DE2536573C3 - Process for cutting workpieces by means of laser and gas beams emerging from the cutting head of a CO2 laser - Google Patents

Process for cutting workpieces by means of laser and gas beams emerging from the cutting head of a CO2 laser

Info

Publication number
DE2536573C3
DE2536573C3 DE2536573A DE2536573A DE2536573C3 DE 2536573 C3 DE2536573 C3 DE 2536573C3 DE 2536573 A DE2536573 A DE 2536573A DE 2536573 A DE2536573 A DE 2536573A DE 2536573 C3 DE2536573 C3 DE 2536573C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
laser
cutting
liquid
cutting head
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2536573A
Other languages
German (de)
Other versions
DE2536573A1 (en
DE2536573B2 (en
Inventor
Peter 6457 Mail Heine
Horst 6230 Frankfurt Herbrich
Theo 6000 Frankfurt Meinecke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Messer Griesheim GmbH
Original Assignee
Messer Griesheim GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Messer Griesheim GmbH filed Critical Messer Griesheim GmbH
Priority to DE2536573A priority Critical patent/DE2536573C3/en
Publication of DE2536573A1 publication Critical patent/DE2536573A1/en
Publication of DE2536573B2 publication Critical patent/DE2536573B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2536573C3 publication Critical patent/DE2536573C3/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/036Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/1224Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in vacuum
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/07Construction or shape of active medium consisting of a plurality of parts, e.g. segments
    • H01S3/073Gas lasers comprising separate discharge sections in one cavity, e.g. hybrid lasers
    • H01S3/076Folded-path lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schneiden von Wer' vtücken mittels aus r> dem Schneidkopf eines CO2-Lasers austretender Laserund Gasstrahlen.The present invention relates to a method for cutting objects by means of r> laser emitting from the cutting head of a CO2 laser and Gas jets.

Mit diesem Oberbegriff wird auf ein Schneidverfahren Bezug genommen, wie es beispielsweise mit dem von der Anmelderin unter der Bezeichnung »Hochleistungs-COj-Gaslaser GL 350 A« vertriebenen CO2-Lasers ausführbar ist. Bei diesem bekannten Schneidverfahren ist das Werkstück auf einer Werkstückauflage angeordnet, wobei sich Werkstück und Auflage in der freien Atmosphäre befinden. Es hat sich nun gezeigt, π daß bei der Bearbeitung von Metallen, insbesondere beim Laserschneiden von Eisenwerkstoffen, Titan und dergleichen, mit Sauerstoff als Schneidgas, die Schnittqualität in bezug auf die Wärmeeinflußzone sowie der Schnittbreite verbessert werden kann. Von Nachteil w sind dabei jedoch die stets entstehenden Laser-Streustrahlungen sowie entstehende Gase, Rauch, Staub u. dgl. Da insbesondere die Laserstrahlung für das Augenlicht von Bedienungspersonen schädlich ist, müssen diese Schutzbrillen tragen oder durch Schutz- r. sthildcr bzw. Schutzvorhänge vor Laserstrahlen, insbesondere Laser-Streustrahlung, geschützt werden. Darüber hinaus beeinflußt Rauch, Staub und entstehende f/asc den Ablauf des Schneidprozesses in ungünstigerThis generic term refers to a cutting method such as can be carried out, for example, with the CO 2 laser sold by the applicant under the designation “high-power COj gas laser GL 350 A”. In this known cutting method, the workpiece is arranged on a workpiece support, the workpiece and support being in the open atmosphere. It has now been shown that when machining metals, in particular when laser cutting ferrous materials, titanium and the like, with oxygen as the cutting gas, the cutting quality can be improved in relation to the heat affected zone and the cutting width. However, the ever-emerging laser scattered radiation and gases, smoke, dust w of disadvantage is u. Like. In particular, since the laser radiation for the eyesight of operators is harmful, these goggles or carry r by protection. sthildcr or protective curtains are protected from laser beams, in particular laser scattered radiation. In addition, smoke, dust and the resulting f / asc have an adverse effect on the cutting process

Ans (lur I)C-AS 20 34 341 ist es bekannt, Werkstücke, die unterhalb der Oberfläche einer Flüssigkeit angeordnet sind, mittels eines Laserstrahles zu bearbeiten, Wi.bei /MT Hearbcitung des Werkstückes der Laserstrahl die I liissigkeit durchdringen muß. Diese Lösung trägt b"> wohl da/u bei, daß bei der Materialbearbeitung einstehender Staub, Rauch und eventuelle Gase ganz oder teilweise in der Flüssigkeit gebunden werden; die Bedienungsperson ist jedoch weiterhin der Laser-Streustrahlung ausgesetzt und muß durch Schutzbrillen, Schutzschilder, Schutzvorhänge entsprechend geschützt werden.Ans (lur I) C-AS 20 34 341 it is known, workpieces, which are arranged below the surface of a liquid to be machined by a laser beam, Wi.bei / MT Hearbcitung of the workpiece, the laser beam must penetrate the liissigkeit I. This solution probably contributes to the fact that dust, smoke and possible gases occurring during material processing are completely or partially bound in the liquid; however, the operator is still exposed to scattered laser radiation and must wear protective goggles, protective shields, protective curtains be protected accordingly.

Ferner ist aus der US-PS 24 55 441 ein elektrisches Lichtbogenschweißverfahren bekannt, bei dem Werkstücke in einem ölbad angeordnet sind und mit einer in das ölbad eingetauchten Elektrode verschweißt werden. Durch das ölbad soll ein Luftzutrit" zum Lichtbogen und eine Oxydation des Schweißmetalls sowie eine Härtung des Metalls vermieden werden.Furthermore, from US-PS 24 55 441 an electric arc welding process is known in which workpieces are arranged in an oil bath and welded to an electrode immersed in the oil bath. The oil bath is supposed to allow air to enter the arc and to oxidize the weld metal and hardening of the metal can be avoided.

Die DE-PS 9 25 903 offenbart ein speziell ausgebildetes elektrisches Unterwasser-Schneidgerät mit einer Sauerstoffzuführung.DE-PS 9 25 903 discloses a specially designed electric underwater cutting device with a Oxygen supply.

Aus der Schriftenreihe des Verlages Technik, Bd. 177, »Herstellung von Hohlräumen und öffnungen in Metallen mit Hilfe des Elektrofunkenverfahrens«, VEB-Verlag Technik, Berlin 1954, Seiten 18 und 19, ist es bekannt, Absaugvorrichtungen oberhalb der Wanne mit dem flüssigkeitsbedeckten Werkzeug anzuordnen.From the series of publications by Verlag Technik, Vol. 177, "Production of cavities and openings in metals with the help of the electric spark process", VEB-Verlag Technik, Berlin 1954, pages 18 and 19, it is known to arrange suction devices above the tub with the liquid-covered tool.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Laser-Schneidverfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem im Arbeitsbereich der Bedienungsperson das Auftreten von Laser-Streustrahlungen vollständig verhindert wird, ferner entstehender Rauch und Staub weitgehendst vermieden sowie eventueil giftige Gase teilweise absorbiert werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die vom Laserstrahl wärmebeeinflußte Zone zu verkleinern sowie die Schnittqualitäten zu verbessern.Based on this prior art, the object of the present invention is to provide a laser cutting method of the type mentioned at the beginning, in the case of the operator's work area the occurrence of scattered laser radiation is completely prevented, as well as smoke and dust As far as possible avoided and possibly toxic gases are partially absorbed. Another task of the The invention is to reduce the area affected by heat from the laser beam and to increase the quality of the cut to enhance.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Werkstück in ein Bad einer Flüssigkeit mit hoher Absorptionswirkung auf die Laserstrahlen, vorzugsweise ein Wasserbad, eingetaucht wird, daß anschließend die Laser- und Gasstrahlaustrittsöffnung in das Flüssigkeitsbad eingetaucht wird und daß erst nach Verdrängung der Flüssigkeit durch den Gasstrahl aus dem Schneidbereich und dem Bereich der Laserund Gasstrahlaustrittsöffnung der Laserstrahl gezündet wird.This object is achieved according to the invention in that the workpiece is in a bath of a liquid with a high absorption effect on the laser beams, preferably a water bath, is immersed that then the laser and gas jet exit opening is immersed in the liquid bath and that only after displacement of the liquid by the gas jet from the cutting area and the area of the laser and Gas jet exit opening the laser beam is ignited.

Während des Schneidprozesses ist somit die Schneidstelle stets durch den Flüssigkeitsspiegel abgedeckt, der Laserstrahl kann jedoch ungehindert die Werkstückoberfläche erreichen. Dabei ist der Gasdruck so groß, daß die Auftreffstelle des Laserstrahles von Flüssigkeit frei bleibt. Die Eintauchtiefe des Lasers wird dem Gasdruck derart angepaßt, daö der Flüssigkeitsspiegel nicht aufgerissen wird. Damit wird zum einen gewährleistet, daß der Laserstrahl ungehindert auf den Schneidbereich auftrifft und dort der Schneidvorgang unbeeinflußt vorgenommen werden kann. Zum anderen wird durch die über der Schneidstelle vorgesehene Flüssigkeit erreicht, daß durch diese eventuelle Streu-Strahlung des Lasers vollständig absorbiert wird. Die Strahlung eines CO>-Lasers kann durch eine geeignete Flüssigkeitsschicht, insbesondere eine Wasserschicht, vollständig absorbiert werden, d. h., es kann keine Streu-Strahlung von dem Werks'.ück durch die Flüssigkeit in das Augenlicht eines Bedienungsmannes gelangen. Somit können Schutzbrillen, Schutzschilder oder Schutzvorhänge zum Schutz des Augenlichtes von Bedienungspersonen entfallen.During the cutting process, the cutting point is thus always covered by the liquid level that However, the laser beam can reach the workpiece surface unhindered. The gas pressure is so great that the point of impact of the laser beam remains free of liquid. The depth of immersion of the laser will be the Gas pressure adjusted so that the liquid level is not torn open. This ensures, on the one hand, that the laser beam hits the unhindered Cutting area impinges and there the cutting process can be carried out unaffected. On the other hand is achieved by the liquid provided above the cutting point that this possible scattered radiation of the laser is completely absorbed. The radiation of a CO> laser can be through a suitable Liquid layer, in particular a water layer, are completely absorbed, d. i.e., it cannot Scattered radiation from the factory back through the liquid into the eyes of an operator reach. Thus, protective goggles, protective shields or there is no need for protective curtains to protect the eyesight of operators.

Rauch und Staub, die während des Schneidprozesses entstehen, werden durch die Flüssigkeit weitgehendst gebunden und können somit zunächst nicht in die Atmosphäre gelangen. Von Zeit zu Zeit werden diese gebundenen Verschmutzungen aus der FlüssigkeitSmoke and dust that arise during the cutting process are largely eliminated by the liquid bound and can therefore initially not get into the atmosphere. From time to time these will bound dirt from the liquid

entfernt, was beispielsweise durch eine einfache Flüssigkeitsfiltsrung erfolgen kann.removed, which can be done, for example, by a simple liquid filtration.

Auch während des Schneidvorganges eventuell entstehende giftige Gase werden nicht direkt in die Umwelt abgeführt Vielmehr erfolgt, je nach Gasart, entweder eine vollständige Absorption des Gases innerhalb der Flüssigkeit oder eine Teilabsorption. Aus der Flüssigkeit austretende Gasblasen können durch eine Absaugvorrichtung abgesaugt werden. Giftige Gase können also nicht unkontrolliert in die Atmosphäre rund um den Schneidbereich und damit den Maschinenbereich und die Werkshalle gelangen.Even during the cutting process, any poisonous gases are not released directly into the Environment discharged Rather, depending on the type of gas, either a complete absorption of the gas takes place within the liquid or a partial absorption. Gas bubbles emerging from the liquid can pass through a suction device can be sucked off. Toxic gases cannot enter the atmosphere in an uncontrolled manner around the cutting area and thus the machine area and the workshop.

Durch die Flüssigkeit wird die durch den Laserstrahl wärmebeeinflußte Zone um ca. 60% verkleinert, was die Schnittqualität, insbesondere in bezug auf die Schnittgeometrie und Schlackenbildung, verbessert Auch wird die Schnittoberfläche verbessertDue to the liquid, the zone affected by the heat from the laser beam is reduced by approx. 60%, which is what the The quality of the cut, in particular with regard to the cutting geometry and slag formation, is also improved the cutting surface improved

Zur Vermeidung der Oxydation der Werkstücke und/oder des Schneidkopfes ist es vorteilhaft, wenn dem Flüssigkeitsbad ein entsprechender Zusatz, vorzugsweise ein Primer, beigegeben wird.To avoid oxidation of the workpieces and / or the cutting head, it is advantageous if the A corresponding additive, preferably a primer, is added to the liquid bath.

Für den Arbeitsabiauf isi es günstig, wenn die Positionierung von Werkstück und Schneidkopf oberhalb des Flüssigkeitsspiegels vorgenommen wird. In Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine Veränderung der Höhe des Flüssigkeitsspiegels durch unterhalb des Spiegels, beispielsweise im Flüssigkeitsbecken, angeordnete Dehnungsbehälter. Dadurch wird es möglich, zuerst Werkstück und Schneidkopf exakt zueinander zu positionieren und danach, und zwar ohne eine weitere Veränderung der eingestellten Position, durch Anheben des Flüssigkeitsspiegels ein Eintauchen von Werkstück und Schneidkopf unterhalb des Flüssigkeitsspiegels zu erreichen. Dazu können die Dehnungsbehälter beispielsweise mit Luft aufgeblasen werden. Zum Absenken des Flüssigkeitsspiegels ist lediglich ein Abblasen der Luft erforderlich, welches dann wieder eine volumenmäßige Verkleinerung des Dehnungsbehälters hervorruft.For the work process, it is beneficial if the workpiece and cutting head are positioned above the liquid level is made. In a further development of the invention, there is a change the height of the liquid level by arranged below the level, for example in the liquid basin Expansion tank. This makes it possible to first align the workpiece and the cutting head exactly to one another position and then, without further changing the set position, by lifting of the liquid level, the workpiece and the cutting head are immersed below the liquid level reach. For this purpose, the expansion containers can be inflated with air, for example. To lower of the liquid level is only required to blow off the air, which then again causes volume reduction of the expansion tank.

Zur Erreichung eines konstanten Abstandes zwischen dem SchneiüKopf und dem Werkstück kann der Schneidkopf mittels einer Höhenverstellvorrichtung. deren Fühler während des Schneidens sbenfalls unterhalb des Flüssigkeitsspiegels bewegt wird, in einem vorgegebenen Abstand zum Werkstück gehalten werden.To achieve a constant distance between the cutting head and the workpiece, the Cutting head by means of a height adjustment device. their feelers during the cutting as well is moved below the liquid level, held at a predetermined distance from the workpiece will.

Durch das Eintauchen des Fühlers werden gleichbleibende Abtastverhältnisse erreicht, was im Hinblick auf die Schneidergebnisse von Vorteil ist.By immersing the probe, constant scanning ratios are achieved, which is with regard to the cutting results are beneficial.

Das neue Schneidverfahren ist besonders vorteilhaft beim Schneiden von Werkstoffen, zum Beirpiel von Kunststoffen. Textilien, Dichtungswerkstoffen, Holz, Gummi, Glas, Glimmer, Keramik, Metalle aller Art und dergleichen, anwendbar.The new cutting process is particularly advantageous when cutting materials, for example Plastics. Textiles, sealing materials, wood, rubber, glass, mica, ceramics, all kinds of metals and the like, applicable.

Anhand der Zeichnungen wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.The method according to the invention is explained in more detail with the aid of the drawings.

Es veranschaulichtIt illustrates

F i g. 1 eine Laserschneidmaschine in Gesamtansicht,F i g. 1 shows an overall view of a laser cutting machine,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 is a schematic representation of a device to carry out the method according to the invention,

Die in F i g. 1 mit 10 bezeichnete Laserschneidmaschine weist einen Längswagen 11 mit einem Auslegerarm U'auf.The in F i g. 1 labeled 10 laser cutting machine has a longitudinal carriage 11 with a cantilever arm U '.

Der Längswagen 11 ist auf zwei Längsbahnen 12, 13 verfahrbar (Motor 4A) angeordnet.The longitudinal carriage 11 is arranged to be movable on two longitudinal tracks 12, 13 (motor 4 A) .

Zwischen den Längsbahnen 12, 13 ist auf einem Flüssigkeitstisch 15 das ze schneidende Blech 16. DerBetween the longitudinal tracks 12, 13 is on a liquid table 15, the ze cutting sheet 16. The

Tisch ist 15 als geschlossener Kasten ausgebildet, der mit Wasser angefüllt ist und der als Halteelemente für das Blech 16 ein Auflagegitter 17 mit zugeordneten Kegelhalteelementen 18 aufweist In Fig. 1 sind lediglich aus Darstellungsgründen die Kastenwände 15' nur bis unterhalb des Bleches 16 gezeichnet In der Praxis überragen die Wände 15' das Blech 16.Table is designed as a closed box, which is filled with water and used as a holding element for the sheet metal 16 has a support grid 17 with associated cone holding elements 18 in FIG only for the sake of illustration, the box walls 15 'only drawn to below the plate 16 in the In practice, the walls 15 'protrude beyond the sheet metal 16.

Auf einem unterhalb des Ausiegerarms 11' angeordneten verfahrbaren Schablonentisch 19 liegt die abzutastende Zeichnungsvorlage.On a below the Ausiegerarms 11 'arranged movable template table 19 is the drawing template to be scanned.

An dem Längswagen 11 ist ein Querwagen 20 vorgesehen, der einen Antrieb 21 aufweist für die Querbewegungen des Wagens 20 mit einer elektrischen Kopiersteuerungsvorrichtung 22, sowie des am Längswagen 11 verschiebbar befestigten Gaslasers 23.On the longitudinal carriage 11, a transverse carriage 20 is provided which has a drive 21 for the Transverse movements of the carriage 20 with an electrical copy control device 22, as well as the one on the longitudinal carriage 11 displaceably attached gas laser 23.

Der Gaslaser 23 ist über eine Schubstange 24 mit dem Querwagen 20 und somit mit der Kopiersteuerungsvorrichtung 22 mechanisch gekoppelt Er weist einen Schneidkopf 25 auf, dem eine Höhensteuerung 26 mit einer Abtastelektrode 27 zugeordnet istThe gas laser 23 is connected to the transverse carriage 20 and thus to the copy control device via a push rod 24 22 mechanically coupled. It has a cutting head 25 to which a height control 26 has a scanning electrode 27 is assigned

Die Anordnung von Gaslaser 23, Hr;'ansteuerung 26, Biech 16 und Kasten 15 sind in F i g. 2 näher veranschaulicht. Der Laser 23 weist einen Resonator 28, einen Versorgungsschrank 29, ein Steuergerät 30 sowie einen Schweiß- und Schneidkopf 25 auf. Der optische Resonator 28 ist in einem nicht näher dargestellten staubdicht schließenden Alu-Gehäuse auf einem stabilen Profilträger, welcher mit der Schubstange 24 fest verbunden ist, montiert. Der Resonator 28 besteht aus dem einmal gefalteten Entladungsrohr 32 mil den beiden Rohrbereichen 32a und 326 sowie den Elektroden 33, dem ersten und dem zweiten Umlenkspiegel 34 bzw. 35, einem vollreflektierenden Hohlspiegel 36 und einem teildurchlässigen Auskoppelspiegel 37.The arrangement of gas laser 23, Hr; 'control 26, Book 16 and box 15 are shown in FIG. 2 closer illustrated. The laser 23 has a resonator 28, a supply cabinet 29, a control device 30 and a welding and cutting head 25. The optical resonator 28 is not shown in detail dust-tight aluminum housing on a sturdy profile support, which is fixed to the push rod 24 connected, mounted. The resonator 28 consists of the once folded discharge tube 32 mil the both tube areas 32a and 326 as well as the electrodes 33, the first and the second deflecting mirror 34 or 35, a fully reflecting concave mirror 36 and a partially transparent coupling-out mirror 37.

Über den teildurchlässigen Spiegel 37 wird die Laserleistung in Form eines fast parallelen Strahlenbündels 38 von ca. 13 mm Durchmesser ausgekoppelt.The laser power is transmitted via the partially transparent mirror 37 in the form of an almost parallel bundle of rays 38 of approx. 13 mm diameter decoupled.

Der von außen am Profilträger angebrachte Schweiß- und Schneidkopf 25 richtet den Laserstrahl 38 ":ber einen Umlenkspiegel 39 auf eine Bearbeitungsoptik 40, die in geeignetem Arbeitsabstand auf einem Werkstück 16 ei.ien sehr kleinen Fokuspunkt erzeugt. Die dabei entstehende Leistungsdichte kann — abhängig von der gewählten Brennweite der Optik 10 — bis IO Megawatt/cmJ betragen und ist deshalb besonders zum Schneiden von Werkstoffen geeignet. Ferner weist der Schneidkopf 25 eine Schneidgaszufuhr 50 auf, welche mit einer nicht dargestellten Gasflasche mit beispielsweise Sauerstoff oder Stickstoff in Verbindung steht.The welding and cutting head 25 attached to the profile support from outside directs the laser beam 38 ″: via a deflecting mirror 39 onto processing optics 40, which generate a very small focal point on a workpiece 16 at a suitable working distance. The resulting power density can - depending on the selected focal length of the optics is 10 to 10 megawatts / cm J and is therefore particularly suitable for cutting materials.Cutting head 25 also has a cutting gas supply 50, which is connected to a gas bottle (not shown) with, for example, oxygen or nitrogen.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind im Versorgungsschrank 29 ein stromgeregelter Hochspannungsgenerator 42, welcher mit den Elektroden 33 in elektrischer Verbindung steht, eine Vakuumpumpe und GasflufVicntrolle 43, welche über Gaszu- (44) bzw. Gasabfuhrkanäle 45 verbunden ist, sowie ein Kreislauf-Kühlsystem 46, derr die Kühlmittelzufuhr- (47) bzw. abfuhrkanäle 48 zugeordnet sind, vorgesehen. Ferner ist im Schrank 29 f'ie Lasergasflasche 49 mit einem He — N2—CO2-Ga.cgemisch angeordnet. Das Steuergerät 30 dient zum Einteilen der Laserleistung etc.As can be seen from the drawing, a current-regulated high-voltage generator 42, which is in electrical connection with the electrodes 33, a vacuum pump and gas flow control 43, which is connected via gas supply (44) or gas discharge ducts 45, and a circulation cooling system are in the supply cabinet 29 46, to which the coolant supply (47) and discharge channels 48 are assigned, are provided. Furthermore, in the cabinet 29 there is a laser gas bottle 49 with a He-N2-CO2-Ga. c mix arranged. The control device 30 is used to divide the laser power, etc.

In FiIg· 2 sind die Halteelemente mit 17, 18 sowie die Flüssigkeit (Wasser) mit 51 gekennzeichnet. Die Schneidrichtung ist mit 52 bezeichnet.In Fig. 2, the holding elements with 17, 18 and Liquid (water) marked with 51. The cutting direction is denoted by 52.

Der Abstand des Schneidkopfes 25 zu dem Werkstück 16 wird durch einen schematisch dargestellten Motor 53 eingestellt. Zur Ermittlung des Abstandes und zur Beaufschlagung eines Reglers 54 mit Meßsignalen ist neben dem Schneidkopf 25 einer mit diesemThe distance between the cutting head 25 and the workpiece 16 is shown schematically by a Motor 53 discontinued. To determine the distance and to apply measurement signals to a controller 54 is next to the cutting head 25 one with this

verbundene Abtastelektrode 27 vorgesehen. Verändert sich der Abstand zwischen dem Werkstück 16 und der Elektrode 27, so wird das gewonnene Signal im Regler 54 mit einem Sollwert verglichen und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Soll-Ist-Vergleichs der Motor 53 angesteuert, welcher den Schneidkopf und/oder die Bearbeitungsoptik 40 auf den erforderlichen Abstand nachregeltconnected scanning electrode 27 is provided. If the distance between the workpiece 16 and the changes Electrode 27, the signal obtained is compared in the controller 54 with a target value and as a function from the result of the target / actual comparison of the motor 53 controlled, which the cutting head and / or the processing optics 40 to the required distance readjusts

Die Höhensteuerung 26 kann als kapazitive, induktive oder Staudruck-Steuerung, also berührungslos, sowie mil Taster, also werkstückberührend, ausgebildet sein. Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Austrittsöffnung 55 des Schneidkopfes 25, das Werkstück 16 und die Abtastelektrode 27 während dem Schneiden unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 56 vorgesehen. Beim Ausführungsbeispiel wird dies in einfacher Art und Weise dadurch erreicht, daß die in Fig. 1 dargestellten und im Flüssigkeitstisch 15 vorgesehenen fiexibien öehnungsbehaiter 57 nach dem Positionieren des Schneidkopfes über dem Werkstück, beispielsweise mit Preßluft aufgeblasen werden, so daß der Schneidprozeß in geringem Abstand unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 56 ausgeführt wird. The height control 26 can be designed as a capacitive, inductive or dynamic pressure control, that is to say contactless, as well as with buttons, that is to say touching the workpiece. As can be seen in particular from FIG. 2, the outlet opening 55 of the cutting head 25, the workpiece 16 and the scanning electrode 27 are provided below the liquid level 56 during the cutting. In the embodiment this is achieved in a simple manner in that the fiexibien öehnungsbehaiter 57 shown in FIG of the liquid level 56 is carried out.

In der nachfolgenden Tabelle sind Parameter von durchgeführten Laserschnitten aufgeführt, wobei der Schneidprozeß im Bereich von 3 bis 4 cm unterhalb de Flüssigkeitsspiegels vorgenommen worden ist:In the table below are listed parameters of performed laser cuts, the cutting process in the range of 3 to 4 cm has been carried out below the liquid level de:

Werkstückdicke (mm)
Werkstoff
Workpiece thickness (mm)
material

Acrylglas unlegierter StahlAcrylic glass, unalloyed steel

Elektrischer 5,5
Leistungsbedarf (kW)
Electric 5.5
Power requirement (kW)

Ausgangsleistung (W) 250 CW1TEMOOOutput power (W) 250 CW 1 TEMOO

Laserschneidglas N2 O3 Laser cutting glass N 2 O 3

Druck (bar) 2 2Pressure (bar) 2 2

Schneidgeschwin- 4000 1200Cutting speed 4000 1200

digkcit (mm/min)digkcit (mm / min)

Beim obigen Ausführungsbeispiel umfaßt die Laser schneideinrichtung eine fotoelektrisch gesteuerte Füh rungsmaschine. Sie kann jedoch selbstverständlich aucl mit einer numerisch gesteuerten Führungsmaschini ausgerüstet sein, oder der Laser wird von Ham gesteuert.In the above embodiment, the laser cutting device comprises a photoelectrically controlled Füh ration machine. However, you can of course aucl be equipped with a numerically controlled guide machine, or the laser is from Ham controlled.

Hierzu 2 Blatt Zcichnu"cciiFor this purpose 2 sheets of Zcichnu "ccii

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Schneiden von Werkstücken mittels aus dem Schneidkopf eines CO2-Lasers austretender Laser- und Gasstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück in ein Bad einer Flüssigkeit mit hoher Absorptionswirkung auf die Laserstrahlen, vorzugsweise ein Wasserbad, eingetaucht wird, daß anschließend die Laser- und to Gasstrahlaustrittsöffnung in das Flüssigkeitsbad eingetaucht wird und daß erst nach Verdrängung der Flüssigkeit durch den Gasstrahl aus dem Schneidbereich und dem Bereich der Laser-Gasstrahlaustrittsöffnung der Laserstrahl gezündet wird.1. A method for cutting workpieces by means of the cutting head of a CO 2 laser exiting laser and gas beams, characterized in that the workpiece is immersed in a bath of a liquid with a high absorption effect on the laser beams, preferably a water bath, that then the Laser and gas jet outlet opening is immersed in the liquid bath and that the laser beam is ignited only after the liquid has been displaced by the gas jet from the cutting area and the area of the laser gas jet outlet opening. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flüssigkeitsbad ein Zusatz zur Vermeidung der Oxydation der Werkstücke und/ oder des Schneidkopfes beigegeben wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that the liquid bath is an additive to avoid oxidation of the workpieces and / or the cutting head is added. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Flüssigkeitsspiegels durch unterhalb des Spiegels angeordnete flexible Dehnungsbehälter verändert werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the height of the liquid level can be changed by means of flexible expansion tanks arranged below the mirror. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf mittels einer Höhenverstellvorrichtung, deren Fühler ebenfalls unterhalb des Flüssigkeitsspiegels bewegt wird, in vorgegebenem Abstand zum Werkstück gehalten wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the cutting head by means of a height adjustment device, the sensor of which is also below the liquid level is moved, is held at a predetermined distance from the workpiece.
DE2536573A 1975-08-16 1975-08-16 Process for cutting workpieces by means of laser and gas beams emerging from the cutting head of a CO2 laser Expired DE2536573C3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2536573A DE2536573C3 (en) 1975-08-16 1975-08-16 Process for cutting workpieces by means of laser and gas beams emerging from the cutting head of a CO2 laser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2536573A DE2536573C3 (en) 1975-08-16 1975-08-16 Process for cutting workpieces by means of laser and gas beams emerging from the cutting head of a CO2 laser

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2536573A1 DE2536573A1 (en) 1977-02-17
DE2536573B2 DE2536573B2 (en) 1979-10-31
DE2536573C3 true DE2536573C3 (en) 1980-07-24

Family

ID=5954151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2536573A Expired DE2536573C3 (en) 1975-08-16 1975-08-16 Process for cutting workpieces by means of laser and gas beams emerging from the cutting head of a CO2 laser

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2536573C3 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4201905A (en) * 1978-08-29 1980-05-06 Houdaille Industries, Inc. Laser cutting head attachment for punch presses
JPS58211823A (en) * 1982-06-03 1983-12-09 Inoue Japax Res Inc Electric machining device
DE3582681D1 (en) * 1985-06-27 1991-05-29 Minnesota Mining & Mfg METHOD FOR SHAPING THE CONTINUOUS FRAME OF CONTACT LENSES.
DE4123577C2 (en) * 1991-07-13 1996-09-12 Fraunhofer Ges Forschung Process for laser hardening of components
DE4323757C2 (en) * 1993-07-15 1995-05-11 Med Laserzentrum Luebeck Gmbh Process for material processing by laser in a liquid-filled room
JP3119090B2 (en) * 1994-10-05 2000-12-18 株式会社日立製作所 Underwater laser processing device and underwater construction method using the device
US9018562B2 (en) * 2006-04-10 2015-04-28 Board Of Trustees Of Michigan State University Laser material processing system
CN106001939A (en) * 2016-06-27 2016-10-12 维沃移动通信有限公司 Cutting method of ceramic substrate and electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
DE2536573A1 (en) 1977-02-17
DE2536573B2 (en) 1979-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3934587C2 (en) Process for producing high-precision through holes in workpieces generated by laser radiation
EP2133171B1 (en) Machine device for processing workpieces using a laser beam
DE19948895B4 (en) Laser welding device
EP4045223B1 (en) Laser welding method for corner connections of workpiece parts
DE4433675A1 (en) Compact laser processing head for laser material processing
EP1660269B1 (en) Method and device for drilling holes using co2 laser pulses
DE2536573C3 (en) Process for cutting workpieces by means of laser and gas beams emerging from the cutting head of a CO2 laser
WO2017178580A1 (en) Device for working a surface of a workpiece by means of a laser beam and method for operating the device
DE4209933C2 (en) Process for the removal of shape on a workpiece by laser beam evaporation of the material with a cw-Nd: YAG laser
DE102014113878B4 (en) Laser processing system and method for operating the same
DE3407770A1 (en) Method for welding sheet metal flanges and equipment for carrying out said method
DE19736732A1 (en) Device and method for processing a workpiece by means of electromagnetic radiation and a mirror for reflecting electromagnetic radiation, in particular laser light
DE4329322A1 (en) Laser welding device
DE3801068A1 (en) Method and apparatus for stock removal by means of bundled energy beams
WO2006125413A1 (en) Method and device for treating workpiece surfaces by means of laser beams
DE10012792B4 (en) Method for cutting components, in which a molten phase is generated by a local energy input
EP1175955B1 (en) Process and device for smoothing a weld seam by beam welding
DE10029110A1 (en) Preparing workpieces e.g. by cutting, contour cutting, drilling or welding comprises removing material close to the lower side of the workpiece mostly in the direction of the radiation
DE19850299A1 (en) Process for a local point-by-point heat introduction used in spot welding comprises maintaining the laser beam spot on a prescribed point over a prescribed period
EP0001216B1 (en) Apparatus for working materials, especially for cutting out workpieces by means of a laser beam
DE2505665A1 (en) Atmospheric pollution free plasma torch cutting - is carried out just under surface of a water bath
DE4315849C1 (en) Carbon di:oxide laser beam welding
EP0481270A1 (en) Process for coupling cw-CO2 laser beams
DE2211195A1 (en) Method and device for material welding
DE19640790A1 (en) Method and apparatus for spark erosion machining

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee