[发明专利]气体供应装置以及具有该气体供应装置的激光加工头

说明书

本发明涉及一种用于用于激光加工头的气体供应装置(100)，用于产生均匀气流。该气体供应装置(100)包括进气口(110)、用于叠加激光束和气流的公共容积(120)、气体通道系统(130、300、400、500)，该气体通道系统从进气口(110)出发至少两次分支并且将进气口(110)与公共容积(120)处的多个出口(132)连接。气体通道系统(130、300、400、500)和出口(132)设置为用于将基本上均匀的气流提供至公共容积(120)。

技术领域

本公开涉及一种气体供应装置和具有该气体供应装置的激光加工头，例如用于激光切割的激光加工头。本公开尤其涉及一种用于激光切割工件的气体引导部。

背景技术

在用于借助激光进行材料加工的装置中，例如在例如用于激光焊接或激光切割的激光加工头中，借助射束引导和聚焦光学器件将由激光源或激光传导纤维的端部发出的激光束聚焦或聚束到待加工的工件上。根据标准使用具有准直器光学器件和聚焦光学器件的激光加工头，其中，激光通过光纤供应。

在借助激光辐射切割金属材料时，气流通常与激光束一起从加工头发出。为此目的，在加工头上安装有切割喷嘴，通过该切割喷嘴将激光辐射和切割气体指向待加工的工件上。在切割过程中，切割气体完成不同的任务。一方面，切割气体通过在切割前锋和切割侧面上传递压力和剪切力辅助将熔融的材料从切缝排出。切割气体的该功能在切割不锈钢时起主导作用，因此在该应用情况下使用惰性介质(通常为氮气N₂)。相反地，在切割结构钢时，使用反应性气体(通常为氧气O₂)。切割气体在该应用情况下通过能够将铁转化为氧化铁辅助分离过程。以这种方式，除激光辐射外，反应热附加地被引入到该过程中。此外，在切割结构钢时也保持熔融物排出的功能。作为第三个任务，切割气体通过将过程排放物通过脉冲传递偏转的方式防止污染加工头中的最后的光学元件。

对于切割气体的上述功能-主要是熔融物排出和氧化反应-有利的是，在从切割喷嘴发出时，流动参量在通流横截面上尽可能均匀且对称地分布。流动参量的均匀分布随着增加的板材厚度(s10mm)和使用增加的激光功率(P4kW)对于过程结果越来越重要。流动参量的尽可能均匀的分布改善了产生的切割棱边的表面质量和垂直度并且能够实现更大的切割速度。

US 4 467 171 A说明了一种用于激光切割装置的激光切割喷嘴，该激光切割喷嘴将聚焦的射束指向工件上的一点。喷嘴具有带有锥形尖端的柱体，该锥形尖端具有锥形地成形的中空内腔。多个进气孔穿过主体延伸至中空内腔，使得气体涡流同轴地穿过喷嘴产生并且通过锥形尖端上的开口指向工件上。

EP 0 695 600 A2说明了一种激光加工头，该激光加工头包括气体分配器，用于将气体引入到保持在壳体内的聚焦透镜旁。气体分配器由多个成角度的分配缝隙组成，这些分配缝隙产生气体涡流，该气体涡流从透镜面离开指向喷嘴出口。

发明内容

本公开的任务是，提供一种用于加工头的气体供应装置以及具有该气体供应装置的加工头、尤其是用于激光切割的激光加工头，其中，实现切割棱边的改善的表面质量和垂直度以及更高的切割速度。

该任务通过独立权利要求的主题来解决。在从属权利要求中说明本发明的有利构型。

根据本公开的实施方式，用于激光加工头的、用于产生均匀气流的气体供应装置包括进气口、用于叠加激光束和气流的公共容积和气体通道系统，该气体通道系统从进气口出发至少两次分支并且将进气口与在公共容积处的多个，例如至少三个出口连接。换言之，气体通道系统可以具有至少两个分支点和/或至少三个气体通道，所述至少两个分支点可以彼此相继地沿着从进气口到公共容积的流动路径布置，所述至少三个气体通道将进气口分别与至少一个出口连接。该气体系统可以具有至少一个分支点，在该分支点处，流经分支点的气流被对半地分配到两个随后的气体通道上。替代地或附加地，气体通道系统可以具有至少一个分支点，在该分支点处，气流被均匀地分配到至少三个气体通道上。