激光加工头和用于激光加工头的环形喷嘴
阅读：226发布：2023-02-05
专利汇可以提供激光加工头和用于激光加工头的环形喷嘴专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种激光加工头(1)，其包括：用于将 激光束 (3)聚焦在 工件 (5)的加工区(4)上的聚焦镜组(2)以及与激光束轴线(8)同轴地布置的环形 喷嘴 (9)，所述环形喷嘴用于将辅助气体(6)引入到围绕加工区(4)的区域(7)中。环形喷嘴(9)能沿着激光束轴线(8)移动地支承在所述激光加工头(1)上并且能够在激光加工头(1)上沿着激光束轴线(8)布置在不同的 位置 中。本发明也涉及一种用于激光加工头(1)的环形喷嘴(9)，所述环形喷嘴用于将辅助气体(6)引入到围绕工件(5)的加工区(4)的区域(7)中，所述环形喷嘴包括：第一环形部件、第二环形部件、以及换接环，它们能彼此松脱地连接并且共同限定环形的气体分配空间的边界，其中，为了将用于辅助气体(6)的输入装置与至少一个环形部件连接，构造一个通到气体分配空间的输入口，其中，在换接环上构造至少一个用于辅助气体(6)的输出口(10)。，下面是激光加工头和用于激光加工头的环形喷嘴专利的具体信息内容。
1.一种激光加工头(1)，其包括：用于将激光束(3)聚焦在工件(5)的加工区(4)上的聚焦镜组(2)以及与激光束轴线(8)同轴地布置的环形喷嘴(9)，所述环形喷嘴用于将辅助气体(6)引入到围绕所述加工区(4)的区域(7)中，其特征在于，所述环形喷嘴(9)能沿着所述激光束轴线(8)移动地支承在所述激光加工头(1)上并且能够在所述激光加工头(1)上沿着所述激光束轴线(8)布置在不同的位置中。
2.根据权利要求1所述的激光加工头，其特征在于，所述环形喷嘴(9)与用于辅助气体(6)的输入装置(13)的管状部段(12)刚性地连接，所述管状部段沿着所述激光束轴线(8)的方向延伸。
3.根据权利要求2所述的激光加工头，其特征在于，所述管状部段(12)能移动地支承在所述激光加工头(1)上。
4.根据权利要求2或3所述的激光加工头，其此外包括：用于将所述管状部段(12)夹紧地固定在所述激光加工头(1)上的夹紧装置(14)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的激光加工头，其特征在于，所述环形喷嘴(9)具有至少一个输出口(10)、优选地多个输出口(10)，所述输出口相对于所述激光束轴线(8)以锐角(α)取向。
6.一种用于激光加工头(1)的环形喷嘴(9)，所述环形喷嘴用于将辅助气体(6)引入到围绕工件(5)的加工区(4)的区域(7)中，所述环形喷嘴包括：第一环形部件(22)、第二环形部件(23)、以及换接环(24)，所述第一环形部件、所述第二环形部件以及所述换接环能松脱地彼此连接并且共同限定环形的气体分配空间(27)的边界，其中，为了连接用于所述辅助气体(6)的输入装置(13，16)，在至少一个环形部件(22)上构造一通到所述气体分配空间(27)的输入口(28)，其中，在所述换接环(24)上构造至少一个用于所述辅助气体(6)的输出口(10)。
7.根据权利要求6所述的环形喷嘴，其特征在于，在所述换接环(24)上构造多个用于所述辅助气体(6)的输出口(10)，所述输出口优选地以均匀的间距(d)沿着周向方向布置在所述换接环(24)上。
8.根据权利要求6或7所述的环形喷嘴，其特征在于，至少一个输出口(10)具有一改变的流体横截面(29)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的环形喷嘴，其特征在于，所述至少一个输出口(10)的纵向轴线(31)相对于所述环形喷嘴(9)的旋转轴线(32)以锐角(α)取向。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的环形喷嘴，其特征在于，所述第一环形部件(22)和/或所述第二环形部件(23)和/或所述换接环(24)彼此螺接(25)。
激光加工头和用于激光加工头的环形喷嘴
技术领域
[0001] 本发明涉及一种激光加工头，其包括：用于将激光束聚焦在工件的加工区上的聚焦镜组、与激光束轴线同轴地布置的环形喷嘴，所述环形喷嘴用于将辅助气体引入到围绕加工区的区域中。本发明也涉及一种用于激光加工头的环形喷嘴，所述环形喷嘴用于将辅助气体引入到围绕工件的加工区的区域中。
背景技术
[0002] 在激光焊接工件时，在工件的加工区中形成所谓的毛细管，在所述毛细管中局部地熔化待加工的工件。由于通过激光束持续地输入高能量，从毛细管或围绕毛细管的熔池中排出金属蒸汽，所述金属蒸汽以小的颗粒形式在围绕加工区的区域中上升。由激光加工头产生的激光束的一部分被金属蒸汽颗粒吸收，因此所述金属蒸汽颗粒被加热并且由于其非常高的温度而发射出热辐射，也就是说，这导致形成所谓的金属蒸汽火舌。
[0003] 加工期间金属蒸汽火舌的空间的形状或延伸可能会随着时间和位置极大改变。相应地在环境媒介中温度发生改变并且随之出现计算基准随着时间和位置同样极大改变，从而形成所谓的热透镜，所述热透镜导致激光束以高的时间动态偏转。由此导致的输入到工件中的时间上和位置上不均匀的能量典型地消极影响工件加工的质量：通过前述的相互影响例如导致焊接飞溅、以不均匀的焊缝上部焊瘤形式的焊缝波动或者通常导致质量降低的焊缝几何形状。
[0004] 此外，金属蒸汽火舌的形成(然而也包括焊接气体、浓烟等的扩散)具有下述问题，上升的金属蒸汽或包含在上升的焊接气体中的颗粒可能会越来越多地沉积在激光加工头上(例如在聚焦镜组上)并且例如由于热感应引起的聚焦位置偏移可能会导致妨碍激光加工头的功能。特别明显地形成了在激光加工期间产生金属喷溅物的危险，所述金属喷溅物不可控地从毛细管的熔化物朝着激光加工头、特别是聚焦镜组的方向喷出。
[0005] 为了获得改善的过程结果(例如改善的焊缝质量)，由DE 20 2004 017 854 U1公知的是，减少激光束与金属蒸汽火舌的相互影响。这通过以下方式实现，即通过至少一个气体流将已聚焦的激光束的位于加工透镜下方的区域保持尽可能不含由焊接气体和热的周围空气构成的混合气，其方式是，气体流在聚焦的激光束上取向并且穿过激光束。为了该目的，气体流可能会倾斜朝向加工区取向和/或倾斜朝向工件上的加工区之前的区域取向。这个气体流或这些气体流借助于一个或多个气体喷嘴、例如借助于与激光束同轴地布置的环形喷嘴产生。
[0006] 为了保护激光加工头或聚焦镜组(以及前述的气体喷嘴或同轴喷嘴)免受喷出的金属喷溅物的影响，此外，由上述的DE 20 2004 017 854 U1公知的是，使用相对强的、横向于入射的激光束取向的和邻近透镜布置的横向空气流(英语为Crossjet(横向气帘))，在金属喷溅物到达激光加工头或聚焦镜组并且可能损害它们之前，所述横向空气流抓住可能喷出的金属喷溅物并且使之偏转。
[0007] 为了借助于横向空气流使已述的热透镜效应减小到最小程度，必须将所述横向空气流尽可能近地施加到工件上。因此，一方面产生干扰轮廓的问题，另一方面当使用的气体喷嘴相对接近于工件的加工区地布置时，使用的气体喷嘴可能会相对容易地由上升的金属蒸汽(或金属蒸汽火舌)或者由从熔化物中喷出的金属喷溅物污染。从确定的污染程度起需要中断激光运行用于清洁或更换气体喷嘴，以便确保其工作方式并且防止使焊缝质量变坏。此外，金属蒸汽可能围绕横向空气流流动，因此，这可能会在横向空气流的上方再次导致通过金属喷溅物的已述的污染。如果将横向空气流吹入熔池，那么可能会消极地影响焊缝质量。
[0008] 此外，由US 2009/0134132 A1公知了一种同轴喷嘴，通过所述同轴喷嘴喷出快速的第一气体流，所述第一气体流在激光焊接期间产生工件上形成的毛细管的动态的气压，从而毛细管保持敞开并且稳定了熔池的流体压力，以便阻止金属喷溅物朝着激光加工头的方向喷出。围绕第一空气流的慢速的第二空气流用于阻止熔化物与周围空气的氧气接触。
发明内容
[0009] 本发明的目的在于，改善开头所述的激光加工头，特别是减少用于限制金属蒸汽火舌的气体的消耗量。本发明的目的也在于，提高在使用开头所述的环形喷嘴时的灵活性。
[0010] 根据第一方面，该目的通过开头所述种类的激光加工头实现，所述激光加工头的特征在于，环形喷嘴能沿着激光束轴线移动地支承在激光加工头上并且能够在激光加工头上沿着激光束轴线布置在不同的位置中。环形喷嘴在移动时典型地与激光束轴线同轴地取向，也就是说，在激光加工头的激光运行中，环形喷嘴的旋转轴线与激光束轴线重合。
[0011] 此外，通过将环形喷嘴相对于加工头的可安置聚焦镜组的壳体沿着激光束轴线安置在不同的位置上或者固定在壳体或壳体部段上的可能性，可以与相应的加工情况(例如工件和激光加工头之间的不同的加工距离)的需要相应地调节用于排挤偏离激光束的光路的金属蒸汽火舌所需的体积流量。环形喷嘴沿着激光束轴线的可移动性能够以有利的方式选择喷嘴环的位置，在所述位置中，用于排挤偏离激光束的光路的金属蒸汽火舌所需的体积流量被减小到最小程度。环形喷嘴沿着激光束轴线的适当的位置可以对于预定的加工参数(至工件的加工距离或聚焦镜组的焦距、进给速度、加工的工件的种类等)根据实验地或者借助于流动模拟来确定，在所述适当的位置中，需要尽可能小的体积流量，以便有效地排挤金属蒸汽火舌。相应的信息例如可以存储在数据库中，操作者或必要时激光加工机的控制装置可以访问所述数据库，以便将环形喷嘴移动到适当位置中并且固定在那里。
[0012] 此外，通过环形喷嘴的高度可调节性可以有针对性地并且对于特定的情况调节所述环形喷嘴的作用区域、即下述区域，在所述区域中从环形喷嘴中喷出的辅助气体排挤在激光加工工件时产生的焊接气体(或金属蒸汽火舌)。因此，通过环形喷嘴的高度可调节性显著地改善了激光加工头的可使用性。特别是在不同的加工情况(改变的加工距离、焦距、进给速度等)中实现了更灵活地操纵激光加工头。
[0013] 在本发明的优选的实施方式中，环形喷嘴刚性地与用于辅助气体的输入装置的管状部段连接，所述部段沿着激光束轴线的方向延伸。通过输入装置的管状部段与环形喷嘴刚性地连接，简化了对激光加工头的操纵、特别是对至聚焦镜组或待加工的工件的不同的间距的调节。通过刚性的连接可以保持环形喷嘴与激光加工头或激光束轴线同轴的取向。用于辅助气体的输入装置可以例如通过适配器气封地与环形喷嘴连接，所述辅助气体通过管状部段引导，所述适配器促使辅助气体流从管状部段以大约90°转向，并且因此实现了通过环形喷嘴的侧面的输入口输送辅助气体。
[0014] 前述的实施方式的一个进一步方案也是优选的，其中，管状部段能移动地支承在激光加工头上。通过管状部段的能移动的支承可以实现环形喷嘴的特别简单的和高效的可移动性，环形喷嘴与所述管状部段刚性地连接。特别是能够以有利的方式取消其他的支承机构、例如附加的引导装置或这一类的装置。取而代之，输入装置的用于运行环形喷嘴的部段以有利的方式构造为管状的(刚性的)，从而所述部段自身有助于实现能移动地支承环形喷嘴的部段。管状部段必要时可以借助于可控的驱动装置、例如借助于直线型驱动装置沿着激光加工头(平行于激光束轴线)移动并且固定或安置在不同的位置中，以便实现自动地移动环形喷嘴。
[0015] 优选地，激光加工头附加地包括用于将管状部段夹紧地固定在激光加工头上的夹紧装置。通过该方式，能够以简单的方式和方法实现相对于聚焦镜组或工件分别以期望的间距固定环形喷嘴。夹紧装置典型地由操作者操控，然而必要时也可以自动地进行管状部段的夹紧。为了简化沿着激光束轴线在期望的位置中的固定，可以在激光加工头上、更准确地说在用于引导的壳体部段上设置标记或刻度。
[0016] 在另一个实施方式中，喷嘴优选地具有至少一个输出口、优选地多个输出口，所述输出口相对于激光束轴线分别以一角度(典型地相同大小的角度)取向。在垂直于激光束轴线的平面中，输出口沿着径向的方向在环形喷嘴的旋转轴线上取向，所述旋转轴线相应于激光束轴线。输出口沿着轴向方向典型地以均匀的间距沿着环形喷嘴分配。以所述的方式，通过多个输出口，激光束的光路可以均匀地被辅助气体穿过。所述辅助气体因此以均匀的方式和方法将出现的金属蒸汽火舌从工件附近的体积区域中或者从激光束的光路中挤出。当以下述加工距离布置环形喷嘴，在所述加工距离中这些输出口的纵向轴线相交在工件上时，通常需要用于抑制金属蒸汽火舌的最小的体积流量。
[0017] 表明有利的是，例如能构造为孔的输出(喷嘴)口的纵向轴线基本平行于聚焦的激光束的圆锥形的周面。因为激光加工头的聚焦镜组的焦距必要时可以根据加工参数改变，所以这可以有利于相应地调节输出口的取向、更准确地说相对于激光束轴线的角度。因此，可以实现特别高质量的加工结果(例如工件上特别均匀的焊缝几何形状)。
[0018] 根据第二方面，该目的通过开头所述类型的环形喷嘴实现，所述环形喷嘴包括第一环形部件、第二环形部件、和换接环，所述第一环形部件、所述第二环形部件和所述换接环彼此可松脱地连接并且共同限定环形的气体分配空间的边界，其中，为了连接用于辅助气体的输入装置，在至少一个环形部件上构造一个通到气体分配空间的输入口，其中，在换接环上构造至少一个用于辅助气体的输出口。特别是对于直线焊缝的焊接来说，在换接环上设置唯一一个输出口可以是有意义的。环形喷嘴可以沿着激光束轴线能移动地支承在激光加工头上并且能够沿着激光束轴线布置在不同的位置中。然而也可能的是，环形喷嘴在不能移动的情况下支承在激光加工头上。在所述情况中，例如可以使所述环形部件中的一个刚性地与激光加工头连接。在所述的情况中，通过松脱与其他的环形部件的连接实现对换接环进行更换。
[0019] 此外，与环形喷嘴有关的优点在于，环形喷嘴的多件式实现了简单地和快速地操纵换接环。因此，换接环可以在至少一个输出口被金属喷溅物或沉积的金属蒸汽(必要时也仅仅部分地)封闭时被容易地取出并且在不必更换整个环形喷嘴的情况下被替换成新的换接环。通常为了更换换接环也不需要将与环形喷嘴连接的辅助气体输入装置从环形喷嘴移除。代替更换地，换接环也能够以简单的方式被取出、清洁并且接着再次装入环形喷嘴中。
[0020] 此外，通过换接环的快速的和简单的可更换性能够以简单的方式和方法根据激光加工头和工件之间的加工距离或者根据当前设定的聚焦位置使用其他类型的换接环。特别是可以使用这些下述的换接环，在这些换接环中，至少一个输出口的相应的取向、更准确地说角度值彼此不同，输出口相对于激光束轴线在这些角度值下取向。因为输出口或输出孔的纵向轴线应该基本平行于聚焦的激光束的圆锥形的周面取向，所以所述取向的适当角度的选择取决于激光束的焦距，所述焦距影响聚焦的激光束的圆锥形的周面的张角。必要时可以使用具有不同(内部)几何形状的输出口和/或具有不同数量的输出口的多种类型的换接环。通过借助于多个分别不同的换接环影响加工区附近的区域中的流动型态的可能性，可以实现改善的气体输送过程，也就是说，改善地、特别是需要少的辅助气体地使被激光束穿过的体积保持没有焊接气体、金属蒸汽或金属蒸汽火舌。
[0021] 在一个优选的实施方式中，在换接环上构造多个用于辅助气体的输出口，所述输出口优选地以均匀的间距沿着周向方向布置在换接环上。因此，输出口优选地以均匀的模式、特别是以绕着环形喷嘴的旋转轴线旋转对称的模式构造在换接环上并且导致辅助气体均匀地穿过激光束的光路或者其周围环境。以所述方式能够将出现的金属蒸汽火舌以高效的方式和方法从工件附近的加工区中排挤出。
[0022] 在前述的实施方式的一个优选的进一步方案中，换接环的至少一个输出口具有沿着输出口的纵向方向改变的流体横截面。改变的流体横截面致使输出流的与孔的恒定的直径相比更强的取向，其中，输出流此外可以具有更高的输出速度。输出口的流体横截面可以例如具有收敛-发散的走向。通过适当地选择换接环中的输出口的改变的流体横截面可以有针对性地影响工具附近的加工区中的流动型态。
[0023] 环形喷嘴的一个进一步方案是优选的，其中，至少一个输出口的纵向轴线相对于环形喷嘴的旋转轴线以一个角度(锐角)取向。在此可以如此选择所述角度，以至于通过环形喷嘴产生的气体流基本平行于聚焦的激光束的圆锥形的周面延伸，因此，可以实现特别有效地排挤金属蒸汽火舌并且由此可以特别有效地防止形成热透镜。
[0024] 最后，在一个有利的实施方式中，第一环形部件和/或第二环形部件和/或换接环彼此螺接。由于第一和第二环形部件彼此螺接，为了更换或替换换接环，所述第一和第二环形部件可以简单地或快速地彼此分离并且接着再次接合，其中，这种螺接也可以允许气封地连接。换接环优选地插入第一和第二环形部件之间并且在螺接时夹紧在两个环形部件之间。可替换地，换接环可以同样与第一和/或第二环形部件螺接。可理解的是，也存在用于实现第一环形部件、第二环形部件和换接环之间的能松脱的连接的其他可能性，例如可以设置卡锁装置。在所有上述的情况中，必要时为了构成气封的气体分配空间可以在环形部件上或者在换接环上设置密封元件。
[0025] 此外，由于能够通过选择换接环来调节输出口相对于激光束轴线的取向角度值、以及输出口的其他的几何形状参数、例如输出口的直径，可以与相应的加工情况(例如工件和激光加工头之间的不同的加工距离)的需要相应地调节用于将金属蒸汽火舌从激光束的光路排挤出去的体积流量。此外，通过选择输出口相对于激光束轴线的取向角度，可以有针对性地并且情况特定地调节所述输出口的作用区域、即下述区域，在所述区域中从环形喷嘴中喷出的辅助气体排挤在激光加工工件时产生的焊接气体(或金属蒸汽火舌)。附图说明
[0026] 本发明的内容的其他优点和有利的构型由说明、权利要求和附图得出。前述的和还进一步实施的特征同样可以单个地或多个任意组合地使用。所示的和所述的实施方式不理解为最后最终的列举，而是更确切地说具有用于描述本发明的示例性的特征。附图的视图极大简化地示出根据本发明的内容并且不能按比例理解。
[0027] 附图中：
[0028] 图1以透视图示出根据本发明的激光加工头的一个实施方式；
[0029] 图2a，b示出了在第一位置中的以及在与激光加工头间隔开的第二位置中的、具有环形喷嘴的出自图1的激光加工头的壳体部段，在所述第一位置中所述环形喷嘴贴靠在激光加工头上；
[0030] 图3示出了出自图2a，b的壳体部段的侧视图以及聚焦在工件的加工区上的激光束的侧视图；
[0031] 图4示出剖割环形喷嘴的实施方式的横截面；和
[0032] 图5示出根据图4的环形喷嘴分解图。
具体实施方式
[0033] 图1示出具有聚焦镜组2的激光加工头1，所述聚焦镜组用于将激光束3聚焦在工件5的加工区4上，并且所述聚焦镜组可以包括聚焦透镜和/或聚焦镜面。聚焦镜组2布置在激光加工头1的内部并且因此在图1中未详细示出。工件5可以借助于激光束3分离地(激光切割、激光切除)或者接合地(激光焊接或激光堆焊)加工，其中，在所述情况中设置接合加工。
[0034] 在激光焊接时，工件5通过激光束3在加工区4中熔化并且这可以使金属蒸汽从工件表面朝着激光加工头1的方向上升(未示出)。如果不采取保护措施，那么部分的激光束3由上升的金属蒸汽吸收并且接着作为从金属蒸汽发出的热辐射(作为所谓的金属蒸汽火舌)射出。因此，存在所谓的热透镜，所述热透镜由于其不仅时间上而且位置上强烈变化的特性不利于激光加工工件5的质量(这例如产生不均匀的焊缝上部焊瘤、以及焊接飞溅物)。
[0035] 为了克服这种效应，激光加工头1具有与激光束轴线8同轴地布置的环形喷嘴9用于将辅助气体(图1中由箭头6示出)引入(加工)区域7中，所述区域围绕工件5的加工区4。借助于环形喷嘴9可以将辅助气体6导入到加工区7中(特别是到围绕激光束3的区域中或者到所述激光束中)，因此，将金属蒸汽火舌或金属蒸汽从加工区7中挤出并且防止所述金属蒸汽进入由激光束3射穿的体积中。以所述方式能够阻止或者至少减弱具有不利结果的热透镜的形成。为了将辅助气体6分配或导入到加工区7中，环形喷嘴9具有多个输出口10，其中，在图1中示出两个输出口。
[0036] 图2a，b示出了出自图1的激光加工头1的壳体部段11以及环形喷嘴9。为了简化，取消示出聚焦镜组2以及聚焦的激光束3。环形喷嘴9能沿着激光束轴线8移动地支承在激光加工头1的壳体部段11上，其中，图2a中示出(上方的)第一位置的环形喷嘴9，在所述第一位置中，所述环形喷嘴贴靠在壳体部段11的下方的端部上，所述下方的端部构成用于环形喷嘴9的第一末端止挡，其中，图2b中示出(下方的)第二位置中的环形喷嘴9，在所述第二位置中，环形喷嘴9与壳体部段11间隔开。环形喷嘴9可以在壳体部段11上沿着激光束轴线8布置在位于上方的和下方的位置之间的其他位置中并且能够分别固定在那里。
[0037] 为了将环形喷嘴9能移动地支承在壳体部段11上，设置辅助气体输入装置13的管状部段12，所述管状部段可以与(未示出的)辅助气体产生装置连接。通过输入装置13的管状的(刚性的)部段12可以将辅助气体6导入到环形喷嘴9中，所述环形喷嘴刚性地与管状部段12连接。输入装置13的管状部段12能移动地支承在壳体部段11上。
[0038] 此外，在激光加工头1的在壳体部段11上设置一个夹紧装置14用于夹紧地固定管状部段12。在图2a，b中，夹紧装置14具有一个孔用于接收管状部段12，可以通过旋入或旋出固定螺钉15改变所述孔的直径。如果相应地减小直径，那么夹紧装置14的接收部或孔和管状部段12之间的摩擦是足够大的，从而实现了将管状部段12和环形喷嘴9固定在壳体部段11上。
[0039] 环形喷嘴9通过适配器16刚性地与管状部段12连接，其中，适配器16在内部具有凹槽，通过所述凹槽将辅助气体6从管状部段12导入环形喷嘴9中。辅助气体6可以是空气或者其他气体、特别是惰性气体、例如氮气。
[0040] 图3中以侧视图示出了在工件5上方的聚焦镜组2、壳体部段11和夹紧装置14以及环形喷嘴9、适配器16和管状部段12。通过聚焦镜组2将激光束3聚焦在工件5的加工区4上、特别是聚焦在焦点17中。在此，激光束3至少部分地穿过加工区7，所述加工区围绕工件5的加工区4。加工区7是一体积区域，所述体积区域从工件上侧面18起朝向激光加工头1的方向延伸。
[0041] 激光加工头1、更准确地说激光加工头1的壳体部段11的自由端部在激光加工工件5期间以加工距离D1与工件上侧面18间隔开。图3中示出了距上方的位置(参见图2a)以小距离布置的环形喷嘴9。在此，环形喷嘴9、特别是环形喷嘴9的可布置多个输出口10的端面以间距D2与工件上侧面18间隔开。如果加工距离D1相应于相应的加工情况(例如待加工的工件5的厚度、激光束强度或焦距等)是已知的，那么通过相应地操纵夹紧装置14和管状部段12(通过沿着平行于激光束轴线8的方向20移动管状部段12)可以改变环形喷嘴9与工件5的间距D2。
[0042] 环形喷嘴9的多个输出口10如此构造，以至于辅助气体6相对于激光束轴线8以一角度(锐角)α喷出并且在所述实例中基本平行于圆锥体状的聚焦的激光束3的周面21延伸，也就是说，聚焦的激光束3的一半的张角基本与所述锐角α一致。以所述方式，上升的金属蒸汽会进入的区域或者形成金属蒸汽火舌的区域可以特别优选地被限制在工件附近的区域7上。这种基本平行的取向也是有利的，因为在所述情况中，少部分的辅助气体6到达加工区4的区域中，从而无油压缩空气可以用作辅助气体6。然而也可理解的是，对于期望基本无氧化物地熔化的情况，必须利用通常的惰性气体实现接近加工处的保护覆盖。这个保护覆盖可以通过由环形喷嘴9提供的辅助气体6或者必要时通过用于将辅助气体输送到加工区4的其他输入装置实现。
[0043] 如果以与工件上侧面18相对大的距离、例如直接在(未示出的)横向气流下方布置环形喷嘴9或激光加工头1，那么这些由箭头6所示的通过各个输出口10喷出的辅助气体6汇合在工件上侧面18的上方。在所述位置中，金属蒸汽火舌在很大程度上被排挤出去，所述金属蒸汽火舌位于例如加工区4(毛细管)上方的大约10mm处。在所述情况中，工件5和环形喷嘴9之间的几乎整个区域没有颗粒。
[0044] 如果如图3中所示地例如距工件上侧面18以小距离布置环形喷嘴9，那么这些体积流6汇合在工件上侧面18上。在所述位置中或者在所述间距A2中，体积流量是最小的，然而相对于前述位置增大了干扰轮廓。在图3中所示的位置中，显著地减少了辅助气体消耗量或用于产生和提供辅助气体6的耗费。然而也可理解的是，辅助气体6也可以在大于最小体积流量的情况下以有利的方式对金属蒸汽进行排挤作用。
[0045] 如果继续减小环形喷嘴9与工件上侧面18的间距，那么这些体积流6各自接触工件上侧面18，也就是说，这些体积流的交点处于工件上侧面18的下方。在所述情况中，仅仅不充分地排挤金属蒸汽火舌。然而可以通过选择其他的(较大的)角度α实现的是，即体积流6也在这个与工件5相对小的间距D2汇合在工件上侧面18的上方。用于由气体喷嘴9输送的体积流量的典型数值处于大约20l/min至60l/min。辅助气体6的流动速度可以例如是大约4和12m/min之间，这例如导致在形成在加工区中的仅仅大约1mbar的毛细管中的压力升高。所述非常小的压力升高表明，辅助气体6不被吹入到毛细管中。
[0046] 图4以横截面示出用于激光加工头1的环形喷嘴9。环形喷嘴9包括基本位于径向外部的第一环形件22、以及基本位于径向内部的第二环形件23以及换接环24。第一环形件22和第二环形件23通过螺纹连接25能松脱地彼此连接。此外，在第一和第二环形件22，23上设置用于换接环24的接收部26，从而所述换接环气封地置入第一和第二环形件
22，23之间并且可以在螺接的情况下固定在其间。
22，23之间并且可以在螺接的情况下固定在其间。
[0047] 第一环形件22、第二环形件23和换接环24共同限定管状的气体分配空间27的边界，其中，为了连接用于辅助气体6的输入装置13(例如为了连接适配器16)，在第一环形件22上构造通到气体分配空间27的、侧面的输入口28。此外，在换接环24上构造多个用于辅助气体6的输出口10，其中，所述输出口10通到换接环24的轴向的外侧面19上。在所述实例中，换接环24中的输出口10具有改变的流体横截面29，所述流体横截面从换接环24的轴向的内侧面30延伸直到换接环24的轴向的外侧面19。输出口10的纵向轴线31相对于环形喷嘴9的旋转轴线32或者相对于激光束轴线8以锐角α取向。不同的换接环24的输出口10的纵向轴线可以采用不同的相对于环形喷嘴9的旋转轴线32的角度α。以所述方式，能够以有利的方式根据加工距离D1通过环形喷嘴9使体积流量减小到最小程度。
[0048] 最后，图5示出根据图4的环形喷嘴9的分解图。由图5示出了在换接环24的轴向的内侧面30上的四个输出口10，所述输出口沿着周向方向以均匀的间距d布置在换接环24上并且在激光束轴线8上的一个共同的点上取向。这个布置实现了非常均匀地排挤金属蒸汽火舌。
[0049] 通过环形喷嘴9的能在图5中很好看到的三部件形式，所述环形喷嘴可以非常简单地拆解并且再次组合，其中，特别是通过金属蒸汽火舌或金属喷溅物趋向于典型地最大地污染的换接环24可以非常简单地被更换、更新或清洁，因为出于所述目的仅仅必须松脱第一和第二环形件22，23之间的螺纹连接25。
[0050] 此外，换接环24的容易的和简单的调取允许有利地快速更换多个不同的具有分别不同特性、例如输出口10的不同(锐角)角度α的换接环24，这取决于限制激光束3的圆锥形的周面21在相应的加工情况中具有什么样的张角或者环形喷嘴9相对于工件上侧面18以什么样的间距布置。也可以使用具有完全或部分环绕的环状间隙(例如大约0.02-0.03mm的间隙直径)作为输出口10的换接环24。在完全环绕的环状间隙的情况下，在所述环状间隙中典型地设置薄的连接片，以便束紧换接环24。
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