DE3645047C2

DE3645047C2 - Cutting nozzle for laser or electron beam gun

Info

Publication number: DE3645047C2
Application number: DE3645047A
Authority: DE
Inventors: Ruediger Dipl.-Phys. 2820 Bremen De Rothe; Karl Prof. Dr.-Ing. E.H. Dr.-Ing. 3101 Winsen De Teske; Gerd Dr.-Ing. 2903 Bad Zwischenahn De Sepold; Werner Dr.-Ing. 2863 Ritterhude De Jueptner
Original assignee: Bias Forschungs- und Entwicklungs-Labor fur Angewandte Strahltechnik 2800 Bremen De GmbH
Current assignee: Bias Forschungs- und Entwicklungs-Labor fur Angewandte Strahltechnik 2800 Bremen De GmbH
Priority date: 1985-09-17
Filing date: 1986-09-04
Publication date: 1992-04-30
Anticipated expiration: 2006-09-05

Abstract

Cutting nozzle comprises a nozzle insert with a conical end surface having a groove leading into the concentric bore for the beam and a nozzle cap which is fitted over the surface to cover the groove and produce a gas channel. Each groove connects with a ring groove which is fed with work gas via bore

Description

Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken nach dem Ober begriff des Anspruchs 1.Device for cutting workpieces according to the top Concept of claim 1.

Zum Bohren und Schneiden insbesondere metallischer Werk stoffe mit hoher Präzision verwendet man fokussierte Laser strahlen. Die Schnittbreiten liegen üblicherweise bei ¹/₁₀ mm. Um derart schmale Schneidfugen mit sauberen Schneidflächen erzielen zu können, muß das fortzunehmende Material vollständig entfernt werden, und zwar so schnell, daß der Werkstoff nicht in der dünnen Schneidfuge konden sieren kann. Mit der Arbeitsgeschwindigkeit und Tiefe der Schneidfugen steigt die Schwierigkeit, das Material fortzu räumen. Zum Forträumen des Materials wird Arbeitsgas ver wendet, das mit hoher Geschwindigkeit zugeführt wird. For drilling and cutting in particular metallic work materials with high precision use focused lasers shine. The cutting widths are usually included ¹ / ₁₀ mm. To make such narrow kerfs with clean ones To be able to achieve cutting surfaces must be taken away Material is removed completely, so quickly, that the material could not condense in the thin kerf can sieren. With the working speed and depth of the Cutting joints increase the difficulty of moving the material away vacate. Working gas is used to clear the material turns, which is fed at high speed.

Aus der US-PS 41 21 085 ist eine Schweiß- und Schneiddüse bekannt, die eine Düseneinheit aus einem Düseneinsatz und einer Düsenkappe aufweist. Gasaustrittsdüsen befinden sich innerhalb des Düseneinsatzes und führen dem Laserstrahl mehrere Schutzgasstrahlen zu, die in einer Kammer zusammen laufen. Innerhalb der Kammer fließt ein geringer Anteil der Schutzgasstrahlen zurück in die Fokussieroptik. Damit soll das Eindringen von Verunreinigungen aus dem Gehäuse in die Düseneinheit verhindert werden. Der weitaus größere Teil der Schutzgasstrahlen verläßt eine Austrittsöffnung mit dem Laserstrahl. Nachteilig ist, daß durch die Ausbildung der Gasaustrittsdüsen die Schutzgasstrahlen in der Kammer über eine geringe Geschwindigkeit verfügen. Dadurch, daß sich die Schutzgasstrahlen danach in der Kammer teilen, läßt sich keine besonders zuverlässige Umhüllung für den Laser strahl schaffen.From US-PS 41 21 085 is a welding and cutting nozzle known that a nozzle unit from a nozzle insert and has a nozzle cap. There are gas outlet nozzles inside the nozzle insert and guide the laser beam several shielding gas jets together in one chamber to run. A small proportion of the flows inside the chamber Shielding gas jets back into the focusing optics. With that the ingress of contaminants from the housing into the Nozzle unit can be prevented. The much larger part the protective gas jets leave an outlet with the Laser beam. The disadvantage is that by training the Gas outlet nozzles over the protective gas jets in the chamber have a low speed. In that then divide the inert gas jets in the chamber not a particularly reliable coating for the laser create beam.

Ausgehend vom vorerwähnten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der ein gangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine Arbeitsgas-Hülle mit einem möglichst geringen Arbeitsgasver brauch um einen energiereichen Strahl gebildet wird.Based on the aforementioned prior art, the Invention, the object of a device gangs mentioned in such a way that a Working gas envelope with the lowest possible working gas ratio need to be formed around a high-energy beam.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge löst.This object is ge by the features of claim 1 solves.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Gasaustrittsdüsen als Laval-Düsen treffen die Arbeitsgasstrahlen unter erhöhter Strömungsgeschwindigkeit in die Vereinigungs kammer. In der Vereinigungskammer werden die Arbeitsgas strahlen umgelenkt und ergeben unter Ausbildung eines ein zigen Arbeitsgasstrahls eine umgebende Hülle für den ener giereichen Strahl.The inventive design of the gas outlet nozzles the working gas jets fall below as Laval nozzles increased flow velocity in the union chamber. In the union chamber are the working gas radiate redirected and result in the formation of one ume working gas jet a surrounding shell for the ener greedy beam.

Weiterhin werden durch die Vereinigung der einzelnen, im Überschallbereich fließenden Arbeitsgasstrahlen in der Ver einigungskammer Störeinflüsse, insbesondere Verunreinigun gen durch Umgebungsluft, verhindert. Furthermore, by uniting the individual, in Supersonic area flowing working gas jets in the ver cleaning chamber Interference, especially contamination ambient air.

Durch das Vorhandensein einer einzigen Austrittsbohrung für den energiereichen Strahl und das Arbeitsgas kann in der Vereinigungskammer ein Überdruck erzeugt werden, der zur Vermeidung des Rückflusses des Arbeitsgases in Richtung zur Fokussieroptik führt.Due to the presence of a single outlet hole for the high-energy jet and the working gas can be in the Union chamber an overpressure can be generated, leading to Avoiding the backflow of the working gas towards Focusing optics leads.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Abnehmbarkeit der auf der Schneiddüse befestigten Kappe. Hierdurch ist die Reinigung vereinfacht, indem durch einfaches Abnehmen der Kappe sowohl die Düsen als auch die Vereinigungskammer frei liegen.Another advantage results from the removability of the cap attached to the cutting nozzle. This is the Cleaning simplified by simply removing the Cap both the nozzles and the union chamber lie.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further preferred embodiments of the invention result itself from the subclaims.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfin dung anhand von Abbildungen näher beschrieben. In diesen zeigt:The following are preferred embodiments of the invention dung described in more detail with the help of illustrations. In these shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Laserschneid vorrichtung von außen, Fig. 1 is a schematic representation of a laser cutting device from the outside,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Endteil der Schneid düse einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 is a longitudinal section through the end portion of the cutting nozzle of a second preferred embodiment of the invention,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Innenteil der Schneiddüse gemäß Fig. 2, Fig. 3 shows a longitudinal section through the inner part of the cutting nozzle according to Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht (von unten) auf das Teil gemäß Fig. 3, Fig. 4 is a plan view (from below) to the part according to Fig. 3,

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt des in Fig. 3 mit V bezeichneten Feldes, Fig. Shows an enlarged detail of the field indicated in Fig. 3 V 5,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI aus Fig. 5, Fig. 6 shows a section along the line VI-VI of Fig. 5,

Fig. 7 und 8 dritte und vierte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. FIGS. 7 and 8 third and fourth preferred embodiments of the invention.

Im folgenden wird anhand von Fig. 1 der prinzipielle Aufbau einer Laserschneidvorrichtung beschrieben. Die Vorrichtung umfaßt als Energiequelle einen CO₂-Laser 10, an dessen Strahlenausgang sich ein Teleskop 11 befindet. Das Teleskop 11 ist über ein Schutzrohr 12 mit einer Umlenkeinheit 13 verbunden, über welche der aus der Quelle 10 kommende Strahl nach unten umgelenkt wird. Die Umlenkeinheit 13 ist über ein längenveränderliches Schutzrohr 14 mit dem eigent lichen Schneidkopf 15 verbunden. Im Schneidkopf 15 findet wiederum eine Umlenkung und die Bündelung des Laserstrahls derart statt, daß das ausfallende fokussierte Strahlen bündel 16 auf ein horizontal liegendes Werkstück 18 fällt. Bei entsprechend energiereichem Strahl und Bewegung des Werkstücks 18 ergibt sich dann ein Schneidspalt 74, in dem das Material des Werkstücks 18 verdampft wurde.The basic structure of a laser cutting device is described below with reference to FIG. 1. As an energy source, the device comprises a CO ₂ laser 10 , at the beam exit of which there is a telescope 11 . The telescope 11 is connected via a protective tube 12 to a deflection unit 13 , via which the beam coming from the source 10 is deflected downwards. The deflection unit 13 is connected via a variable-length protective tube 14 to the actual cutting head 15 . In the cutting head 15 there is again a deflection and the bundling of the laser beam in such a way that the falling focused beam 16 falls on a horizontally lying workpiece 18 . With a correspondingly high-energy beam and movement of the workpiece 18 , a cutting gap 74 then results, in which the material of the workpiece 18 has been evaporated.

Eine erste, bevorzugte Ausführungsform eines unteren Teil bereichs einer Schneiddüse 17 wird anhand von Fig. 2 näher beschrieben. Die Schneiddüse 17 umfaßt ein in der Fig. 2 nicht dargestelltes Gehäuse, das in den Schneidkopf 15 ein geschraubt ist. An dem vom Schneidkopf 15 abgewandten Ende ist das Gehäuse mit einer Gewindebohrung versehen, in die ein nicht dargestelltes Verlängerungsstück eingeschraubt ist. Das Verlängerungsstück und das Gehäuse weisen eine kon zentrische Bohrung 20 auf, in welcher (konzentrisch) der Laserstrahl verläuft. Weiterhin ist das Verlängerungsstück mit einem Bund versehen, der radial nach außen hervorsteht. Der Bund ist hierbei derart vom Gehäuse beabstandet, daß sich ein Ringspalt ergibt. In diesem Ringspalt stitz das jenige Ende einer Überwurfmutter, das kein Gewinde, aber einen nach innen ragenden Kragen aufweist. Am anderen Ende ist die Überwurfmutter mit einem Innengewinde versehen. A first, preferred embodiment of a lower portion of a cutting nozzle 17 is described in more detail with reference to FIG. 2. The cutting nozzle 17 comprises a housing, not shown in FIG. 2, which is screwed into the cutting head 15 . At the end facing away from the cutting head 15 , the housing is provided with a threaded bore into which an extension piece, not shown, is screwed. The extension piece and the housing have a conical bore 20 , in which (concentrically) the laser beam runs. Furthermore, the extension piece is provided with a collar that protrudes radially outwards. The collar is spaced from the housing so that there is an annular gap. The end of a union nut, which has no thread but an inwardly projecting collar, sits in this annular gap. At the other end, the union nut is provided with an internal thread.

Auf das Verlängerungsstück ist ein Düseneinsatz 47 im wesentlichen bündig mit einer Innenbohrung aufgesteckt und durch die Überwurfmutter festgespannt, so daß der Düsenein satz 47 über das Verlängerungsstück mit dem Gehäuse bzw. dem Schneidkopf 15 fest verbunden ist.On the extension piece, a nozzle insert 47 is plugged essentially flush with an inner bore and clamped by the union nut, so that the nozzle insert 47 is firmly connected via the extension piece to the housing or the cutting head 15 .

Der Düseneinsatz 47 weist eine konische Innenbohrung auf, welche die Durchgangsbohrung 20 für den Laserstrahl fort setzt. An seinem dem Verlängerungsstück abgewandten Ende ist der Düseneinsatz 47 mit einem Außengewinde 52 versehen. Weiterhin endet der Düseneinsatz 47 gegenüber dem Verlän gerungsstück mit einer konischen Endfläche 49, die konzen trisch zur Durchgangsbohrung 20 angeordnet ist. In die konische Endfläche 49 ist eine Ringnut 68 eingestochen. Von der Ringnut 68 führt eine Bohrung parallel zur Durchgangs bohrung 20 verlaufenden Bohrung mit endseitigem Innengewinde, welche zusammen mit der ersten Bohrung eine Speisebohrung 67 zur Zuführung von Arbeitsgas bildet.The nozzle insert 47 has a conical inner bore which continues the through bore 20 for the laser beam. At its end facing away from the extension piece, the nozzle insert 47 is provided with an external thread 52 . Furthermore, the nozzle insert 47 ends opposite the extension piece with a conical end surface 49 which is arranged concentrically to the through bore 20 . An annular groove 68 is pierced into the conical end surface 49 . From the annular groove 68 leads a bore parallel to the through bore 20 extending bore with end internal thread, which together with the first bore forms a feed bore 67 for supplying working gas.

Auf das Gewinde 52 des Düseneinsatzes 47 ist eine Düsen kappe 48 aufgeschraubt, deren Innenfläche komplementär zur konischen Endfläche 49 geformt ist. Die Düsenkappe 48 schließt im wesentlichen an ihrem Ende mit dem Düseneinsatz 47 ab, ist also am Ende offen. Dieses offene Ende steht mit der Durchgangsbohrung 20 über eine (verjüngte) Bohrung in Verbindung.On the thread 52 of the nozzle insert 47 , a nozzle cap 48 is screwed, the inner surface of which is complementary to the conical end surface 49 . The nozzle cap 48 essentially terminates at its end with the nozzle insert 47 , so it is open at the end. This open end communicates with the through hole 20 through a (tapered) hole.

In die konische Endfläche 49 sind Nuten eingefräst, welche durch die bündig aufliegende Innenfläche der Düsenkappe 48 geschlossen sind und somit Gasaustrittsdüsen 60 bilden. Die Gasaustrittsdüsen 60 münden im wesentlichen bei der Mündungsöffnung der Durchtrittsöffnung 20 bzw. bei der so gebildeten Laseraustrittsöffnung 58. Die Laseraustrittsöff nung 58 ist durch eine konische Bohrung gebildet, deren Winkel derart bemessen ist, daß die Flächen, in welchen die Gasaustrittsdüsen 60 münden, im wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen der Gasaustrittsdüsen 60 verlaufen. Grooves are milled into the conical end surface 49 , which are closed by the flush inner surface of the nozzle cap 48 and thus form gas outlet nozzles 60 . The gas outlet nozzles 60 essentially open at the opening of the passage opening 20 or at the laser outlet opening 58 formed in this way. The Laserausgangsöff opening 58 is formed by a conical bore, the angle of which is dimensioned such that the surfaces in which the gas outlet nozzles 60 open, extend substantially perpendicular to the longitudinal axes of the gas outlet nozzles 60 .

Im Betrieb wird der Laserstrahl derart fokussiert durch die Durchtrittsöffnung 20 geschickt, daß sein Brennpunkt außer halb der Schneiddüse 17 liegt. Über die Speisebohrung 67 wird Arbeitsgas (z. B. Sauerstoff) unter hohem Druck zuge führt. Das Arbeitsgas gelangt durch die Speisebohrung 67 in die Ringnut 68 und von dieser in die Gasaustrittsdüsen 60. Die aus den Gasaustrittsdüsen 60 strömenden Gasstrahlen ver einigen sich und strömen als gemeinsamer Strahl mit hoher Geschwindigkeit nach unten, im wesentlichen entlang der Achse der Durchgangsbohrung 20. Auf diese Weise wird das Arbeitsgas exakt in den Schneidspalt geführt, um diesen aus zuräumen.In operation, the laser beam is sent so focused through the passage opening 20 that its focal point lies outside of the cutting nozzle 17 . Working gas (e.g. oxygen) is supplied under high pressure via the feed bore 67 . The working gas passes through the feed bore 67 into the annular groove 68 and from there into the gas outlet nozzles 60 . The gas jets flowing out of the gas outlet nozzles 60 combine and flow downward as a common jet at high speed, essentially along the axis of the through hole 20 . In this way, the working gas is guided exactly into the cutting gap in order to clear it out.

Aus der Fig. 2 geht hervor, daß auf das dem Werkstück zuge wandten Ende der Düsenkappe 48 über ein dort angebrachtes Gewinde 23 eine weitere Schraubkappe 24 aufgeschraubt ist. Die Schraubkappe 24 weist an ihrem dem Werkstück zuge wandten Ende eine im wesentlichen zylindrische Bohrung 29 als Austrittsbohrung auf sowie eine konische Bohrung 27 an ihrem der Düsenkappe 48 zugewandten Ende.From Fig. 2 it can be seen that a further screw cap 24 is screwed onto the end of the nozzle cap 48 facing the workpiece via a thread 23 attached there. The screw cap 24 has at its end facing the workpiece a substantially cylindrical bore 29 as an outlet bore and a conical bore 27 at its end facing the nozzle cap 48 .

Die konische Bohrung 27 bildet zusammen mit der konischen Bohrung 25, welche gleichzeitig die Austrittsflächen für die Gasaustrittsöffnungen 66 bildet, eine Vereinigungs kammer 26, in der sich die aus den Gasaustrittsöffnungen 66 austretenden Arbeitsgasstrahlen vereinigen. Aus dieser Ver einigungskammer 26 tritt somit ein einziger Arbeitsstrahl zusammen mit dem Laserstrahl durch die Austrittsbohrung 29 in Richtung auf das Werkstück aus. Bei geeigneter Dimen sionierung der Austrittsbohrung 29 sowie der Gasaustritts düsen 60 (bzw. bei entsprechender Bemessung des Druckes des Arbeitsgases) kann bei dieser Anordnung im Zusammenhang mit der Vereinigungskammer 26 der besondere Effekt erzielt werden, daß aus der Austrittsbohrung 29 ein Gasstrahl mit Überschallgeschwindigkeit ausströmt, der von einer wesent lich langsamer strömenden Hülle (von Arbeitsgas) umgeben ist. Die "Hülle" wirkt gewissermaßen als Schutz gegen das Mitreißen von Gas aus der umgebenden Atmosphäre, das somit nicht mehr in den Schneidspalt gelangt. Darüber hinaus bil det die Schraubkappe 24 einen Schutz gegen Verschmutzung von außen (die zwangsläufig während des Arbeitens auf tritt), wobei man die Schraubkappe 24 säubern oder auch nur auswechseln kann, ohne dabei den (genauestens justiert zu sammengefügten) Rest der Anordnung auseinandernehmen zu müssen. Wesentlich ist hierbei, daß die Vereinigung der Arbeitsgasstrahlen im wesentlichen ungehindert in der Ver einigungskammer 26 geschieht, und zwar so, daß sich in der Vereinigungskammer 26 ein geringfügiger Überdruck aufbaut.The conical bore 27 forms together with the conical bore 25 , which simultaneously forms the exit surfaces for the gas outlet openings 66 , a union chamber 26 , in which the working gas jets emerging from the gas outlet openings 66 unite. A single working beam thus emerges from this unification chamber 26 together with the laser beam through the outlet bore 29 in the direction of the workpiece. With a suitable dimensioning of the outlet bore 29 and the gas outlet nozzles 60 (or with appropriate dimensioning of the pressure of the working gas), the special effect can be achieved with this arrangement in connection with the union chamber 26 that a gas jet flows out of the outlet bore 29 at supersonic speed, which is surrounded by a much slower flowing shell (working gas). The "shell" acts as a kind of protection against the entrainment of gas from the surrounding atmosphere, which therefore no longer gets into the cutting gap. In addition, the screw cap 24 provides protection against external contamination (which inevitably occurs during work), whereby the screw cap 24 can be cleaned or even replaced without having to disassemble the (precisely adjusted to the assembled) rest of the arrangement . It is essential here that the union of the working gas jets freely, essentially in agreement Ver the chamber 26, in such a way that a slight excess pressure builds up in the combined chamber 26th

Selbstverständlich kann eine derartige Schraubkappe 24 mit Vereinigungskammer 26 auch bei Düsenanordnungen verwendet werden, in denen die eigentlichen Gasaustrittsdüsen 60 nicht als Nuten in einer konischen Fläche, sondern als ge sonderte Bohrungen ausgeführt sind.Of course, such a screw cap 24 with union chamber 26 can also be used in nozzle arrangements in which the actual gas outlet nozzles 60 are not designed as grooves in a conical surface, but rather as special holes.

Aus Fig. 3 gehen nochmals Details der Anordnung nach Fig. 2 hervor, wobei in dieser Abbildung die Schraubkappe 24 und die Düsenkappe 48 nicht eingezeichnet sind. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind in der konischen Fläche 49 drei Nuten 50 eingearbeitet, die im wesentlichen bei der Durchtritts bohrung 20 enden. Die Nuten 50 sind genauer in den Fig. 5 und 6 gezeigt und sollen im folgenden beschrieben werden.Details apparent from Fig. 3, again the arrangement of FIG. 2 produced, wherein the screw cap 24 and the nozzle cap 48 are not shown in this figure. As can be seen from Fig. 4, three grooves 50 are incorporated in the conical surface 49 , the bore 20 essentially end at the passage. The grooves 50 are shown in more detail in FIGS. 5 and 6 and will be described below.

Die konische Endfläche 49 weist zur Längsachse der Durch gangsbohrung 20 einen Winkel α von etwa 30° auf (siehe Fig. 5). Im Endbereich, also in demjenigen Bereich, der benach bart zur Durchgangsbohrung 20 liegt, ist die Nut 50 in einem Bereich 65 derart angebracht, daß ihre Sohle sich um einen Winkel β absenkt, so daß die Nut in Richtung auf die Durchgangsbohrung 20 sukzessive tiefer wird. Der Winkel β beträgt etwa 3° bis 4°, vorzugsweise 3,5°. Die Sohle der Nut 50 ist hierbei halbkreisförmig ausgebildet, wie dies in Fig. 6 anschaulich gezeigt ist. Durch diese Ausbildung der Nut 50 mit einem "ebenen" Bereich 64, der in einen sich erweiternden Bereich 65 übergeht, wird (nach dem Aufsetzen der Düsenkappe 48) eine Laval-Düse gebildet, die zur Ge schwindigkeitssteigerung des Gasstrahls bis in den Über schallbereich hinein dient. Derartige Düsen sind - als kon ventionelle Bohrungen ausgeführt - sehr schwer herstellbar, und zwar wegen der geforderten geringen, aber sehr exakten Steigung; im vorliegenden Fall ist die Düsenform durch die Ausbildung als Nut 50 sehr leicht und dennoch hoch präzise herstellbar.The conical end surface 49 has an angle α of about 30 ° to the longitudinal axis of the through bore 20 (see FIG. 5). In the end region, that is to say in the region adjacent to the through hole 20 , the groove 50 is provided in a region 65 in such a way that its sole lowers by an angle β, so that the groove gradually becomes deeper in the direction of the through hole 20 . The angle β is approximately 3 ° to 4 °, preferably 3.5 °. The sole of the groove 50 is in this case semicircular, as is clearly shown in FIG. 6. Through this design of the groove 50 with a "flat" area 64 , which merges into an expanding area 65 , a Laval nozzle is formed (after placing the nozzle cap 48 ), which increases the speed of the gas jet to the supersonic area serves. Such nozzles are designed as conventional bores - very difficult to manufacture, because of the required small but very exact slope; in the present case, the nozzle shape can be produced very easily and yet with high precision due to the design as groove 50 .

Im folgenden wird eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Fig. 7 näher beschrieben. Die Ver einigungskammer 26 ist als zylindrische Sackbohrung ausge bildet und darum äußerst einfach herzustellen.A further preferred embodiment of the invention is described in more detail below with reference to FIG. 7. The Ver unification chamber 26 is formed as a cylindrical blind bore and therefore extremely easy to manufacture.

In Fig. 8 ist eine nochmals vereinfachte Ausführungsform gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist die Vereinigungs kammer 26 direkt als Fortsetzung der (innen-) konischen Endfläche der Düsenkappe 48 ausgebildet, so daß die Einlauf öffnung 27 zur Austrittsbohrung 29 die gleiche Winkel neigung aufweist wie der übrige innenkonische Teil. Diese Ausführungsform der Erfindung ist ganz besonders einfach, es wird hier die Schraubkappe 24 eingespart.A further simplified embodiment is shown in FIG. 8. In this embodiment, the union chamber 26 is formed directly as a continuation of the (inner) conical end face of the nozzle cap 48 , so that the inlet opening 27 to the outlet bore 29 has the same angle as the rest of the inner conical part. This embodiment of the invention is particularly simple, the screw cap 24 is saved here.

Claims

1.Device for cutting workpieces by means of a high-energy beam, in particular a laser beam, with a cutting head which has a cutting nozzle which has a plurality of gas outlet nozzles for working gas, a union chamber in which a concentric through-bore for the jet opens, and an exit bore has, wherein the longitudinal axes of the gas outlet nozzles meet in a common intersection lying on the longitudinal axis of the jet, characterized in that each gas outlet nozzle ( 60 ) is designed to increase the flow rate of the working gas as a Laval nozzle and the outlet nozzles from the gas outlet ( 60 ) flowing working gases combine to form a single working gas jet flowing at supersonic speed.

2. Device according to claim 1, characterized in that at least a portion of the union chamber ( 26 ) is formed in a screw cap ( 24 ) which is removably attached to the cutting nozzle ( 17 ).

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the union chamber ( 26 ) with respect to the exit bore ( 29 ) has an inlet guide ( 27 ) for the working gas jet.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inlet guide ( 27 ) is designed as a conical section of the (cylindrical) outlet bore ( 29 ).

5. Apparatus according to claim 1 or one of claims 2-4, characterized in that the outlet bore ( 29 ) has a diameter which is preferably slightly larger than that of the emerging working gas jet before.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that each gas outlet nozzle ( 60 ) on the one hand by a groove ( 50 ) in a conical end surface ( 49 ) of a nozzle insert ( 47 ) is formed, which has a concentric through bore ( 20 ) for the jet, and on the other hand from a nozzle cap ( 48 ) is gebil det, which is placed on the nozzle insert ( 47 ), and has such a complementarily conical section that the respective groove ( 50 ) is covered.

7. The device according to claim 6, characterized in that each groove ( 50 ) has a substantially semicircular cross-section.

8. The device according to claim 6, characterized in that each groove ( 50 ) at its through hole ( 20 ) distal end in an annular groove ( 68 ) in the conical end surface ( 49 ) opens, and that in the annular groove ( 68 ) one Feed bore ( 67 ) opens into the nozzle insert ( 47 ) for the supply of working gas.

9. The device according to claim 6 or one of claims 7 and 8, characterized in that each groove ( 50 ) at least in sections in the direction of the through hole ( 20 ) is increasingly deep into the conical end surface ( 49 ), so that each gas outlet nozzle ( 60 ) is designed as a Laval nozzle to increase the flow rate of the working gas.

10. Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the gas outlet openings gene ( 66 ) of the gas outlet nozzles ( 60 ) are arranged uniformly around the through hole ( 20 ) on the conical end face ( 49 ).

11. The device according to claim 10, characterized in that the conical end face ( 49 ) to the central axis of the through hole ( 20 ) includes an angle of 30 ° to 45 °, preferably an angle of 30 °.