DE4118693C2 - Processing head for a device for cutting workpieces with light or particle beams - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bearbeitskopf für eine Vor­ richtung zum Schneiden von Werkstücken mit Licht- oder Teilchenstrahlen mit
The invention relates to a machining head for a device for cutting workpieces with light or particle beams

• a) einem Gehäuse, welches eine Austrittsöffnung für den Licht- oder Teilchenstrahl aufweist;a) a housing which has an outlet for the Has light or particle beam;
• b) einer Mehrzahl von symmetrisch um die Achse der Aus­ trittsöffnung angeordneten Düsen, aus welchen unter hohem Druck stehendes Prozeßgas in Einzelstrahlen aus­ tritt, die sich in der Achse des Licht- oder Teilchen­ strahles unter spitzem Winkel zu einem Gesamtstrahl vereinigen, der sich in Richtung des Licht- oder Teil­ chenstrahles auf das Werkstück zu bewegt und das Schmelz­ gut aus der Schnittfuge des Werkstückes austreibt.b) a plurality of symmetrical about the axis of the off nozzle arranged out of which under high pressure process gas in single jets that occurs in the axis of light or particle beam at an acute angle to a total beam unite that towards the light or part The jet moves towards the workpiece and the enamel drives out well from the kerf of the workpiece.

Im geometrischen Grundaufbau von Bearbeitungsköpfen von Schneidvorrichtungen, die mit energiereichen Strahlen arbeiten, lassen sich zwei Grundkonzeptionen unterscheiden:In the basic geometric structure of machining heads from Cutting devices with high-energy rays two basic concepts can be distinguished:

Bei der sogenannten "konzentrischen Anordnung", die aus­ schließlich für Laserstrahlen, nicht dagen für Teilchenstrah­ len, in Frage kommt, ist eine einzige Düse für das Prozeßgas vorgesehen, deren Achse mit der Achse des Laserstrahles koaxial ist. Bei dieser Anordnung hat der aus der Düse austretenden Prozeßgasstrahles zwar von vornherein die Rich­ tung des Laserstrahles; der Hochdruckbereich des Prozeßgases muß jedoch vom Laser durch Fenster oder Linsen abgetrennt werden. Dies hat optische Nachteile zur Folge, da aufgrund von Erwärmungseffekten die optischen Eigenschaften des Fensters variieren, insbesondere eine unterschiedlich starke Linsenwirkung je nach Erwärmung eintreten kann. Auch die Verschmutzung des Fensters beeinflußt die Linsenwirkung. Durch die Aufheizung des Fensters ergibt sich außerdem eine Leistungsbeschränkung des verwendeten Lasers, die in der Gegend von 10 kW liegt. Das Fenster ist selbst ein teures Element, dessen druckdichte Lagerung aufwendig ist. Zudem droht die Gefahr der Zerstörung des Fensters durch Fehlbe­ dienung, durch zu hohen Gasdruck oder zu hohe Laserleistung, insbesondere bei Verschmutzung des Fensters, schlechter Kühlung oder fehlerhaftem Einbau. Bei der Zerstörung des Fensters kann Gift freigesetzt werden, wodurch das Personal gefährdet und der Bearbeitungskopf und das gesamte Strahl­ führungssystem kontaminiert werden können.In the so-called "concentric arrangement", which consists of finally for laser beams, not for particle beams len, is a single nozzle for the process gas provided whose axis coincides with the axis of the laser beam is coaxial. With this arrangement, the nozzle is out of the nozzle emerging process gas jet from the outset the Rich device of the laser beam; the high pressure area of the process gas however, must be separated from the laser by windows or lenses become. This has optical disadvantages as a result of  of warming effects the optical properties of the Window vary, especially a different thickness Lens effects can occur depending on the heating. Also the Soiling of the window affects the lens effect. By heating the window there is also a Power limitation of the laser used in the Area of 10 kW. The window itself is an expensive one Element, the pressure-tight storage is expensive. In addition there is a risk of the window being destroyed by mistake service, due to excessive gas pressure or excessive laser power, especially when the window is dirty, worse Cooling or incorrect installation. When the Window can release poison, causing the staff endangered and the machining head and the entire beam management system can be contaminated.

Aus diesem Grunde wird gelegentlich die sogenannte "exzent­ rische" Anordnung von Düse und Laserstrahl bei Bearbeitungs­ köpfen verwendet. Diese zeichnet sich dadurch aus, daß die Düse außerhalb des Licht- oder Teilchenstrahles unter einem spitzen Winkel zu dessen Achse angeordnet ist. Verwendet man hier nur eine einzige Gasdüse, so trifft der Prozeßgas­ strahl schräg auf das Werkstück auf, wodurch der Bearbeitungs­ prozeß richtungsabhängig wird. Bei Konturschnitten ist somit eine Nachführung notwendig. Außerdem muß bei einer Abstandsänderung zum Werkstück auch die Düse seitlich verschoben werden, was einen erhöhten Justieraufwand bedeu­ tet.For this reason, the so-called "eccentric" is sometimes used "Arrangement of nozzle and laser beam during machining heads used. This is characterized in that the Nozzle outside the light or particle beam under one acute angle to its axis is arranged. Used if only one gas nozzle is used here, the process gas is hit blast onto the workpiece at an angle, causing machining process becomes directional. For contour cuts thus a tracking is necessary. In addition, with one The nozzle also changes laterally from the workpiece be moved, which means an increased adjustment effort tet.

Daher gibt es die exzentrische Anordnung auch in der Variante der Ringdüse, die keine Nachführung nötig macht, da die Ringdüse und der von ihr erzeugte Prozeßgasstrahl rotations­ symmetrisch sind. Durch den erforderlichen großen Spaltquer­ schnitt der Düse jedoch entsteht ein sehr hoher Gasverbrauch. Therefore, the eccentric arrangement is also available in the variant the ring nozzle, which does not require tracking, since the Ring nozzle and the process gas jet generated by it rotations are symmetrical. Due to the required large gap cross However, cutting the nozzle results in very high gas consumption.  

Letzterer Nachteil der Ringdüse wiederum hat zu einer Entwicklung geführt, bei welcher mehrere Einzeldüsen rota­ tionssymmetrisch um die Achse des Licht- oder Teilchen­ strahles herum angeordnet sind, aus denen Einzelstrahlen austreten. Diese Einzelstrahlen vereinigen sich dann in der Achse des Licht- oder Teilchenstrahles zu einem Gesamt­ strahl. Ein Beispiel hierfür ist in der DE-OS 36 30 127 beschrieben, die einen Bearbeitungskopf der eingangs ge­ nannten Art zeigt. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 sind drei Einzeldüsen im Winkelabstand von 120° vorhanden, die zumindest an der Austrittsstelle des Gases einen kreisförmigen oder zumindest halbkreisförmigen Quer­ schnitt besitzen. Der Gesamtstrahl, der sich bei dieser Düsenausbildung und -anordnung ergibt, neigt jedoch zur "Kettenbildung", das heißt, zu abwechselnd aufeinander folgenden Ausweitungen des Strahles in aufeinander senkrecht stehenden Richtungen, oder zu Umwindungen, bei denen der eine Strahl sich um den anderen Strahl schlingt.The latter disadvantage of the ring nozzle has in turn led to a development in which several individual nozzles are arranged rotationally symmetrically around the axis of the light or particle beam, from which individual beams emerge. These individual beams then combine in the axis of the light or particle beam to form an overall beam. An example of this is described in DE-OS 36 30 127, which shows a processing head of the type mentioned. In the embodiment of FIGS. 4 and 5, three individual nozzles are available at an angular distance of 120 °, which have a circular or at least semicircular cross section at least at the point of exit of the gas. However, the total jet that results from this nozzle design and arrangement tends to "chain", that is, to alternately successive expansions of the jet in mutually perpendicular directions, or to windings in which one jet is around the other jet loops.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bearbei­ tungskopf der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß bei geringem Verbrauch an Prozeßgas ein möglichst ungestörter Gesamtstrahl erzielt wird.The object of the present invention is a machining design head of the type mentioned at the beginning, that with a low consumption of process gas as possible undisturbed overall beam is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
This object is achieved in that

• a) zwei Düsen vorgesehen sind, die einander exakt diametral, bezogen auf die Achse der Austrittsöffnung des Gehäuses, gegenüberliegen;a) two nozzles are provided which are diametrically opposed to one another, related to the axis of the outlet opening of the housing, oppose;
• b) der Querschnitt der Düsen zumindest an der Austritts­ stelle des Prozeßgases rechteckig ist.b) the cross section of the nozzles at least at the outlet place of the process gas is rectangular.

Die Erfindung fußt also auf der doppelten Erkenntnis, daß zur Erzielung eines möglichst ungestörten Gesamtstrahles zwei Einzelmaßnahmen notwendig sind: Zum einen sollte nicht irgendeine Anzahl von Einzeldüsen und damit Einzel­ strahlen verwendet werden; es sollten vielmehr zwei der­ artige Düsen und Einzelstrahlen zum Einsatz kommen, die dann aber exakt diametral gegenüberliegen müssen. Zum anderen sollte auf die bisher gebräuchliche runde Düsenform verzichtet werden und statt dessen der Düse zumindest an der Austrittsstelle ein rechteckiger Querschnitt gegeben werden. Treffen die durch diese Düsen gebildeten, im Quer­ schnitt dann ebenfalls im wesentlichen rechteckigen Teil­ strahlen des Prozeßgases auf der Achse der Austrittsöffnung des Gehäuses unter spitzem Winkel aufeinander, so entstehen keine "Ketten" und Umschlingungen der Einzelstrahlen mehr. Vielmehr bildet sich ein Gesamtstrahl, der allenfalls von der Vereinigungsstelle ausgehende schräge Verdichtungs­ stöße aufweist. Der Druck im Gesamtstrahl ist jedoch weit­ gehend konstant, sowohl in radialer als auch in axialer Richtung.So the invention is based on double knowledge, that to achieve an undisturbed overall beam  two individual measures are necessary: First, should not just any number of individual nozzles and therefore individual ones rays can be used; rather, two of the like nozzles and individual jets are used that but then have to be diametrically opposite. To the others should use the round nozzle shape previously used be dispensed with and at least the nozzle instead given a rectangular cross-section at the exit point become. Meet the cross formed by these nozzles then also cut essentially rectangular part radiate the process gas on the axis of the outlet opening of the housing at an acute angle, so arise no more "chains" and loops around the individual beams. Rather, an overall beam is formed, which at most oblique compaction originating from the union shows bumps. However, the pressure in the overall jet is wide going constant, both in radial and in axial Direction.

Vorzugsweise sind die Düsen ebene Lavaldüsen. Unter "ebenen" Düsen werden hier vereinfachend solche Düsen verstanden, deren Querschnittsform an der Austrittsstelle, wie oben bereits erwähnt, rechteckig ist. Eine "ebene" Lavaldüse hat, geschnitten parallel zu einer Seite des Rechteckes, die bekannte Form der Lavaldüse mit einer Verengung ober­ halb der Austrittsstelle; in einer hierzu senkrechten Richtung geschnitten, ist die Querschnittsform der Düse rechteckig. Die Verwendung von Lavaldüsen führt zu einem parallelen Freistrahl des Prozeßgases nach Verlassen der Düse. Dies gilt jedenfalls dann, wenn der Arbeitsdruck gleich dem Auslegungsdruck der jeweiligen Lavaldüse ist. Zum Schneiden, also dem hier in erster Linie interessierenden Verwendungszweck, ist jedoch ein idealer Parallelstrahl nicht notwendig; ohne nennenswerte Beeinträchtigung kann der Druckarbeitsbereich des Prozeßgases um + oder -30% vom Auslegungsdruck abweichen. Die Verwendung von Lavaldüsen ermöglicht insbesondere größere Variationen des Düsenab­ standes auch über mehrere Düsenendabmessungen hinweg, ohne daß das Schneidergebnis nennenswert beeinflußt wird. Auf diese Weise wird die erfindungsgemäße Düse auch für wenig genaue Bearbeitungsmaschinen, z. B. für Roboter, geeignet. Der erfindungsgemäße Bearbeitungskopf eignet sich für unebene Oberflächen ebenso wie zum Abtragen von Material vom Werkstück.The nozzles are preferably flat Laval nozzles. Under "levels" Nozzles are understood here to simplify such nozzles their cross-sectional shape at the exit point, as above already mentioned is rectangular. A "flat" Laval nozzle cut parallel to one side of the rectangle, the well-known shape of the Laval nozzle with a constriction upper half the exit point; in a perpendicular to this Cut in the direction is the cross-sectional shape of the nozzle rectangular. The use of Laval nozzles leads to one parallel free jet of the process gas after leaving the Jet. In any case, this applies when the working pressure is equal to the design pressure of the respective Laval nozzle. For cutting, i.e. the one that is primarily of interest here Intended use, however, is an ideal parallel beam unnecessary; can without significant impairment the pressure working range of the process gas by + or -30%  deviate from the design pressure. The use of Laval nozzles enables larger nozzle variations in particular also across several nozzle end dimensions, without significantly influencing the cutting result. In this way, the nozzle according to the invention is also for less precise processing machines, e.g. B. for robots, suitable. The machining head according to the invention is suitable for uneven surfaces as well as for the removal of Material from the workpiece.

Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die beiden Düsen in einem Düsenkörper zusammengefaßt, der an der Unterseite des Gehäuses befestigt ist.In a particular embodiment of the invention the two nozzles are combined in one nozzle body, which is attached to the bottom of the case.

Jeder Düse kann ein eigener Druckraum zugeordnet sein.Each nozzle can have its own pressure chamber.

Der Düsenkörper läßt sich herstellungstechnisch besonders einfach so herstellen, daß er aus zwei identischen Hälften zusammengesetzt ist, wobei an jeder Hälfte zwei benach­ barte, aufeinander senkrechte Begrenzungsflächen der bei­ den Druckräume und der beiden Düsen ausgebildet sind.The nozzle body can be manufactured particularly technically just make it out of two identical halves is composed, with two halves on each half beard, mutually perpendicular boundary surfaces of the the pressure chambers and the two nozzles are formed.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend 31 anhand der Zeichnung näher erläutert; Es zeigenAn embodiment of the invention is hereinafter 31 explained in more detail with reference to the drawing; Show it

Fig. 1: einen senkrechten Schnitt durch den Bearbeitungs­ kopf einer Laser-Schneidvorrichtung; Fig. 1: a vertical section through the processing head of a laser cutting device;

Fig. 2: die Unteransicht des Düsenkörpers der Vorrichtung von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab; FIG. 2: the bottom view of the nozzle body of the device from FIG. 1 on an enlarged scale; FIG.

Fig. 3: schematisch zwei identische Hälften eines Düsen­ körpers, wie er beim Bearbeitungskopf von Fig. 1 verwendet werden kann. Fig. 3: schematically two identical halves of a nozzle body, as can be used in the machining head of Fig. 1.

Der in Fig. 1 im senkrechten Schnitt dargestellte Bearbei­ tungskopf für eine Laser-Schneidvorrichtung umfaßt ein Gehäuse 1, das mit einer oberen Öffnung 2 an das Strahlfüh­ rungssystem eines Hochleistungs-Lasers (nicht dargestellt) angesetzt wird. Das Gehäuse 1 des Bearbeitungskopfes ist etwas gekröpft, so daß der durch die Öffnung 2 einfallende Laserstrahl auf einen ersten, ebenen Umlenkspiegel 3 trifft, der in eine Öffnung 4 des Gehäuses 1 eingesetzt ist.The machining head shown in vertical section in FIG. 1 for a laser cutting device comprises a housing 1 which is attached with an upper opening 2 to the beam guide system of a high-power laser (not shown). The housing 1 of the machining head is slightly cranked so that the laser beam incident through the opening 2 strikes a first, flat deflecting mirror 3 , which is inserted into an opening 4 of the housing 1 .

Der Umlenkspiegel 3 reflektiert den Laserstrahl auf einen zweiten, in eine Öffnung 5 des Gehäuses 1 eingesetzten Umlenkspiegel 6, der gleichzeitig fokussierende Eigen­ schaften besitzt. Der Umlenkspiegel 6 reflektiert den Laserstrahl erneut und zwar so, daß die Achse des nunmehr konvergierenden Laserstrahles parallel zur Achse des durch die Öffnung 2 einfallenden Laserstrahles verläuft.The deflecting mirror 3 reflects the laser beam onto a second deflecting mirror 6 , which is inserted into an opening 5 of the housing 1 and which also has focusing properties. The deflection mirror 6 reflects the laser beam again in such a way that the axis of the now converging laser beam runs parallel to the axis of the laser beam incident through the opening 2 .

Der Laserstrahl verläßt das Gehäuse 1 des Bearbeitungs­ kopfes durch eine untere, konische Austrittsöffnung 7, deren Konizitätswinkel etwa gleich dem Konvergenzwinkel des fokus­ sierten Laserstrahles entspricht.The laser beam leaves the housing 1 of the machining head through a lower, conical outlet opening 7 , the taper angle of which corresponds approximately to the convergence angle of the focused laser beam.

An die Unterseite des Gehäuses 1 ist ein Düsenkörper ange­ setzt, der insgesamt das Bezugszeichen 8 trägt. Er ist mit einer axialen konischen Bohrung 9 versehen, welche die konische Austrittsöffnung 7 an der Unterseite des Gehäuses 1 fortsetzt. Der Brennpunkt des Laserstrahles liegt außerhalb der Bohrung 9 und unterhalb des Düsenkörpers 8 in dem dort zu denkenden, in der Zeichnung nicht dargestell­ ten Werkstück.On the underside of the housing 1 , a nozzle body is set, which bears the overall reference number 8 . It is provided with an axial conical bore 9 which continues the conical outlet opening 7 on the underside of the housing 1 . The focal point of the laser beam lies outside the bore 9 and below the nozzle body 8 in the workpiece to be thought there, not shown in the drawing.

Auf diametral gegenüberliegenden Seiten der konischen Bohrung 9 des Düsenkörpers 8 liegt jeweils ein Druckraum 10 bzw. 11, dem über eine Bohrung 12 bzw. 13 unter hohem Druck stehendes Prozeßgas zugeführt wird. Die Bohrungen 12 und 13 stehen in Verbindung mit einer äußeren Leitung 14, die in Fig. 2 zu erkennen und an dem Düsenkörper 8 angeschraubt ist.On diametrically opposite sides of the conical bore 9 of the nozzle body 8 there is in each case a pressure chamber 10 or 11 , to which process gas under high pressure is supplied via a bore 12 or 13 . The bores 12 and 13 are connected to an outer line 14 , which can be seen in FIG. 2 and is screwed onto the nozzle body 8 .

Von der Unterseite der Druckräume 10, 11 geht jeweils eine sich zur unteren Stirnseite des Düsenkörpers 8 öffnende Lavaldüse 15 bzw. 16 aus. Die Mündungsstellen der Laval­ düsen 15, 16 in die untere Stirnseite des Düsenkörpers 8 liegen verhältnismäßig dicht an der Mündungsstelle der zentralen konischen Bohrung 9, durch welche der Laserstrahl hindurchtritt. Die Orientierung der Lavaldüsen 15 und 16 ist so, daß sich die aus ihnen austretenden Prozeßgas­ strahlen unter spitzem Winkel in der Achse der Bohrung 9 und damit des Laserstrahles treffen.A Laval nozzle 15 and 16, respectively, opening from the underside of the pressure chambers 10 , 11 opens toward the lower end of the nozzle body 8 . The mouths of the Laval nozzles 15 , 16 in the lower end face of the nozzle body 8 are relatively close to the mouth of the central conical bore 9 through which the laser beam passes. The orientation of the Laval nozzles 15 and 16 is such that the process gas emerging from them meet at an acute angle in the axis of the bore 9 and thus the laser beam.

Die Lavaldüsen 15 und 16 besitzen zumindest an der eigent­ lichen Gasaustrittstelle einen rechteckigen Querschnitt, wie dies der Fig. 2 zu entnehmen ist. Sie liegen einander exakt diametral, bezogen auf die Achse der Bohrung 9 und damit des Laserstrahles, gegenüber.The Laval nozzles 15 and 16 have a rectangular cross section at least at the actual gas outlet, as can be seen in FIG. 2. They are exactly diametrically opposed to each other with respect to the axis of the bore 9 and thus the laser beam.

Der Düsenkörper 8, der in Fig. 3 dargestellt ist, läßt sich besonders einfach herstellen. Er ist aus zwei identi­ schen Hälften 8a und 8b zusammengesetzt. In eine Seiten­ fläche der Hälfte 8a, sind zwei benachbarte, aufeinander senkrechte Begrenzungsflächen 10a und 10b des Druckraumes 10 sowie die sich hieran anschließenden beiden Begrenzungs­ flächen 15a und 15b der Düse 15 eingeformt. Außerdem sind an dieser Seitenfläche der Hälfte 8a zwei benachbarte, aufeinander senkrecht stehende Begrenzungsflächen 11a und 11b des Druckraumes 11 sowie die sich hieran anschlie­ ßenden Begrenzungsflächen 16a und 16b der Düse 16 ausge­ bildet. Klappt man die beiden Hälften 8a und 8b in der in Fig. 3 angedeuteten Weise zusammen, so komplettieren sich die Begrenzungsflächen 10a, 10b der Hälfte 8a und die Begrenzungsflächen 10c und 10d der Hälfte 8b zum Druck­ raum 10, in welchen der Gaszufuhrkanal 13 der Hälfte 8b mündet. Entsprechend komplettieren sich die Begrenzungs­ flächen 15a und 15b der Hälfte 8a mit den Begrenzungsflä­ chen 15c und 15d der Hälfte 8b zu der Düse 15. In der gleichen Weise bilden sich aus Begrenzungsflächen 11a, 11b, 16a, 16b an der Hälfte Sa und Begrenzungsflächen 11c, 11d, 16c, 16d an der Hälfte 8b der Druckraum 11, in welchen der Gaszufuhrkanal 12 einmündet, und die Düse 16.The nozzle body 8 , which is shown in Fig. 3, is particularly easy to manufacture. It is composed of two identical halves 8 a and 8 b. In a side surface of the half 8 a, two adjacent, mutually perpendicular boundary surfaces 10 a and 10 b of the pressure chamber 10 and the adjoining two boundary surfaces 15 a and 15 b of the nozzle 15 are formed . In addition, on this side surface of the half 8 a two adjacent, mutually perpendicular boundary surfaces 11 a and 11 b of the pressure chamber 11 and the adjoining boundary surfaces 16 a and 16 b of the nozzle 16 are formed. If the two halves 8 a and 8 b are folded together in the manner indicated in FIG. 3, the boundary surfaces 10 a, 10 b of the half 8 a and the boundary surfaces 10 c and 10 d of the half 8 b complete the pressure chamber 10 , in which the gas supply channel 13 of the half 8 b opens. Correspondingly, the boundary surfaces 15 a and 15 b of the half 8 a with the boundary surfaces 15 c and 15 d of the half 8 b complete the nozzle 15 . In the same way, boundary areas 11 a, 11 b, 16 a, 16 b form half Sa and boundary surfaces 11 c, 11 d, 16 c, 16 d half 8 b form pressure chamber 11 , in which gas supply channel 12 flows out, and the nozzle 16 .

Im Betrieb der Laser-Schneidvorrichtung durchläuft der Laserstrahl, wie in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet, das Gehäuse 1 und den Düsenkörper 8 des Bearbeitungskopfes und trifft fokussiert auf das nicht dargestellte, unterhalb des Bearbeitungskopfes angeordnete Werkstück. Über die Leitung 14 und die Bohrungen 12 und 13 des Düsenkörpers 8 wird Prozeßgas unter hohem Druck (über 1 bar Überdruck bis typischerweise 20 bar oder darüber) in die Druckräume 10 und 11 des Düsenkörpers 8 eingeleitet. Dieses Prozeßgas tritt dann mit Überschallgeschwindigkeit aus den ebenen Lavaldüsen 15 und 16 unter spitzem Winkel zueinander in zwei Strahlen aus. Die beiden Einzelstrahlen vereinigen sich in der Achse des Laserstrahles so, daß sie nunmehr parallel zum Laserstrahl in die Schneidfuge eindringen und dort das Schmelzgut in an und für sich bekannter Weise austreiben.During operation of the laser cutting device, the laser beam, as indicated by dash-dotted lines in FIG. 1, passes through the housing 1 and the nozzle body 8 of the machining head and strikes the workpiece, not shown, arranged below the machining head. Via the line 14 and the bores 12 and 13 of the nozzle body 8 process gas is under high pressure (about 1 bar to typically 20 bar overpressure or above) introduced into the pressure chambers 10 and 11 of the nozzle body. 8 This process gas then emerges at supersonic speed from the flat Laval nozzles 15 and 16 at an acute angle to one another in two jets. The two individual beams unite in the axis of the laser beam in such a way that they now penetrate into the kerf parallel to the laser beam and drive out the melting material in a manner known per se.

Aufgrund der ebenen, also insbesondere nicht runden Form der Mündungsstellen der Lavaldüsen 15 und 16, sowie aufgrund deren diametral gegenüberliegender Anordnung entsteht bei der Vereinigung der beiden aus den Lavaldüsen 15 und 16 austretenden Strahlen ein Gesamtstrahl, der weder zur Kettenbildung neigt noch umeinander gewundene Einzelstränge aufweist. Beobachtbar sind nur von der Vereinigungsstelle ausgehende schräge Verdichtungsstöße, deren Stärke vom Winkel zwischen den beiden Einzelstrahlen abhängt.Due to the flat, in particular non-round shape of the mouths of the Laval nozzles 15 and 16 , and due to their diametrically opposed arrangement, when the two jets emerging from the Laval nozzles 15 and 16 are combined, an overall jet is formed which neither tends to form a chain nor has individual strands wound around one another . You can only observe oblique compression impacts originating from the union, the strength of which depends on the angle between the two individual jets.

Claims (5)

1. Bearbeitungskopf für eine Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken mit Licht- oder Teilchenstrahlen mit

• a) einem Gehäuse, welches eine Austrittsöffnung für den Licht- oder Teilchenstrahl aufweist;
• b) einer Mehrzahl von symmetrisch um die Achse der Aus­ trittsöffnung angeordneten Düsen, aus welchen unter hohem Druck stehendes Prozeßgas in Einzelstrahlen aus­ tritt, die sich in der Achse des Licht- oder Teilchen­ strahles unter spitzem Winkel zu einem Gesamtstrahl vereinigen, der sich in Richtung des Licht- oder Teil­ chenstrahles auf das Werkstück zu bewegt und das Schmelz­ gut aus der Schnittfuge des Werkstückes austreibt,

dadurch gekennzeichnet, daß

• a) zwei Düsen (15, 16) vorgesehen sind, die einander exakt diametral, bezogen auf die Achse der Austrittsöffnung (7, 9) des Gehäuses (1), gegenüberliegen;
• b) der Querschnitt der Düsen (15, 16) zumindest an der Austrittsstelle des Prozeßgases rechteckig ist.

1. Processing head for a device for cutting workpieces with light or particle beams

• a) a housing which has an outlet opening for the light or particle beam;
• b) a plurality of nozzles arranged symmetrically about the axis of the outlet opening, from which process gas under high pressure emerges in individual jets which unite in the axis of the light or particle beam at an acute angle to form an overall jet which converges in the direction the light or particle beam is moved towards the workpiece and the enamel drives out well from the kerf of the workpiece,

characterized in that

• a) two nozzles ( 15 , 16 ) are provided which are diametrically opposed to one another with respect to the axis of the outlet opening ( 7 , 9 ) of the housing ( 1 );
• b) the cross section of the nozzles ( 15 , 16 ) is rectangular at least at the outlet point of the process gas.

2. Bearbeitungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (15, 16) ebene Lavaldüsen sind.2. Processing head according to claim 1, characterized in that the nozzles ( 15 , 16 ) are flat Laval nozzles. 3. Bearbeitungskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Düsen (15, 16) in einem Düsen­ körper (8) zusammengefaßt sind, der an der Unterseite des Gehäuses (1) befestigt ist.3. Processing head according to claim 1 or 2, characterized in that the two nozzles ( 15 , 16 ) are combined in a nozzle body ( 8 ) which is attached to the underside of the housing ( 1 ). 4. Bearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Düse (15, 16) ein eigener Druckraum (10, 11) zugeordnet ist.4. Processing head according to one of the preceding claims, characterized in that each nozzle ( 15 , 16 ) is assigned its own pressure chamber ( 10 , 11 ). 5. Bearbeitungskopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (8) aus zwei identischen Hälften (8a, 8b) zusammengesetzt ist, wobei an jeder Hälfte (8a, 8b) zwei benachbarte, aufeinander senkrechte Begrenzungs­ flächen der beiden Druckräume (10, 11) und der beiden Düsen (15, 16) ausgebildet sind.5. Machining head according to claim 3, characterized in that the nozzle body ( 8 ) from two identical halves ( 8 a, 8 b) is composed, with each half ( 8 a, 8 b) two adjacent, mutually perpendicular boundary surfaces of the two Pressure chambers ( 10 , 11 ) and the two nozzles ( 15 , 16 ) are formed.