DE10360353A1

DE10360353A1 - Laser cutting nozzle for range of materials has a tapered profile with a concave outer surface

Info

Publication number: DE10360353A1
Application number: DE10360353A
Authority: DE
Inventors: Horst Jäger; Norbert Bork
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2023-12-23
Also published as: DE10360353B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schneiddüse für den Bearbeitungskopf einer Laserschneidanlage, mit einem Düsenkörper und einer an dessen Spitze angeordneten und gegenüber diesem isolierten Düsenelektrode sowie mit einem durch den Düsenkörper und die Düsenelektrode erstreckten Kanal zum Lenken eines Laserstrahls in Richtung auf ein Werkstück, der seine Austrittsöffnung an einer dem Werkstück zugewandten Stirnfläche der Düsenelektrode hat, wobei die Düsenelektrode einen Verbindungsbereich zur Verbindung mit dem Düsenkörper und einen zum Werkstück hin gerichteten Hauptbereich aufweist, zwischen denen eine Zwischenfläche gegeben ist. Sie löst die Aufgabe, eine derartige Schneiddüse so zu gestalten, dass diese zum Schneiden von dreidimensionalen Werkstücken geeignet ist. Dazu bilden die Stirnfläche (5) des Hauptbereiches und die Zwischenfläche (C) die Grundflächen eines fiktiven Kegelstumpfes (D), und die zwischen den Grundflächen (5, C) ausgebildete Mantelfläche (6) ist im Innern des Kegelstumpfes (D) ausgebildet und bildet die Außenfläche der Düsenelektrode (1).The invention relates to a cutting nozzle for the machining head of a laser cutting machine, comprising a nozzle body and a nozzle electrode arranged at its tip and insulated therefrom and having a channel extending through the nozzle body and the nozzle electrode for directing a laser beam in the direction of a workpiece which projects its outlet opening an end face of the nozzle electrode facing the workpiece, the nozzle electrode having a connection portion for connection with the nozzle body and a main portion directed toward the workpiece, between which an interface is provided. It solves the problem of designing such a cutting nozzle so that it is suitable for cutting three-dimensional workpieces. For this purpose, the end face (5) of the main region and the intermediate surface (C) form the base surfaces of a notional truncated cone (D), and the lateral surface (6) formed between the base surfaces (5, C) is formed and forms inside the truncated cone (D) the outer surface of the nozzle electrode (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneiddüse für den Bearbeitungskopf einer Laserschneidanlage, insbesondere zum Schneiden von dreidimensionalen (3D-) Werkstücken in der Metallbearbeitung.The The invention relates to a cutting nozzle for the Processing head of a laser cutting machine, in particular for cutting of three-dimensional (3D) workpieces in metalworking.

Das Schneiden von Werkstücken mit Laserstrahlung mit einer Laserschneidanlage hat sich in der industriellen Fertigung durchgesetzt. Aufgrund der breiten Palette der zur Verfügung stehenden Laserschneidgeräte ist die Bearbeitung fast aller Werkstoffe unterschiedlichster Dimension möglich.The Cutting workpieces With laser radiation using a laser cutting machine has become in the enforced industrial production. Because of the wide range the available stationary laser cutting machines is the machining of almost all materials of different dimensions possible.

Eine Laserschneidanlage besteht aus einem Lasergerät, einem Bearbeitungskopf und einer Strahlführungseinrichtung zwischen dem Lasergerät und dem Bearbeitungskopf. Die Steuerung des Bearbeitungskopfes übernimmt eine Computereinheit.A Laser cutting machine consists of a laser device, a processing head and a beam guiding device between the laser device and the machining head. The control of the machining head takes over a computer unit.

Je nach Art des Materials wird beim Schneiden des Werkstückes ein Teil des aus dem Bearbeitungskopf tretenden Laserstrahls absorbiert, wodurch das Material schmilzt und zu verdampfen beginnt. Mit einem Prozessgas kann nun das geschmolzene Material aus der Schnittfuge ausgetrieben werden. Man unterscheidet dabei zwischen Schmelzschneiden, Brennschneiden und Sublimationsschneiden.ever according to the type of material is when cutting the workpiece a Part of the laser beam emerging from the machining head is absorbed, causing the material to melt and begin to evaporate. With a Process gas can now melt the material from the kerf be expelled. One distinguishes between fusion cutting, Flame cutting and sublimation cutting.

Es sind zahlreiche verschiedene Bearbeitungsköpfe bekannt, die sich in ihrer Ausgestaltung stark unterscheiden und speziell dem jeweiligen Schneidvorhaben und den zu bearbeitenden Materialien, wie Metall, Papier, Holz, Textilien, Keramik oder Kunststoff, angepasst sind.It There are many different heads known, which are in their Distinctive design and especially the respective cutting project and the materials to be processed, such as metal, paper, wood, Textiles, ceramics or plastic, are adjusted.

Für die Bearbeitung von Metallstücken kommt üblicherweise ein Bearbeitungskopf mit einer Schneiddüse mit einem inneren Kanal zum Einsatz, durch den der Laserstrahl und das Prozessgas gemeinsam und koaxial auf das Werkstück gelenkt werden. Da es aufgrund der elektromagnetischen Eigenschaften von Metallen möglich ist, den Abstand zwischen der Düsenspitze und dem Werkstück auf kapazitivem Wege zu bestimmen, ist an der Spitze des Düsenkörpers eine gegen diesen isolierte Düsenelektrode angebracht. Diese dient als Abstandssensor zur Bestimmung des Abstandes zwischen der Düsenaustrittsöffnung und dem Werkstück. Während der Bearbeitungskopf über das Werkstück fährt, liefert die Düsenelektrode über ein isoliertes Kabel Spannungssignale an eine Auswerteeinheit, aus denen sich der Abstand zwischen der Düsenspitze und dem Werkstück ermitteln lässt.For editing Of metal pieces usually comes a machining head with a cutting nozzle with an inner channel used by the laser beam and the process gas together and coaxial with the workpiece be steered. Because it is due to the electromagnetic properties of metals possible is the distance between the nozzle tip and the workpiece Capacitive way to determine is at the top of the nozzle body one against this insulated nozzle electrode appropriate. This serves as a distance sensor for determining the distance between the nozzle outlet opening and the workpiece. During the Processing head over the workpiece moves, supplies the nozzle electrode via a insulated cable voltage signals to an evaluation unit, from which the distance between the nozzle tip and the workpiece can be determined.

In der DE 40 35 404 A1 ist eine Schneiddüse beschrieben, die einen elektrisch leitenden, im wesentlichen konisch ausgebildeten Düsenkörper, einen im Spitzenbereich des Düsenkörpers liegenden Isolationskörper und eine vom Isolationskörper getragene Düsenelektrode umfasst, wobei diese durch den Isolationskörper gegenüber dem Düsenkörper elektrisch isoliert ist. Zusätzlich ist ein Überwurfelement vorgesehen, das auf ein Außengewinde des Düsenkörpers schraubbar ist und stirnseitig eine axiale Durchgangsöffnung aufweist, die die radialen Außenseiten der Düsenelektrode umgibt und diese zusammen mit dem Isolationskörper am Düsenkörper hält. Das Überwurfelement steht mit dem Düsenkörper in elektrischem Kontakt und ist gegenüber der Düsenelektrode elektrisch isoliert. Der Isolationskörper besteht aus einem keramischen Material und das Überwurfelement aus Aluminium. Letzteres ist teilweise mit einer dünnen Eloxalschicht versehen, die elektrisch nicht leitend ist, so dass keine elektrische Verbindung zwischen der Überwurfmutter und der Düsenelektrode besteht, aber die an der Düsenelektrode entstehende Wärme abgeführt werden kann.In the DE 40 35 404 A1 a cutting nozzle is described, which comprises an electrically conductive, substantially conical nozzle body, a lying in the tip region of the nozzle body insulating body and carried by the insulating body nozzle electrode, which is electrically insulated from the nozzle body by the insulating body. In addition, a cap element is provided, which can be screwed onto an external thread of the nozzle body and has an axial passage opening on the end face, which surrounds the radial outer sides of the nozzle electrode and holds them together with the insulating body on the nozzle body. The cap element is in electrical contact with the nozzle body and is electrically insulated from the nozzle electrode. The insulating body consists of a ceramic material and the union element made of aluminum. The latter is partially provided with a thin anodized layer, which is not electrically conductive, so that there is no electrical connection between the union nut and the nozzle electrode, but the heat generated at the nozzle electrode can be dissipated.

Diese Schneiddüse ist jedoch zur Bearbeitung von 3D-Werkstücken ungeeignet. Zum einen braucht das Überwurfelement, das in seinem Innern der konisch zulaufenden Düsenelektrode angepasst ist, relativ viel Raum im Spitzenbereich des Düsenkörpers, so dass die Beweglichkeit des Bearbeitungskopfes eingeschränkt ist, und zum anderen kann, sobald sich die Schneiddüse in unmittelbarer Nähe einer Kante oder Sicke oder in einer scharten Ecke des Werkstückes befindet, die kapazitive Abstandsregelung diese topographischen Besonderheiten nicht richtig erfassen und eine Bewegung des Bearbeitungskopfes in eine fehlerhafte Position veranlassen, so dass ein schlechtes Schneidergebnis resultiert oder der Schneidvorgang unterbrochen werden muss. Überdies besteht die Gefahr, dass sich das Überwurfelement und mit diesem die Düsenelektrode während des Bearbeitungsvorganges aufgrund von Vibrationen lockert, was ebenfalls zu einem schlechten Schneidergebnis führt. Zudem ist die Düsenelektrode nur aufwändig auswechselbar.These cutting nozzle However, it is unsuitable for machining 3D workpieces. For one thing the union element, which is adapted in its interior of the tapered nozzle electrode, relatively much space in the tip area of the nozzle body, allowing the mobility of the machining head restricted is, and on the other hand, as soon as the cutting nozzle in close proximity to one Edge or bead or located in a sharp corner of the workpiece, the capacitive distance control these topographical features not grasp properly and a movement of the machining head to cause a faulty position, leaving a bad one Cutting result results or the cutting process is interrupted must become. moreover there is a risk that the union element and with this the nozzle electrode while the machining process due to vibrations loosen what also leads to a bad cutting result. In addition, the nozzle electrode only expensive replaceable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneiddüse für den Bearbeitungskopf einer Laserschneidanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu gestalten, dass diese zum Schneiden von dreidimensionalen Werkstücken geeignet ist.Of the Invention is based on the object, a cutting nozzle for the machining head a laser cutting machine according to the preamble of claim 1 so to make it suitable for cutting three-dimensional workpieces.

Diese Aufgabe wird bei einer Schneiddüse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.These Task is after at a cutting nozzle the preamble of claim 1 by its characterizing features solved. Advantageous embodiments are listed in the subclaims.

Die Erfindung besteht darin, dass bei einer Schneiddüse für den Bearbeitungskopf einer Laserschneidanlage, die einen Düsenkörper mit einer an dessen Spitze lösbar angeordneten und gegenüber diesem elektrisch isolierten Düsenelektrode und einen durch den Düsenkörper und die Düsenelektrode verlaufenden und sich in Richtung einer Austrittsöffnung an einer Stirnfläche der Düsenelektrode konisch verjüngenden inneren Kanal zum Lenken eines Laserstrahls und eines Gasstromes auf ein Werkstück aufweist, wobei die Düsenelektrode einen Verbindungsbereich zur Verbindung mit dem Düsenkörper und einen zum Werkstück hin gerichteten Hauptbereich aufweist, die an einer Zwischenfläche ineinander übergehen, die Stirnfläche und die Zwischenfläche die Grundflächen eines fiktiven Kegelstumpfes bilden, und die zwischen der Stirnfläche und der Zwischenfläche tatsächlich ausgebildete Mantelfläche im Inneren des Kegelstumpfes ausgebildet ist und die Außenfläche der Düsenelektrode bildet.The invention is that at a A cutting nozzle for the machining head of a laser cutting machine, comprising a nozzle body with a nozzle body detachably arranged at its tip and electrically insulated therefrom and an inner channel tapering in the direction of an outlet opening at an end face of the nozzle electrode for directing a nozzle passage through the nozzle body and the nozzle electrode Laser beam and a gas flow to a workpiece, wherein the nozzle electrode has a connecting portion for connection to the nozzle body and directed towards the workpiece main area, which merge at an intermediate surface, the end face and the intermediate surface form the bases of a fictitious truncated cone, and between the end face and the intermediate surface actually formed lateral surface is formed in the interior of the truncated cone and forms the outer surface of the nozzle electrode.

Die derart gestaltete Schneiddüse zeichnet sich insbesondere durch die schlanke Gestaltung der Düsenelektrode aus. Aufgrund dieser Gestaltung kann die Schneiddüse auch in Ecken und andere Vertiefungen von dreidimensionalen Werkstücken gelangen und gute Schneidergebnisse liefern. Die besondere äußere Form ermöglicht auch eine verbesserte kapazitive Abstandsmessung in der Nähe von Kanten und Sicken des Werkstückes.The such shaped cutting nozzle is characterized in particular by the slim design of the nozzle electrode out. Due to this design, the cutting nozzle can also get into corners and other recesses of three-dimensional workpieces and deliver good cutting results. The special external shape allows also an improved capacitive distance measurement near edges and beading of the workpiece.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich im axialen Schnitt die Seitenwand der Düsenelektrode bogenförmig und ist in Richtung auf die Achse konkav gewölbt. So kann die Mantelfläche, insbesondere im Bereich der Austrittsöffnung an der Stirnfläche der Düsenelektrode, dicht am inneren Kanal entlang ausgebildet sein, so dass die Düsenelektrode in ihrem Spitzenbereich stark verjüngt und die Beweglichkeit des Bearbeitungskopfes entlang von dreidimensionalen Werkstücken deutlich verbessert sind.at an advantageous embodiment of the invention extends in axial section, the side wall of the nozzle electrode arcuate and is concave towards the axis. Thus, the lateral surface, in particular in the area of the outlet opening at the frontal area the nozzle electrode, be formed close to the inner channel along, so that the nozzle electrode strongly rejuvenated in its tip area and the mobility of the Machining head along three-dimensional workpieces clearly are improved.

Der Durchmesser der Stirnfläche kann dabei das Zwei- bis Vierfache, vorzugsweise etwa das Dreifache des Durchmessers der Austrittsöffnung betragen. Zur Verbesserung der Beweglichkeit der Schneiddüse selbst in engen Spalten wäre es zwar wünschenswert, den Durchmesser der Stirnfläche so klein wie möglich zu machen, aber es zeigt sich, dass die Düsenelektrode bei zu geringer Wanddicke die in der Bearbeitungszone des Werkstücks freigesetzte Wärme nur unzureichend ableitet und deshalb zu schnell abgetragen wird. Die genannten Durchmesserverhältnisse haben sich als ein günstiger Kompromiss zwischen den einander zuwiderlaufenden Anforderungen nach einer schlanken Form der Düsenelektrode und gleichzeitig hoher Standzeit erwiesen. Der Öffnungswinkel des fiktiven Kegelstumpfes liegt im Bereich zwischen 20° und 45°, vorzugsweise jedoch 25° bis 35°.Of the Diameter of the face can be two to four times, preferably about three times the diameter of the outlet opening be. To improve the mobility of the cutting nozzle itself would be in tight columns while it may be desirable the diameter of the face as small as possible but it turns out that the nozzle electrode too low Wall thickness the heat released in the processing zone of the workpiece only insufficiently derived and therefore removed too quickly. The mentioned diameter ratios have turned out to be a cheaper one Compromise between the conflicting requirements for a slim shape of the nozzle electrode and at the same time long service life. The opening angle of the fictitious Truncated cone is in the range between 20 ° and 45 °, but preferably 25 ° to 35 °.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind der Verbindungsbereich und der Hauptbereich der Düsenelektrode einstückig miteinander verbunden. Dieses Merkmal trägt dazu bei, dass die Düsenelektrode exakt und definiert am Düsenkörper positioniert werden kann. Bei Vibrationen des Bearbeitungskopfes während der Bearbeitung eines Werkstückes wird dadurch eine unerwünschte Lockerung des Hauptbereiches gegenüber dem Verbindungsbereich vermieden, wie sie bei einer lösbaren Verbindung auftreten kann. Eine Lockerung kann zu Reflexionen des Laserstrahles an der Innenwand und zu einer Veränderung des Brennpunktes des Laserstrahles auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes und damit zu einem schlechten Schneidergebnis führen.at a preferred embodiment, the connection area and the main area of the nozzle electrode one piece connected with each other. This feature contributes to the nozzle electrode be positioned exactly and defined on the nozzle body can. For vibrations of the machining head while processing a workpiece This will be an undesirable Relaxation of the main area opposite the connection area avoided, as with a detachable Connection can occur. A relaxation can lead to reflections of the Laser beam on the inner wall and a change in the focus of the Laser beam on the surface of the workpiece to be machined and thus lead to a bad cutting result.

Die Düsenelektrode besteht zumindest in ihrem Hauptbereich aus einem gut wärmeleitenden Metall, vorzugsweise aus einer Kupferlegierung. In dem Verbindungsbereich der Düsenelektrode ist zur elektrischen Isolation derselben gegenüber dem Düsenkörper ein Isolationskörper vorgesehen. Dieser besteht aus einem keramischen Material und weist vorzugsweise ein Gewinde zur Verbindung mit dem Düsenkörper auf. Der innere Kanal erstreckt sich dabei durch den Isolationskörper hindurch und ist austrittsöffnungsseitig zylindrisch ausgebildet.The nozzle electrode consists at least in its main area of a good heat-conducting metal, preferably of a copper alloy. In the connection area the nozzle electrode is provided for electrical insulation of the same relative to the nozzle body, an insulating body. This consists of a ceramic material and preferably has a thread for connection to the nozzle body. The inner channel extends through the insulation body and is exit opening side cylindrically shaped.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The Invention will be explained below with reference to an embodiment. In the associated Drawings show:

1: eine Düsenelektrode für den Bearbeitungskopf einer Schneiddüse, angeordnet im Abstand zu einem ebenen Werkstück, und 1 a nozzle electrode for the machining head of a cutting nozzle, arranged at a distance from a planar workpiece, and

2: die Düsenelektrode in der Nähe eines dreidimensionalen Werkstückes mit einem Vorsprung. 2 : the nozzle electrode in the vicinity of a three-dimensional workpiece with a projection.

Die in 1 gezeigte Düsenelektrode 1 kreisrunden Querschnitts zur Anordnung an der Spitze eines nicht dargestellten Düsenkörpers weist einen Verbindungsbereich A zur Verbindung mit dem Düsenkörper und einen in Richtung auf ein Werkstück 2 ausgebildeten Hauptbereich B auf und ist einstückig aus einer Kupferlegierung gefertigt, wobei zwischen den Bereichen A und B eine Zwischenfläche C gegeben ist. Durch die Bereiche A und B erstreckt sich ein innerer Kanal 3 zum Lenken eines Laserstrahls und eines Gasstromes in Richtung auf das Werkstück 2, der seine Austrittsöffnung 4 an der dem Werkstück 2 zugewandten Stirnfläche 5 des Hauptbereiches B der Düsenelektrode 1 hat. Entsprechend der äußeren Form des Laserstrahls , der einen Brennpunkt außerhalb der Düsenelektrode 1 in geringer Entfernung von dieser hat, weist der Kanal 3 eine sich in Richtung des Werkstücks 2 konisch verjüngende Gestalt auf und geht werkstückseitig, etwa im Bereich der Taille des Laserstrahls, in einen zylindrischen Bereich über.In the 1 shown nozzle electrode 1 Circular cross-section for arrangement at the tip of a nozzle body, not shown, has a connection area A for connection to the nozzle body and one in the direction of a workpiece 2 formed main region B and is made in one piece of a copper alloy, wherein between the areas A and B, an intermediate surface C is given. Through the areas A and B, an inner channel extends 3 for directing a laser beam and a gas flow in the direction of the workpiece 2 who has his outlet 4 at the workpiece 2 facing end face 5 of the main area B of the nozzle electrode 1 Has. According to the external shape of the laser beam, which has a focal point outside the nozzle electrode 1 at a short distance from this, the channel points 3 one in the direction of the workpiece 2 conical rejuvenated ing shape and goes on the workpiece side, approximately in the region of the waist of the laser beam, in a cylindrical area over.

Die Stirnfläche 5 an der werkstückseitigen Spitze der Düsenelektrode 1 und die Zwischenfläche C zwischen dem Hauptbereich B und dem Verbindungsbereich A bilden die Grundflächen eines fiktiven Kegelstumpfes D mit einem Öffnungswinkel β von 30°. Die Schnittlinie des Kegelstumpfmantels mit der Ebene der 1 ist als Strich-Punkt-Punkt-Linie dargestellt. Die sich zwischen der Stirnfläche 5 und der Zwischenfläche C erstreckende Mantelfläche 6 des Hauptbereichs B liegt im Inneren dieses Kegelstumpfes D und bildet die Außenfläche der Düsenelektrode 1 und damit auch der Schneiddüse im werkstücknahen Bereich. Wie zu erkennen ist, ist die Mantelfläche 6 konkav auf die Rotationsachse der Düsenelektrode zu gewölbt. Der Durchmesser der Stirnfläche 5 beträgt im Wesentlichen das Dreifache des Durchmessers der werkstückseitigen Austrittsöffnung 4 des Kanals 3.The face 5 at the workpiece-side tip of the nozzle electrode 1 and the intermediate area C between the main area B and the connecting area A form the bases of a notional truncated cone D with an opening angle β of 30 °. The section line of the truncated cone shell with the plane of the 1 is shown as a dash-dot-dot line. Which is between the face 5 and the intermediate surface C extending lateral surface 6 of the main area B lies inside this truncated cone D and forms the outer surface of the nozzle electrode 1 and thus also the cutting nozzle in the workpiece-near area. As can be seen, the lateral surface is 6 concave on the axis of rotation of the nozzle electrode to curved. The diameter of the face 5 is substantially three times the diameter of the workpiece-side outlet opening 4 of the canal 3 ,

Der obere Teil des Verbindungsbereiches A weist einen Keramikring 7 als Isolationsteil mit einem Außengewinde 8 auf, der einstückig mit dem Verbindungsbereich A verbunden ist. Mit diesem Keramikring 7 wird die Düsenelektrode 1 in eine komplementäre Bohrung des nicht dargestellten Düsenkörpers eingeschraubt. Die im übrigen aus einer Kupferlegierung bestehende Düsenelektrode 1 leitet die aufgenommene Wärme effizient an den Düsenkörper ab.The upper part of the connection area A has a ceramic ring 7 as insulation part with an external thread 8th on, which is integrally connected to the connection area A. With this ceramic ring 7 becomes the nozzle electrode 1 screwed into a complementary bore of the nozzle body, not shown. The rest of a copper alloy nozzle electrode 1 efficiently dissipates the absorbed heat to the nozzle body.

Bei der in 2 gezeigten Bearbeitungsanordnung liegt einer Ecke des Grates 9 eines Werkstückes 10 die konkav nach innen gewölbte Mantelfläche 6 gegenüber. Die Wölbung hat zur Folge, dass sich die Feldlinien FL an der Düsenelektrode 1 nicht auf einen kleinen Bereich der Mantelfläche 6 konzentrieren, sondern sich im Wesentlichen gleichmäßig auf diese verteilen. Eine lokale Verstärkung des elektrischen Feldes an der Oberfläche der Düsenelektrode 1 und eine damit verbundene Vergrößerung der Kapazität des Systems aus Düsenelektrode und Werkstück werden weitgehend vermieden. Dadurch ist die Empfindlichkeit der Abstandsmessung zu seitlich von der Düsenelektrode 1 liegenden Werkstücken verringert, und die kapazitive Abstandsmessung liefert auch an Werkstücken mit dreidimensionaler Oberflächenstruktur brauchbare Messwerte.At the in 2 shown processing arrangement is a corner of the ridge 9 a workpiece 10 the concave inward curved surface 6 across from. The curvature results in the field lines FL at the nozzle electrode 1 not on a small area of the lateral surface 6 concentrate, but to distribute substantially evenly on these. A local enhancement of the electric field at the surface of the nozzle electrode 1 and an associated increase in the capacity of the system of nozzle electrode and workpiece are largely avoided. As a result, the sensitivity of the distance measurement to the side of the nozzle electrode 1 The capacitive distance measurement also delivers useful measurements on workpieces with a three-dimensional surface structure.

11: Düsenelektrodenozzle electrode
22: Werkstückworkpiece
33: Kanalchannel
44: Austrittsöffnungoutlet opening
55: Stirnflächeface
66: Mantelflächelateral surface
77: Keramikringceramic ring
88th: Außengewindeexternal thread
99: Gratridge
1010: Werkstückworkpiece
ββ: Öffnungswinkelopening angle
AA: Verbindungsbereichconnecting area
BB: Hauptbereichmain area
CC: Zwischenflächeinterface
DD: Kegelstumpftruncated cone
FLFL: Feldliniefield line

Claims

Cutting nozzle for the machining head of a laser cutting machine, comprising a nozzle body and a nozzle electrode arranged at the tip thereof and with a channel extending through the nozzle body and the nozzle electrode for directing a laser beam toward a workpiece which faces its outlet opening at a workpiece End face of the nozzle electrode, wherein the nozzle electrode has a connection region for connection to the nozzle body and a main region directed towards the workpiece, between which there is an intermediate surface, characterized in that the end surface ( 5 ) and the intermediate surface (C) of the main region (B) form the base surfaces of a fictitious truncated cone (D), and that between the base surfaces (C) and ( 5 ) formed lateral surface ( 6 ) is formed in the interior of this truncated cone (D) and the outer surface of the nozzle electrode ( 1 ).

Cutting nozzle according to claim 1, characterized in that the lateral surface ( 6 ) is concave.

Cutting nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that the diameter of the end face ( 5 ) two to four times, preferably about three times the diameter of the outlet opening ( 4 ) is.

cutting nozzle according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the opening angle (β) of the fictional truncated cone (D) 20 ° to 45 °, preferably 25 ° to 35 °, is.

cutting nozzle according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that the connection area (A) and the main area (B) in one piece connected to each other.

Cutting nozzle according to one or more of the preceding claims, characterized in that the nozzle electrode ( 1 ) consists at least in its main area (B) of copper or a copper alloy.

Cutting nozzle according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the connecting region (A) an insulating body ( 7 ) is provided, which the nozzle electrode ( 1 ) electrically isolated from the nozzle body.

Cutting nozzle according to claim 7, characterized in that the insulating body ( 7 ) consists of a ceramic material.

Cutting nozzle according to claim 7 or 8, characterized in that the channel ( 3 ) through the insulating body ( 7 ) is extended.

Cutting nozzle according to one of claims 7 to 8, characterized in that the insulating body ( 7 ) a thread ( 8th ) for connection to the nozzle body.

Cutting nozzle according to one or more of the preceding claims, characterized in that the channel ( 3 ) has a cylindrical portion on the outlet opening side.