用于機械加工、尤其用于機械焊接加工的方法，以及過程氣體供應的調整裝置用的控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種借助熱加工射線、尤其借助激光射線對工件，尤其是板類工件、管和/或型材，進行機械加工、尤其進行機械焊接加工的方法。所述工件加工在加工射線和工件相對運動的情況下進行，其中，以可調的單位時間過程氣體量將至少一種過程氣體供應到加工區。
[0002]此外，本發明涉及一種這種機械加工的加工區的過程氣體供應的調整裝置用的控制裝置。
【背景技術】
[0003]尤其在激光焊接時，例如借助氣體噴嘴將過程氣體供應到加工區。所述過程氣體主要可用于將加工部位與環境空氣隔絕。由此例如防止被加工射線熔化的材料與環境空氣反應。因此，過程氣體在這種情況下還構成保護氣體。使用惰性氣體，例如氦氣、氬氣或者二氧化碳，作為保護氣體。視應用情況而定，也使用具有多種過程氣體的過程氣體混合物。
[0004]但也可以將有針對性地與工件材料進行反應并由此例如將附加能量帶到加工區中的氣體作為過程氣體供應到加工區。在該情況下，過程氣體用作工作氣體。
[0005]此外還可以將一過程氣體附加地或補充地供應到加工區，以保護加工設備的部件不受加工部位的福射的影響。在激光加工時使用這種過程氣體(Crossjet-Gas/橫向噴射氣體)，例如用于保護加工部位附近的光學元件。
[0006]總體來說，過程氣體供應(以及例如引起的輻射導出)對加工過程有決定性的影響并且決定性地確定加工結果的質量。
[0007]由DE38 27 451 Cl說明一種用于借助激光加工射線來加工工件的裝置，其特征在于能特別動態地控制的過程氣體供應。
[0008]從DE38 24 048 Al已知，在一種用于借助激光加工射線來加工工件的方法中，基于對加工區的聲學和光學監測來調節所供應的單位時間過程氣體量。在該已知的方法中，訪問所保存的過程曲線圖，參照該過程曲線圖確定過程氣體供應的額定值。
【發明內容】
[0009]以現有技術為基礎，本發明的任務在于提供一種用于機械加工的方法以及一種過程氣體供應的調整裝置用的控制裝置，所述方法以及所述控制裝置使得能夠在不損失加工結果的質量并且在沒有費事的調節裝置的情況下實現減小過程氣體的消耗。
[0010]該任務通過具有權利要求1特征的方法以及通過具有權利要求9特征的控制裝置解決。
[0011 ]本發明在方法方面的特征在于，在工件加工開始時，供應基于所保存的第一預先給定值調整到的單位時間過程氣體量。在保存的穩定化時間內在加工射線和工件相對運動的情況下繼續進行工件加工，在該穩定化時間結束之后自動減小單位時間過程氣體量。這以下述方式進行:供應基于所保存的、較小的第二預先給定值調整到的單位時間過程氣體量。
[0012]由于所供應的單位時間過程氣體量在預先確定的穩定化時間之后自動減小，所以可以產生極大的過程氣體節省。就此而言，本發明基于這樣的認識:在加工射線相對于工件運動的情況下的連續加工過程中，在開始時需要較高的過程氣體量。加工過程在開始時間之后穩定化。形成了一定量的金屬熔液。充足的氣體墊包圍加工部位。總體上出現穩定的氣體流動等等。本發明還利用這樣的認識:在相同類型的加工的情況下，穩定化時間很大程度上一致。相同類型的加工或者說應用要理解為基本上具有相同過程參數的加工，所述過程參數例如包括工件特性、焊縫幾何形狀、加工速率、噴嘴幾何形狀等等。不需要費事的監測裝置和調節裝置來實現顯著的過程氣體節省。可以通過試驗求取所述預先給定值和所述穩定化時間，并且將它們保存起來用于之后的加工的自動控制。
[0013]所述預先給定值和穩定化時間可以用不同的方式和方法保存。它們可以直接作為關于單位時間過程氣體量的、例如呈體積流量值或者質量流量值形式的值保存。穩定化時間可以作為時間值、例如作為秒數給出。但是所述預先給定值和穩定化時間的保持也可以間接地進行，其方式是，保存與其相關的值或者曲線圖。因此，第二預先給定值例如可以僅被定義為第一預先給定值的百分數。穩定化時間例如可以通過加工路段給定，在該加工路段之后進行根據本發明的過程氣體減少。所述保存尤其通過存儲到存儲介質上來進行，尤其是作為加工程序的一部分或者作為加工程序中的參考進行存儲，所述加工程序被運行用于控制工件加工。
[0014]基于預先給定值來調整單位時間過程氣體量。所述預先給定值尤其表示單位時間過程氣體量的與時間相關的額定值，或者說可直接或間接地從該預先給定值推導出過程氣體供應的調整裝置(閥)用的調整值。如果例如基于過程監測進行附加的過程氣體調節，則所述預先給定值就此而言也可用作基值，以所述基值為出發點通過所述過程氣體調節進行進一步的調整。
[0015]在本發明的一種優選變形方案中，在整個穩定化時間期間將基于第一預先給定值調整的單位時間過程氣體量供應到加工區。通過由此產生的、保持不變的氣體加載來促進加工區的穩定化。
[0016]本發明的一種特別優選的實施例的特征在于，在穩定化時間之后將供應到加工區的單位時間過程氣體量在一段過渡時間上逐漸從基于第一預先給定值的單位時間過程氣體量減小到基于第二預先給定值的單位時間過程氣體量。由于是逐漸減小的，所以在穩定化時間上所調整到的比例不會驟然改變。對過程穩定性并進而在最后對加工結果質量有不利影響的斷流的危險被極大地降低。
[0017]在實踐中被證明為有利的是:在為穩定化時間的20%到60 %之間、優選為穩定化時間的30 %到50 %之間的過渡時間上的逐漸減小。
[0018]在一種特別優選的變形方案的情況中，在穩定化時間之后基于所保存的斜坡函數使供應到加工區的單位時間過程氣體量減小，即所述減小按照線性函數進行。產生一種可在控制技術上簡單實現的變形方案。此類線性斜坡函數可容易地在加工程序中體現。必要時也可以采用保存在閥的控制裝置中的標準斜坡函數。
[0019]優選在所述減小之后的至少將近整個進一步焊接加工期間(即直至激光射線18被關停)，基于第二預先給定值調整所供應的單位時間的過程氣體供應量。
[0020]在本發明的一種有利的變形方案中產生特別節省成本，在該變形方案中，根據本發明地控制的過程氣體用于保護加工部位不受環境空氣影響，并且所述過程氣體優選是氦氣、氬氣、二氧化碳和/或氮氣。顯而易見，也可能有利的是，不是僅使用一種過程氣體，而是使用混合物，尤其由上面提到的過程氣體中的多種組成的混合物作為保護氣體混合物。[0021 ]在一種優選實施例中，在加工時借助單獨的過程氣體供應部將至少第二過程氣體供應到加工區，其中，與第一過程氣體的單位時間過程氣體量無關地對所供應的、所述第二過程氣體的單位時間過程氣體量進行調整。所述第二過程氣體尤其涉及能夠滿足不同于第一過程氣體的功能和/或能滿足附加功能的氣體。尤其例如涉及工作氣體或者橫向噴射氣體。這些氣體的最佳單位時間供應量取決于其它關系或要求，因此單獨控制這些過程氣體會帶來更好的加工結果。
[0022]如果多種過程氣體或者說一種過程氣體混合物尤其借助同一過程氣體供應部被使用于同一功能，例如作為保護氣體，那么在一種優選變形方案中，可在所述穩定化時間之后使供應到加工區的過程氣體混合物的單位時間總量減小。
[0023]但是也可設想本發明的一種有利的變形方案，在該變形方案中，過程氣體混合物的單位時間總量在所述穩定化時間之后在很大程度上更微弱地減小，保持不變或者甚至增大。因此，在穩定化時間之后例如可僅減小一種過程氣體的單位時間量，而至少一種另外的