本发明专利技术涉及一种用于使经聚焦的激光切割射束（２）相对于切割气体喷嘴（３）的喷嘴轴线（３ａ）定向的方法，包括：使在激光切割射束（２）的射束路径中布置在切割气体喷嘴（３）前面的转向镜（１２）围绕相对于所述喷嘴轴线（３ａ）同轴的方向（Ｃｓｐ）和／或围绕相对于所述喷嘴轴线（３ａ）垂直的、与入射到所述转向镜（１２）射束入射方向相应的方向（Ｂ′）扭转。所述切割气体喷嘴（３）和所述转向镜（１２）在此特别是布置在激光加工头（９）的第二结构单元（９ｂ）中，所述第二结构单元能够围绕与射束入射方向相应的方向（Ｂ）相对于第一结构单元（９ａ，９ａ′）扭转地被支承。本发明专利技术还涉及一种基于所述用于使激光切割射束（２）定向的方法对工件（１）进行激光射束斜切的方法以及一种用于执行所述方法的激光加工头（７）和激光加工机（９）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于使激光切割射束相对于切割气体喷嘴的喷嘴轴线偏心地定 向的方法、用于激光射束斜切的方法、用于切割工件的激光加工头以及具有这种激光加工 头的激光加工机。
技术介绍
为了使两个尤其管状的工件在形成例如90 °角的情况下相互连接，可以首先以 45°的角度倾斜地分割这些工件并且接下来在切割棱边处将这些工件相互焊接。为了焊 接，切割棱边应当尽可能面状地相互贴靠，然而当激光切割射束在切割过程中垂直于工件 表面的面法线定向时这是不可能实现的，因为在这种情况下在分割过程中产生扭曲的切割 面。为了避免扭曲的切割面，在所谓的激光射束斜切中，激光切割射束和支持激光切割的超 声波切割气流相对于面法线以一个角度、即所谓的斜切角度倾斜。如果斜切角度在切割过 程期间变化，则也可以在斜切口的情况下在管上产生一个平的切割面，从而例如显著地简 化切割棱边的焊接。可以理解的是，斜切不仅可以在管状的工件上进行，而且可以尤其在厚 的、板状的工件上进行，以便能够在这些在斜切中形成的斜的切割棱边上更容易地将这些 工件相互焊接。但是，上述的激光射束斜切工艺到目前为止绝对不占优势，也就是说与具有垂直 于工件表面定向的激光切割射束的激光切割相比该激光射束斜切必须以明显的进给减小 (在45°斜切角度时高达70%)和明显的质量损失为代价。尤其地，在激光射束斜切中产 生的切割棱边根据斜切角度具有不同的表面品质，其中，在一个切割棱边上观察到强烈的 毛刺形成，而在另一个切割棱边上观察到粗糙的表面组织。由 J. Willach 等人的论文 “Melt Expulsion by a Coaxial Gas Jet in Trepanning of CMSX-4 with Microsecond Nd :YAG Laser Radiation，，，Proceedings of the SPIE，5063卷，435-440页公知，在涡轮叶片中开微型钻孔时使相对于工件以斜切角度 定向的激光切割射束和平行于激光切割射束定向的超声波切割气流或者说切割气体喷嘴 侧向地相对彼此移动，以将超声波切割气流的速滞压力点或者说高压区域直接定位在钻孔 上方。以这种方式应当阻止气压和硬化的熔液的厚度周期性地沿着钻孔的壁变化，在气流 和激光射束轴线同轴定向时就是这种情况。应当通过侧向偏差抑制该振荡并且增加通过钻 孔的气流及由此使熔液在钻孔的底面上更容易排出。为了增大通过开孔获得的钻孔，在该 钻孔旁边放置一个另外的具有重叠部的钻孔，其中，这些钻孔之间的重叠部在50%至80% 之间的范围中已被证明是特别有利的。在其他的应用中、例如在快速切割时为了提高切割气体速度有利的是，激光切割 射束和切割气体流的中央彼此偏移地碰到工件表面上。为了产生这种偏移，需要使激光切 割射束相对于喷嘴轴线或相对于喷嘴中心偏心地定向。
技术实现思路
本专利技术的任务是，提供用于使经聚焦的激光切割射束相对于切割气体喷嘴的喷嘴 轴线或喷嘴中部偏心地定向的方法、一种基于其建立的用于激光射束斜切的方法以及一种 激光加工头和用于执行所述方法的激光加工机，它们可以特别简单地被控制，从而特别是 在斜切时在高进给速度的情况下允许高质量的切割。根据本专利技术，所述任务通过一种用于使经聚焦的激光切割射束相对于切割气体喷 嘴的喷嘴轴线偏心地定向的方法解决，包括使在激光切割射束的射束路径中布置在切割 气体喷嘴前面的转向镜围绕相对于所述喷嘴轴线同轴的方向和/或围绕相对于所述喷嘴 轴线垂直的、与入射到所述转向镜上的射束入射方向相应的方向扭转。通过使激光射束在 喷嘴开口中偏心地定向，激光射束在待加工工件上的碰撞点的位置相对于从喷嘴排出的切 割气体流的中央期望地偏移。所述期望的偏移必须在控制激光加工头(所述切割气体喷嘴 设置在该激光加工头中)时被考虑，从而使得激光切割射束在正确的位置上碰在工件上。激光切割射束以上述方式通过转向镜的扭转实现的偏心定向可以在控制技术方 面特别简单地被考虑，其方式是，所述转向镜以一个旋转角度从静止位置中转出，所述静止 位置中所示激光切割射束的射束出射方向相对于所述喷嘴轴线同轴地延伸，同时，所述转 向镜与所述切割气体喷嘴一起以相同的旋转角度围绕与射束入射方向相应的方向减少地 或反向地旋转。通过转向镜的旋转轴线与反正已经存在的用于使切割气体喷嘴相对于工件 定向的旋转轴线的这种控制技术方面的耦合，激光切割头(在激光加工头中设置喷嘴和转 向镜)的宏运动的控制可这样进行，就像激光加工射束始终相对于喷嘴轴线同轴地定向那 样。为了使所述激光切割射束聚焦在工件上，在转向镜与切割气体喷嘴之间设置透镜 元件，所述透镜元件也用于使切割气体升压，从而通过所述喷嘴可产生超声波切割气体流。 体地阿迪，为了使所述激光切割射束聚焦，所述转向镜构造为凹面镜、特别是构造为抛物线 镜。在这种情况下，为了使切割气体升压可设置压力窗、例如平板形式的压力窗，或者所述 切割气体喷嘴可构造为环形间隙喷嘴。在所述方法的一个变型中，所述切割气体喷嘴和所述转向镜布置在激光加工头的 第二结构单元中，所述第二结构单元能够围绕与射束入射方向相应的方向相对于第一结构 单元扭转地被支承。在这种情况下，为了使切割气体喷嘴相对于工件定向或角度调节所需 的旋转轴线可用作补偿轴线。上述用于使激光切割射束偏心地定向的方法可以在不同的应用中有利地被采用， 例如在快速切割时采用(在所述快速切割中所述激光切割射束沿进给方向相对于超声波 切割气体流的中央偏移)或者在斜切时采用(在所述斜切时激光切割射束与切割气体流之 间相对于进给方向成直角的偏移是有利的)。下面详细描述这种斜切方法。本专利技术的一个观点涉及一种用于对工件进行激光射束斜切的方法，其中，从切割 气体喷嘴排出的超声波切割气体流相对于工件表面以一个斜切角度定向，其中，所述工件 和所述激光切割射束在所述激光气体斜切中彼此相对运动，所述斜切角度相对于进给方向 基本上成直角延伸，在所述相对运动期间所述激光切割射束在工件表面上的位置借助于上 述用于使激光切割射束偏心地定向的方法这样滴调节，使得所述激光切割射束在一个在所 述超声波切割气体流内部形成的高压区域中碰到工件表面上。所述高压区域在所述超声波切割气体流内部的位置在此与必要时在激光切割期 间改变的斜切角度有关。对于激光切割射束不垂直于工件表面定向时的角度，高压区域及 由此激光切割射束在工件表面上的位置相对于切割气体喷嘴的喷嘴轴线偏移，喷嘴轴线对 应于超声波切割气流的中央。专利技术人已经认识到，激光切割射束与超声波切割气流的中央之间的偏差不仅在产 生钻孔(开孔)时是有利的，而且在激光射束斜切中、即在工件与激光切割射束之间的进给 运动中也是有利的，因为在这种情况下切割气体动力学是限制因素大部分切割气体在相 对于超声波切割气流倾斜延伸的工件表面上流走，并且由此不再可供切割过程使用。在喷 嘴处于中央时产生的静态压力水平在切割缝隙中降低并且在切割缝隙的壁上产生先前所 述的压力脉冲，所述压力脉冲导致切割结果很差。通过在激光切割气体束与超声波切割气流的中央之间产生希望的偏差(偏心距) 能够将切割缝隙移动到在流动技术上更有利的区域中。在此，激光切割射束或者切割缝隙 的移动与进给方向成直角地且以一个与(可变的)斜本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．用于使经聚焦的激光切割射束（２）相对于切割气体喷嘴（３）的喷嘴轴线（３ａ）偏心地定向的方法，包括：使在激光切割射束（２）的射束路径中布置在切割气体喷嘴（３）前面的转向镜（１２，１２′）围绕相对于所述喷嘴轴线（３ａ）同轴的方向（Ｃｓｐ）和／或围绕相对于所述喷嘴轴线（３ａ）垂直的、与入射到所述转向镜（１２，１２′）上的射束入射方向相应的方向（Ｂ′）扭转。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·伯特歇尔，
申请(专利权)人：通快机床两合公司，
类型：发明
国别省市：DE
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