DE19962126B4

DE19962126B4 - Laser-assisted high-speed removal

Info

Publication number: DE19962126B4
Application number: DE1999162126
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Koenig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: DE19962126A1

Abstract

Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks durch Abtragen mittels eines laserstrahlunterstützten Rotationswerkzeugs, bei dem
– ein mittels einer Laserdiode (2) erzeugter Laserstrahl in die Achse (1) des Rotationswerkzeuges an wenigstens einer Stelle exzentrisch der Rotationsachse in zumindest eine in dem Rotationswerkzeug untergebrachte Glasfaser (4) eingeleitet wird,
– der Laserstrahl über die Glasfaser (4) zu einer Austrittslinse (3) geführt wird, und
– der aus der Austrittslinse (3) austretende Laserstrahl an einer abzutragenden Stelle annähernd tangential oder senkrecht zum Wirkumfang des Rotationswerkzeuges auf das Werkstück (5) auftrifft, wodurch die Duktilität der Abtragsschicht erhöht wird.Method for machining a workpiece by removal by means of a laser-assisted rotary tool, in which
A laser beam generated by means of a laser diode (2) is introduced into the axis (1) of the rotary tool at at least one point eccentrically of the axis of rotation into at least one glass fiber (4) accommodated in the rotary tool,
- The laser beam over the glass fiber (4) to an exit lens (3) is guided, and
- The laser beam emerging from the exit lens (3) impinges on a workpiece to be removed approximately tangentially or perpendicular to the effective range of the rotary tool on the workpiece (5), whereby the ductility of the Abtragsschicht is increased.

Description

Hoch-Geschwindigkeits-Abtrag ist aus der Druckschrift DE 199 47 985 A1 bekannt, in der ein HGA-Werkzeug beschrieben wird, welches durch reine Reibungswärme einen Duktilabtrag realisieren soll.High-speed erosion is from the publication DE 199 47 985 A1 in which a HGA tool is described, which is intended to realize a ductile erosion by pure frictional heat.

In der Druckschrift DE 196 13 183 C1 ist ein laserunterstütztes Werkzeug zum Nachbehandeln der Oberfläche gleich hinter der Spanabhebung beim Feindrehen beschrieben, die das Ziel hat, die durch die Spanabnahme entstandene Wärme weiter zu erhöhen bis auf Umwandlungstemperatur den Werkstoffs erwärmt, der anschließend selbst abschreckt und dadurch oberflächennah gehärtet wird.In the publication DE 196 13 183 C1 is a laser-assisted tool for after-treatment of the surface immediately after the chip removal during fine turning described, which has the goal to further increase the heat generated by the chip removal heat up to the transition temperature of the material, which then deters itself and is hardened near the surface.

In der Druckschrift DE 199 47 985 A1 ist ein Werkzeug beschrieben bei dem in Bohrungen zum Wirkumfang Kühlmittel zur Nachkühlung der Oberfläche auch gleich hinter dem Spanabtrag geleitet werden jedoch lediglich zur Kühlung.In the publication DE 199 47 985 A1 is a tool described in the guided holes in the scope of coolant for aftercooling of the surface are also passed just after the chip removal, but only for cooling.

In der Druckschrift US 59 06 459 A ist zwar ein Laserunterstütztes Fräsen beschrieben, aber die entscheidende Lösung der Laserstrahlleitung an den Zerspanungort bleibt offen.In the publication US 59 06 459 A Although laser assisted milling is described, the key solution of laser beam conduction to the cutting site remains open.

Aus Veröffentlichungen von Manfred Weck ist Lasergestütztes Fräsen an sich schon 1993 mit außerhalb des Werkzeugs geführtem Laser bekannt (WECK, M. und HERMANNS, C.: Laserintegration in Werkzeugmaschinen. VDI-Z, 1993, Vol. 135, Nr. 5, S. 38–41). Demnach können durch die Integration eines Lasers in ein Drehzentrum typische Laserbearbeitungsverfahren die Produktivität und die Flexibilität einer Werkzeugmaschine erheblich steigern. Der Kenntnisstand über den Einsatz eines Lasers in der spanabhebenden Werkzeugmaschine sei jedoch noch gering. Dieses gelte für die mechanische, die steuerungstechnische und die sicherheitstechnische Integration.Out Publications by Manfred Weck is laser-based mill in itself with 1993 already outside of the tool Laser known (WECK, M. and HERMANNS, C .: Laser integration in machine tools. VDI-Z, 1993, Vol. 135, No. 5, pp. 38-41). Accordingly, by the integration of a laser into a turning center typical laser processing methods the productivity and the flexibility of a Significantly increase machine tool. The knowledge about the Use of a laser in the cutting machine tool is but still low. This applies to the mechanical, the control technology and safety-related integration.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das Werkzeug von seiner Reibungswärmeerzeugung zu entlasten.Of the The present invention is based on the object, the tool from its frictional heat generation to relieve.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit Merkmalen des Patentanspruchs.The Task is solved by a method having features of the claim.

Damit werden die auf das Werkzeug zu übertragenden Leistungen geringer, die Lager entlastet, die Kontaktkräfte zwischen Werkzeug und Werkstück weiter abgesenkt, der Werkzeugverschleiß minimiert und insgesamt die Strukturierungsmöglichkeit verbessert.In order to will be transferred to the tool Lower benefits, relieves the bearing, the contact forces between Tool and workpiece continue lowered, the tool wear minimized and the total structuring possibility improved.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand des Ausführungsbeispiels der 1 näher beschrieben.In the following the invention is based on the embodiment of the 1 described in more detail.

Die 1 zeigt ein zur Durchführung eines Laserstrahlunterstützten Hoch-Geschwindigkeits-Abtrags geeignetes Rotationswerkzeug.The 1 shows a rotary tool suitable for carrying out laser-assisted high-speed removal.

Bei diesem Rotationswerkzeug wird in die Achse 1 an wenigstens einer Stelle exzentrisch der Rotationsachse durch eine Laserdiode 2 ein Laserstrahl eingeleitet. Der Laserstrahl wird über eine Glasfaser 4 zu einer Austrittlinse 3 geleitet, von wo aus er annähernd tangential bis senkrecht auf das Werkstück 5 auftrifft. Hierdurch wird eine Duktilität der Abtragsschicht unterstützt.In this rotary tool is in the axis 1 at least one point eccentric of the axis of rotation by a laser diode 2 initiated a laser beam. The laser beam is transmitted over a fiberglass 4 to an exit lens 3 from where it is approximately tangential to perpendicular to the workpiece 5 incident. As a result, a ductility of the Abtragsschicht is supported.

Der Laserstrahl-Eintritt 2 und -Austritt 3 kann auch radial aus mehreren Glasfasern erfolgen, sodass der Laserstrahl rechtwinklig auf das Werkstück 5 trifft. Durch den unmittelbaren Austritt aus dem Werkzeug könnte die Austrittslinse entfallen, da ein diffuses Austreten des Laserstrahls innerhalb des Wirkbereichs des Werkzeuges immer im Material endet und damit seine Wirkung tut.The laser beam entry 2 and exit 3 can also be made radially from several glass fibers, so that the laser beam perpendicular to the workpiece 5 meets. Due to the immediate exit from the tool, the exit lens could be omitted, since a diffused leakage of the laser beam within the effective range of the tool always ends in the material and thus does its job.

Claims

Method for machining a workpiece by removal by means of a laser-assisted rotary tool, in which - a laser diode ( 2 ) generated laser beam in the axis ( 1 ) of the rotary tool at at least one point eccentrically of the axis of rotation in at least one accommodated in the rotary tool glass fiber ( 4 ), - the laser beam over the glass fiber ( 4 ) to an exit lens ( 3 ) is guided, and - from the exit lens ( 3 ) exiting laser beam at a point to be removed approximately tangentially or perpendicular to the effective range of the rotary tool on the workpiece ( 5 ), whereby the ductility of the erosion layer is increased.