具有可移动的阀套筒的气体喷嘴制造技术

一种用于激光加工头(2)的切割气体喷嘴(1)，具有：‑出口(100)，用于供射向工件(4)的激光射束(3)穿过，‑和环绕该出口(100)的环状间隙(11)，‑以及布置在该环状间隙(11)中的套筒(10)，该套筒在该环状间隙(11)中能在后位置和前位置之间轴向移动地受引导并且该套筒至少在前位置中超过所述出口(100)伸出，根据本发明专利技术，所述套筒(10)在所述环状间隙(11)中可倾摆地受支承。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可移动的阀套筒的气体喷嘴
本专利技术涉及一种用于激光加工头的气体喷嘴，其具有用于供射向工件的激光射束穿过的出口，以及具有环绕该出口的环状间隙，和具有布置在该环状间隙中的套筒，该套筒在该环状间隙中可在后位置和前位置之间沿轴向移动地受引导并且该套筒至少在前位置中超过出口伸出。
技术介绍
这种气体喷嘴例如由WO2014/072609A1已知。对于借助激光射束加工(例如切割或焊接)不同材料厚度的不同材料而言(结构钢，不锈钢，铝等)需要不同的气体喷嘴，它们具有不同的外轮廓或内轮廓、不同地成型的喷嘴开口和不同的喷嘴直径。由WO2014/072609A1已知一种气体喷嘴，其具有内喷嘴，通过该气体喷嘴将激光射束和切割气体体对准工件。在包围该内喷嘴的环状间隙中，套筒可轴向移动地受引导并且借助弹簧预紧到其后末端位置中。套筒的背侧端侧在环状间隙中限界出环状室，该环状室经由连接开口与内喷嘴的喷嘴孔连接。切割气体压力越高，则喷嘴越抵抗弹簧复位力地向前前移。该套筒在喷嘴体中于外侧在罩上并且于内侧在管元件上可轴向移动地受引导并且在其前套筒端面上具有外侧的起始斜角，以能在工件表面中的例如由于切下的工件部分的倾摆而可能出现的小台阶上没有损伤地来回滑动。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，改进开口提到的类型的气体喷嘴，使得套筒的端面即使在具有不平坦的工件表面的工件部分上或在工件倾斜的情况下也始终尽可能全面地贴靠在工件表面上，以由此改善激光加工时加工气或保护气的作用并且过程可靠地减小气体消耗。根据本专利技术，该任务以下述方式解决，套筒在环状间隙中可倾摆地受支承。根据本专利技术，套筒在环状间隙中具有侧缝隙地(“浮动地”)受支承，使得套筒在环状间隙内能倾摆例如±5°地受支承。通过该方式，气体喷嘴可通过倾摆对工件表面的不平坦性作出反应，而不会受机械损伤或失去与工件表面的形状锁合接触。有利地，套筒可具有外部环绕的、尖的或凸球形的对中凸缘，该对中凸缘在环状间隙的外壁上可移动地受引导并且可倾摆地受支承。替代地或附加地，环状间隙的外壁可沿向前方向和/或套筒外侧沿返回方向尤其是锥形地变细，以使得套筒在环状间隙内能倾摆。为了进一步改善套筒在不平坦的工件表面上的滑动，套筒v的前端面可在内侧和/或在外侧具有起始斜角，例如呈45°倒角的形式。优选，所述出口通过用于将核心流对准工件的内喷嘴的喷嘴出口构造，和/或，所述环状间隙构造在用于将环状气流对准工件的环状间隙喷嘴中。在后一种情况中，该套筒在所述两个位置中将环状间隙喷嘴的喷嘴横截面不同程度地释放，其中，优选，套筒在其一个位置中将环状间隙喷嘴至少很大程度上、尤其是完全封闭而在其另一个位置中将环状间隙喷嘴释放。在本专利技术的一种优选实施方式中，内喷嘴和环状间隙喷嘴构造在喷嘴体中并且可或者具有相互独立的气体接头，或者在内喷嘴的喷嘴孔和环状间隙喷嘴的环状间隙经由喷嘴体或者说内喷嘴的至少一个连接孔相互连接的情况下具有共同的气体接头。在后一种情况下，有利地，内喷嘴的喷嘴孔与气体接头连接而环状间隙经由连接孔连接到所述喷嘴孔上。可通过套筒在环状间隙内移动来将气体喷嘴的流动机械特性从单孔喷嘴(单通道喷嘴)的特性朝分流喷嘴(多通道喷嘴)的特性转变，在单孔喷嘴的情况下切割气体仅由内喷嘴流出而在分流喷嘴的情况下切割气体既由内喷嘴也由环状间隙喷嘴流出。单孔喷嘴(在切割时)主要用于加工薄板材和刺入，而分流喷嘴主要有利于加工厚板材。通过根据本专利技术的气体喷嘴因而可切割不同厚度的工件并且尤其是也可实现不同的加工方法(例如切割，标记，焊接)。根据本专利技术的气体喷嘴的灵活性使得能在使用者以及在备用件库存方面减小迄今所需的气体喷嘴的变型多样性。还可减小机器在更换喷嘴期间的非生产性停止时间。在该实施方式的扩展方案中，在套筒的后位置中在套筒的后端面和喷嘴体之间留有环状室，该环状室尤其是经由存在于喷嘴体和套筒之间的引导间隙与外部环境连接，其中，所述至少一个连接开口构造为延伸直至环状室中的开口。通过在每个套筒位置中都存在的环状室和与环状室相连的开口而可能的是，通过有目的地选择气体压力将套筒由前移位置吸到直至其后末端位置。在另一优选实施方式中，内喷嘴的喷嘴孔和环状间隙喷嘴的环状间隙并不通过开口相互连接，其中，存在于套筒的后端面和喷嘴体之间的环状室尤其是经由喷嘴体和套筒之间存在的引导间隙与外部环境连接。通过由内喷嘴流出的切割气体的文丘里效应抽吸外部环境中的空气(氧气)，所述空气在套筒内与氮气切割气体射束以有利的方式混合。有利地可通过阀套筒的结构构型，有目的地调整阀套筒对工件表面的挤压力。如果套筒的、切割气体压力沿向前方向作用于其上的表面部分大于套筒的、尤其是在套筒坐置在工件表面上的情况下切割气体压力沿返回方向作用于其上的表面部分，则切割气体压力原则上引起套筒对工件表面的挤压力。替代地，套筒的、切割气体压力沿向前方向作用于其上的表面部分可以等于或(稍)小于套筒的、在套筒坐置在工件表面上的情况下切割气体压力沿返回方向作用在其上的表面部分。在该情况下通过切割气体压力作用于套筒上的升力和挤压力与绝对气体压力水平无关地刚好保持平衡或产生小的升力，使得套筒在理想情况下无磨损地但尽管如此始终面贴靠地在平坦的工件表面上滑动或在套筒的端面与工件表面之间产生最小间隙，使得套筒在工件表面上方悬浮。套筒的后一种构型特别有利于无刮痕的切割加工。特别有利地，环状间隙的内壁通过所述出口的壁部构成，尤其是通过内喷嘴的例如呈锥形的外侧构成。还有利的是，套筒在环状间隙的外壁上可移动地受引导。在一种实施方式中，套筒在其一个(末端)位置中封闭环状间隙喷嘴，其中，在环状间隙中布置有阀座，(阀)套筒在其封闭环状间隙喷嘴的位置中贴靠在该阀座上。在该实施方式的第一扩展方案中，阀座在阀套筒的后(末端)位置关闭并且在阀套筒的前(末端)位置打开。阀座例如可通过环状间隙的锥形壁区段或环状凸肩构成。阀座布置在环状间隙的内壁上，但在环状凸肩的情况下也可构成在环状间隙的底上。所述锥形壁区段沿阀套筒的向前方向变细。在该实施方式的第二扩展方案中，阀座在阀套筒的前(末端)位置关闭而在阀套筒的后(末端)位置打开。阀座例如可通过环状间隙的锥形壁区段或环状凸肩构成，其中，阀套筒具有将阀座沿返回方向钩住的密封面。所述锥形壁区段沿阀套筒的返回方向变细。阀套筒的与阀座共同起作用的密封面可一体地成型在阀套筒上或通过独立的密封环构成。在后一种情况下，阀套筒和密封环由不同的材料制成，即例如阀套筒由陶瓷制成而密封环由金属制成，由此减小阀套筒的制造成本并且密封环与一体的陶瓷阀套筒相比具有更精确的密封面。特别优选，套筒由陶瓷(例如氧化铝)制成，因为陶瓷在高频技术上足够中性或者说不导电，使得根据本专利技术的气体喷嘴可通过激光加工头的电容间距传感装置如传统的分流喷嘴(没有集成的套筒的喷嘴)那样进行处理。此外，陶瓷的高熔点和高的抗磨强度确保套筒的足够长的寿命。但取代陶瓷，所述套筒也可由同类地耐温且不导电的材料或能抵抗直至至少100℃的温度的塑料制成。在后一种情况下，滑动特性、强度和直至至少100℃的耐温性(持续工作温度)是重要的。在干燥的钢上的运动的摩擦系数应小于0.3。此外，在106Hz情况下的相对介电常数应低于3。满足这些要求的材料例如有聚四氟乙烯。优选，套筒在其前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于激光加工头(2)的气体喷嘴(1；1′；1″；1″′)，具有：‑出口(100)，该出口用于供射向工件(4)的激光射束(3)穿过，‑和环绕该出口(100)的环状间隙(11)，‑以及布置在该环状间隙(11)中的套筒(10)，该套筒在该环状间隙(11)中能在后位置和前位置之间轴向移动地受引导并且该套筒至少在所述前位置中超过所述出口(100)伸出，其特征在于，所述套筒(10)在所述环状间隙(11)中可倾摆地受支承。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.04 DE 102015208157.51.一种用于激光加工头(2)的气体喷嘴(1；1′；1″；1″′)，具有：-出口(100)，该出口用于供射向工件(4)的激光射束(3)穿过，-和环绕该出口(100)的环状间隙(11)，-以及布置在该环状间隙(11)中的套筒(10)，该套筒在该环状间隙(11)中能在后位置和前位置之间轴向移动地受引导并且该套筒至少在所述前位置中超过所述出口(100)伸出，其特征在于，所述套筒(10)在所述环状间隙(11)中可倾摆地受支承。2.根据权利要求1所述的气体喷嘴，其特征在于，所述套筒(10)具有在外部环绕的、尖的或凸球形的对中凸缘(17)，该对中凸缘在所述环状间隙(11)的外壁(12)上可移动地受引导并且可倾摆地受支承。3.根据权利要求1或2所述的气体喷嘴，其特征在于，所述环状间隙(11)的外壁(12)沿向前方向(20)变细和/或套筒壁在外侧沿返回方向(20)变细，尤其是锥形地变细。4.根据前述权利要求之一所述的气体喷嘴，其特征在于，所述出口(100)通过用于将核心流(7)指向所述工件(4)的内喷嘴(6)的喷嘴出口构造。5.根据前述权利要求之一所述的气体喷嘴，其特征在于，所述环状间隙(11)构造在用于将环状气流(9)指向所述工件(4)的环状间隙喷嘴(8)中，并且所述套筒(10)在上述两个位置中将所述环状间隙喷嘴(8)的喷嘴横截面(25)不同程度地释放，其中，优选，所述套筒(10)在其一个位置中将所述环状间隙喷嘴(8)至少很大程度上、尤其是完全地封闭而在其另一个位置中将所述环状间隙喷嘴(8)释放。6.根据权利要求4和5所述的气体喷嘴，其特征在于，所述内喷嘴(6)和所述环状间隙喷嘴(8)构造在喷嘴体(5)中，并且所述内喷嘴(6)的喷嘴孔(15)和所述环状间隙喷嘴(8)的环状间隙(11)经由至少一个连接开口(16)相互连接。7.根据权利要求6所述的气体喷嘴，其特征在于，在所述套筒(10)的后位置中在所述套筒(10)的后端面(21)和所述喷嘴体(5)之间留有环状室(26)，该环状室尤其是经由存在于喷嘴体(5)和套筒(10)之间的引导间隙...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·贝亚，T·黑塞，
申请(专利权)人：通快机床两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE