SE544166C2 - Lasermunstycke, insats för ett lasermunstycke, laserskäranordning samt förfaranden för laserskärning - Google Patents

Lasermunstycke, insats för ett lasermunstycke, laserskäranordning samt förfaranden för laserskärning

Info

Publication number
SE544166C2
SE544166C2 SE1950144A SE1950144A SE544166C2 SE 544166 C2 SE544166 C2 SE 544166C2 SE 1950144 A SE1950144 A SE 1950144A SE 1950144 A SE1950144 A SE 1950144A SE 544166 C2 SE544166 C2 SE 544166C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
laser
outlet
nozzle
channel
cutting
Prior art date
Application number
SE1950144A
Other languages
English (en)
Other versions
SE1950144A1 (sv
Inventor
Andreas Stark
Original Assignee
Vaederstad Holding Ab
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 Vaederstad Holding Ab filed Critical Vaederstad Holding Ab
Priority to SE1950144A priority Critical patent/SE544166C2/sv
Priority to PCT/SE2020/050119 priority patent/WO2020162823A2/en
Priority to EP20714306.6A priority patent/EP3921110A2/en
Publication of SE1950144A1 publication Critical patent/SE1950144A1/sv
Publication of SE544166C2 publication Critical patent/SE544166C2/sv

Links

Classifications

    • 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
    • B23K26/14Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1462Nozzles; Features related to nozzles
    • B23K26/1464Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
    • B23K26/1476Features inside the nozzle for feeding the fluid stream through the nozzle
    • 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
    • B23K26/14Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1435Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means
    • B23K26/1437Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means for flow rate control
    • 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
    • B23K26/14Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1435Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means
    • B23K26/1438Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means for directional control
    • 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
    • B23K26/14Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1462Nozzles; Features related to nozzles
    • 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
    • B23K26/14Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1462Nozzles; Features related to nozzles
    • B23K26/1464Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
    • 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
    • B23K26/14Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1462Nozzles; Features related to nozzles
    • B23K26/1482Detachable nozzles, e.g. exchangeable or provided with breakaway lines
    • 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
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/38Removing material by boring or cutting

Landscapes

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

Abstract

Detta dokument visar ett lasermunstycke (1), för skärgasassisterad skärning med hjälp av en laserstråle (6), omfattande ett inlopp (12), ett utlopp (13), och en mellan inloppet (12) och utloppet (13) sig sträckande kanal (14), för laserstrålen (6) och skärgasen. Kanalen (14) uppvisar en centrumaxel (Z). Kanalen (14) har ett första parti (141) med en inåt vänd yta (112). Lasermunstycket omfattar en från den inåt vända ytan (112) radiellt inåt sig sträckande väsentligen helixformad skovel (16), vilken sträcker sig över minst 300 grader omkring centrumaxeln (Z) och längs den inåt vända ytan.Dokumentet visar även en insats för ett lasermunstycke, en laserskäranordning samt förfaranden för laserskärning.

Description

LASERMUNSTYCKE, INSATS FÖR ETT LASERMUNSTYCKE,LASERSKÄRANORDNING SAMT FÖRFARANDEN FÖR LASERSKÄRNING Tekniskt område Detta dokument visar ett Iasermunstycke för användning i ettIaserskärhuvud i en laserskärmaskin. Dokumentet visar vidare en insats förett Iasermunstycke. Vidare visas en Iaserskäranordning.
Dokumentet visar även förfaranden för Iaserskärning.
I dokumentet visade anordningar och förfaranden finner särskild, meninte uteslutande, tillämpning inom laserskärning av ämnen av metall, såsom stål, och i synnerhet för laserskärning av ämnen i form av plåt, rör eller balk.
BakgrundDet är känt att vid laserskärning utnyttja skärgas för att med hjälp av ett med laserstrålen koncentriskt munstycke spola ut det smälta eller förångadematerialet ur det hål, urtagning eller snitt som bildas av laserstrålen.
Beroende av materialtyp och önskad skärhastighet kan skärgasenexempelvis bestå av syre, kväve, helium, argon, koldioxid eller kombinationerdärav. Skärgasen kan alltså vara inert eller reaktiv.
För många applikationer är inerta gaser, såsom kväve eller heliumönskvärt, eftersom det minskar påverkan, såsom oxidation, på det materialsom skärs. För att nå högre skärhastigheter kan skärgas som reagerarexotermt, såsom syrgas, väljas. Vid sådan exoterm reaktion kan i störreutsträckning oxidbeläggningar uppstå på och omkring snittytorna. Sådanaoxidbeläggningar kan ha negativ inverkan på efterföljande ytbehandling ellersammanfogning. Det är alltså önskvärt att utnyttja inert skärgas.
Munstycket omfattar en kanal som sträcker sig mellan ett inlopp och ettutlopp, och som kan vara avsmalnande i riktning mot utloppet. Laserstrålenkan fokuseras genom kanalen och utloppet, och skärgas leds under förhöjttryck genom kanalen och utloppet.
Det är känt att högre lasereffekt möjliggör skärning i tjockare material.Det är också känt att öka trycket hos skärgasen vid skärning i tjockarematerial.
CN103056522A visar en ansats för att förbättra skärhastighetengenom att bringa skärgasen att åstadkomma en virvel. Virvelnsrotationsrörelse åstadkoms med hjälp av en uppsättning radiellt korta,snedställda vingar på munstyckets inåt koniska yta.
Det finns dock fortfarande och ytterligare önskemål om att möjliggöraskärning i tjockare material och/eller att möjliggöra högre skärhastigheter,med bibehållen kvalitet hos den urtagning, hål eller snitt som åstadkoms,givet en viss effekt hos lasern.
SammanfattningEtt ändamål är att åstadkomma ett lasermunstycke som medger högre skärhastighet och/eller skärning i tjockare material, givet en viss effekt hoslasern.
Uppfinningen definieras av bifogade självständiga patentkrav.Utföringsformer framgår av de osjälvständiga patentkraven, av den följandebeskrivningen och av de bifogade ritningarna.
Enligt en första aspekt åstadkoms ett lasermunstycke, förskärgasassisterad skärning med hjälp av en laserstråle. Lasermunstycketomfattar ett inlopp, ett utlopp, och en mellan inloppet och utloppet sigsträckande kanal, för laserstrålen och skärgasen, vilken kanal uppvisar encentrumaxel. Kanalen har ett första parti med en inåt vänd yta.Lasermunstycket omfattar en från den inåt vända ytan radiellt inåt sigsträckande väsentligen helixformad skovel, vilken sträcker sig över minst 120grader omkring centrumaxeln och längs den inåt vända ytan.
Med ”skärgasassisterad” avses att gas blåses genom munstycket ochner i den urtagning, hål eller snitt som bildas av laserstrålen, i syfte attavlägsna förångat eller smält material.
Med ”radiellt inåt sig sträckande” avses att skoveln sträcker sig inåtfrån den inåt vända ytan, men inte nödvändigtvis att skoveln sträcker sig vinkelrätt mot centrumaxeln. Exempelvis kan skoveln, sett i ett planinnehållande centrumaxeln, luta uppåt eller nedåt från den inåt vända ytan.
Skoveln kan utgöras av en kontinuerlig skovel. En eller flera skovlarkan utnyttjas. Exempelvis kan 2-4 skovlar med en utsträckning av omkring120 grader vardera utnyttjas.
Med ”väsentligen helixformad” avses att skoveln följer en bana längskanalens inåt vända yta och längs centrumaxeln. Banans bredd, tjocklek (iriktningen Z) och stigning kan variera.
Genom att ge skoveln en längre utsträckning, sett omkring centrum-axeln, åstadkoms en tydlig virvelrörelse, vilken i sin tur åstadkommerförbättrad bortforsling av material som förångats eller smälts av laserstrålen.Med förbättrad bortforsling av material kan, vid en given materialtjocklek ochlasereffekt, större skärhastigheter uppnås. Alternativt kan, vid en givenskärhastighet och lasereffekt, större materialtjocklek skäras.
Lasermunstycket kan ha en största nominell stråldiameter, dvs. enstörsta diameter hos en laserstråle, som munstycket är utformat att användasför. Strålen uppvisar, vid varje punkt längs en centrumaxel hoslasermunstycket, en strålradie, varvid den inåt vända ytan vid varje punktlängs centrumaxeln har en ytradie, och varvid skoveln har en radiellutsträckning uppgående till 50-105 % av en differens mellan nämnda ytradieoch nämnda strålradie, företrädesvis 50-99 %, 60-90 % eller 80-90 %.
Med ”ytradie” avses en radie från centrumaxeln till den inåt vända ytan.
Genom att låta skoveln sträcka sig nästan ända in till laserstrålen,tvingas en större del av den gas som strömmar genom munstycket att virvla.
Skoveln kan sträcka sig omkring centrumaxeln och minst 150 graderlängs den inåt vända ytan, företrädesvis minst 180 grader, minst 200 grader,minst 270 grader, minst 360 grader, minst 500 grader, minst 540 grader,minst 700 grader, minst 720 grader, minst 900 grader, minst 1000 grader ellerminst 1080 grader.
Genom att låta skoveln sträcka sig längre, är det möjligt att påverka enstörre del av den gas som strömmar genom munstycket och därmed attåstadkomma en förbättrad virvel. Uppåt begränsande för skovelns sträckningär utrymme och önskad stigning.
Skoveln kan ha en stigning uppgående till 2-7 mm/varv, företrädesvis3-6 mm/varv, 4-6 mm/varv eller, mest företrädesvis 4, 4,5, 5, 5,5 eller 6mm/varv. Stigningen kan utgöras av angivet värde +/- 5 %, företrädesvis +/- 1% eller +/- 0,5 %.
Lasermunstycket kan ha en största nominell stråldiameter, dvs. enstörsta stråldiameter som munstycket är utformat att användas för, och varvidutloppet saknar öppning, eller har en öppning som är mindre än nämndanominella stråldiameter.
Med att ”utloppet saknar öppning” avses att utloppet, när det tillverkas,kan tillverkas så att det helt saknas öppning, men att denna bildas så snartmunstycket monterats på laserhuvudet och lasern aktiverats.
Genom att tillverka och leverera lasermunstycket med en öppning somär mindre än den laserstråle som skall anbringas genom öppningen, samt låtalaserstrålen avverka material kring öppningen, är det möjligt att åstadkommaen perfekt matchning mellan laserstrålen, öppningen och den urtagning, håleller spår som laserstrålen åstadkommer i arbetsstycket. Därmed kan enstörre del av den gas som strömmar genom lasermunstycket föras in i denurtagning, hål eller spår som laserstrålen bildat i arbetsstycket.
Nämnda öppning kan vara 0-99 % av nämnda nominella stråldiameter,företrädesvis 30-99 %, 50-80 % eller 60-70 %.
Den inåt vända ytan kan ha längs centrumaxeln i riktning mot utloppetavtagande tvärsnittsarea.
Företrädesvis är tvärsnittsarean, bortsett från skoveln, väsentligencirkulär. Exempelvis kan tvärsnittsarean vara approximativt konisk ellerfrustokonisk. Som andra, icke begränsande, alternativ, kan en mantelyta, setti ett plan som innehåller centrumaxeln, vara krökt, exempelvis genom att följaen kurva.
Genom att åstadkomma en konisk yta kan strömningshastigheten ökasi riktning mot lasermunstyckets utlopp.
Alternativt kan den inåt vända ytan ha längs centrumaxeln konstant tvärsnittsarea.
Kanalen kan ha ett andra parti, vilket har en inåt konisk yta, vilketbefinner sig nedströms nämnda första parti, varvid en konvinkel hos nämndaandra inåt koniska yta är större än en konvinkel för nämnda första parti.
Nämnda inlopp, utlopp, kanal och skovel kan vara integrerade medmunstycket.
Enligt ett första utförande kan alltså hela lasermunstycket, inklusiveskoveln, vara integrerat, såsom utformat i ett materialstycke.
Enligt en andra aspekt, åstadkoms en insats för ett lasermunstycke förskärgasassisterad skärning med hjälp av en laserstråle, omfattande ettinlopp, ett utlopp, och en mellan inloppet och utloppet sig sträckande kanal,för laserstrålen och skärgasen, vilken kanal uppvisar en centrumaxel, varvidkanalen har ett första parti med en inåt vänd yta. lnsatsen omfattar en frånden inåt vända ytan radiellt inåt sig sträckande väsentligen helixformadskovel, vilken sträcker sig över minst 120 grader omkring centrumaxeln ochlängs den inåt vända ytan.
Enligt ett andra utförande kan kanalen och skoveln bildas i ett separatmaterialstycke och som en separat del, vilken monteras, exempelvis genomaxiell införing, i ett motsvarande urtag i lasermunstycket. Detta kan bidra tillatt förenkla tillverkning och sänka kostnaden. Exempelvis kan slitagedelarhos lasermunstycket vara utformade i insatsen samt vara utbytbara. Somytterligare alternativ, kan olika munstyckesvarianter åstadkommas genom atttillverka ett enda munstycke men olika insatser, exempelvis i olika materialeller med olika stigning. lnsatsen kan vara löstagbart anordnad i lasermunstycket.
Enligt en tredje aspekt, åstadkoms en laserskäranordning för skärningmed hjälp av skärgasassisterad laserstråle, omfattande en laserkälla, föralstring av laserstrålen, ett skärgasinlopp, samt ett lasermunstycke enligt vadsom beskrivits ovan, varvid laserkällan är anordnad så att laserstrålensträcker sig längs en centrumaxel hos kanalen och ut genom utloppet, ochvarvid skärgasinloppet är anslutet till kanalen, för matning av skärgasengenom kanalen till utloppet.
Enligt en fjärde aspekt åstadkoms ett förfarande för skärgasassisteradlaserskärning, omfattande att mata en laserstråle och en skärgas genom ett Iasermunstycke, vilket lasermunstycke innefattar ett inlopp, ett utlopp, och enmellan inloppet och utloppet sig sträckande kanal, för laserstrålen ochskärgasen, vilken kanal uppvisar en centrumaxel, varvid kanalen har ett förstaparti med en inåt vänd yta. Förfarandet innefattar att bilda en virvel, och merspecifikt att bilda virveln med hjälp av en från den inåt vända ytan radiellt inåtsig sträckande väsentligen helixformad skovel, vilken sträcker sig över minst300 grader omkring centrumaxeln och längs den koniska ytan.
Utloppet kan, innan nämnda laserskärning påbörjas, ha enöppningsdiameter som är mindre än en diameter hos laserstrålen, varvidförfarandet innefattar att laserstrålen tillåts avverka ett kantparti hos utloppet.
Enligt en femte aspekt åstadkoms ett Iasermunstycke, förskärgasassisterad skärning med hjälp av en laserstråle, omfattande ettinlopp, ett utlopp, och en mellan inloppet och utloppet sig sträckande kanal,för laserstrålen och skärgasen, vilken kanal uppvisar en centrumaxel, varvidkanalen har ett första parti med en inåt konisk yta. Munstycket saknaröppning, eller har en nominell stråldiameter, definierat såsom en störstadiameter hos en laserstråle, för vilken munstycket är lämpat och utloppet haren öppning som är mindre än nämnda nominella stråldiameter.
Enligt en sjätte aspekt, åstadkoms ett förfarande för skärgasassisteradlaserskärning, omfattande att mata en laserstråle och en skärgas genom ettIasermunstycke, varvid lasermunstycket innefattar ett inlopp, ett utlopp, ochen mellan inloppet och utloppet sig sträckande kanal, för laserstrålen ochskärgasen, vilken kanal uppvisar en centrumaxel, varvid kanalen har ett förstaparti med en inåt konisk yta. Förfarandet innefattar att med hjälp av minst enskovel på den koniska ytan bringa skärgasen att bilda en virvel. Förfarandetinnefattar vidare att utloppet, innan nämnda laserskärning påbörjas, saknaröppning, eller har en öppningsdiameter som är mindre än en diameter hoslaserstrålen, och att laserstrålen tillåts avverka ett kantparti hos utloppet.
Enligt en sjunde aspekt åstadkoms ett förfarande för tillverkning av ettIasermunstycke, för skärgasassisterad skärning med hjälp av en laserstråle.Det tillverkade lasermunstycket omfattar ett inlopp, ett utlopp, och en mellaninloppet och utloppet sig sträckande kanal, för laserstrålen och skärgasen,vilken kanal uppvisar en centrumaxel. Kanalen har ett första parti med en inåt vänd yta. Enligt förfarandet bildas utloppet så att, före det att munstycket tas ibruk, utloppet saknar öppning, eller har en öppningsdiameter som är mindreän en diameter hos laserstrålen, och så att laserstrålen tillåts avverka ettkantparti hos utloppet för bildande av öppningen.
Kort beskrivninq av ritninqarnaFig 1 visar schematiskt en laserskäranordning.Fig 2a-2d visar en första variant av ett lasermunstycke.Fig 3a-3d visar en andra variant av ett lasermunstycke.Fig 4a-4d visar en tredje variant av ett lasermunstycke.
Detalierad beskrivningFig 1 visar en laserskäranordning 7, vilken omfattar en hållare 71 för arbetsstycke samt en hållare skärhuvudhållare 72.
Hållaren 7 är anordnad att uppbära ett arbetsstycke, såsom en plåt, enbalk, ett rör eller annan del, vilken kan vara av metall, företrädesvis stål elleraluminium.
Skärhuvudet kan omfatta en laserkälla 3 och ett laserskärhuvud 2.Skärhuvudet kan även omfatta en fokuseringsanordning 23. En skärgaskälla4 är ansluten till laserskärhuvudet 2.
Den av laserhuvudet alstrade laserstrålen kan, men måste inte,fokuseras med hjälp av fokuseringsanordningen 23, vilken kan varaintegrerad med laserkällan, med laserhuvudet eller utformas som en mellanlaserkällan 3 och laserhuvudet 2 anordnad del.
Laserstrålen sträcker sig längs en strålaxel, vilken kan sammanfallamed en centrumaxel Z hos laserhuvudet.
Laserhuvudet 2 innesluter en kammare 22, vilken har en anslutning 21för skärgas, till vilken skärgaskällan 4 är ansluten.
Laserhuvudet har ett inlopp 24 för laserstrålen samt ett utlopp 25 förlaserstrålen.
Vid utloppet 25 är ett lasermunstycke 1 anordnat. Lasermunstycket 1är utformat som en kropp 11 med ett inlopp 12, ett utlopp 13 samt endäremellan sig sträckande kanal 14. Lasermunstycket 1 kan monteras till Iaserhuvudets utlopp 25, exempelvis med hjälp av skruvförband ellerbajonettfattning. I det visade exemplet har lasermunstycket ett gängat parti 15vid dess inlopp 12, vilket ingriper med ett motsvarande gängat parti hoslaserhuvudets 2 utlopp.
Kroppen 11 kan vara utformad som en väsentligen cylindrisk ellerkonisk del, vilken har en längd uppgäende till omkring 1-5 cm, företrädesvis1-3 cm. I det visade exemplet har kroppen en väsentligen uppochnervändkonisk form, vars basyteperiferi modifierats för att göra den enklare att greppanär munstycket 1 skruvas i/ur ingrepp med laserhuvudet 2.
Kanalen 14 kan uppvisa en inät approximativt cylindrisk ellerapproximativt konisk yta 112.
Längs ätminstone ett parti 141 av kanalen 14 sträcker sig enapproximativt helix- eller spiralformad skovel 16. Skoveln sträcker sig överminst 300 grader, kring centrumaxeln Z. Exempelvis kan skoveln sträcka sigminst 360 grader (dvs. ett varv) längs den ytan, företrädesvis minst 500grader, minst 540 grader, minst 700 grader, minst 720 grader (dvs. tvä varv),minst 900 grader, minst 1000 grader eller minst 1080 grader (dvs. tre varv).
Vid centrumaxeln Z uppvisas en strälgäng, vars diameter approximativtmotsvarar en största diameter hos en lasersträle för vilken munstycket ärlämpat.
Det inses att diametern hos strälgängen kan vara fast eller avtagande,där det senare kan vara lämpligt om en fokuserad lasersträle används.
Strälgängen definieras av en radiellt inre kant hos skoveln.
Lasersträlen kan approximeras av en cylinder eller kon med en radieRL frän centrumaxeln Z. I det fall lasersträlen approximeras av en kon,kommer radien RL variera längs centrumaxeln Z, och då kan uttryckas somRL(Z).
Väggen har en radie RA, vilken, i det fall väggen är konisk, varierarlängs centrumaxeln Z, och dä kan uttryckas som RA(Z).
I det fall där bäde väggen och lasersträlen är cylindriska, kan skovelnsradiella utsträckning uttryckas som RA-RL.
I det fall där bäde väggen och lasersträlen är koniska, kan skovelnsradiella utsträckning uttryckas som RA(Z)-RL(Z).
I det fall där väggen är cylindrisk och laserstrålen konisk, kan skovelnsradiella utsträckning uttryckas som RA-RL(Z).
I det fall där väggen är konisk och laserstrålen är cylindrisk, kanskovelns radiella utsträckning uttryckas som RA(Z)-RL.
Skoveln 16 sträcker sig således radiellt inåt från väggen motstrålgången med ett avstånd som är minst 70 % av differensen RA-RL,företrädesvis minst 80 %, minst 90 %, minst 95 % eller minst 99 %.
Utloppet 13 från lasermunstycket 1 kan anpassas till en störstanominell stråldiameter vid utloppet.
Vid utloppet, nedströms det första partiet 141, kan ett andra parti 142föreligga. Detta parti kan ha en inåt konisk yta, vilken är så utformad att enkonvinkel hos nämnda andra inåt koniska yta 142 är större än en konvinkelför nämnda första parti 141.
Enligt ett utförande kan utloppet ha en storlek, typiskt sett diameter,som är tillräckligt stor för att laserstrålen skall kunna sträcka sig ut genomutloppet utan att påverka, eller påverkas av, detta.
Enligt i figurerna visat utförande har emellertid utloppet 13 en diametersom är mindre än en nominell stråldiameter vid utloppet. Detta innebär att,när laserstrålen första gången efter montering aktiveras, utloppet kommeravverkas av laserstrålen, så att utloppet får en diameter som är exaktavpassad till laserstrålen.
Företrädesvis kan utloppets initiala diameter vara 30-95 % av ennominell maximal stråldiameter, företrädesvis 50-90 % eller 60-80 %.
Enligt en uppsättning utföranden, kan lasermunstycket, inklusiveskoveln vara tillverkat i ett materialstycke eller av två eller fleramaterialstycken som sammanfogas permanent. Exempelvis kan tvåmaterialstycken sammanfogas längs ett plan som innehåller centrumaxeln Z.
Enligt en annan uppsättning utföranden, vilken visas i figurerna, kanlasermunstycket 1 ha en insats 17, i vilken flänsarna är bildade. lnsatsen kanvara fast eller löstagbart anordnad i lasermunstycket 1. lnsatsen 17 kan ha radiellt utåt approximativt cylindrisk ellerapproximativt konisk form samt inåt motsvarande approximativt cylindriskeller approximativt konisk form med skovel enligt vad som beskrivits ovan. lnsatsen kan mottas i en urtagning i munstycket 1, vars form kanmotsvara insatsens 17 yttre form. lnsatsen 17 kan sträcka sig hela vägen ner till utloppet 12, så att denkant 111 som avverkas utgör del av insatsen. Alternativt kan utloppet 111vara bildat av munstycket, så att den del 111 som avverkas utgör del avmunstycket 1.
Det inses att lasermunstycket 1, eller insatsen 17, kan förses med en,två eller flera skovlar, vilka kan bilda en, två eller flera helixformade parallellakanaler genom munstycket.
Enligt ett utförande kan n skovlar, där 2 s n s 4, med en utsträckninguppgående till 360/n +/- 20 grader vardera, placeras sä att de tillsammanssträcker sig hela varvet längs den inåt vända ytan.
Vid användning av munstycket 1 monteras detta på i sig känt sätt,varvid skärgas och laserstråle anbringas. Genom skovelns utformningåstadkoms en förbättrad virvel av skärgasen, vilken sträcker sig ner i den avlaserstrålen bildade urtagningen, hålet eller skåran och därmed tillåtereffektivare bortforsling av förångat material.
Genom att utforma öppningen 13 med en diameter som är mindre änden nominella stråldiametern, säkerställs att öppningens diameter 13 matchariden av laserstrålen bildade urtagningen, hålet eller skåran och därmed attden mängd skärgas som inte tränger ner däri minimeras.
Som alternativ kan munstycket 1 eller insatsen 17 tillverkas utanöppning eller med en mycket liten öppning, varvid lasern tillåts skapaöppningen när denna först startas sedan munstycket/insatsen monterats pålaserhuvudet. Vid sådan start kan det vara önskvärt att starta lasern medlägre effekt än vid normal skärning och/eller att applicera skärgasen med ettlägre övertryck än vanligt, för att sedan öka lasereffekt och/eller skärgastrycknär öppningen bildats.
Vidare kan munstyckets eller insatsens utlopp bildas med förtunnatmaterial i det område där öppningen förväntas bildas.
I fig 2a-2d visas ett utförande av ett lasermunstycke 1, där skoveln 16sträcker sig ungefär 1 3/4 varv, dvs. ca 630 grader, omkring centrumaxeln Z. 11 I fig 3a-3d visas ett utförande av ett Iasermunstycke 1, där skoveln 16sträcker sig ungefär 1 % varv, dvs. ca 540 grader, omkring centrumaxeln Z.
I fig 4a-4d visas ett utförande av ett Iasermunstycke 1, där skoveln 16sträcker sig ungefär 1 1/4 varv, dvs. ca 450 grader, omkring centrumaxeln Z.
Eftersom skoveln 16 sträcker sig över samma axiella längd längscentrumaxeln Z, kommer skoveln 16 uppvisa olika stigning i de olikautförandena.
Vid skove|ns radiellt inre parti kan en innervägg anordnas, vilkensträcker sig axiellt längs en del av munstycket och vilken skiljer den del avkanalen i vilken skoveln befinner sig frän den del av kanalen i vilkenlasersträlen löper. lnnerväggen kan ha väsentligen konisk eller cylindriskform.
Ett Iasermunstycke 1 eller insats 17 enligt vad som beskrivits ovan kanbildas pä ett flertal olika sätt. Ett första sätt kan vara genom 3D-utskrift(additive manufacturing). Ett annat sätt kan vara att bilda själva skoveln 16och den koniska eller cylindriska kroppen som separata delar, vilka fixerasmot varandra. Ytterligare ett sätt är genom gjutning med en kärna, vilkenskruvas ur efter det att materialet införts. Ytterligare ett sätt är att tillverkamunstycket eller insatsen i form av tvä delar vilka sammanfogas längs ettplan innehållande centrumaxeln Z.

Claims (20)

1. Lasermunstycke (1), för skärgasassisterad skärning med hjälpav en lasersträle (6), omfattande: ett inlopp (12), ett utlopp (13), och en mellan inloppet (12) och utloppet (13) sig sträckande kanal (14), förlasersträlen (6) och skärgasen, vilken kanal (14) uppvisar en centrumaxel (Z), varvid kanalen (14) har ett första parti (141) med en inåt vänd yta(112), kännetecknat av en frän den inät vända ytan (112) radiellt inät sig sträckandeväsentligen helixformad skovel (16), vilken sträcker sig över minst 120 graderomkring centrumaxeln (Z) och längs den inät vända ytan.
2. Lasermunstycke enligt krav 1, varvid lasermunstycket har enstörsta nominell sträldiameter (RL, RL(Z)), dvs. en största sträldiameter sommunstycket (1) är utformat att användas för, varvid strälen (6), vid varje punkt längs en centrumaxel (Z) hoslasermunstycket uppvisar en strälradie (RL, RL(Z)), varvid den inät vända ytan (112) vid varje punkt längs centrumaxeln (Z)har en ytradie (RA, RA(Z)), och varvid skoveln (16) har en radiell utsträckning uppgående till 50-105 %av en differens mellan nämnda ytradie (RA, RA(Z)) och nämnda strälradie(RL, RL(Z)), företrädesvis 50-99 %, 60-90 % eller 80-90 %.
3. Lasermunstycke enligt krav 1 eller 2, varvid skoveln (16)sträcker sig omkring centrumaxeln (Z) och minst 150 grader längs den inätvända ytan (112), företrädesvis minst 180 grader, minst 200 grader, minst270 grader, minst 360 grader, minst 500 grader, minst 540 grader, minst 700grader, minst 720 grader, minst 900 grader, minst 1000 grader eller minst1080 grader.
4. Lasermunstycke enligt något av föregående krav, varvid skoveln(16) har en stigning uppgående till 2-7 mm/varv, företrädesvis 3-6 mm/varv,4-6 mm/varv, eller, mest företrädesvis, 3, 3,5, 4, 4,5 eller 5 mm/varv.
5. Lasermunstycke enligt något av föregående krav, varvidlasermunstycket (1) har en största nominell stråldiameter, dvs. en störstastråldiameter som munstycket är utformat att användas för, och varvidutloppet (13) saknar öppning eller har en öppning som är mindre än nämndanominella stråldiameter.
6. Lasermunstycke enligt krav 5, varvid nämnda öppning är 0-99 %av nämnda nominella stråldiameter, företrädesvis 30-99 %, 50-80 % eller 60-70 %.
7. Lasermunstycke enligt något av föregående krav, varvid deninåt vända ytan (112) har längs centrumaxeln (Z) i riktning mot utloppet (13)avtagande tvärsnittsarea.
8. Lasermunstycke enligt något krav 1-6, varvid den inåt vändaytan (112) har längs centrumaxeln (Z) konstant tvärsnittsarea.
9. Lasermunstycke enligt något av föregående krav, varvid kanalen(14) har ett andra parti (142), vilket har en inåt konisk yta, vilket befinner signedströms nämnda första parti, varvid en konvinkel hos nämnda andra inåt koniska yta är större än en konvinkel för nämnda första parti.
10. Lasermunstycke enligt något av krav, varvid nämnda inlopp(12), utlopp (13), kanal (14) och skovel (16) är integrerade med munstycket (1)-
11. Lasermunstycke enligt något av föregående krav, vidareinnefattande en innervägg, vilken skiljer en del av kanalen i vilken skoveln ärverksam från en del av kanalen in vilken laserstrålen löper.
12. Insats (17) för ett Iasermunstycke för skärgasassisteradskärning med hjälp av en lasersträle (6), omfattande: ett inlopp (12), ett utlopp (13), och en mellan inloppet och utloppet sig sträckande kanal (14), förlasersträlen (6) och skärgasen, vilken kanal uppvisar en centrumaxel (Z), varvid kanalen (14) har ett första parti (141) med en inåt vänd yta(112), och en frän den inät vända ytan (112) radiellt inät sig sträckandeväsentligen helixformad skovel (16), vilken sträcker sig över minst 120 graderomkring centrumaxeln (Z) och längs den inät vända ytan (112).
13. Insats enligt krav 12, vidare innefattande en innervägg, vilkenskiljer en del av kanalen i vilken skoveln är verksam frän en del av kanalen in vilken lasersträlen löper.
14. Lasermunstycke (1) omfattande en insats (17) enligt krav 12eller 13, vilken är löstagbart anordnad i lasermunstycket (1 ).
15. Laserskäranordning för skärning med hjälp avskärgasassisterad lasersträle, omfattande: en laserkälla (3), för alstring av lasersträlen (6), ett skärgasinlopp (21 ), samt ett Iasermunstycke (1) enligt något av krav 1-11 eller 14, varvid laserkällan (3) är anordnad sä att lasersträlen (6) sträcker siglängs en centrumaxel (Z) hos kanalen (14) och ut genom utloppet (13), och varvid skärgasinloppet (21) är anslutet till kanalen (14), för matning avskärgasen genom kanalen (14) till utloppet (13).
16. Förfarande för skärgasassisterad laserskärning, omfattande:att mata en lasersträle (6) och en skärgas genom ett Iasermunstycke(1), omfattande: ett inlopp (12), ett utlopp (13), och en mellan inloppet (12) och utloppet (13) sig sträckande kanal (14), förlaserstrålen och skärgasen, vilken kanal uppvisar en centrumaxel (Z), varvid kanalen (14) har ett första parti (141) med en inåt vänd yta(112), kännetecknat av att bilda en virvel med hjälp av en från den inåt vända ytan (112) inåtsig sträckande väsentligen helixformad skovel (16), vilken sträcker sig överminst 120 grader omkring centrumaxeln (Z) och längs den koniska ytan.
17. Förfarande enligt krav 16, varvid utloppet (13), innan nämndalaserskärning påbörjas, saknar öppning, eller har en öppningsdiameter somär mindre än en diameter hos laserstrålen (6), och varvid laserstrålen (6)tillåts avverka ett kantparti (111) hos utloppet (13) ), så att utloppet ges endiameter motsvarande nämnda diameter hos laserstrålen (6).
18. Lasermunstycke, för skärgasassisterad skärning med hjälp aven laserstråle (6), omfattande: ett inlopp (12), ett utlopp (13), och en mellan inloppet (12) och utloppet sig sträckande kanal (14), förlaserstrålen och skärgasen, vilken kanal uppvisar en centrumaxel (Z), varvid kanalen (14) har ett första parti (141) med en inåt konisk yta(112), kännetecknat av att munstycket (1) har en nominell stråldiameter, definierat såsom enstörsta diameter hos en laserstråle, för vilken munstycket (1) är lämpat ochvarvid utloppet (13) saknar öppning, eller har en öppning som är mindre ännämnda nominella stråldiameter.
19. Förfarande för skärgasassisterad laserskärning, omfattande: att mata en lasersträle (6) och en skärgas genom ett Iasermunstycke(1), omfattande: ett inlopp (12), ett utlopp (13), och en mellan in|oppet (12) och utloppet (13) sig sträckande kanal (14), förlasersträlen (6) och skärgasen, vilken kanal uppvisar en centrumaxel (Z), varvid kanalen (14) har ett första parti (141) med en inåt konisk yta(112), att med hjälp av en skovel pä den koniska ytan bringa skärgasen attbilda en virvel, kännetecknat av att utloppet (13), innan nämnda laserskärning påbörjas, saknaröppning, eller har en öppningsdiameter som är mindre än en diameter hoslasersträlen (6), och att lasersträlen (6) tilläts avverka ett kantparti (111) hos utloppet (13).
20. Förfarande för tillverkning av ett Iasermunstycke eller en insatsför ett Iasermunstycke, för skärgasassisterad skärning med hjälp av enlasersträle (6), vilket Iasermunstycke eller insats omfattar: ett inlopp (12), ett utlopp (13), och en mellan in|oppet (12) och utloppet sig sträckande kanal (14), förlasersträlen och skärgasen, vilken kanal uppvisar en centrumaxel (Z), varvid kanalen (14) har ett första parti (141) med en inät konisk yta(112), varvid förfarandet kännetecknas av att munstycket (1) eller insatsen bildas för att uppvisa en nominellsträldiameter, definierat säsom en största diameter hos en lasersträle, förvilken munstycket (1) eller insatsen är lämpat, att utloppet (13) bildas sä att, innan nämnda laserskärning päbörjas,utloppet saknar öppning, eller har en öppningsdiameter som är mindre än endiameter hos lasersträlen (6), och att tillåta laserstrålen (6) att avverka ett kantparti (111) hos utloppet(13) för bildande av öppningen.
SE1950144A 2019-02-08 2019-02-08 Lasermunstycke, insats för ett lasermunstycke, laserskäranordning samt förfaranden för laserskärning SE544166C2 (sv)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1950144A SE544166C2 (sv) 2019-02-08 2019-02-08 Lasermunstycke, insats för ett lasermunstycke, laserskäranordning samt förfaranden för laserskärning
PCT/SE2020/050119 WO2020162823A2 (en) 2019-02-08 2020-02-07 Laser nozzle, inset for a laser nozzle, laser cutting device and methods of laser cutting
EP20714306.6A EP3921110A2 (en) 2019-02-08 2020-02-07 Laser nozzle, inset for a laser nozzle, laser cutting device and methods of laser cutting

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1950144A SE544166C2 (sv) 2019-02-08 2019-02-08 Lasermunstycke, insats för ett lasermunstycke, laserskäranordning samt förfaranden för laserskärning

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1950144A1 SE1950144A1 (sv) 2020-08-09
SE544166C2 true SE544166C2 (sv) 2022-02-15

Family

ID=70005686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1950144A SE544166C2 (sv) 2019-02-08 2019-02-08 Lasermunstycke, insats för ett lasermunstycke, laserskäranordning samt förfaranden för laserskärning

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3921110A2 (sv)
SE (1) SE544166C2 (sv)
WO (1) WO2020162823A2 (sv)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022101321A1 (de) 2022-01-20 2023-07-20 TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG Schneideverfahren zum Laserstrahl-Brennschneiden sowie Anpassungsverfahren zum Anpassen einer Schneiddüse
DE102022101322A1 (de) * 2022-01-20 2023-07-20 TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG Laserschneideverfahren mit Fokuslage innerhalb einer Schneiddüse mit kleinem Mündungsdurchmesser
DE102022101323A1 (de) 2022-01-20 2023-07-20 TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG Laserschneideverfahren mit Einstellen der Fokuslage

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59163093A (ja) * 1983-03-05 1984-09-14 Oimatsu Sangyo:Kk レ−ザ加工機におけるレ−ザビ−ムヘツド
JPS61135496A (ja) * 1984-12-05 1986-06-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭酸ガスレ−ザ加工ヘツド
US5818009A (en) * 1994-10-25 1998-10-06 Fanuc, Ltd Laser beam machining system
US6288363B1 (en) * 1992-10-23 2001-09-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Machining head and laser machining apparatus
CN104259658B (zh) * 2014-10-09 2015-10-07 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种激光切割用旋流式喷嘴
JP2015217408A (ja) * 2014-05-16 2015-12-07 高橋金属株式会社 レーザ溶接用ノズル及びシールドガスガイド部材
CN208408911U (zh) * 2018-01-19 2019-01-22 谭礼恒 一种激光切割吹气结构、激光切割设备及其切割嘴

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NZ272635A (en) * 1994-08-02 1998-02-26 Mcneil Ppc Inc Laser cutting/drilling processing head that creates a vortex gas flow within the head to clean and prevent back spatting of particles onto the lens therein

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59163093A (ja) * 1983-03-05 1984-09-14 Oimatsu Sangyo:Kk レ−ザ加工機におけるレ−ザビ−ムヘツド
JPS61135496A (ja) * 1984-12-05 1986-06-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭酸ガスレ−ザ加工ヘツド
US6288363B1 (en) * 1992-10-23 2001-09-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Machining head and laser machining apparatus
US5818009A (en) * 1994-10-25 1998-10-06 Fanuc, Ltd Laser beam machining system
JP2015217408A (ja) * 2014-05-16 2015-12-07 高橋金属株式会社 レーザ溶接用ノズル及びシールドガスガイド部材
CN104259658B (zh) * 2014-10-09 2015-10-07 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种激光切割用旋流式喷嘴
CN208408911U (zh) * 2018-01-19 2019-01-22 谭礼恒 一种激光切割吹气结构、激光切割设备及其切割嘴

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020162823A3 (en) 2020-10-08
SE1950144A1 (sv) 2020-08-09
EP3921110A2 (en) 2021-12-15
WO2020162823A2 (en) 2020-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE544166C2 (sv) Lasermunstycke, insats för ett lasermunstycke, laserskäranordning samt förfaranden för laserskärning
US11110523B2 (en) Machining tool
CA2661450C (en) Bit for a drill tool
CN201799629U (zh) 具有内部流体通道的圆柱形转动刀具
JP5824510B2 (ja) Bta深穴穿孔のための深穴穿孔工具用のドリルヘッド、および深穴穿孔工具
JP4908900B2 (ja) 深穴切削装置
WO2013081000A1 (ja) 電解加工工具及び電解加工システム
JP2010240835A (ja) ソリッドステップドリル
DK160136B (da) Dyse til laserbearbejdning
JP2011041963A (ja) レーザ加工装置におけるレーザ加工ヘッド
CN114390958A (zh) 用于从工件中制造至少一个工件部件和剩余工件的方法
WO2017043460A1 (ja) セルフバーニングの発生を抑制するレーザ加工方法およびレーザ加工装置
JP2010234462A (ja) エンドミル
WO2012063802A1 (ja) リーマ及び穴の加工方法
US11179804B2 (en) Laser machining nozzle
CN106694918B (zh) 两侧同心圆孔一次装夹加工用的刀具及其设计方法和应用
CN109290592A (zh) 一种弹性轴承座端面深窄环槽加工用刀具及加工方法
US5736708A (en) Plasma torch head with nozzle providing an improved cut and plasma torch including the same
JP2007136563A (ja) インサート式ドリル
JP2008023607A (ja) ガンドリル及びこれに取付けられるドリル本体
JP2009066682A (ja) 切削工具およびそれを用いた切削方法
JP2018079512A (ja) レーザー加工装置
JP2010167539A (ja) ドリル
JP2015213972A (ja) 切削加工装置
EP3300833A1 (en) Device for generating a jet of liquid