雷射束加工系統和雷射束加工方法
2023-04-29 21:46:31
專利名稱：雷射束加工系統和雷射束加工方法
技術領域：
本發明涉及一種採用雷射束來切割工件的雷射束加工系統，尤其涉及在加工中斷以後重新開始加工時改善加工缺陷。
圖18描述了一種雷射束加工系統的結構。控制裝置中1，CPU(中央處理單元)2根據ROM(只讀存儲器)3中存儲的程序，讀取RAM(隨機存取存儲器)4中存儲的工作程序，並控制整個雷射束加工系統。除了加工程序以外，RAM4還存儲加工條件數據等。一I/O單元5轉換CPU2輸出的控制信號，並將得到的控制信號發送至一雷射振蕩器6，其響應於接收到的控制信號進行雷射束7的發射、停止、改變輸出等。將雷射束7通過一鏡面8傳送到一雷射束加工裝置9。
雷射束加工裝置9有一個用來固定工件10的工作檯和一個用雷射束輻照工件10的加工頭12。引入加工頭12的雷射束7由安裝在加工頭內的聚光器(light gatherer)來聚集，並通過一噴嘴12a輻照到工件10上。同時，加工氣體(未圖示)也通過該噴嘴噴射到工件上。雷射束加工裝置9還配備有伺服電機13和14，用來控制工作檯11沿X和Y軸兩個方向的運動。伺服電機13和14分別與控制裝置1中的伺服放大器15和16相連，並響應於CPU2發出的控制信號，通過放大器來控制伺服電機旋轉。還有一個沿Z軸方向控制雷射束輻照到工件10上的焦點位置的移動系統，其描述從略。通過一CRT/MDI(示波器/移動距離指示器)單元17將指令傳送給雷射束加工系統，並設定系統的參數。
圖19是普通雷射束加工系統的功能方框圖。下面結合圖19討論方框的功能和結構。控制裝置1中，程序分析部分18分析加工程序的指令內容，並將指令發送到移動指令部分19或者加工條件指令部分20。當從程序分析部分18接收加工條件指令時，加工條件指令部分20響應於該指令從加工條件記錄部分21調用加工條件數據，並設定加工條件。如果加工條件值是直接在程序中指定的，則將這些值作為加工條件數據而設定加工條件。加工條件數據是根據工件材料及其板厚度而設定的穿孔條件、切割條件等數據，將雷射輸出、佔空比、頻率穿孔時間等設定為雷射振蕩器加工條件，並將速度設定為使工件相對於雷射束作相對運動的雷射束加工裝置的移動條件。如果從程序分析部分18接收到一移動指令，則移動指令部分19由加工程控路徑產生一個移動距離，並建立加工條件速度。中斷/再啟動判定部分22判定發生緊急情況時產生的緊急停止、要由饋送保持指令指定的人為暫時停止、要由加工再啟動指令指定的加工再啟動(如後續循環啟動指令)等，並根據該判定，將停止/再啟動信號傳送到移動指令部分19和加工條件指令部分20。收到停止/再啟動判定信號以後，移動指令部分19和加工條件指令部分20產生移動指令和加工條件指令，並將它們輸出到雷射振蕩器6和雷射束加工裝置9。
圖20A描述了一例雷射束加工系統的加工程序，圖20B描述的是相應於該加工程序的加工步驟流程。下面結合圖20討論該加工操作。
程序分析部分18分析加工程序行N01上的指令(穿孔條件選擇指令)，並輸出該穿孔條件選擇指令。在收到穿孔條件選擇指令以後，加工條件指令部分20在步驟S100調用存儲在加工條件記錄部分21中的穿孔條件數據，並設置穿孔條件(穿孔就是在加工開始時刻形成一個孔，而穿孔條件數據是雷射輸出、佔空比、頻率、穿孔時間等)。同樣，程序分析部分18分析加工程序行N02上的指令(穿孔執行指令)，並輸出穿孔執行指令。輸入穿孔執行指令後，加工條件指令部分20將雷射束輻射信號輸出到雷射振蕩器，並在步驟S101中等待一段由穿孔條件設定的穿孔時間。同時，形成一個通孔(完成穿孔)。同樣，程序分析部分18分析加工程序行N03上的指令(切割條件選擇指令)，並輸出該切割條件選擇指令。輸入切割條件選擇指令後，加工條件指令部分20在步驟S102調用切割條件數據並設定切割條件。同樣，程序分析部分18分析加工程序行N04至N98上的指令(使工作檯根據切割形狀而移動的移動指令)，並輸出該移動指令。輸入移動指令後，移動指令部分18驅動伺服電機，使工作檯以步驟S103的切割條件中設定的速度移動。從而使工件切割出所要求的形狀。隨後，程序分析部分18分析加工程序行N99上的指令(切割結束指令)，並輸出切割結束指令。輸入切割結束指令後，加工條件指令部分20在步驟S104關斷雷射束和加工氣體。一個工件的加工就此完成。
如果由於發生告警或在沿程序路徑(步驟S103)切割期間的進給保持指令而給出暫停指令，則中斷/再啟動判定部分接收該暫停信號並輸出一加工中斷判定信號。當接收到該加工中斷判定信號後，移動指令部分輸出一使工作檯停止移動的停止指令，而加工條件指令部分輸出一停止用雷射束輻照以及噴射加工氣體等的停止指令。隨後，如果由一過程啟動指令而給出一加工繼續指令，則重新啟動雷射束加工。
圖21是加工再啟動時的流程圖。下面參照圖21討論再啟動時的運行。當給出加工再啟動指令時，中斷/再啟動判定部分接收加工再啟動指令、判定加工再啟動，並輸出一加工再啟動判定信號。輸入加工再啟動判定信號後，加工條件指令部分將加工氣體噴射、雷射束輻照等所要求的狀態恢復到步驟S105處的暫停(包含加工條件)之前的狀態。接著，移動指令部分在步驟S106處輸出一再啟動移動指令，重新啟動切割。
圖22描述的是如何進行雷射切割的。當用雷射束7對工件10進行切割時，在切割的過程中，工件10的底面10b滯後於頂面10a(如圖22和23中所示的m)。工件越厚並且加工速度越快，則出現上述情況越明顯(如圖23中所示)。所以，如果在切割期間給出暫停指令並且加工因此而停止，則工件的頂面被切割，但在底面停止的位置處留有一個未被切割的部分。在這以後，如果在這種狀態下給出加工再啟動指令，並且在如先前停止之前相同的切割條件啟動切割，則由於切割再啟動中形成的未切割部分m而使啟動時的熔化金屬流變得更糟；容易出現加工缺陷。
所以，本發明的目的在於提供一種雷射束加工系統，這種系統能夠在再啟動點處選擇最佳加工條件，並且在包括緊急停止的切割暫停以後再啟動切割時能夠再啟動切割。作為參考，圖23描述了對於兩種軟鋼材料的板厚，圖22中所指出的滯後量m是如何隨板厚和切割速度而變化的(陰影部分表示這種變化)。
為此，按照本發明的雷射束加工系統包含控制器；雷射振蕩器，用來在從控制器接收到雷射振蕩的加工指令以後，產生並輸出雷射束；以及雷射束加工裝置，用來接收雷射束、會聚雷射束並用已會聚的雷射束輻照工件，並且當從控制器接收到某一加工路徑移動的加工指令時，該雷射束加工裝置用來使工件相對於加工頭作相對運動。控制器包含程序分析部分，用來按照控制程序過程分析加工程序並產生和輸出加工程序指令；加工條件記錄部分，用來存儲如穿孔、切割、再啟動加工等的加工條件數據，並響應於某一請求，有選擇地輸出加工條件數據；加工指令部分，用來在接收到加工程序指令後從加工條件記錄部分調用相應的加工條件數據並產生和輸出雷射振蕩的加工指令以及加工路徑移動的加工指令；以及再啟動指令部分，用來當把再啟動指令輸出到加工指令部分並且在接收到釋放停止狀態的再啟動信號而產生一個再啟動加工指令時，從加工條件記錄部分以及加工指令部分調用再啟動加工的加工條件數據，根據停止後的某一加工程序指令，用該加工條件數據來修正加工指令，並使加工指令部分輸出修正過的加工指令。
雷射束加工系統中的再啟動指令部分包含再啟動指令部分，用來判定加工再啟動信號、產生再啟動指令、並將其輸出至加工指令部分以從加工條件記錄部分調用再啟動加工的加工條件、根據停止後的加工程序指令用該加工條件數據修正加工指令以及輸出修正過的加工指令作為再啟動加工指令；移動距離計算部分，用來在接收到再啟動指令和再啟動加工指令以後，對加工路徑移動距離進行加算並輸出結果值；距離設定部分，用來響應於一請求，輸出其中預先設定的再啟動加工的距離L1；以及移動距離比較部分，用來在接收到結果值後調用距離L1並將其與結果值比較，如果兩者一致，則移動距離比較部分輸出一個再啟動加工距離相符信號至加工指令部分，使加工指令部分終止再啟動加工指令的產生，並按照加工程序指令恢復運動。
本發明提供了一種雷射束加工方法，用來輻照一工件，按照一加工程序使工件對雷射束產生一相對運動，以切割工件，中斷正在進行的切割以及在中斷位置處再啟動切割，該方法包含下述步驟再啟動以後，在再啟動加工條件下，在加工程序指定的移動路徑上加工一預定距離L1，再將再啟動加工條件改變成原先的加工條件以繼續切割。
本發明提供了一種雷射束加工方法，用來輻照一工件，按照一加工程序產生一相對運動，用雷射束切割工件，中斷正在進行的切割以及在中斷位置處再啟動切割，該方法包含下述步驟再啟動以後，在再啟動加工條件下，沿加工程序指定的移動路徑加工一預定距離L1，在加工了一預定距離L1以後，將加工位置回到加工再啟動位置並將再啟動加工條件改變成原先的加工條件以繼續切割。
按照本發明的雷射束加工系統包含一控制器；雷射振蕩器，用來在從控制器接收到雷射振蕩的加工指令以後，產生並輸出雷射束；以及雷射束加工裝置，用來接收雷射束、會聚雷射束並用已會聚的雷射束輻照工件，並且當從控制器接收到某一加工路徑移動的加工指令時，該雷射束加工裝置用來使工件相對於加工頭作相對運動。控制器包含程序分析部分，用來按照控制程序過程分析加工程序並產生和輸出加工程序指令；加工條件記錄部分，用來存儲如穿孔、切割、再啟動加工等的加工條件數據，並響應於某一請求，有選擇地輸出加工條件數據；加工指令部分，用來在接收到加工程序指令後從加工條件記錄部分調用相應的加工條件數據，並產生和輸出操作雷射振蕩器和雷射束加工裝置的加工指令；再啟動指令部分，用來當把再啟動指令輸出到加工指令部分並且在接收到釋放停止狀態的再啟動信號而產生一個再啟動加工指令時，從加工條件記錄部分以及加工指令部分調用再啟動加工的加工條件數據，根據停止後的某一加工程序指令，用該加工條件數據來修正加工指令，並使加工指令部分輸出修正過的加工指令；以及冷卻指令部分，用來在再啟動加工指令以後，與加工指令部分一起，根據加工程序在預定時間內停止加工指令。
雷射束加工系統中的冷卻指令部分包含計時器，用來從再啟動加工指令輸出時起對流逝的時間計時並輸出該計時；時間設定部分，其中的時間T1是預先設定的；以及停止時間比較部分，用來在接收到計時器輸出的計時以後，將該計時與從時間設定部分調用的時間T1比較，並且如果兩者一致，停止時間比較裝置就將相符信號輸出到加工指令部分，在再啟動加工指令後按照加工程序指令恢復移動。
本發明提供了一種雷射束加工方法，用來輻照一工件，按照一加工程序使工件對雷射束產生一相對運動以切割工件，中斷正在進行的切割以及在中斷位置處再啟動切割，該方法包含下述步驟再啟動以後，在再啟動加工條件下，沿加工程序指定的移動路徑加工一預定距離L1，在加工了一預定距離L1以後，將加工位置回到加工再啟動位置，用雷射束在預定時間內輻照返回的位置，再將再啟動加工條件改變成原先的加工條件以繼續切割。
本發明提供了一種雷射束加工方法，用來輻照一工件，按照一加工程序使工件對雷射束產生一相對運動以切割工件，中斷正在進行的切割以及在中斷位置處再啟動切割，該方法包含下述步驟再啟動以後，在再啟動加工條件下不移動而加工一預定時間，再將再啟動加工條件改變成原先加工條件以繼續切割。
本發明提供了一種雷射束加工方法，用來輻照一工件，按照一加工程序使工件對雷射束產生一相對運動以切割工件，中斷正在進行的切割，該方法包含下述步驟，在中斷時，用雷射束在中斷加工條件下在預定時間內繼續輻照該位置，隨後中斷加工。
本發明提供了一種雷射束加工方法，用來輻照一工件，按照一加工程序使工件對雷射束產生一相對運動以切割工件，中斷正在進行的切割以及在中斷位置處再啟動切割，該方法包含下述步驟在加工程序指定的中斷之前，在切割工件的同時，在後向移動加工條件下使移動路徑後向移動一預定距離，並在原先的加工條件下沿原先的切割方向繼續切割工件。
本發明提供了一種雷射束加工方法，用來輻照一工件，按照一加工程序使工件對雷射束產生一相對運動以切割工件，該方法包含下述步驟當加工條件從低輸出雷射束改變到高輸出雷射束時，使加工路徑移動停止一預定時間，隨後用高輸出雷射束輻照工件。
在雷射束加工系統中(發明點1)，當在停止指令後接收到再啟動信號而將再啟動指令輸出到加工指令部分並產生再啟動加工指令時，再啟動指令部分與加工指令部分一起從加工條件記錄部分調用再啟動加工的加工條件數據，根據停止後的加工程序指令，用該加工條件數據修正加工指令，並使加工指令部分輸出該修正過的加工指令。
雷射束加工系統中的再啟動指令部分(發明點2)判定加工再啟動信號，將再啟動指令輸出到加工指令部分，並使加工條件記錄部分輸出一再啟動加工指令，移動距離計算部分從再啟動加工指令起加算移動指令距離並輸出結果值，以及移動距離比較部分將結果值與預定距離L1比較，如果兩者一致，則將再啟動加工距離相符信號輸出到加工指令部分，使加工指令部分終止再啟動加工指令的產生，並按照加工程序指令恢復移動。
雷射束加工方法用來按照一加工程序使工件對雷射束產生一相對移動，用雷射束輻照工件而切割工件(發明點3)，中斷正在進行的切割並從中斷位置處再啟動切割，該方法包含再啟動以後，在再啟動加工條件下，沿由加工程序指定的移動路徑移動距離L1的情況下進行加工，再將再啟動加工條件改變到原先的加工條件，以繼續切割。
雷射束加工方法(發明點4)包含第一步驟，再啟動以後在再啟動加工條件下加工一段預定距離L1；以及第二步驟，將加工位置回到加工再啟動位置。
當在接收到再啟動信號後將再啟動指令輸出到加工指令部分並產生再啟動加工指令時，雷射束加工系統中的再啟動指令部分(發明點5)與加工指令部分一起，根據停止後的加工程序指令，用再啟動加工的加工條件數據修正加工指令，並使加工指令部分輸出修正過的加工指令，而冷卻指令部分與加工指令部分一起，在再啟動加工指令以後在預定時間內根據加工程序停止加工指令。
雷射束加工系統中的冷卻指令部分(發明點6)從輸出再啟動加工指令起，用計時器對流逝的時間計時，並輸出計時，並且由停止時間比較部分將計時與從時間設定部分調用的時間T1比較，如果兩者一致，則將一相符信號輸出到加工指令部分，在再啟動加工指令後按照加工程序指令恢復移動。
雷射束加工方法(發明點7)包含第一步驟，在再啟動加工條件下，沿由加工程序指定的移動路徑切割一段預定距離；第二步驟，將加工位置回到加工再啟動位置；以及第三步驟，穩定用於切割的雷射束輸出。
雷射束加工方法(發明點8)包含第一步驟，在再啟動加工條件下用雷射束輻照工件一預定時間而不移動，以去除底面加工滯後。
雷射束加工方法(發明點9)包含下述步驟，在中斷加工條件下用雷射束輻照中斷時的位置一預定時間，以去除底面加工滯後，並隨後中斷加工。
雷射束加工方法(發明點10)包含第一步驟，在工件加工中斷之前，在後向移動加工條件下沿移動路徑作後向移動一預定距離的同時切割工件；以及第二步驟，在原先的加工條件下沿原先的切割方向再繼續切割工件，以使切割加工表面連續。
雷射束加工方法(發明點11)包含下述步驟，當加工條件從低輸出雷射束改變到高輸出雷射束的時候，在一預定時間內停止加工路徑移動，隨後用高輸出雷射束輻照該工件，以使雷射束輸出穩定。
圖1是本發明第一個實施例的功能方框圖；圖2是按照本發明第一個實施例的加工過程流程圖；圖3描述的是如何按照本發明的第一個實施例在工件上進行加工的，其中，實線表示用雷射束輻照的移動，二點一划線表示程控移動；
圖4是按照本發明的第二個實施例的加工過程流程圖；圖5描述的是如何按照本發明的第二個實施例在工件上進行加工的，其中，實線表示雷射束輻照的移動，虛線表示移動時雷射束停止輻照的移動，二點一划線表示程控移動；圖6是本發明第三個實施例的功能方框圖；圖7是按照本發明的第三個實施例的加工過程流程圖；圖8描述的是如何按照本發明的第三個實施例在工件上進行加工的，其中，實線表示用雷射束輻照的移動，虛線表示雷射束停止輻照的移動，二點一划線表示程控移動；圖9是按照本發明的第四個實施例的加工過程流程圖；圖10描述的是如何按照本發明的第四個實施例在工件上進行加工的，其中，實線表示用雷射束輻照的移動，二點一划線表示程控移動；圖11是按照本發明的第五個實施例的加工過程流程圖；圖12描述的是如何按照本發明的第五個實施例在工件上進行加工的，其中，實線表示雷射束輻照的移動，二點一划線表示程控移動；圖13是按照本發明的第六個實施例的加工過程流程圖；圖14描述的是如何按照本發明的第六個實施例在工件上進行加工的，其中，實線表示雷射束輻照的移動，二點一划線表示程控移動；圖15是按照本發明的第七個實施例的加工過程流程圖；圖16描述的是如何按照本發明的第七個實施例在工件上進行加工的，其中，實線表示雷射束輻照的移動，二點一划線表示程控移動；圖17是示出本發明的第八個實施例的一例記錄的加工條件數據；
圖18是雷射束加工系統的方框圖；圖19是普通雷射束加工系統的功能方框圖；圖20是一例雷射束加工系統的加工程序以及相應於該程序的過程流程圖；圖21是加工再啟動時的普通的過程流程；圖22描述的是如何進行雷射束加工的；以及圖23示出的是端面隨板厚和切割速度的滯後量變化的曲線圖。
參見附圖，圖中示出了本發明的幾個較佳實施例。
(實施例1)圖1是按照本發明第一個實施例的雷射束加工系統的功能方框圖。下面參見圖1及圖18討論該實施例的結構。
雷射束加工系統由控制器1、雷射振蕩器6以及雷射束加工裝置9組成。雷射振蕩器6和雷射束加工裝置9根據控制器1的指令運行，並將其運行狀態反饋到控制器1。
控制器1由加工指令部分100(包含程序分析部分18、加工條件記錄部分21、移動指令部分19以及加工條件指令部分20)以及再啟動指令部分200(包含中斷/再啟動判定部分22、移動距離計算部分23、移動距離比較部分24和距離設定部分25組成。
由CPU2、存儲控制程序的ROM3、存儲加工程序的ROM4等組成的程序分析部分18按照控制程序過程分析加工程序的內容，並輸出作為加工程序指令而包括移動路徑指令、加工條件指令等的分析結果。
包含移動指令部分19和加工條件指令部分20的加工指令部分100由CPU2、I/O單元5、伺服放大器15和16等組成。在接收到程序分析部分18輸出的諸如移動路徑指令或加工條件指令的加工程序指令以後，加工指令部分100從加工條件記錄部分21調用相應於該指令的加工條件數據。加工條件指令部分20產生並輸出含有雷射輸出、佔空比、頻率等的加工指令(雷射振蕩指令)，用來操作雷射振蕩器6。移動指令部分19產生並輸出含有數量、速度等的加工指令(雷射束加工指令)，用來操作雷射束加工裝置9的伺服電機13和14。
如果加工條件值是直接在加工程序中指定的，則把它們作為加工條件數據來使用。
在接收到從再啟動指令部分200輸出的再啟動指令信號(如下所述)後直到完成再啟動加工之前，加工指令部分100與再啟動指令部分200一起產生並輸出包括有雷射振蕩指令、雷射束加工指令等的加工指令，用來進行再啟動加工，這將詳述如下。
加工條件記錄部分21由諸如存儲加工條件數據的RAM4以及用作輸入部分和顯示如加工條件數據等條件的顯示部分的CRT/MDI單元17之類的元件組成，並根據加工指令部分100的請求有選擇地輸出加工條件數據。加工條件數據包括如圖17所示的第一至第三組條件；最佳數據是根據工件10的材料和板厚而輸入的。
含有中斷/再啟動判定部分22、移動距離計算部分23、移動距離比較部分24和距離設定部分25的再啟動指令部分200是由CPU2、ROM3、RAM4等組成的。中斷/再啟動判定部分22判定由出現告警所引起的或者由進給保持指令所指定的暫停以及由後續的過程啟動指令所指定的加工再啟動，並將該判定傳送到加工指令部分100(移動指令部分19和加工條件指令部分20)以及移動距離計算部分23。在中斷/再啟動判定部分22判定加工再啟動以後，移動距離計算部分23計算加工指令(移動指令)中的移動距離。移動距離比較部分24將移動距離計算部分23算得的移動距離與距離設定部分25中預設的距離L1比較，用來判定加工再啟動以後的移動是否已經進行了預定的距離。如果二者一致，則預定距離比較部分24將相符信號發送到加工指令部分100(移動指令部分19和加工條件指令部分20)。響應於中斷/再啟動判定部分22和移動距離比較部分24提供的信息，加工指令部分10產生不包含在原先的加工程序中的移動指令和加工條件指令。
圖2是本發明的本實施例中示出的在加工再啟動時的過程流程圖。下面參見該圖討論其運行。如果在加工暫停以後給出一加工再啟動指令，則加工指令部分100(加工條件指令部分20)響應於中斷/再啟動判定部分22提供的加工再啟動信息，在步驟S200調用並設定加工再啟動的加工條件數據。對於加工再啟動條件來說，即使存在工件底面上的切割滯後部分啟動切割的，低速、低輸出、低頻脈衝專用的條件也被記錄在加工條件記錄部分21(RAM4)中，作為加工條件數據。加工停止時的切割條件在改變成加工再啟動時使用的條件之前，被存儲起來。隨後，加工條件指令部分20將加工所需的功能(如加工氣體噴射和雷射束輻照)恢復到步驟S201暫停之前的狀態。在該時刻噴射的加工氣體壓力和施加的雷射束輸出成為對加工再啟動設定的條件值。加工指令部分100(移動指令部分19)的移動指令在步驟S202使得可以再啟動一移動，並產生預定距離為L1的移動。這就意味著在加工再啟動條件下，工件可以被切割L1的距離。由於工件是在低速加工再啟動條件下切割的，這就降低了工件底面對於頂面的切割滯後。距離設定部分25中設定的距離L1是使滯後顯著減弱時所需的切割距離。從移動距離比較部分24輸入信息「加工再啟動以後的移動距離L1」，加工指令部分100(加工條件指令部分20)在步驟S203設定存儲的原先的切割條件。隨後，加工指令部分100(移動指令部分19)在步驟S204輸出一加工指令，用於在原先的切割條件下使被中斷的切割繼續下去。
圖3描述的是本實施例中的加工方法。
(1)在工件10的位置A處中斷加工，隨後再啟動加工；
(2)在加工再啟動條件下沿程序路徑切割工件10一段距離L1；以及(3)在原先的加工條件下切割工件10。
因此，按照本發明，在按照加工程序進行加工期間接收到一加工中斷指令以後，為了再啟動被中斷的加工，用於再啟動加工的加工條件會自動產生，並且在產生的條件下再啟動距離為L1的加工而不是在加工程序中指定的加工中斷時用的加工條件下再啟動加工。所以，在工件底面對於頂面的切割滯後減小以後，可以繼續進行切割，可以防止再啟動加工時的加工缺陷。
(實施例2)圖4是本發明第二個實施例中加工再啟動時的過程流程圖。在第一個實施例中，在工件底面對於頂面的切割滯後減小以後，可以繼續進行切割；如果板厚增加，即使在低速加工再啟動條件下底面切割滯後也不會完全消失。特別是，如果切割條件中的加工速度很快，就必須對切割開始部分中熔融金屬流進行平整。本發明的第二個實施例就適用於這一目的。下面討論其操作。
圖4中的步驟S106以及S200到S203與圖21和圖2中的那些步驟相同。從移動距離比較部分輸入信息「加工再啟動以後移動距離L1」，加工條件指令部分在步驟S205暫停雷射束的輻照。為此，可以將一雷射束輻照停止信號輸出到雷射振蕩器，或者將輸出指令設定成0。移動指令部分在步驟S206移動工作檯，以使加工位置回到加工停止位置。隨後，加工條件指令部分在步驟S203設定已存儲的原先切割條件，並在步驟S207再啟動雷射束的輻照。此後，移動指令部分在步驟S106在啟動一移動。這將通過已經切割的L1部分，並且繼續進行切割。
圖5描述的是本實施例的加工方法。
(1)在工件10的位置A處中斷加工，並隨後再啟動加工；(2)在加工再啟動條件下沿程序路徑切割工件10一段距離L1；(3)停止雷射束的輻照，並回到位置A；以及(4)用雷射束輻照工件10，在原先的加工條件下切割工件10。
按照本實施例，用於再啟動加工的加工條件會自動產生，並在產生的條件下，再啟動距離為L1的加工，隨後加工位置回到中斷位置，以在原先的加工條件下再啟動加工。所以，在工件底面對於頂面的切割滯後減小以後，可以繼續進行切割，可以防止再啟動加工時的加工缺陷。另外，切割起始部分會變成一個加工精製的表面，仿佛切割是不停地連續進行的。
(實施例3)圖6是按照本發明第三個實施例的雷射束加工系統的功能流程圖。按照第二實施例，對熔融金屬流加以平整，仿佛加工是不停地連續進行的。然而，如果工件在加工停止時熱量積累過多，則也可能出現加工缺陷。第三個實施例就是針對這一問題提供的措施。
圖6中的方框18到25與圖1中的那些相同，這裡不再重複敘述。冷卻指令部分201從加工指令部分100(加工條件指令部分20)接收再啟動加工中表示已完成距離為L1的加工的指令信息，並響應於該指令，用計時器26測量時間。時間比較部分27將測得的時間與時間設定部分28中預設的時間T1比較，如果兩者一致，就將冷卻結束指令發送到加工指令部分100(移動指令部分19和加工條件指令部分20)。在接收到該指令以後，加工指令部分100在中斷時用的切割條件下再啟動切割。
圖7是本發明的本實施例的過程流程圖。圖7中的步驟S200到S207以及S106與圖4中的那些相同。雷射束輻照停止時間是用計時器26測量的，並且在步驟S208使工件冷卻，直至經歷了由時間設定部分設定的時間T1。為此，可以裝上一個專用於冷卻的冷卻材料噴射器，或者簡單地噴射加工氣體也具有冷卻效果，因為雷射束輻照停止了。如果雷射束輻照停止了，則可以在步驟S206回到再啟動位置之前進行在步驟S208的冷卻。
圖8描述的是本實施例的加工方法。
(1)在工件10的位置A處中斷加工，並隨後再啟動加工；(2)在加工再啟動條件下沿程序路徑切割工件10一段距離L1；(3)停止雷射束輻照，並回到位置A；(4)使工件10冷卻一段時間T1；以及(5)用雷射束輻照工件10，在原先加工條件下切割工件10。
按照在第一和第二個實施例中加入了冷卻指令部分201的本實施例，在再啟動加工時進行距離為L1的再啟動加工以後有一段T1的冷卻時間。所以，除了第一和第二個實施例以外，本實施例還具有防止過熱而引起的加工缺陷的效果。
(實施例4)圖9是本發明第四個實施例的過程流程圖。本實施例給出了在加工停止位置處對工件底面中未切割部分進行處理的另一種方法。下面討論其操作。除了在步驟S200處被選擇的再啟動加工條件以外，圖9中的步驟S200到S203和S106與圖4中的那些相同。圖9中在步驟S200處選擇的再啟動加工條件是為了用雷射束照射工件某一位置以去除未切割部分而設的。例如，使用穿孔條件。在步驟S209的條件下，用計時器26測量雷射束照射的時間，並在該位置處在預定時間T2內停止移動，而用雷射束照射工件等。這樣就完成了對未切割部分的去除。隨後在步驟S203處選擇原先切割條件，並在步驟S106處再啟動切割。如果在步驟S203和S106處的切割起始部分中也採用第一至第三個實施例中的條件變化，則可以進一步產生防止加工缺陷的效果。
圖10描述的是本實施例的加工方法。
(1)在工件10的位置A處中斷加工，並隨後再啟動加工；(2)在加工再啟動條件下，在時間T2內用雷射束照射工件10的那一位置；以及(3)在原先的加工條件下切割工件10。
按照本實施例，在進行加工前的加工再啟動時刻，以合適的穿孔條件處理切割中斷時工件底面中的剩餘部分。所以，可以防止加工再啟動時的加工缺陷，並且如果將本實施例與第一至第三個實施例組合在一起，可以進一步減小加工缺陷。
(實施例5)圖11是本發明第五個實施例中加工停止時的過程流程圖。本實施例中，當接收到加工停止指令時，在停止加工之前去除工件底面上的未切割部分。當給出加工停止指令時，移動指令部分響應於來自中斷/再啟動判定部分的加工中斷信息，在步驟S210停止移動。當移動停止時，加工條件指令部分在步驟S211調用並設定在加工停止時使用的加工條件。加工停止時使用的加工條件是為了去除在移動停止時在工件底面形成的切割滯後部分而設定的；例如使用穿孔條件。在變到加工停止時使用的條件之前把加工停止時的切割條件存儲起來。在步驟S212用計時器26測量變成加工停止時使用的條件以後的時間，並等待一段預定時間T3。同時去除未切割部分。隨後，在步驟S213，加工條件指令停止雷射束的輻照、噴射加工氣體等。接著，在步驟S203設定已存儲的原先的切割條件，由此當再啟動加工時，工件底面中的未切割部分已經去除，從而可以防止加工缺陷。然而，當由於告警等原因而必須立即停止雷射束輻照以停止加工時，是不能等待一段T3時間的，因而不能使用第五個實施例。
圖12是本實施例的加工方法。
(1)在工件10的位置A處中斷加工；以及(2)移動停止以後，在加工停止條件下，在時間T3內用雷射束照射工件10上的該處。
(實施例6)圖13是本發明第六個實施例的過程流程圖。作為處理工件底面的未切割部分的另一種方法，可以在程序路徑上從加工停止位置起作後向移動，以在加工停止位置之前在工件上再次進行加工。然而，如果加工速度很快，則實際加工路徑會由於伺服跟隨能力等而偏離移動指令。在這種情況下，如果在程序路徑上作後向移動，則不會在加工停止前回到切割路徑上，因而切割路徑上不存在後向移動位置。如果用雷射束照射該位置，則會出現加工缺陷。第六個實施例就是針對這一問題而提出。當給出加工繼續指令時，加工條件指令部分響應於來自中斷/再啟動判定部分的加工再啟動信息，在步驟S214選擇作後向切割的加工條件，並在步驟S215將加工所需要的功能(如加工氣體噴射和雷射束輻照)恢復到暫停以前的狀態。隨後，在步驟S216，移動指令部分在程序路徑上後向移動距離L2。所以，即使後向路徑偏離加工停止以前的切割路徑，也可以在步驟S216對工件進行切割時進行後向移動。接著，加工條件指令部分在步驟S217將加工條件恢復到原先的切割條件，並且移動指令部分開始沿原先的方向沿程序路徑移動，從而狀態變成仿佛加工是連續進行而沒有停止的那樣，防止了加工缺陷的出現。
圖14描述的是本實施例的加工方法。
(1)在工件10的位置A處中斷加工，並隨後再啟動加工；(2)在後向移動條件下，用雷射束照射工件10，沿相反的程序路徑切割工件10一段距離L2；以及(3)在原先的加工條件下，沿程序路徑切割工件10。
(實施例7)圖15是本發明第七個實施例的處理流程圖。第一至第六個實施例可以提供防止工件底面上出現未切割的部分的措施。然而，如果發生從低輸出加工再啟動條件或者從雷射束輻照停止狀態到原先的切割條件的變化，則將雷射振蕩器輸出和振蕩器中加工頭和振蕩器中的反射鏡的透鏡的熱透鏡狀態穩定下來需要時間。所以，如果在改變條件以後立即開始切割，則會出現加工缺陷。第七個實施例就是針對這一問題而提供的措施。圖15中的步驟S200到S204與圖2中的那些相同。用計時器26測量雷射束輻照時間，並且在步驟S218處，T4，為在步驟S204開始移動而等待預定時間。同時，雷射振蕩器輸出和熱透鏡狀態就穩定了下來。
圖16是本實施例的加工方法。
(1)在工件10的位置A處中斷加工，並隨後再啟動加工；(2)在加工再啟動條件下，沿程序路徑切割工件10一段距離L1；(3)在時間T4處，在原始加工條件下用雷射束照射工件10並等待；以及(4)切割工件10。
(實施例8)隨工件的不同，第一至第七個實施例中的距離L1和L2以及時間T1至T4的最佳值可以不同。所以，無法用一些固定值來覆蓋不同的工件，而且每次設定參數值是不方便的。為了採取針對這一問題的措施，圖17中示出的實施例中，諸如L1之類的參數被添加到相應於工件的加工條件數據上。圖17中所示的加工條件為每一工件記錄下來。實施例中要執行的哪一種加工再啟動類型被設定成數據28。如果設定的是0，則不執行實施例中所示的過程。因為像薄板之類的工件是不需要上述實施例所示的任何過程的，所以設置為0。距離L1和L2以及時間T1至T4被設置成數據29至34。根據加工速度的不同，同樣的工件可以需要也可以不需要上述實施例所述的過程。如果RAM容量還有富餘，數據片28至34可以被設定成第一組或後幾組條件。
按照本發明(發明點1-4和8)，為了能在自動運行中停止正在進行的當前切割並隨後在停止位置處再啟動切割，可以在最佳再啟動加工條件下(如低速和低輸出)，在再啟動以後的預定距離處或者在沒有給出新的再啟動加工條件指令的位置處，對工件進行加工。從而去除工件底面對於頂面的切割滯後，平整熔融的金屬流，並抑制再啟動加工時的加工缺陷。
按照本發明(發明點5-7)，為了能在自動運行中停止正在進行的當前切割並隨後在停止位置處再啟動切割，可以在最佳再啟動加工條件下再啟動加工前提供冷卻時間和/或雷射束穩定時間，並在不給出新的再啟動加工條件指令的情況下根據加工程序指令恢復加工指令操作。所以，減少了工件底面對於頂面的切割位置滯後以平整熔融的金屬流，並防止了過熱現象的出現和/或使雷射束穩定，以抑制再啟動加工時的加工缺陷。
按照本發明(發明點9)，為了能在自動運行中中斷正在進行的當前切割，在最佳中斷加工條件下對工件進行加工，並在中斷加工之前不給出新的中斷加工條件指令的情況下，去除工件底面對於頂面的切割位置的滯後。這樣，就使熔融的金屬流得以平整，抑制了再啟動加工時的加工缺陷。
按照本發明(發明點10)，為了能在自動運行中停止正在進行的當前切割並隨後在停止位置處再啟動切割，在後向移動加工條件下沿移動路徑後向移動一預定距離的同時，對工件進行切割，並隨後在原先的加工條件下沿原先的加工方向再繼續進行切割。這樣，就防止了加工再啟動時切割面的不連續，而使工件質量得以提高。
按照本發明(發明點11)，為了在自動運行進行切割期間將雷射束輻照輸出從低輸出改變到高輸出，在輸出改變的位置處停止移動，並在預定時間內用高輸出雷射束輻照工件，隨後重新開始移動。因而，可以在施加到工件上的雷射束是穩定的情況下再啟動加工，使工件質量得以提高。
權利要求
1.一種雷射束加工系統，其特徵在於，它包含控制裝置，雷射振蕩器，用來在從所述振蕩器接收到所述用於雷射振蕩的加工指令時產生並輸出雷射束，以及雷射束加工裝置，用來接收並會聚雷射束，並用會聚的雷射束輻照工件，所述雷射束加工裝置在從所述控制裝置接收到加工路徑的加工指令時使工件相對於加工頭作相對移動，所述控制裝置包含程序分析裝置，用以按照控制程序來分析加工程序，並產生和輸出加工程序指令；加工條件記錄裝置，用來存儲選自一組穿孔、切割、再啟動加工的加工條件數據，並響應於一請求有選擇地輸出加工條件數據；加工指令裝置，用來在接收到加工程序指令時，從所述加工條件記錄裝置調用相應的加工條件數據，並產生和輸出用於雷射振蕩的加工指令和用於加工路徑移動的加工指令；以及再啟動指令裝置，用來在將再啟動指令輸出到所述加工指令裝置以及在接收到用於釋放停止狀態的再啟動信號後產生再啟動加工指令時，與所述加工指令裝置一起從所述加工條件記錄裝置調用用於再啟動加工的加工條件數據，根據停止後的加工程序指令用加工條件數據來修正加工指令，並使所述加工指令裝置輸出修正過的加工指令。
2.如權利要求1所述的雷射束加工裝置，其特徵在於，它包含再啟動指令裝置，用來判定加工再啟動信號，產生並輸出再啟動指令至所述加工指令裝置，用以從所述加工條件記錄裝置調用用作再啟動加工的加工條件數據，根據停止後的加工程序指令用加工條件數據修正加工指令，並輸出修正過的加工指令作為再啟動加工指令；移動距離計算裝置，用來在接收到再啟動指令和再啟動加工指令時，將加工路徑移動距離相加，並輸出該結果值；距離設定裝置，用來響應於一請求，輸出其中為再啟動加工預設的距離L1；以及移動距離比較裝置，用來在接收到結果值時，調用並將距離L1與結果值比較，如果距離L1和結果值一致，則所述移動距離比較裝置將再啟動加工距離相符信號輸出到所述加工指令裝置，使所述加工指令裝置終止再啟動加工指令的產生，並按照加工程序指令恢復移動。
3.一種用雷射束輻照按照加工程序作相對移動的工件而切割工件的雷射束加工方法，用來中斷正在進行的切割並在中斷位置處再啟動切割，其特徵在於，所述方法包含下述步驟再啟動以後，在再啟動加工條件下，在由加工程序指定的移動路徑上加工一預定距離；以及將再啟動加工條件改變成原先的加工條件，以繼續切割。
4.一種用雷射束輻照按照加工程序作相對移動的工件而切割工件的雷射束加工方法，用來中斷正在進行的切割並在中斷位置處再啟動切割，其特徵在於，所述方法包含下述步驟再啟動以後，在再啟動加工條件下，在由加工程序指定的移動路徑上加工一預定距離；在加工了預定距離L1以後，將加工位置回到加工再啟動位置；以及將再啟動加工條件改變成原先的加工條件，以繼續切割。
5.一種雷射束加工系統，其特徵在於，它包含控制裝置，雷射振蕩器，用來在從所述振蕩器接收到所述用於雷射振蕩的加工指令時產生並輸出雷射束，以及雷射束加工裝置，用來接收並會聚雷射束，並用會聚的雷射束輻照工件，以及在從所述控制裝置接收到用於加工路徑移動的加工指令後，所述雷射束加工裝置使工件相對於加工頭作相對移動，所述控制裝置包含程序分析裝置，用以按照控制程序來分析加工程序，並產生和輸出加工程序指令；加工條件記錄裝置，用來存儲選自一組穿孔、切割、再啟動加工等的加工條件數據，並響應於一請求有選擇地輸出加工條件數據；加工指令裝置，用來在接收到加工程序指令時，從所述加工條件記錄裝置調用相應的加工條件數據，並產生和輸出用於操作雷射振蕩器和所述雷射束加工裝置的加工指令；再啟動指令裝置，用來在將再啟動指令輸出到所述加工指令裝置以及在接收到用於釋放停止狀態的再啟動信號後產生再啟動加工指令時，與所述加工指令裝置一起從所述加工條件記錄裝置調用用於再啟動加工的加工條件數據，根據停止後的加工程序指令用加工條件數據來修正加工指令，並使所述加工指令裝置輸出修正過的加工指令；以及冷卻指令裝置，用來在再啟動加工指令後與所述加工指令裝置一起，根據加工指令，停止加工指令一預定時間。
6.如權利要求5所述的雷射束加工系統，其特徵在於，所述冷卻系統包含計時器，用來從再啟動加工指令的輸出起開始對經過的時間計時，並輸出計時值；時間設定裝置，其中的時間T1是預先存儲的；以及停止時間比較裝置，用來在從所述計時器接收到計時輸出時，將該時間與從所述時間設定裝置調用的時間T1比較，並且如果兩者一致，則所述停止時間比較裝置將相符信號輸出到所述加工指令裝置，用以在再啟動加工指令後按照加工程序恢復移動。
7.一種用雷射束輻照按照加工程序作相對移動的工件而切割工件的雷射束加工方法，用來中斷正在進行的切割並在中斷位置處再啟動切割，其特徵在於，所述方法包含下述步驟再啟動以後，在再啟動加工條件下，在由加工程序指定的移動路徑上加工一預定距離；在加工了預定距離L1以後，將加工位置回到加工再啟動位置；在預定時間內繼續用雷射束輻照該返回位置；以及將再啟動加工條件改變成原先的加工條件，以繼續切割。
8.一種用雷射束輻照按照加工程序作相對移動的工件而切割工件的雷射束加工方法，用來中斷正在進行的切割並在中斷位置處再啟動切割，其特徵在於，所述方法包含下述步驟再啟動後，在再啟動加工條件下不移動工件加工一段預定時間；以及將再啟動加工條件改變成原先的加工條件，以繼續切割。
9.一種用雷射束輻照按照加工程序作相對移動的工件而切割工件的雷射束加工方法，用來中斷正在進行的切割，其特徵在於，所述方法包含下述步驟中斷時，在中斷加工條件下繼續用雷射束輻照該位置一預定時間；以及中斷加工。
10.一種用雷射束輻照按照加工程序作相對移動的工件而切割工件的雷射束加工方法，用來中斷正在進行的切割並在中斷位置處再啟動切割，其特徵在於，所述方法包含下述步驟在後向移動加工條件下，在由加工程序指定的中斷之前使工件作後向移動一段預定距離的同時，切割工件；以及在原先的加工條件下，沿原先的切割方向繼續再對工件進行切割。
11.一種用雷射束輻照按照加工程序作相對移動的工件而切割工件的雷射束加工方法，其特徵在於，所述方法包含下述步驟當加工條件從低輸出雷射束變化到高輸出雷射束時，使加工路徑停止移動一段預定時間；以及用高輸出雷射束輻照工件。
全文摘要
一加工指令部分根據來自程序分析部分的加工程序接收指令，並輸出用於操作雷射振蕩器和雷射束加工裝置的加工指令。加工指令部分從再啟動指令部分接收釋放停止狀態的再啟動指令，並與再啟動指令部分一起輸出用於加工再啟動的加工指令。
文檔編號B23K26/08GK1134333SQ9610357
公開日1996年10月30日 申請日期1996年1月31日 優先權日1995年1月31日
發明者管原雅之, 森俊博 申請人:三菱電機株式會社