 11, 12 and 13 are the good parts and the remaining workpiece 10 is the waste part. In this case, in Fig. 1, the laser beam 17 is fed radially from the outside onto the circular path 15. To reduce approach noses 18, before cutting out the cutouts 11, 12 and 13, the laser beam 17 is directed into these good parts 12 to 13 and not into the workpiece 10 is moved into it. The changes in the laser beam parameters, such as feed rate, power, and pulse frequency, are independent of which parts are the good parts. Likewise, the detection of the free cutting of cutouts 11 to 13 via a distance measurement with optional optical plausibility check, and thus the automatic shutdown of the laser beam, remains unchanged if cutouts 11 to 13 are the good parts.

Claims

Patent claims

1. Method for cutting self-contained contours (11, 12, 13) into a panel-shaped workpiece (10) with a laser beam (17, 17') moved over the workpiece (10) by means of a machining head, characterized in that the feed rate (V') of the machining head is reduced at a predeterminable distance before reaching the cutting end of the contour (11, 12, 13).

2. Method according to claim 1, characterized in that the feed rate (V') of the machining head is reduced to 0.5 m/min, in particular to 0.1 m/min.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that at a predeterminable distance before reaching the cutting end of the contour (11, 12, 13) the laser beam (17, 17') is pulsed and/or operated with reduced power.

4. Method according to claim 3, characterized in that the laser beam (17, 17') is operated at the predeterminable distance before reaching the cutting end of the contour (11, 12, 13) with a pulse frequency of 100 Hz and a power between 400 W and 1500 W.

5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the feed rate (V') of the machining head and the pulse frequency and power of the laser beam (17, 17') are reduced simultaneously and linearly.

6. Method according to claim one of the preceding claims, characterized in that the complete cutting of the contour (11, 12, 13) by a distance measurement between the machining head and the workpiece (10) and/or by an optical sensor device.

7. Method according to claim 6, characterized in that the distance (19) between the machining head and the workpiece is measured capacitively.

8. Method according to claim 6 or 7, characterized in that in the event of an abrupt change in the distance (19) between the machining head and the workpiece (10) and a simultaneous change in the intensity of the scattered light detected by the optical sensor device, the free cutting of the contour (11, 12, 13) is detected and the laser beam (17, 17') is switched off.

9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at the start of the contour cut (15) the laser beam (17) is moved a fraction of its diameter and perpendicular to the programmed cutting path from the machining head into the contour (13) if this is the good part to be produced, or into the remaining workpiece (10) if this is the good part, and the machining head is moved back to the starting point of the programmed cutting path (15) and the contour (13) is cut.

10. Method according to one of the preceding claims, characterized in that before the contour (13) is completely cut free, the laser beam (17') is moved a fraction of its diameter from the processing head into the contour (13) if this is the good part to be produced, or into the remaining workpiece (10) if this is the good part, and in this position the cutting free of the contour (13) is completed.

11. Method according to claim 10, characterized in that the laser beam is moved into the workpiece (10, 13) at an angle of 45° 5 mm before reaching the end point of the free cutting.

12. Method according to one of claims 9 to 11, characterized in that the laser beam is moved 0.1 to 0.2 mm into the workpiece (10, 13).

13. Laser cutting machine for machining panel-shaped workpieces (10) with a machining head for guiding a laser beam (17, 17') and a control device for regulating the feed rate (V, V') of the machining head and the laser beam (17, 17'), characterized in that it is designed to carry out a method according to one of claims 1 to 12.

14. Laser cutting machine according to claim 13, characterized in that it is equipped with a device for measuring the distance (d) between the processing head and a workpiece (10) and with an optical sensor device for detecting scattered light.