Устройство для лазерной обработки материалов

(51)5 В 23 К 26/О РЕТЕНИ АНИЕ И скии институт им, ской социалистиаленка (ЯО 89,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Киевский политехниче50-летия Великой Октябрческой революции(72) В,В,Романенко, В.С,Ки Ван Чук Нгуен (ЧИ)(56) Патент Японии В 61 кл. В 23 К 26/06, 1986.Патент ГДР М 123788кл. В.23 К 26/00, 1977. фИзобретение относится к лазерному технологическому оборудованию и может быть использовано на операциях контурной резки и раскроя разнообразных материалов в различных отраслях промышленности.Известно устройство для лазерной обработки материалов, содержащее фокусирующий объектив, установленный с. возможностью продольного перемещения.Недостатком устройства является сложность перемещения точки фокуса объектива в процессе резки по толщине разрезаемой заготовки,Известно устройство для лазерной об-. работки материалов, включающее 4-секционное параллельное звено закрутки луча лазера с помощью механического вращения для получения необходимого перемещения луча по вертикали.Недостатком известного устройства является его сложность, значительная инерционность и невозможность применения для резки деталей сложного контура.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ(57) Использование: в технологическом оборудовании для лазерной обработки, в част-ности для контурной резки различныхматериалов. Сущность изобретения: камераустройства снабжена механизмом ее вращения вокруг оптической оси линзы, электрически связанным с системой ЧПУприводов перемещения стола, Кроме того,прозрачная пластина в верхней части камеры выполнена ступенчатой с количеством водинаковых по высоте ступеней и из оптического материала с коэффициентом и преломления лазерного излучения. 1 ил. Известно устройство для лазерной обработки материалов, включающее две линзы различных диаметров или линзуспециальной формы, что позволяет фокусировать лазерное излучение в двух точках,расположенных по оптической оси на неко- .тором расстоянии одна от другой, и обеспечивает получение в этих точках различнойвеличины плотности мощности по толщинеразрезаемого материала,Недостатками известного устройстваявляются сложность изготовления линзыспециальной формы или двухлинзовой оптической системы, а также фиксированиевеличины плотности лазерной мощности потолщине заготовки лишь в двух точках, чтоне позволяет обеспечить высокое качестворезки благодаря более равномерному перераспределению плотности мощности повсей толщине разрезаемой заготовки.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемому эффекту является устройство для лазернойобработки материалов, содержащее фокуза, задаваемое количеством ступеней на пластинке.Известное устройство для контурной газолазерной резки материалов, содержащее фокусирующую линзу и расположенную эа линзой камеру избыточного давления с прозрачной пластинкой, а также стол с приводом для перемещения заготовки по заданному закону не обеспечивает пере. менного фокусного расстояния вдоль линии реза при контурном перемещении. Существенными отличиями предлагаемого устройства являются использование прозрачной пластинки ступенчатой формы и переменной толщины в камере избыточного давления для обеспечения более равномерной . плотности мощности по толщине разрезаемой заготовки, а также механизма ориентации этой камеры для совпадения в каждый момент времени направления резки и плоскости, в которой достигается требуемое перераспределение плотности мощности, что в совокупности способствует повышению качества процесса контурной резки,На чертеже представлено предлагаемое устройство.Устройство для лазерной обработки материалов состоит из фокусирующей линзы 1, преломляющей лазерное излучение 2 для его фокусировки на поверхности разрезаемой заготовки 3. С помощью камеры 4 избыточного давления в зону обработки соосно лазерному лучу 2 направляется струя газа.В верхней части камеры 4 размещена прозрачная для лазерного излучения ступенчатая пластинка 5 с максимальным перепадом тол щин Ь д.Камера 4 снабженатакже механизмом 6 ее ориентации относительно направления резки. Разрезаемая заготовка 3 установлена на столе 7 с приводом 8 от ЧПУ 9. Механизм 6 ориентации камеры 4 также соединен с ЧПУ 9.Устройство для лазерной обработки материалов работает следующим образом.Фокусируемое линзойлазерное излучение 2 направляется на обрабатываемую заготовку 3. С помощью камеры 4 избыточного давления в зону обработки подается струя газа, На своем пути фокусируемое излучение проходит через ступенчатую пластинку 5, что сказывается на положении точки фокуса лазерного луча на его оси, Так, с увеличением толщины пластины точка фокуса удаляется по оси от фокусирующей линзы в соответствии с зависимостью (1). При прохождении лазерного луча через ступенчатую пластинку, ориентированную тонкой частью навстречу направлениюрезки, наблюдается поэтапное заглубление его фокуса (по зависимости (2 при перехо 10 сталей толщиной 3 мм излучением лазеров . по ИАГ предложена схема обработки с 4-сту 30 пенчатым заглублением фокуса в.каждом 35 40 45 50 55 15 20 25 де от более тонких слоев пластинки к более толстым. При этом в полости разрезаемой заготовки 3 происходит поэтапное заглубление фокуса в пределах пятна фокусирования от поверхности заготовки (со стороны начала реза) в глубь на суммарную величину Л йп (в месте. окончания обработки). Такое углубление фокуса в пределах сфокусированного лазерного пятна способствует повышению плотности мощности при резке в глубинных слоях разрезаемой пластины, что способствует повышению качества поверхности реза глубинных слоев, а также увеличению толщины разрезаемых заготовок, Для получения сложного контура происходит йзменение направления движения стола 7, обеспечиваемое приводом 8 по команде с ЧПУ 9, При этом ЧПУ 9 вырабатывает также управляющий сигнал, подаваемый на механизм 6 ориентации камеры 4 избыточного давления. При этом камера 4 поворачивается в новое положение так,что ступенчатая пластина 5 в процессе резки остается постоянно ориентированной своей тонкой частью навстречу направлению резки (движению заготовки).Так, например, при резке углеродистых случае на 0,3 мм. Для этого была изготовлена и использовалась 4-ступенчатая стеклянная (и = 1,5) плоскопараллельная пластинка с суммарным перепадом толщин, равным Ьб = 03 . 4 = 36 мм,1,51,5 -1ориентированная тонкой частью навстречу резки.8 другом случае, при резке 8 мм стали излучением С 02 лазера с помощью 5-ступенчатой пластинки из германия(п 4) суммарной толщиной 7 мм удалось выполнить обработку с поэтапным заглублением фоку 7 4 - 1са на Ь= - ( - ,) = 1,05, мм. Такая техно 4 логия позволила снизить шероховатость разрезаемых кромок с Ву80-100 мкм до йу = 40 - 50 мкм и устранить необходимость в последующей доработке кромок резов.Устройство по сравнению с известным позволяет повысить качество резки контурных деталей, снизить безвозвратные потери материалов и трудоемкость обработки в результате устранения .припусков под последующую доработку вырезанных деталей,Формула изобретения Устройство для лазерной обработки материалов, содержащее фокусирующую лин1738559 Составитель 8, РоманенкоТехред М.Моргентал Корректор Л. Бескид Ре Г, Гер аказ 1963 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина эу, установленную под линзой на ее оптической оси камеру избыточного давления для подачи газа в зону резки с прозрачной для лазерного излучения пластинкой в верхней части камеры, рабочий стол с приводами перемещения с системой ЧПУ, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества резки за счет обеспечения более равномерного перераспределения плотности лазерной мощности по толщине разреэаемой заготовки, камера снабжена механизмом вращения ее вокруг оси, параллельной оптической оси линзы, электрически связанным с системой ЧПУ 5 приводов перемещения стола, пластинка вверхней части камеры выполнена ступенчатой с количеством тп одинаковых по высоте ступеней и иэ оптического материала с коэффициентом и преломления лазерного 10 излучения.