利用流体射流引导的复合激光束切割或烧蚀工件的方法和设备与流程

本发明涉及一种用于利用耦合到加压流体射流中的激光束切割或烧蚀工件、尤其是工件的特定材料的方法和设备。该方法和设备使用的激光束是复合脉冲激光束，即包括多种叠加的激光脉动(pulsation)的脉冲激光束。根据本发明的实施方式，复合脉冲激光束的不同脉动可以对工件产生不同的影响，例如可以分别用于切割或烧蚀、以及平滑工件的特定材料。

背景技术：

用于机加工工件的传统方法使用耦合到加压流体射流的简单激光束。为了利用激光束切割工件，流体射流在工件上沿着确定的切割路径移动。流体射流通常由流体射流生成喷嘴产生，并且激光束通过全内反射耦合到流体射流中并在流体射流中被引导到工件上。传统方法中的激光束是连续激光束或包括单种激光脉动的脉冲激光束。

传统方法经常遇到的问题、特别是当利用流体射流引导的激光束深入切割工件或甚至切穿工件时遇到的问题是切割的表面质量较差和/或存在缺陷。例如，切割表面经常表现出过高的表面粗糙度和/或沿切口随机出现的表面质量变化。

此外，传统方法在切割工件材料时经常会在工件材料中产生缺陷，特别是导致材料被切出碎屑。例如，工件的正面和背面都可能受到这种碎屑的伤害。此外，当用传统方法进行切割时，通常会沿切口形成锋利的边缘。

上述问题使得利用传统的方法和设备切割某些种类的材料变得困难，甚至不可能。所述材料例如新型合金材料或非常脆的材料。此外，上述问题对进入工件的切割深度或工件的总厚度产生了很大的限制，所述工件将被分成两部分或更多部分。

因此，本发明的实施方式旨在改进用于利用流体射流引导的激光束切割或烧蚀工件的传统方法和设备。一个目的特别是提供这样一种方法和设备，其适用于以改进的切割或烧蚀结果切割或烧蚀工件。一般来说，切割表面或烧蚀表面的表面质量应该比使用传统方法或设备时更好。更具体地，切割表面或烧蚀表面的表面粗糙度应该显著更低。此外，应该减少或避免沿切口出现的表面质量变化和缺陷或碎屑。

特别是在切割或烧蚀各种不同的材料、特别是新型合金材料和极脆材料时应达到上述目的。此外，该方法和设备应该能够比传统方法和设备更深地切割或烧蚀工件、或分离更厚的工件。

技术实现要素：

本发明的目的是通过所附独立权利要求中呈现的实施方式来实现的。在从属权利要求中限定了这些实施方式的有利实现方式。

特别地，本发明的实施方式基于耦合到流体射流中的复合脉冲激光束的用途。复合脉冲激光束尤其适用于待切割的材料，以提高切割质量。

本发明的第一方面提供了一种利用脉冲激光束切割或烧蚀工件的特定材料的方法，该方法包括：利用至少一个激光源产生脉冲激光束，将加压流体射流提供到工件上，以及将脉冲激光束耦合到朝向工件的流体射流中，其中脉冲激光束包括基于工件的特定材料选择的至少两种叠加的脉动，其中第一脉动具有与第二脉动不同的功率和频率。

换句话说，对于待使用第一方面的方法切割或烧蚀的单个工件材料，选择并组合至少两种脉动以形成复合脉冲激光束。每种激光脉动为复合脉冲激光束贡献某种特定规则的脉冲形状——即至少具有第一激光功率和第一激光频率的第一激光脉冲形状以及具有第二激光功率和第二激光频率的第二激光脉冲形状。两种激光功率和激光频率叠加。因此，复合脉冲激光束可以显示出跳动图案。

指定该方法主要用于切割或烧蚀由一种类型的材料(特定材料)的实心块制成的工件，并且该方法使用至少两种脉动来切割该特定材料。然而，该方法也可以应用于包括多于一种材料的工件，例如，由多层不同材料制成的工件。在这种情况下，通过每层使用至少两种脉动，可以理想地单独切割或烧蚀每个材料层。如果要同时切割或烧蚀两个这样的材料层，则优选选择多种脉动，特别是每层至少两种脉动。

脉冲激光束中的第一脉动可以由例如第一激光源输出的主/主要(dominant/master)激光发射形成，并且第二脉动可以由例如第二激光源输出的从(slave)激光发射形成。每个激光源可以被配置为输出具有确定的功率(绝对峰值功率和/或脉冲宽度)和频率(脉冲重复率)的简单脉冲激光束。例如，主/主要激光发射可以被选择为使得待切割或烧蚀的特定材料显示出对该激光更强的吸收和/或它具有比从激光发射更高的强度，而从激光发射被选择为使得特定材料表现出对该激光的更弱吸收和/或它具有比主激光发射更低的强度。然而，与此处描述的主/从激光发射相关的影响不一定在本文档中根据命名“第一”脉动和“第二”脉动进行限定。因此，每个激光脉动的功率和频率的选择可以基于(取决于)待切割或烧蚀的特定材料的频率相关吸收系数。换句话说，特定材料在不同的激光发射波长和脉冲特性下可以有不同的吸收。值得注意的是，两种叠加的激光脉动也可以由单个专用激光源形成。

因此可以组成复合脉冲激光束，使得复合脉冲激光束形成穿过/进入工件材料的切口，该切口使切割表面非常均匀，或者使得复合脉冲激光束形成工件材料的烧蚀，该烧蚀使烧蚀表面非常均匀。切割表面(当利用激光束切割时)沿着激光束的传播方向(例如，如果激光束垂直撞击到工件表面上，则传播方向垂直于工件表面)形成。例如切割可以将工件分成两部分。烧蚀表面、也称为铣削表面(当利用激光束进行烧蚀/铣削时)是通过从工件表面逐层去除工件材料而形成的。因此，烧蚀/铣削表面成为新的工件表面，并且如果去除均匀厚度的一层或多层，则烧蚀/铣削表面可以平行于原始工件表面。值得注意的是，一层被烧蚀的工件材料限定烧蚀表面的质量。

特别地，通过根据特定工件材料选择至少两种脉动，对于切割表面或烧蚀表面可以实现非常低的表面粗糙度，以及很少或甚至没有表面质量变化。此外，可以显著地减少或甚至完全地抑制缺陷和碎屑的出现。此外，避免了切割表面的所谓锥度效应(tapereffect)。因此，第一方面的方法总体上改进了工件、特别是由硬材料和/或脆材料制成的工件的切割和/或烧蚀。此外，与传统方法相比，第一方面的方法允许更深地切入或穿过更厚的工件，或者允许烧蚀更厚的工件材料层，而不会牺牲切口的表面质量。

在该方法的一种实现形式中，第一脉动适合于切割或烧蚀工件的特定材料，而第二脉动不适合于切割或烧蚀工件的特定材料。

这意味着脉冲激光束中的第一脉动(即主激光发射)单独就可切穿或至少充分切入工件、或烧蚀工件，但表面质量相对较差。第二脉动(第二脉冲激光发射)将不能单独切穿或充分切入工件、或烧蚀工件，而仅能够划伤工件的表面。两种激光脉动的这些能力是由于它们的特定特性、特别是由于它们各自的功率和频率而引起的。这些特性是基于待切割或烧蚀的材料的类型来选择的。该至少两种激光脉动当叠加在第一方面的方法所使用的脉冲激光束中时共同作用，从而以改善的表面质量切割或烧蚀工件。

在该方法的一种实现形式中，第一脉动适合于切割或烧蚀工件的特定材料，而第二脉动适合于使工件的特定材料的表面平滑、特别是使通过利用第一脉动切割或烧蚀特定材料而形成的表面平滑。

这导致切口的边缘更平滑，并且还导致表面粗糙度相当低，或者导致烧蚀表面更平滑。此外，可以在很大程度上避免缺陷和材料碎屑。

在该方法的一种实现形式中，第二脉动适合于将作为工件特定材料的均质金属或陶瓷材料的表面平滑到粗糙度轮廓的算术平均值等于或小于0.3μm、特别是等于或小于0.1μm。

因此，非常平滑的切割或平滑的烧蚀是可能的。工件材料的厚度由此可以为0.3mm-1mm(例如大约为0.5mm)，或者甚至可以大于1mm、特别是几毫米，例如为1mm-5mm。此外，切割的直线度可以很高，特别是切割可以是纯竖直的(其中“竖直”由预期的切割方向定义，该方向例如与加压流体射流的方向和在加压流体射流中引导的激光束的方向一致。此外，在切割工件材料的下边缘不会形成脊，这与仅使用一种脉动的脉冲激光束不同。

在该方法的一种实现形式中，工件的特定材料的厚度为1mm或更大。

例如，厚度可以为几毫米。因此，可以切割或烧蚀比传统显著更厚的工件。

在一种实现形式中，该方法用于切割或烧蚀工件的多于一种的材料，其中工件包括多个不同的材料层，并且脉冲激光束包括工件的每个材料层选择的至少两种叠加的脉动。

也就是说，可以切割或烧蚀工件的多种(特定)材料。例如，工件可以是多材料工件，其包括不同材料层或由不同材料层制成。材料层可以包括金属、半导体和/或陶瓷。

在该方法的一种实现形式中，还基于至少一个参数、特别是基于流体射流的宽度和/或压力来选择至少两种叠加的脉动。

由此考虑流体射流引导的激光束的特定环境。例如，选择使得不发生流体射流的不稳定性或故障的至少两种脉动。例如，假设流体射流是水射流，则选择使得水不会蒸发的两种脉动。此外，还考虑激光束(叠加的激光脉动)与流体的相互作用，例如可能的频移、流体对激光的阻尼。

为了选择使得不发生流体射流的故障的不稳定性至少两种脉动，以下是相关的。所选择的激光脉动的特性(脉冲宽度、脉冲能量、平均功率)通常显示出与流体射流的非线性相互作用。潜在的流体射流故障(即水蒸发/空化和流体射流的流体动力学模式和节点的变化)主要取决于激光脉动的频率和脉冲能量。因此，可以基于流体的类型或流体射流的特性(例如宽度、压力)来选择频率和/或脉冲能量。此外，它还取决于空间激光束耦合到流体射流中的比率。因此，激光束的直径可选择为小于用于产生流体射流的喷嘴直径的一半。此外，根据流体射流的性质和脉冲特性，通常存在特定的故障影响。因此，可选择激光脉动的峰值脉冲强度小于2gw/cm^-2。

在该方法的一种实现形式中，第一脉动的频率不同于第二脉动的频率的整数倍。

这导致脉冲激光束的叠加图案，这允许每种脉动都有助于平滑地切割或烧蚀工件。

在该方法的一种实现形式中，第一脉动的频率与第二脉动的频率具有不同的技术范围，其中特别地，第一脉动的频率为1khz-40khz，第二脉动的频率在60khz-250khz之间。

此外，脉冲激光束可以包括至少第三脉动。第三脉动的频率可以在100khz-1mhz之间。利用这种包括三种不同脉动的复合脉冲激光束，可以实现特别好的结果。可以根据不同脉动的不同目的选择不同的技术方案，例如：利用第一脉动粗切割或粗烧蚀，利用第二脉动粗平滑切割表面/边缘或烧蚀表面，以及利用第三脉动细平滑切割表面/边缘或烧蚀表面。

在该方法的一种实现形式中，第一脉动和第二脉动是同步的。

在该方法的一种实现形式中，第一脉动和第二脉动是异步的。

以这种方式，可以在脉冲激光束中产生复合的叠加脉动，其可以随时间而变化。这可用于在工件中切割特定的不均匀切口或补偿工件表面上的某些结构。

在该方法的一种实现形式中，第一脉动和第二脉动中的至少一者包括多个子脉冲的突发。

特别地，第一脉动和/或第二脉动的每个脉冲都包括多个子脉冲的突发。相应的突发由相应的子脉冲组成。产生第一脉动和/或第二脉动的至少一个激光源可以被配置为在多个频率上发射，较高频率是突发脉冲间(burst-interpulse)的特性，较低频率是突发重复率的特性。可以以相邻子脉冲之间的固定持续时间产生突发。可以在相邻突发之间，即在一个突发的最后一个子脉冲和下一个突发的第一个子脉冲之间应用更长的固定持续时间。

在该方法的一种实现形式中，工件的特定材料为钴铬镍合金，特别为phynox(即特定的钴铬镍合金)，或者为铜锌镍合金、或铜基合金、非晶钢，第一脉动的频率为4khz-8khz，半高全宽(fullwidthathalfmaximum，fwhm)脉冲宽度为90ns-160ns，第二脉动的频率为80khz-120khz，fwhm脉冲宽度为5ns-20ns。

在该方法的一种实现形式中，工件的特定材料为半导体，第一脉动的频率为18khz-40khz，fwhm脉冲宽度为200ns-500ns，第二脉动的频率为100khz-300khz，fwhm脉冲宽度为15ns-30ns。

在该方法的一种实现形式中，工件的特定材料为超硬材料、特别是陶瓷或金刚石，第一脉动的频率为1khz-13khz，fwhm脉冲宽度为100ns-190ns，第二脉动的频率为50khz-150khz，fwhm脉冲宽度为6ns-20ns。

上面给出的示例性参数导致切割表面或烧蚀表面具有非凡的表面质量，特别是对于由上述材料制成的工件来说。

本发明的第二方面提供了一种利用脉冲激光束切割或烧蚀工件的特定材料的设备，该设备包括：至少一个激光源，其被配置为产生脉冲激光束；以及机加工单元，其被配置为将加压流体射流提供到工件上并将脉冲激光束耦合到朝向工件的流体射流中，其中脉冲激光束包括基于工件的特定材料选择的至少两种叠加的脉动，其中第一脉动具有与第二脉动不同的功率和频率。

第二方面的设备实现了与如上述第一方面的方法相同的优点。也就是说，使用第一方面的设备，可以以比使用传统设备更高的质量切割或烧蚀工件材料。

在一种实现形式中，该设备包括被配置为产生脉冲激光束的单个激光源。

在一种实现形式中，该设备包括被配置为产生脉冲激光束的多个激光源。

例如，在两个激光源的情况下，激光的颜色(波长)可以不同，例如为532nm和515nm(绿色)、或532nm(绿色)和1024nm(红外)。

在一种实现形式中，该设备包括被配置为组合由多个激光源中的每一个发射的激光以产生脉冲激光束的光学装置、以及被配置为将脉冲激光束引导至机加工单元的光耦合元件。

这意味着，光学装置布置在机加工单元的外部。例如，光学装置可以在包括激光源的激光单元内或在用于激光源的公共激光头中。

在该设备的一种实现形式中，由多个激光源发射的激光包括至少两种不同的脉动频率和/或至少两种不同的颜色。

第二方面的设备还可以包括外围设备，如激光控制器、水供应控制器、气体供应控制器或移动轴控制器。

附图说明

在以下关于附图的具体实施方式的描述中，解释了本发明的上述方面和实现形式，其中：

图1示出了根据本发明的实施方式的方法的流程图。

图2示意性地示出了在根据本发明的实施方式的方法中使用的脉冲激光束。

图3示出了根据本发明的实施方式的设备。

图4示出了根据本发明的实施方式的设备。

图5示出了根据本发明的实施方式的设备。

图6比较了利用传统方法/设备实现的切割结果与利用根据本发明的实施方式的方法/设备实现的切割结果。

图7示出了利用传统方法/设备实现的切割结果。

图8示出了传统的脉冲激光束。

图9示出了利用根据本发明的实施方式的方法/设备实现的切割结果。

图10示出了利用根据本发明的实施方式的方法实现的切割策略。

具体实施方式

图1以流程图示出了根据本发明的实施方式的方法100。方法100特别适合于利用脉冲激光束200切割或烧蚀工件310的特定材料。方法100可以由根据本发明的实施方式的设备300或利用根据本发明的实施方式的设备300来执行(对于设备300的细节，参见图3)。

方法100包括第一步骤101：利用一个或多个激光源，例如利用设备300的第一激光源301和/或第二激光源301a，产生脉冲激光束200(参见，例如图2)。此外，方法100包括第二步骤102：将例如由设备300输出的加压流体射流303提供到工件310上，以及方法100包括第三步骤103：将复合脉冲激光束200耦合到流体射流303中并朝向工件310。

产生脉冲激光束200的步骤101对于图1的方法100特别重要。特别地，根据待切割或烧蚀的特定工件材料来产生脉冲激光束200，即通过根据材料的性质选择激光束200中的脉动来产生脉冲激光束200。为此，方法100包括产生101包括至少两个叠加的脉动201和202的脉冲激光束200。基于工件310的特定材料选择每个脉动。所述至少两个叠加的脉动中的第一脉动201具有与所述至少两个叠加的脉动中的第二脉动202不同的功率和不同的频率。

图2在(b)中示意性地示出了可以用于图1所示的方法100中的复合脉冲激光束200。此外，图2在(a)单独示出了可以包括在脉冲激光束200中的两个脉动201和202。值得注意的是，在图2中，y轴表示激光功率p，x轴表示时间。两个脉动201和202叠加以形成脉冲激光束200。叠加的脉动201、202在最终激光束200中产生激光束功率随时间变化的复合图案。两种脉动201和202的功率不同(例如在图2中，脉动202具有比脉动201更低的峰值功率)以及频率不同(例如在图2中，脉动202具有比脉动201更高的频率)。图2(b)所示的复合脉冲激光束200最终用于切割或烧蚀特定工件材料。

至少两种单独的激光脉动形状(由至少一个激光源301、301a产生)叠加在激光束200中。至少两种脉动201和202由此具有不同的频率。例如，第一脉动201的频率可以在1khz-25khz之间，第二脉动202的频率可以在80khz-250khz之间。作为示例，第一脉动201可以具有频率f1＝10khz，第二脉动可以具有频率f2＝100khz。

由此，频率f2可以被选择为不是频率f1的整数倍。此外，f2可以从与f1不同的技术范围(regime)中选择(例如，f1可以在ns范围内，f2可以在ps范围内)。至少两个脉动201和202还可以是同步或异步的，其中至少一个激光源301、301a可以被配置为从同步切换到异步，反之亦然。

第一脉动201可以被配置为单独切割或烧蚀材料——但是具有差的表面质量，即高表面粗糙度，例如粗糙度轮廓(ra)的算术平均值为ra>0.3μm，或甚至为ra>1μm。然而，第一脉动201可以被认为适合切割或烧蚀工件310的特定材料。第二脉动202单独可以仅划伤特定材料(即仅材料的特定表面)，但不被认为适合于实际切割或烧蚀工件310的特定材料(即提供可被视为切割或烧蚀的某一深度)。

然而，当在脉冲激光束200中组合至少两种脉动201和202时，第一脉动201可以去除特定材料的较大部分以形成切割或烧蚀，并且第二脉动可以使切割表面或烧蚀表面平滑(例如，ra≤0.3或甚至ra≤0.1)。可以通过这种方式切割以前无法切割或烧蚀的新型材料。

图3示出了根据本发明实施方式的设备300。设备300通常被配置为利用耦合到加压流体射流303中的脉冲激光束200来机加工工件310，特别是切割或烧蚀工件310。为此，设备300被配置为利用机加工单元302来产生和提供流体射流303，以及将从一个激光源301或从多个激光源301、301a(两个仅是示例)接收的激光束200耦合到流体射流303中。该耦合优选地在机加工单元302中进行。在机加工过程中，工件310可以被定位在机加工表面上，该机加工表面可以是或可以不是设备300的一部分。在任一情况下，设备300都可以被布置成使得它能够机加工布置在机加工表面上的工件210。设备300由此可以控制机加工表面在多达三个维度上的移动。设备300特别能够通过在工件310上沿切割路径或烧蚀路径移动流体射流引导的激光束200来切割或烧蚀工件301。移动由此可以是连续的或逐步的，并且可以选择/更改移动的速度。

图4示出了根据本发明的实施方式的设备300，其建立在图3所示的设备300之上。图3和图4中相同的元件用相同的附图标记来标记且功能相同。因此，图4的设备300也包括用于将复合脉冲激光束200提供给机加工单元302的至少一个激光源301、301a，在机加工单元302中复合脉冲激光束200被耦合到流体射流303中。

图4示出了关于设备300的可以设置在机加工单元302中的光学装置和流体回路的更多细节。特别地，机加工单元302可以包括光学元件，例如用于将激光束200耦合到流体射流303中的至少一个透镜403。激光束200在机加工单元302的外部产生，并被注入到机加工单元302中。在机加工单元302中，反射镜或分束器402或其他光学元件可以朝向所述至少一个透镜403引导激光束200。分束器402也可以用于将部分激光耦合出设备，例如以用于过程控制。机加工单元302还可以包括光学透明保护窗(未示出)，以便将光学装置(这里示例性地为光学元件403)与流体回路和机加工单元302的产生流体射流303的区域分开。

为了产生流体射流303，机加工单元302可以包括具有流体喷嘴孔的流体射流生成喷嘴。优选地，流体射流生成喷嘴设置在机加工单元302内以在受保护的环境中产生流体射流303。流体喷嘴孔限定了流体射流303的宽度。例如，流体喷嘴孔具有10μm-200μm的直径，并且例如流体射流303的直径为流体喷嘴孔的约0.6倍-1倍。加压流体射流303的压力优选地通过外部流体供应部来提供。优选地，压力为50bar(巴)-800bar。为了从设备300输出流体射流303，机加工单元302可以包括具有出口孔的出口喷嘴。优选地，出口孔比流体喷嘴孔更宽。

图4还示出设备300可以包括光学装置400，例如一组光学元件，如透镜。光学装置400可以被配置为组合由多于一个的激光源(在图4中为两个激光源301和301a)发射的激光，以产生脉冲激光束200。此外，设备300可以包括光耦合元件401，其被配置为将脉冲激光束200引导到机加工单元302并将其引入机加工单元302中。例如光耦合元件401可以是光纤。

图5示出了根据本发明的实施方式的设备300，其建立在图3中所示的设备300之上。图4和图5中相同的元件用相同的附图标记来标记且功能相同。因此，图5的设备300也包括用于将复合脉冲激光束200提供给机加工单元302的至少一个激光源301、301a，在机加工单元302中复合脉冲激光束200被耦合到流体射流303中。

图5中所示的设备300还包括控制单元500，其可以控制所述至少一个激光源301(例如可以命令所述至少一个激光源301、301a的激光控制器)。例如，控制单元500可以确定在所述至少一个激光源301、301a中待设置的脉动201和202，脉动201和202最终叠加以组成复合脉冲激光束200。控制单元500也可以被馈送指示至少两个脉动201和202的信号。也就是说，控制单元500可以指示至少一个激光源301、301a中的每一个的激光控制器输出相应的激光发射。由此，控制单元500可以特别地锁定在脉动201和202之一或两者上以进行控制。由此，每个激光源301、301a的激光控制器能够根据控制单元的指令设置脉冲功率、脉冲宽度、脉冲饱满率(pulserepletionrate)、脉冲突发率(如果脉冲包括突发的话，则每个脉冲的突发率)、或脉冲之间的停顿。设备300还可以包括人机界面(hmi)501，设备300的用户可以利用人机界面(hmi)501向控制单元500提供输入。例如，输入可以包含待切割或烧蚀的工件310的特定材料的至少一个参数。然后控制单元500可以相应地控制所述至少一激光源301和301。

设备300还可以包括多个外围设备，控制单元500还可以被配置为向外围设备中的一个或多个提供指令信号。就此而言，控制单元500可以根据所选择的激光脉动201和202来控制外围设备，并且可以例如指示外围设备开始、中断、停止和/或重新开始它们各自的动作。

例如，图5中所示的设备300包括作为外围设备的流体/气体供应控制器502和移动轴控制器504(例如“计算机数字控制(cnc)”)，其可以被配置为在垂直的x、y和z方向和/或旋转的a、b、c方向上移动其上放置工件310的机加工表面或者工件310本身。由此，z方向可以沿着流体射流303，并且x方向和y方向可以是例如确定机加工表面的平面的、垂直于z方向的方向。因此，工件310可以通过沿x、y和z方向中的一个或多个方向的位移，或者通过分别沿这些方向绕一个或多个轴旋转而以三维自由度移动。

控制单元500可以被配置为向不同的外围设备提供相应的指令信号。控制单元500可以彼此独立地控制外围设备。根据控制单元500提供的指令，外围设备可以采取被指示的动作。例如，所述至少一个激光源301、301a的激光控制器可以开始、暂停或停止为其激光发射供应激光。流体/气体供应控制器502可以控制流体/气体压力控制阀503，以便开始、中断或停止向机加工单元302供应流体(例如水)和/或气体(例如作为水的保护气体的氦气)。移动轴控制器504可以提供工件310的特定移动，即它可以控制工件310设置在其上的机加工表面。以这种方式，工件301可以相对于流体射流303中的激光束200移动并且可以限定切割路径或烧蚀路径。

移动轴控制器504可以被配置为改变工件310相对于机加工单元302的x-y-z位置。特别地，移动轴控制器504可以在脉冲激光束200的每个激光脉冲之后改变工件310的位置。由此，工件位置可以逐步或连续改变。移动轴控制器504还可以在沿着轨迹移动工件310的同时加速或减速工件310的x-y-z-位置的改变。这可以导致不同的切割或烧蚀深度。

图6示意性地示出了利用传统设备600和方法实现的切割结果(a)与利用根据本发明的实施方式的方法100和设备300实现的切割结果(b)的比较。

特别地，(a)中所示的传统设备600包括机加工单元602并且输出流体射流603，激光束被耦合到该流体射流中。该激光束是具有单个脉动的连续或脉冲激光束。然后流体射流603中的激光束沿着确定的切割路径620在工件310上方移动。由此，形成切割表面(阴影)。然而，不利的是切割表面601的表面质量不是很高。特别地，表面601通常具有表面质量变化604，这可以发生在切割表面上沿着切割路径的任何地方。此外，沿切口边缘出现缺陷或碎屑605和606。特别地，碎屑606出现在工件310的前面(即面向设备600的一侧)，而碎屑605出现在工件310的背面。

然而，如果工件310以与(b)中所示的根据本发明的实施方式的设备300、或一般地根据本发明的实施方式的方法100相同的方式沿着相同的切割路径620切割，则切割表面610的表面质量显著提高。特别地，切割表面610是非常均匀的表面，没有任何表面质量变化。此外，例如由于切出碎屑造成的缺陷被抑制。

图7示意性地示出了通过使用不同种类的脉冲激光束的传统方法和设备600实现的切割结果。在这方面，图8示意性地示出了两个传统脉冲激光束。标准激光源只能输出一种类型的脉动。在这方面，图8在(a)中示出了具有较高功率和较低频率的脉动801，而在(b)中示出了具有较低功率和较高频率的脉动802。在不同选项之间切换，例如这种不同脉动801和802之间的切换可能导致激光束的不稳定性和不准确的切割结果。特别地，图7在(a)中示出了利用脉动801的切割结果并在(b)中示出了利用图8的脉动802的切割结果。

如果使用具有较高功率和较低频率的脉动801，则碎屑700有规律地出现，并且切割表面701显示出相当差的质量，但是，它不是锥形的。例如，利用如图8的(a)中所示的较大的脉冲激光切割phynox材料，会在切割表面上形成火山状结构，即导致高表面粗糙度。

如果使用具有较低功率和较高频率的脉动802，则碎屑规律性地出现很少，但切割表面更经常显示出锥度和质量差的表面。例如，当利用图8(b)中所示的较短的脉冲激光切割a>0.25mm厚的金属基板时，主要问题是产生了>10μm的锥度效应，并且仅在从顶侧到底侧的前100μm-200μm上获得可接受的表面粗糙度。

图9示意性地示出了利用根据本发明的实施方式的方法100和设备300针对如图7中所示的类似切割路径620实现的切割结果。实现了更高质量的切割表面610，而没有任何锥度和碎屑。因此，与传统设备600和方法相比，切割质量显著提高。

在可以利用根据本发明的实施方式的方法100实现的默认切割策略中，工件310的特定材料仅利用复合脉冲激光束200切割。由此，可以以如下方式切割工件310：速度较慢的单次通过(singlepass)(即在单层中切割所有材料)；或者速度较高的多次通过(multipass)(即去除所有材料需要多层)；或者单次通过或多次通过但在最后一次通过(完成通过)留下桥部(bridge)来保持材料，然后使表面平滑并切割桥部。

图10示意性地示出了替选的切割策略，其可以有利地利用根据本发明的实施方式的方法100来实现。该策略使用普通脉冲激光束和复合脉冲激光束200两者。在第一步骤中，可以通过进行比最终切割1000更大和/或具有更低深度的切割1001来机加工工件310的特定材料。例如，切割1001可以比最终切割1000大10μm-60μm和/或可以具有最终切割1000的深度的90％-95％。对于该第一步骤，可以仅使用上述至少两个脉动201和202中的一个(针对特定材料选择的)，以用于通过切割1001进行工件的快速初始切割。然后，在第二步骤中，可以利用复合脉冲激光束200进行最终切割1000，即，以便在工件310中完成所期望的切割。总而言之，结果是具有更高表面质量的更快切割。

已经结合作为示例的各种实施方式以及实现形式描述了本发明。然而，通过对附图、说明书和独立权利要求的研究，本领域的技术人员可以理解并实现其它变型，以及实践所要求保护的本发明。在权利要求书以及说明书中，“包括”一词并不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”(“a”或“an”)不排除多个。单个元件或其它单元可以实现权利要求中记载的多个实体或项目的功能。在相互不同的从属权利要求中记载特定措施的仅有事实并不表示不能在有利的实现方式中使用这些措施的组合。