【技术实现步骤摘要】
本技术涉及激光加工领域。特别地，本技术涉及一种用于在激光加工设备中使用的喷嘴、涉及一种包括该喷嘴的激光加工设备、以及涉及一种使用该喷嘴的激光加工方法。
技术介绍
1、存在这样的激光切割过程，其中有利的是激光射束的焦点位于切割喷嘴内。如果在这样的情况下使用具有会聚式内部轮廓的切割喷嘴，则可能发生激光射束的边缘区域在喷嘴嘴部的区域中在喷嘴的内侧被反射或吸收。图2a和图2b中示意性地示出了这样的情况。一方面，反射可能引起激光射束在边缘区域中的发散度发生变化，这可能对切割过程具有不利影响。另一方面，切割喷嘴可能被所吸收的激光辐射有害地加热。
2、de 40 16 199 a1披露了一种用于激光切割过程的喷嘴，其中激光射束的焦点布置在喷嘴内。切割喷嘴在内侧具有两个特征区域：会聚区域以及沿射束传播方向衔接的平行壁式嘴部区域或发散嘴部区域，激光射束在从喷嘴射出之前与切割气体一起穿过该嘴部区域。喷嘴允许聚焦激光射束在喷嘴的嘴部区域中的喷嘴内壁上反射。
3、本技术的任务在于进一步改善现有技术。特别地，旨在提供一种用于利用高焦点位置进行激光加工的喷嘴，该喷嘴确保在激光加工中、且特别是在激光切割中的高过程质量。
技术实现思路
1、为了解决本技术所基于的任务，提供了一种用于激光加工设备的喷嘴。激光加工设备可以优选地为激光切割设备，其中激光射束借助于聚焦光学单元聚焦在激光切割头中，并且与切割气体射束一起经由喷嘴指向要切割的工件，该喷嘴可以安装在激光切割头上。
2、喷嘴包括
3、通路开口在第一端的区域中具有第一直径。此外，通路开口在第二端的区域中在基体的内侧上形成平行壁式反射区段，该平行壁式反射区段具有至少2mm的长度(沿喷嘴纵向轴线的方向)。通路开口在反射区段中具有最小的第二直径，该第二直径小于第一直径。术语“平行壁式”包括反射区段(或基体在反射区段中的内壁)相对于喷嘴纵向轴线略微倾斜较小角度，例如至多2.5°。
4、基体在其第一端处具有联接区段。在联接区段中，基体被设计用于联接到激光加工头、特别是激光切割头的喷嘴保持器。为此目的，基体可以优选地在联接区段中具有螺纹。邻接于联接区段，基体在其外周上具有台阶，该台阶在径向方向上围绕通路开口延伸，并且该台阶形成基本上垂直于喷嘴纵向轴线定向的环绕冷却面。
5、喷嘴总体上形成为使得激光射束的边缘区域(其焦点位于喷嘴内，准确地说在射束传播的方向上位于反射区段的上游)可以在穿过反射区段时在喷嘴基体的内壁上反射。以这种方式，与锥形的喷嘴内部轮廓相比，可以减少激光辐射的吸收，并且因此减少对喷嘴的加热。反射区段的长度足够大，以便实现这些有利的效果。如果反射区段中的通路开口具有圆形横截面，则这有利地改善了喷嘴在该区域中的反射特性。换句话说，基体可以优选地在反射区段中具有柱形(可能略微呈锥形)的内部轮廓。
6、根据本技术的喷嘴允许在喷嘴内利用相对较大的射束直径进行切割，由此当特别是在较高的功率范围内(例如在不低于6kw的激光功率下)切割时，特别是当用氧气作为切割气体对(特别是由结构钢制成、不太常见的还由有色金属制成的)金属工件进行火焰切割时，可以实现高的切割速度，同时具有良好的切割边缘质量。特别地，可以将喷嘴内的射束直径选择为仅略微小于通路开口在反射区段中的直径。
7、尽管与具有锥形喷嘴开口的喷嘴相比喷嘴的内部轮廓得到优化，但是当激光辐射入射到反射区域中时，不能完全避免对喷嘴的加热。由于这个原因，需要适当的冷却方案，以便确保激光加工中喷嘴的高形状稳定性和/或以便避免例如基体在反射区域中的回火色，所述回火色可能不利地影响吸收特性。为了改善冷却，根据本技术的喷嘴具有冷却面。冷却面用于向周围环境或冷却介质散热。在喷嘴的运行中，冷却面直接靠近激光加工头的优选地被主动冷却的喷嘴保持器。以这种方式，可以更有效地散热，并且可以将喷嘴有效地包括在激光加工头的主动冷却中。
8、总的来说，在使用根据本技术的喷嘴进行激光加工时，特别是利用高激光功率和高焦点位置进行激光切割时，与现有技术相比，可以实现改善的过程质量。
9、优选地，通路开口的第二直径为至少1.4mm、优选地为至少1.6mm。
10、通路开口的反射区段的长度可以为至多10mm、优选地为至多7.5mm。已经发现，反射区段的长度太长对加工过程具有不利影响，特别是在激光切割的情况下，特别是在穿透要切割的材料时亦如此。根据优选的变型，反射区段的长度可以在2mm与5mm之间。如果借助于相机穿过喷嘴观察加工过程，太长的平行壁式反射区段可能具有干扰效果。
11、基体的冷却面可以优选地具有至少4mm的宽度。例如，基体的冷却面可以具有大约5mm的宽度，该宽度特别地对应于冷却面的内直径与外直径之间的差。可以通过增加冷却面的大小来改善冷却效果。
12、喷嘴的基体可以优选地在冷却面与基体的第二端之间的区域中具有至少2mm、优选地至少3mm的厚度(或壁厚)。通过利用由基体形成的最小厚度的喷嘴壁来实心地实施喷嘴，能够确保从第二端到冷却面以及到联接区段的充分散热。在联接区段中，也就是说在基体的冷却面与第一端之间，基体可以具有更小的厚度或壁厚，因为在喷嘴的运行中，该联接区段与喷嘴保持器直接机械接触，热量散发到该喷嘴保持器。
13、基体优选地在联接区段中具有螺纹。螺纹可以用于将喷嘴连接到激光加工头的喷嘴保持器。此外，在联接区段与环绕台阶之间的过渡部处，基体可以具有斜面，在将喷嘴拧入喷嘴保持器时，该斜面形成止挡面。斜面或止挡斜坡的尺寸优选地确定成使得在将喷嘴拧入喷嘴保持器时冷却面与喷嘴保持器之间留有间隙。该间隙用于避免由于不同热膨胀引起的应力。此外，在将喷嘴拧入加工头的喷嘴保持器时，斜面可以用于使喷嘴对中。
14、喷嘴的基体可以优选地由具有高导热率(例如至少300w/mk，优选地至少350w/mk，例如大约355w/mk)的材料制成。以这种方式，可以改善喷嘴的散热。此外，基体可以优选地由导电材料制成，用于实现激光加工方法的距离传感器系统。特别地，基体可以由铜或铜合金构成。基体也优选地一体形成。
15、基体在其内表面上在反射区段的区域中可以具有至多rz 10、优选地至多rz8、例如rz 6或更小的表面粗糙度。表面粗糙度的降低使得喷嘴的反射特性在该区域中得到改善。反射区域中反射特性的改善允许进一步降低在运行中对喷嘴的加热。基体的表面可以优选地在反射区段的区域中被抛光。作为替代方案或附加地，基体可以在反射区段的区域中具有高反射表面涂层，例如镍基涂层。镀镍可以例如在喷嘴的运行中抵消基体在反射区段的区域中的反射特性的劣化(例如由于回火色的形成而引起)。
16、基体可以具有外部轮廓，该外部轮廓可以从第一端起在联接区段之后本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于在激光加工设备中使用的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴(12)包括：
2.根据权利要求1所述的喷嘴，
3.根据权利要求1或2所述的喷嘴，
4.根据权利要求1或2所述的喷嘴，
5.根据权利要求1或2所述的喷嘴，
6.根据权利要求1或2所述的喷嘴，
7.根据权利要求1或2所述的喷嘴，
8.根据权利要求1或2所述的喷嘴，
9.根据权利要求1或2所述的喷嘴，
10.根据权利要求1或2所述的喷嘴，
11.根据权利要求1或2所述的喷嘴，所述喷嘴(12)还包括：
12.根据权利要求9所述的喷嘴，
13.根据权利要求2所述的喷嘴，
14.根据权利要求3所述的喷嘴，
15.根据权利要求5所述的喷嘴，
16.根据权利要求7所述的喷嘴，
17.根据权利要求8所述的喷嘴，
18.根据权利要求8所述的喷嘴，
19.根据权利要求9所述的喷嘴，
20.根据权利要求9所述的喷嘴，<...
【技术特征摘要】
1.一种用于在激光加工设备中使用的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴(12)包括：
2.根据权利要求1所述的喷嘴，
3.根据权利要求1或2所述的喷嘴，
4.根据权利要求1或2所述的喷嘴，
5.根据权利要求1或2所述的喷嘴，
6.根据权利要求1或2所述的喷嘴，
7.根据权利要求1或2所述的喷嘴，
8.根据权利要求1或2所述的喷嘴，
9.根据权利要求1或2所述的喷嘴，
10.根据权利要求1或2所述的喷嘴，
11.根据权利要求1或2所述的喷嘴，所述喷嘴(12)还包括：
12.根据权利要求9所述的喷嘴，
13.根据权利要求2所述的喷嘴，
...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·贝亚，D·莫克，庞浩，J·多马施克，T·凯泽，M·胡贝尔，
申请(专利权)人：通快机床欧洲股份公司，
类型：新型
国别省市：
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