ES2651901T3 - Procedimiento y dispositivo para la mecanización de una pieza de trabajo - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la formación de un estampado en una pieza de trabajo, en el que se conduce un rayo láser pulsátil con una frecuencia del impulso fL por medio de una guía del rayo sobre la superficie de la pieza de trabajo, en el que el rayo láser tiene sobre la superficie de la pieza de trabajo un diámetro de máximo 50 μm y se guía de tal manera que su velocidad de la trayectoria vB sobre la superficie de la pieza de trabajo cumple la siguiente condición: vB > n * dS * fL en la que n es un factor proporcional, que puede ser 0,2 ó 0,4 ó 0,6 ó 0,8 ó 1 o más, dS es el diámetro del rayo al nivel de la pieza de trabajo, y en el que la frecuencia del impulso es mayor que 100 kHz, y en el que la guía del rayo láser comprende una primera guía que se encuentra en la trayectoria de los rayos del rayo láser, que provoca por sí una guía del rayo láser con una primera velocidad de la trayectoria, caracterizado porque la guía del rayo láser comprende una segunda guía, dispuesta en la trayectoria del rayo láser, que trabaja simultáneamente con la primera guía, que proporciona por sí una guía del rayo láser con una segunda velocidad de la trayectoria, que es mayor que la primera velocidad de la trayectoria.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento y dispositivo para la mecanizacion de una pieza de trabajo

La invencion se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la mecanizacion de piezas de trabajo, en particular para la mecanizacion de piezas de trabajo por medio de un rayo laser pulsatil. La figura 1 muestra caractensticas conocidas durante la mecanizacion de piezas de trabajo por medio de un rayo laser.

La figura 1a muestra de forma esquematica un dispositivo de mecanizacion con laser en vista material. El numero 1 es la pieza de trabajo, el numero 2 representa la mesa de las piezas de trabajo, sobre la que esta colocada la pieza de trabajo 1. El numero 5 simboliza el rayo laser de mecanizacion, que esta guiada en una zona determinada a traves de la grna del rayo 2. El numero 3 es la fuente de luz laser, que emite luz laser, de manera que la luz laser se propaga entonces en la grna del rayo 2 y desde esta se dirige sobre la pieza de trabajo 1. El numero 6 simboliza un control / regulacion, que puede recibir datos de procedo y que controla al menos la grna del rayo 2 y la fuente de laser 3. Puede estar conectado con un control / regulacion 7 de rango superior. De acuerdo con el diseno, puede asumir tambien el mismo tareas de control de rango alto y puede estar conectado con una memoria 7, que contiene, por ejemplo, datos de estampacion o datos de fabricacion, de acuerdo con cuya decision debe mecanizarse la pieza de trabajo 1.

Se indica de forma esquematica un sistema de coordenadas:

la direccion-x se extiende vertical en el plano del dibujo. la direccion-z se extiende vertical en el plano del dibujo, y la direccion-y se extiende perpendicular al plano del dibujo hacia atras.

El dispositivo de la figura 1a se puede utilizar tanto para la formacion estampada a traves de erosion superficial, por capas, del material como tambien para la mecanizacion de la superficie, en la que no interesa principalmente la erosion del volumen, sino de manera prioritaria la creacion de determinadas propiedades de la superficie. Esto se puede conseguir con menos pasadas (capas). En el caso extremo, solamente es necesaria una pasada una vez sobre los puntos de la superficie (en direccion-x/y) que deben mecanizarse en cada caso.

Las figuras 1b y 1c muestran relaciones durante la formacion de la estampa, es decir, con erosion del volumen del material. La figura 1b es una vista en planta superior sobre la pieza de trabajo. La figura 1c es la seccion a traves de la pieza de trabajo. La curva 8a en forma de meandro representa el movimiento del rayo laser sobre la superficie de la pieza de trabajo. En este contexto, se indica que el rayo laser tiene un cierto diametro sobre la superficie de la pieza de trabajo y con este diametro esta correlacionada tambien la anchura (perpendicularmente a la direccion del movimiento en el plano de la superficie de la pieza de trabajo) de la actuacion sobre la superficie de la pieza de trabajo. Los diametros tfpicos del rayo estan en el intervalo de 5 y 50 |im. De manera correspondiente a ello, estan correlacionadas las distancias de los meandros individuales entre sf En lugar de un meandro de ida y vuelta se puede activar tambien, por ejemplo, una espiral o el trazado en la misma direccion por lmeas de lmeas de mecanizacion. El numero de referencia 9a designa los lfmites de mecanizacion en la capa respectiva. Dentro de los lfmites de mecanizacion, el rayo laser 5 esta conectado, fuera de los mismos esta desconectado, de manera que su pista existe solo teoricamente en las zonas colocadas fuera. Dentro de los lfmites 9a, el rayo laser provoca la erosion, fuera no. En lugar de la desconexion fuera de los lfmites de la mecanizacion, se puede seleccionar tambien un desenfoque fuerte, de manera que la entrada de energfa por area no es ya suficiente para la mecanizacion de la pieza de trabajo y el laser trabaja al mismo tiempo de forma continua. De acuerdo con la figura 1b, se erosiona una capa. Sigue entonces a continuacion otra capa, en la que se pueden aplicar otros lfmites de mecanizacion 9a. De esta manera, se forma el estampado en la profundidad, como se muestra en la figura 1c. El numero 1a define el fondo momentaneo del estampado, es decir, la superficie momentanea de la pieza de trabajo, como se contempla en la figura 1b. Las lmeas trazadas horizontales muestran de forma esquematica las capas erosionadas individuales. Los lfmites de mecanizacion 9a se diferencia de cada a capa, es decir, en la direccion de la profundidad (direccion-z negativa), de manera que resulta de este modo un estampado con conformacion exactamente definida. Ademas, se puede tratar, por ejemplo, de la construccion de formas o similar. El numero 1c simboliza el fondo del estampado acabado. No esta todavfa terminado, pero se libera en el transcurso del tiempo a traves del procedimiento de erosion que cubre la superficie capa a capa.

La figura 1d muestra el modo de proceder durante la mecanizacion de la superficie. Se trata de la vista en planta superior sobre la superficie de la pieza de trabajo. Aqrn se pueden controlar una o varias pistas individuales. La mecanizacion puede ser, pero no necesariamente puede cubrir tota la superficie. Se pueden prever pistas paralelas 8b, 8c y 8d, 8e. De esta manera, se puede generar una superficie con determinadas propiedades opticas o mecanicas. Como en la figura 1b, en la figura 1d se puede controlar la pista respectiva a traves de la grna del rayo 2 de la figura 1a. El rayo laser se recorre en este caso sobre la superficie de la pieza de trabajo dentro de un tiempo At determinado de retorno un trayecto determinado Ax, de manera que se puede definir de forma correspondiente una velocidad de la trayectoria vB del rayo laser sobre la superficie de la pieza de trabajo como Ax/At. Las

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velocidades habituales de la trayectoria son 100 - 300 mm/s. Estan limitadas hacia arriba por la exactitud de ajuste que se aplica a medida que se eleva la velocidad.

La figura 1e muestra la curva caractenstica del rayo laser de mecanizacion sobre el tiempo. Se muestra la potencia respectiva de la luz. Con un area de la seccion transversal conocida del rayo laser, la curva del tiempo corresponde, por lo tanto, tambien a la entrada de potencia con respecto al area. Los rayos laser pulsan con preferencia con periodo constante. Se indican las puntas del impulso con relacion al tiempo t1, t2, t2, para el que se supone una diferencia de tiempo constante tL. A esta corresponde una frecuencia del impulso de laser. Se aplica

tL = 1/fL.

Las frecuencias tfpicas del impulse de laser fL estan entre10 kHz y 100 kHz. No obstante, en tiempo reciente se ha establecido tambien una tendencia hacia frecuencias del impulso fL claramente mas elevadas. Entretanto se ofrecen laseres de mecanizacion con frecuencias del impulso en torno o por encima de 1 MHz y en torno a 2 MHz, tambien por encima de 5 MHz hasta 100 MHz o mas. Es deseable utilizar este laser, puesto que a pesar de la frecuencia mas elevada del impulso, tienen a pesar de todo una potencia de punta del impulso que determina de manera decisiva la erosion, que corresponde a la del laser de frecuencia mas baja o incluso la excede en gran medida. Se indica un ejemplo de calculo para ilustracion. Una potencia media del laser convencional con una frecuencia del impulso de 80 kHz conduce a una energfa del impulso de 125 mJ. Con una duracion del impulso de 100 ns resulta una potencia punta del impulso de 125 W.

En cambio, en los sistemas nuevos se puede introducir por impulsos una potencia laser media de 10 W a 1 MHz. Aqu las duraciones de los impulsos son claramente mas cortas, por ejemplo 10 ps. Esto conduce a una potencia punta del impulso de 1 MW.

La figura 1f muestra otro diagrama de tiempo. Se describe un caso especial de la mecanizacion de la pieza de trabajo por medio de rayo laser pulsatil, en el que delante del impulso de trabajo propiamente dicho se aplica un impulso de calentamiento. En este caso, la frecuencia del impulso a considerar se puede medir entre los impulsos de trabajo, como se representa en la figura 1f.

La grna del rayo 2 presenta una velocidad de ajuste final determinada. En concreto, se puede accionar teoricamente muy rapido. Sin embargo, adolece de la exactitud de ajuste y, por lo tanto, de la exactitud de la mecanizacion de la superficie o bien de la formacion del estampado sobre la pieza de trabajo. De esta manera, resultan relaciones, que se explican con referencia a la figura 1d. La figura 1g es la vista en planta superior sobre la superficie de la pieza de trabajo. El numero 8f designa la trayectoria momentanea del rayo laser sobre la superficie de la pieza de trabajo. En funcion de la velocidad de la trayectoria vB del rayo laser sobre la superficie de la pieza de trabajo, el diametro del rayo dS del rayo laser al nivel de la superficie de la pieza de trabajo y la frecuencia del impulso del laser fL, se pueden producir solapes de los impulsos. Si se supone, por ejemplo, una frecuencia del impulso fL de 100 kHz y un diametro del rayo dS de 10 |im, resulta

vB = dS/tL = dS x fL

De manera correspondiente, una velocidad de la trayectoria vB de 1 m/s, cuando se desea que no se solapen precisamente los puntos de encuentro de la luz laser. Pero en realidad son grnas actuales del rayo, que estan constituidas, en general, por espejos articulados, limitados en su velocidad de grna sobre la superficie de la pieza de trabajo aproximadamente a 500 m/s o 1000 mm/s. Esto significa con los valores numericos adoptados ya un solape de aproximadamente 50 % del diametro del rayo dS. Si se acepta ahora que un impulso de laser incidente conduce al calentamiento del material de tal manera que se licua y se evapora (pudiendo realizarse muy rapidamente la fase lfquida), esto conduce en cualquier caso a que el impulso del laser siguiente aparezca en un lugar, en el que tambien ya estaba activo el impulso laser anterior.

Esto conduce a diferentes efectos desagradables. Conduce a que la pieza de trabajo, debido a la entrada de demasiada energfa por unidad de tiempo en la misma superficie activa, que ya ha sido afectada anteriormente por impulsos anteriores, se caliente mas alla de la limitacion del rayo laser, es decir, mas alla del diametro del rayo, y se licue en una zona mayor, lo que conduce a una elevacion no deseada la porcion de fundicion. Esto conduce de nuevo a que no existan ya relaciones definidas con exactitud, lo que indica la interaccion entre el rayo laser y la superficie de la pieza de trabajo. De esta manera, la erosion del material es irregular y no es previsible con exactitud.

El problema se agrava con las frecuencias crecientes del impulso mencionadas al principio. El ejemplo numerico que se acaba de indicar muestra que ya con frecuencias de impulsos comparativamente bajas (100 kHz) se producen solapes a la vista de las velocidades de ajuste de la grna del rayo laser 2. Este sera tanto mas el caso cuando no exista, por ejemplo, una frecuencia del impulso de 100 kHz, sino aproximadamente una frecuencia de 1 MHz o mas alla de 100 MHz. Entonces se puede intentar en cierto modo de reducir el diametro del rayo laser o de mejorar la velocidad de ajuste. Pero con tal tecnica actual no se contrarresta un solape significativo de impulsos individuales

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sobre la superficie de la pieza de trabajo, como se muestra en la figura 1g. A altas frecuencias del impulso de 500 kHz y mas debe suponerse que con la tecnica actual el solape sena mayor del 50 % del diametro del rayo sobre la superficie de la pieza de trabajo y probablemente tambien mayor del 80 % del diametro del rayo. Esto conduce tanto mas a las inexactitudes mencionadas en la potencia de erosion.

Otro estado de la tecnica se encuentra en los documentos DE102005039833A1, DE102004051180A1, DE10392185T5, EP0536625B1, DE10309157A1 y US5837962.

El documento US2005/0237895 describe un dispositivo para la iluminacion del laser de una pieza de trabajo. Las frecuencias del impulso estan por encima de 100 MHz. Parejas de velocidad de exploracion y diametro del laser son 2000 cm/s y 20 pm o bien 10A7 cm/s y 400 pm.

El documento US 2005/0069000 describe un dispositivo de separacion de laser, que utiliza un foco de laser de 60 mm de diametro como herramienta de corte.

El cometido de la invencion es indicar un procedimiento y un dispositivo para la mecanizacion de una pieza de trabajo, que posibilitan tambien con alta frecuencia del impulso el control y el ajuste estables y previsibles de la potencia de erosion.

El cometido se soluciona con las caractensticas de las reivindicaciones independientes 1 y 10. De acuerdo con la invencion, por medio de instalaciones tecnicas adecuadas se ajusta la velocidad de la trayectoria vB, con la que se grna el rayo laser sobre la superficie de la pieza de trabajo, de manera que a la vista de la frecuencia del impulso de laser fL y el diametro del rayo se ajustan las siguientes relaciones:

vB > n x dS x fL,

en las que n es un factor proporcional, que puede ser 0,5 o 0,7 o 1 o mayor que 1. Cuando la velocidad de la trayectoria se modifica en el curso del tiempo, se puede tomar una velocidad media de la trayectoria o la velocidad maxima de la trayectoria. Lo mismo se aplica para la frecuencia del impulso de laser fL.

El ajuste adecuado de una velocidad de la trayectoria rapida vB se realiza de tal manera que al movimiento provocado por la grna del rayo 2 conocida se superpone otro movimiento mas rapido, dado el caso, con amplitud mas pequena. Entonces estan previstas dos grnas, una de las cuales es la grna del rayo convencional, como se ha descrito con referencia a la figura 1a, y la otra es otra grna del rayo, que genera la grna solapada del rayo laser.

Un dispositivo para la mecanizacion de la pieza de trabajo para la realizacion de uno de los procedimientos descritos anteriormente se representa en la reivindicacion 10. La pieza de trabajo a mecanizar puede ser o presentar un material metalico o un material de semiconductores o una ceramica o un cristal o un plastico. La mecanizacion puede ser una mecanizacion de la superficie para influir en la apariencia optica o en la rugosidad de una superficie, o puede ser la formacion de un estampado de tal manera que se erosiona material capa por capa en la superficie para crear de esta manera un estampado con paredes laterales exactamente definidas y con un fondo exactamente definido. Durante la formacion del estampado, las exactitudes pueden ser mejores que 100 pm, con preferencia mejores que 50 o 10 pm de exactitud de fabricacion.

Cada uno de los impulsos por sf puede ser suficientemente rico en energfa para la fundicion o evaporacion del material en el lugar de incidencia. En la forma de realizacion de la figura 1f, esto se aplica para los impulsos de trabajo propiamente dichos, no necesariamente para los impulsos de calentamiento previos.

A continuacion se describen con referencia a los dibujos formas de realizacion individuales de la invencion. En este caso:

La figura 1 muestra representaciones del estado de la tecnica.

La figura 2 muestra una representacion para la explicacion del efecto de la invencion.

La figura 3 muestra formas de realizacion de acuerdo con la invencion.

La figura 4 muestra otra forma de realizacion de acuerdo con la invencion, y La figura 5 muestra un dispositivo de acuerdo con la invencion.

La figura 2 muestra las relaciones de acuerdo con la invencion. El numero de referencia 8g muestra la trayectoria momentanea del rayo laser. Puede ser curvada. Los numeros 21 y 22 son dos puntos de incidencia sucesivos de dos impulsos de trabajo sucesivos de la luz laser. Sus puntos medios ideales imaginarios son, respectivamente, los puntos 21a y 22a. Los drculos 21b y 22b designan en cada caso el diametro del rayo de luz laser. El trayecto wL

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entre los dos puntos medios 21a y 22b es el trayecto que recorre el rayo laser entre dos impulsos de trabajo. Las relaciones estan ajustadas de tal manera que el solape es menor que un valor predeterminado, en particular inferior al 30 % o 50 %. En general, las relaciones se pueden describir a traves de la formula

vB > n x dS x fL

en la que vB es la velocidad de la trayectoria del rayo laser pulsatil sobre la superficie de la pieza de trabajo, dS es el diametro del rayo al nivel de la superficie de la pieza de trabajo y fL es la frecuencia de los impulsos de trabajo de la luz laser pulsatil. La frecuencia del impulso puede ser en este caso mayor que 100 kHz, con preferencia mayor que 1 MHz y de manera mas preferida mayor que 10 MHz. El valor n es un factor proporcional, que puede ser 0,3 o 0,5 o tambien 1 o mayor que 1. El solape (que corresponde al factor proporcional n) se puede ajustar de acuerdo con las relaciones deseadas.

La velocidad de la trayectoria se calcula como aquella velocidad, que resulta cuando se divide el trayecto (wL) recorrido entre dos impulsos por el tiempo necesario para el trayecto (que corresponde a tL = 1/fL). En el caso de velocidades variables, se puede tomar un valor medio o en cada caso un valor momentaneo junto con valores momentaneos de las otras variables respectivas.

La velocidad de la trayectoria respectiva se puede generar generando un movimiento de grna superpuesto sobre la grna convencional. Del rayo laser se puede guiar, por una parte, a traves de la grna del rayo convencional y, por otra parte, a traves de otra grna del rayo, que genera un movimiento mas rapido. La grna del rayo convencional (numero de referencia 2 en la figura 1a) puede tener en este caso una amplitud mayor (desviacion maxima) que la grna del rayo anadida. La grna del rayo anadida puede generar una desviacion, que tiene una componente transversal al movimiento generado por la grna del rayo convencional. La grna adicional puede controlar un movimiento de vaiven o tambien un movimiento solapado en ambas direcciones de la superficie de la pieza de trabajo. Su amplitud puede ser menor que la de la desviacion maxima de la grna del rayo convencional. Si se genera un movimiento de vaiven o bien un movimiento en cierto modo periodico a traves de la grna del rayo anadida, su frecuencia puede ser una fraccion de la frecuencia de los impulsos de trabajo del laser, por ejemplo mas de 5% o mas de 10 % o 1/n (n = numero entero) de la frecuencia del impulso de laser. Por cada periodo del movimiento adicional se realizan entonces varios impulsos de trabajo del rayo laser.

La figura 3 muestra como se puede generar el movimiento deseado en diferentes formas de realizacion. Los patrones del movimiento de la figura 3 son representaciones de grnas del rayo laser en el plano de la superficie de la pieza de trabajo, es decir, en el plano-x/y.

Las figuras 3a, 3b y 3c muestran grnas del rayo, como se pueden generar a traves de la grna del rayo convencional. La figura 3a corresponde en este caso, al menos por secciones, a la grna del rayo de la figura 1d, la figura 3b corresponde a la grna del rayo de la figura 1b, la figura 3c muestra dos trayectorias definidas 8h y 8i, que se ajustan de manera sucesiva a traves de la grna del rayo convencional y que tambien se pueden cruzar.

Las figuras 3d, 3e y 3f muestran patrones del movimiento, que se pueden ajustar a traves de otra grna del rayo y que se pueden superponer al movimiento generado por la grna del rayo convencional. El patron 31 muestra un movimiento ascendente y descendente vertical, durante el que en una pasada pueden tener lugar varios impulsos laser. Cuando, por ejemplo, durante un periodo del movimiento de la figura 3d deben tener lugar diez (en general: n) impulsos de trabajo, la periodicidad del movimiento sena una decima (en general: 1/n) de la frecuencia del impulso de laser. La desviacion 2a (doble amplitud A) se puede seleccionar de conformidad con el diametro del rayo dS. Puede ser un multiplo del diametro del rayo laser, por ejemplo mas del doble, mas de diez veces o mas de 50 veces. Por otra parte, la desviacion 2a puede ser inferior a diez veces o inferior a cinco veces el diametro del rayo laser dS en nivel de la pieza de trabajo. En general, se puede utilizar la zona de desviacion tecnicamente posible de la segunda grna. Con +/- 1° y, por ejemplo, 200 mm de longitud del recorrido, resulta una desviacion de casi 7 mm. Para evitar efectos marginales, se pueden evitar extremos en el control.

La figura 3e muestra otro patron. Allf se ajusta un movimiento circular, que se superpone al movimiento convencional. Durante una revolucion tienen lugar varios impulsos de mecanizacion. Las consideraciones sobre la periodicidad son iguales que con respecto a la figura 3d.

El movimiento de la figura 3d se puede modificar de tal manera que se modifica la direccion de la oscilacion. Asf, por ejemplo, puede suceder que al menos siempre permanezca un angulo mmimo determinado (por ejemplo, 20° o 40°) con respecto a la direccion del movimiento, que se controla a traves de la grna del rayo convencional. Asf, por ejemplo, se puede conmutar entre una oscilacion vertical (figura 3b) y una oscilacion horizontal girada, en cambio, alrededor de 90°. La figura 3f muestra una forma de realizacion, en la que la grna del rayo superpuesta es aleatoria o casi aleatoria. Puede tener componentes del movimiento en la direccion de la grna del rayo convencional y perpendicularmente a ella. Por ejemplo, en un retfculo rectangular o cuadrado, las posiciones individuales se pueden recorrer de manera casi aleatoria, pero de una manera predeterminada, hasta que se han alcanzado una vez todas

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las posiciones. Entonces se repite el patron.

La figura 4 muestra el resultado de la superposicion, por ejemplo, de la gma convencional, que corresponde, por ejemplo a una lmea de la figura 3a (por ejemplo, la lmea 8b) y de la gma adicional de forma circular de la figura 3e. Resulta una espiral deformada. El numero 23 marca la trayectoria, a lo largo de la cual se conduce el rayo laser en virtud de los movimientos solapados. Los puntos gruesos 41, 42, 43, 44, 45,... marcan los puntos medios de las posiciones de incidencia de los impulsos de trabajo individuales de la luz laser. Con respecto a los puntos medios 41 y 42 se representan todavfa los diametros respectivos del rayo laser 41a, 42a. El dibujo muestra que los puntos de incidencia individuales de impulsos sucesivos estan precisamente contiguos entre sf Pero el dimensionado puede ser tambien tal que se solapan mas fuertemente o se distancian entre sf mas que lo que se representa. Esto se puede conseguir con una frecuencia constante del impulso del laser de trabajo fL y una gma convencional dada, por una parte, a traves de la frecuencia circunferencial con respecto a la frecuencia del impulso del laser fL y, por otra parte, a traves del control de las amplitudes del movimiento solapado.

El movimiento solapado en su velocidad circunferencial propia, en general, claramente mas alto que la del movimiento controlado por la gma convencional. Sin embargo, en general, tambien la amplitud (desviacion maxima posible) es menor. El movimiento solapado puede ser tal que durante una pasada sobre la superficie, un punto determinado sobre la pieza de trabajo es incidido dos o mas veces por un rayo laser. Por otra parte, los parametros se pueden ajustar tambien de tal manera que tambien con el movimiento solapado durante la cobertura de la superficie se consigue una cobertura fiable que cubre la superficie y solo una vez de todos los lugares de la superficie de la pieza de trabajo a mecanizar. Esto se puede realizar, por ejemplo, seleccionando de manera adecuada la amplitud de la desviacion, la anchura de paso y la frecuencia del movimiento solapado.

En general, el resultado de la gma solapada es que, considerada desde el punto de vista macroscopico, la gma se parece a la gma convencional hasta el punto de que el movimiento grande sobre la pieza de trabajo se predetermina de manera convencional por la gma habitual. Pero las trayectorias trazadas pueden ser mas anchas debido a la desviacion temporal adicional, de manera que se trazan pistas mas anchas de muchos lugares de trabajo mas o menos adyacentes entre sf que con la tecnica conocida. De manera correspondiente, se puede controlar la gma convencional de pistas mas distanciadas.

La figura 5 muestra de forma esquematica un dispositivo de mecanizacion de acuerdo con la invencion. Los mismos numeros de referencia que en la figura 1a muestran los mismos componentes. Los numeros 5a y 5b designan con lmeas de trazos las desviaciones maximas posibles del rayo laser 5, que se pueden provocar a traves de la gma del rayo 2. Sobre la superficie de la pieza de trabajo definen de manera correspondiente una ventana de trabajo.

Esta prevista otra gma del rayo 51, que puede estar en la trayectoria de los rayos delante de la gma del rayo convencional. Tambien genera una desviacion angular del rayo laser, que esta delimitada como maximo por las lmeas de trazos 5c y 5d. El angulo de ajuste maximo posible puede ser, de manera correspondiente de la amplitud menor de la instalacion de gma del rayo adicional 51, menor que la de la gma del rayo 2 convencional. Pero la gma del rayo adicional 51 puede estar prevista tambien de manera unitaria con la gma del rayo convencional 2, por ejemplo regulando espejos del dispositivo de gma de rayo convencional en sf de nuevo, o similar. Tambien la segunda instalacion de gma adicional 51 puede ser controlada por el control/regulacion 6. Segun las necesidades, se puede conectar y desconectar por separado, de manera que se puede anadir opcionalmente a la gma convencional.

Las senales de control en la segunda instalacion de gma 51 son generadas de tal forma que resultan los patrones de gma deseados en cada caso, en particular uno de las figuras 3d, 3e o 3f. La segunda gma puede provocar una desviacion del rayo laser en ambas dimensiones de la superficie de la pieza de trabajo (x, y). Pero en otra forma de realizacion se puede ajustar tambien solo una desviacion unidimensional.

La segunda gma 51 puede presentar uno o varios elementos acusto-opticos o elementos electro-opticos, que determinan, por ejemplo, la desviacion de conformidad con la frecuencia de de una senal acustica u optica aplicada. Tambien puede presentar uno o varios elementos piezo-electricos. Tambien se puede tratar de un elemento oscilante mecanico, por ejemplo de un disco que se encuentra en la trayectoria de los rayos, transparente o reflectante giratorio con diferentes propiedades de direccion. Para provocar una desviacion a lo largo de dos dimensiones (que corresponden a x e y sobre la superficie de la pieza de trabajo), pueden estar previstos, dado el caso, unos elementos que se cruzan en su direccion de actuacion.

Cuando la segunda gma trabaja periodicamente, su periodo de trabajo puede estar adaptado a la frecuencia del impulso de laser fL, por ejemplo de tal manera que la frecuencia de trabajo de la segunda gma es una fraccion opcionalmente de numero entero de la frecuencia del impulso del laser fL. Por otra parte, tambien puede estar prevista una sincronizacion exacta de las frecuencias o bien de las duraciones de los periodos de tal manera que para la duracion de los periodos T2 de la segunda gma se aplica:

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1/f2 = T2 = n * tL + tR

en la que n es el numero de los impulsos de trabajo por periodo de la segunda gma y tR es una duracion de tiempo necesaria para el retorno de la segunda gma y otros periodos de tiempo.

La direccion de la segunda gma puede ser fija en una direccion (redproca). Esta direccion puede ser, sin embargo, variable en el tiempo. Pero tambien se puede realizar de forma sistematica la desviacion del rayo laser de trabajo de tal manera que se desvfa sobre la superficie de la pieza de trabajo en sus dos dimensiones (x, y). La desviacion se puede ajustar de tal manera que siempre tiene una relacion angular determinada con respecto a la direccion momentanea del movimiento, que se genera a traves de la primera gma, por ejemplo porque esta en la misma direccion o esta en angulo recto con respecto a ella o contiene una zona angular determinada.

La invencion es adecuada tanto para la mecanizacion de superficies como tambien para la formacion del estampado. Durante la mecanizacion de las superficies, puede ser suficiente la pasada una vez sobre todas zonas de la superficie a mecanizar. Durante la formacion del estampado, se repasan determinadas zonas en el plano-x-y, en general, varias veces, siendo retirado cada vez material de un cierto espesor. Debido a la pluralidad de las capas erosionadas, se trabaja entonces en el estampado poco a poco en la profundidad.

Los espesores de capa o bien las profundidades de actuacion por impulso pueden ser en este caso 10 mm, con preferencia menos de 2 o 1 mm, de manera mas preferida por debajo de 0,25 mm.

El lfmite inferior de la velocidad de la trayectoria provocada solo por la primera gma puede ser 20 o 50 o 100 mm/s. Su lfmite superior puede ser 100 mm/s o 200 mm/s o 500 mm/s.

Los diametros considerados del rayo laser sobre la altura de la superficie de la pieza de trabajo pueden tener como lfmite superior 50 mm o 20 mm y como lfmite inferior 2 mm o 5 mm o 10 mm.

La amplitud de la desviacion provocada por la segunda gma puede estar limitada hacia arriba a 2 mm o a 1 mm o a 50 mm. Puede estar limitada hacia arriba tambien a 200 veces o a 100 veces o a 50 veces el diametro del rayo laser sobre la superficie de la pieza de trabajo. La amplitud puede estar limitada hacia abajo a 5 mm o 10 mm o tambien al doble del diametro del rayo laser sobre la superficie de la pieza de trabajo.

La frecuencia f2 de la segunda gma (valor redproco de la duracion de los periodos t2) puede ser mayor que n veces el periodo de laser tL, pudiendo ser n igual a 3 o 5 o 7.

Durante el ajuste de la gma del rayo a traves de la segunda gma se puede realizar tambien un seguimiento de las posiciones de trabajo con el proposito de que se sigan y se registren las posiciones reales de trabajo del rayo laser (provocadas a traves de los efectos de la primera y de la segunda gma) y de que de conformidad con estos registros se realicen otros controles de la segunda gma, en particular para “incidir” en aquellas zonas que no han sido afectadas todavfa. De manera correspondiente, se puede prever una instalacion de deteccion para las posiciones ya mecanizadas sobre la superficie de la pieza de trabajo y una memoria para almacenar el resultado de la deteccion y para mantenerlo para la evaluacion siguiente. El diametro del rayo laser sobre la superficie de la pieza de trabajo se puede determinar, cuando la seccion transversal no esta claramente perfilada para la determinacion del diametro, reduciendo a un valor de la intensidad en comparacion con la intensidad media, por ejemplo al 50 % o a un valor 1/e o 1/e2 de la intensidad media. Se puede tener en cuenta ISO 11146.

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   REIVINDICACIONES

   1. - Procedimiento para la formacion de un estampado en una pieza de trabajo, en el que se conduce un rayo laser pulsatil con una frecuencia del impulso fL por medio de una gma del rayo sobre la superficie de la pieza de trabajo, en el que el rayo laser tiene sobre la superficie de la pieza de trabajo un diametro de maximo 50 |im y se gma de tal manera que su velocidad de la trayectoria vB sobre la superficie de la pieza de trabajo cumple la siguiente condicion:

   vB > n * dS * fL

   en la que n es un factor proporcional, que puede ser 0,2 o 0,4 o 0,6 o 0,8 o 1 o mas, dS es el diametro del rayo al nivel de la pieza de trabajo, y en el que la frecuencia del impulso es mayor que 100 kHz, y en el que la gma del rayo laser comprende una primera gma que se encuentra en la trayectoria de los rayos del rayo laser, que provoca por sf una gma del rayo laser con una primera velocidad de la trayectoria, caracterizado porque la gma del rayo laser comprende una segunda gma, dispuesta en la trayectoria del rayo laser, que trabaja simultaneamente con la primera gma, que proporciona por sf una gma del rayo laser con una segunda velocidad de la trayectoria, que es mayor que la primera velocidad de la trayectoria.
2. 2. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la amplitud de la primera gma es mayor que la de la segunda gma.
3. 3. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque la primera gma y/o la segunda gma provocan un movimiento del rayo laser a lo largo de dos dimensiones sobre la superficie de la pieza de trabajo.
4. 4. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque, consideradas en la direccion de la propagacion de la luz laser, en primer lugar la segunda gma y luego la primera gma influyen sobre el rayo laser.
5. 5. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la segunda gma se realiza por medios electro-opticos, acusto-opticos o piezo-electricos.
6. 6. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la segunda gma conduce de yaro laser de manera aleatoria.
7. 7. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda gma conduce el rayo laser en una direccion, que se desvfa de la direccion de la conduccion de la primera gma.
8. 8. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la primera y la segunda gmas se solapan.
9. 9. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque cada impulso del rayo laser pulsatil es adecuado para la erosion del material, y
10. 10. - Dispositivo para la formacion del estampado en una pieza de trabajo, en particular para la realizacion del procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, con una fuente de luz laser (3) para la generacion de un rayo laser pulsatil (5), y

    con una gma del rayo (2) para la conduccion del rayo laser sobre la superficie de la pieza de trabajo, en el que la fuente de luz laser genera el rayo laser con una frecuencia del impulso de al menos 100 kHz, el rayo laser tiene sobre la superficie de la pieza de trabajo un diametro de maximo 50 mm, y la gma del rayo gma el rayo laser de tal manera que su velocidad de la trayectoria vB sobre la superficie de la pieza de trabajo cumple la siguiente condicion:

    vB > n * dS * fL

    en la que n es un factor proporcional, que puede ser 0,2 o 0,4 o 0,6 o 0,8 o 1 o mas, dS es el diametro del rayo al nivel de la pieza de trabajo, y fL es la frecuencia de los impulsos de trabajo del rayo laser,

    en el que la gma del rayo laser presenta una primera instalacion de gma que se encuentra en la trayectoria de los rayos del rayo laser, que provoca por sf una gma del rayo laser con una primera velocidad de la trayectoria, caracterizado porque la gma del rayo laser comprende una segunda instalacion de gma, dispuesta en la trayectoria del rayo laser, que trabaja simultaneamente con la primera instalacion de gma, que proporciona por sf una gma del rayo laser con una segunda velocidad de la trayectoria, que es mayor que la primera velocidad de la trayectoria.
11. 11.- Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 10, caracterizado porque la segunda instalacion de gma presenta uno o varios de los siguientes elementos: un elemento electro-optico,

    un elemento acusto-optico

    un elemento optico regulable por traslacion o rotacion.
12. 12.- Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 10 u 11, caracterizado porque la primera instalacion de gma se 5 encuentra en la trayectoria de los rayos detras de la segunda instalacion de gma.