Лазерный технологический комплекс для обработки крупногабаритных объектов

Изобретение относится к лазерному технологическому комплексу для обработки крупногабаритных объектов. Комплекс содержит технологический лазер, элементы транспортировки лазерного излучения в виде поворотных зеркал, оптико-фокусирующую головку с механизмом ее перемещения по трем координатам и технологический стол для обрабатываемого изделия. Технологический стол выполнен в виде двух установленных друг над другом платформ. Верхняя платформа выполнена подвижной в плоскости, параллельной нижней платформе. На нижней платформе установлен механизм для крепления заготовки. Верхняя платформа выполнена с возможностью обеспечения поворота на 90° относительно нижней платформы и фиксации ее в этом положении. Оптико-фокусирующая головка выполнена в виде корпуса, в полости которого расположен узел крепления сферического фокусирующего зеркала, которое расположено на его стенке. На противоположной параллельной стенке закреплено поворотное плоское зеркало на расстоянии l=F-(lndл/tgα+2Dп.з), где F - фокусное расстояние сферического зеркала, мм, dл - диаметр лазерного луча, мм, Dп.з - диаметр плоского зеркала, мм. Узел крепления выполнен с возможностью поворота его на 90°, смещения и фиксации в горизонтальном направлении относительно точки падения лазерного луча на плоское зеркало, расположенное под углом 45°. Изобретение позволяет расширить технологические возможности, повысить производительность работы лазерного комплекса и повысить качество обработки заготовок. 4 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологическому оборудованию для обработки различных изделий при помощи лазерного излучения.

Известно устройство для лазерной обработки листовых материалов, содержащее раму для размещения и закрепления обрабатываемого материала, технологический лазер, оптико-фокусирующую головку с двухкоординатной системой ее перемещения по рабочему пространству обрабатываемого изделия. Двухкоординатная система содержит две каретки, имеющие возможность перемещаться по двум взаимно перпендикулярным направлениям, поворотные зеркала и систему управления (патент РФ №2095431, по кл. С21D 1/09, от 10.11.97).

Недостатком данного устройства являются ограниченные технологические возможности устройства, позволяющие вести обработку только листового материала.

Известно также устройство для лазерной обработки материалов, содержащее технологический лазер с системой управления, стол для размещения обрабатываемого изделия с приводом вращения стола, оптический тракт с поворотными зеркалами и фокусирующий объектив (патент РФ №2121417, по кл. В23К 26/08, от 10.11.98).

Недостатком данного устройства являются ограниченные возможности устройства, не обеспечивающие обработку тел вращения и деталей сложных пространственных форм.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является лазерный технологический комплекс для обработки крупногабаритных объектов, содержащий технологический лазер, блок управления, узел поворотных зеркал, передающих лазерное излучение от технологического лазера к оптико-фокусирующей головке с механизмом ее перемещения по трем координатам, и технологический стол для обрабатываемого изделия (патент РФ №2094198, по кл. В23К 26/00, от 27.10.97).

Данное устройство позволяет уменьшить габариты оптических элементов за счет снижения длины оптического тракта, расширить технологические возможности лазерного комплекса и повысить качество лазерного излучения. Однако данный лазерный технологический комплекс обладает ограниченными технологическими возможностями и большими габаритными размерами.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в расширении технологических возможностей, повышении производительности работы лазерного комплекса, снижении габаритов и занимаемых производственных площадей и повышении качества обработки заготовок.

Поставленная задача решается за счет того, что в лазерном технологическом комплексе для обработки крупногабаритных изделий, содержащем технологический лазер, элементы транспортировки лазерного излучения в виде поворотных зеркал, оптико-фокусирующую головку с механизмом ее перемещения по трем координатам и технологический стол для обрабатываемого изделия, технологический стол выполнен в виде двух установленных друг на другом платформ, верхняя из которых выполнена подвижной в плоскости, параллельной нижней платформе, при этом на нижней платформе установлен механизм для крепления заготовки в виде тела вращения, верхняя платформа выполнена с возможностью обеспечения поворота на 90° относительно нижней платформы и фиксации ее в этом положении, а оптико-фокусирующая головка выполнена в виде корпуса, в полости которого расположен узел крепления сферического фокусирующего зеркала, расположенного на стенке узла крепления, на противоположной параллельной стенке которого закреплено поворотное плоское зеркало, причем узел крепления выполнен с возможностью поворота на 90°, смещения и фиксации его относительно точки падения лазерного луча на плоское зеркало, расположенное под углом 45°.

На фиг.1 представлен общий вид лазерного технологического комплекса для обработки крупногабаритных изделий.

На фиг.2 представлен вид по стрелке А на фиг 1.

На фиг.3 представлена конструкция технологического стола.

На фиг.4 представлен общий вид оптико-фокусирующей головки.

Лазерный технологический комплекс содержит технологический лазер 1, оптическую заслонку 2, измеритель мощности лазерного излучения 3, элементы транспортировки лазерного излучения в виде поворотных зеркал 4, 5, 6, 7, оптико-фокусирующую головку 8 с механизмом ее перемещения по трем координатам. Механизм перемещения 9 по оси «X» расположен на поперечной балке 10, которая связана с вертикальными балками 11 с возможностью их перемещения по направляющим 12, обеспечивая тем самым перемещение механизма 9 по оси «Y», а по оси «Z» перемещение механизма 9 осуществляется при помощи суппорта 13.

Лазерный технологический комплекс содержит основание 14, на котором расположен технологический стол, выполненный в виде двух, установленных друг над другом платформ 15 и 16. Верхняя платформа 16 выполнена подвижной в плоскости, параллельной нижней платформе 15 по направляющим 17. На нижней платформе 15 установлен механизм крепления 18 заготовки в виде тела вращения и выполнен в виде шпинделя и задней бабки (на чертеже условно не показаны). На верхней платформе размещаются листовой материал и изделия сложной пространственной формы. Верхняя платформа выполнена с возможностью поворота на 90° относительно нижней платформы и фиксации ее в этом положении. Управление лазерным комплексом осуществляется при помощи блока управления 20. Оптико-фокусирующая головка выполнена в виде корпуса 21, в полости которого расположен узел крепления 22 сферического фокусирующего зеркала, расположенного на стенке узла крепления, на противоположной параллельной стенке которого закреплено поворотное плоское зеркало 24 на расстоянии l=F-(lndл/tgα+2Dп.з), где F - фокусное расстояние сферического зеркала, мм; dл - диаметр лазерного луча, мм; Dп.з - диаметр плоского зеркала, мм; α - угол падения лазерного луча на плоское зеркало. Фокусное расстояние задается параметрами технологического процесса обработки изделия. Узел крепления 22 выполнен с возможностью поворота его на 90° смещения и фиксации в горизонтальном направлении относительно точки падения лазерного луча на плоское зеркало 24/1 (на фиг.4. не показано), устанавливаемое в место падения луча на зеркало 24, расположенное под углом 45°.

Лазерный технологический комплекс работает следующим образом.

Лазерное излучение от технологического лазера 1 передается через поворотные зеркала 4, 5, 6 и 7 на плоское зеркало 24 оптико-фокусирующей головки 8 и далее на сферическое зеркало 23, отражаясь от которого, оно фокусируется на поверхность обрабатываемого объекта. В режиме, определяемом физическими особенностями материала изделия, осуществляется обработка изделия закрепляемого на платформах стола.

При обработке изделия, представляющего собой тело вращения, верхняя платформа перемещается параллельно поверхности платформы 15, открывая доступ лазерного излучения от оптико-фокусирующей головки 8 на поверхность изделия. Необходимые перемещения головки 8 осуществляются при помощи механизма 9 как перемещением балок 11 по направляющим 12, так и перемещением суппорта 13.

При обработке листового материала платформа 16 может быть перемещена в положение над платформой 15 либо (в случае необходимости) повернута на 90° относительно нижней платформы.

Вертикальное положение верхней платформы является удобным, например, для прошивки отверстий. В этом случае узел крепления 22 оптико-фокусирующей головки соответственно поворачивается на угол 90°, смещается и фиксируется в горизонтальном направлении относительно точки падения лазерного луча на плоское зеркало 24/1 (на фиг.4. не показано), устанавливаемое в место падения луча на зеркало 24, расположенное под углом 45.

Предложенный лазерный технологический комплекс позволяет расширить технологические возможности, вести лазерную обработку тел вращения, листового материала, изделий сложной пространственной формы без увеличения габаритов и расширения производственных площадей, осуществляя сварку, резку, прошивку отверстий, термообработку, легирование, наплавку покрытий и другие виды лазерной обработки.

Лазерный технологический комплекс для обработки крупногабаритных изделий, содержащий технологический лазер, элементы транспортировки лазерного излучения в виде поворотных плоских зеркал, оптико-фокусирующую головку с механизмом ее перемещения по трем координатам и технологический стол для обрабатываемого изделия, отличающийся тем, что технологический стол выполнен в виде двух установленных друг над другом платформ, верхняя из которых выполнена подвижной в плоскости, параллельной нижней платформе, при этом на нижней платформе установлен механизм для крепления изделия в виде тела вращения, а верхняя платформа выполнена с возможностью обеспечения поворота на 90° относительно нижней платформы и фиксации ее в этом положении, а оптико-фокусирующая головка выполнена в виде корпуса, в полости которого расположен узел крепления сферического фокусирующего зеркала, расположенного на стенке узла крепления, на противоположной параллельной стенке которого закреплено поворотное плоское зеркало на расстоянии l=F-(lndл/tgα+2Dп.з), где F - фокусное расстояние сферического зеркала, мм; dл - диаметр лазерного луча, мм; Dп.з -диаметр плоского зеркала, мм, причем узел крепления выполнен с возможностью поворота его на 90°, смещения и фиксации в горизонтальном направлении относительно точки падения лазерного луча на плоское зеркало, расположенное под углом 45°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике лазерной термической обработки тонколистовых металлических материалов, сплавов из них, закаливающихся высокопрочных сталей, имеющих разные теплофизические свойства, и может найти применение в машиностроении, авиастроении, судостроении.

Изобретение относится к технике лазерной термической обработки тонколистовых металлических материалов, сплавов из них, закаливающихся высокопрочных сталей, имеющих разные теплофизические свойства, и может найти применение в машиностроении, авиастроении, судостроении.

Изобретение относится к технике лазерной термической обработки тонколистовых металлических материалов, сплавов из них, закаливающихся высокопрочных сталей, имеющих разные теплофизические свойства, и может найти применение в машиностроении, авиастроении, судостроении.

Изобретение относится к области лазерной обработки материалов и может быть использовано в устройствах лазерной резки, сварки, гравировки, маркировки и т.п. .

Изобретение относится к лазерной технологии, в частности к установке для лазерной обработки, которая может быть использована для различной обработки деталей с поверхностями вращения.

Изобретение относится к обработке изделия для модификации или подготовки топографии поверхности изделия или исходного материала и может найти применение в различных отраслях машиностроения и металлургии.

Изобретение относится к способам резки и скрайбирования прозрачных неметаллических материалов, преимущественно особо твердых с полупроводниковым покрытием и без него, и может использоваться в электронной промышленности.

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано для различной лазерной обработки крупногабаритных деталей с поверхностями вращения второго порядка, смещенных относительно оси вращения на случайную величину.

Изобретение относится к лазерной технологии, в частности к установкам для лазерной обработки листовых материалов, и может найти применение в различных отраслях машиностроения при раскрое плоских листов.

Изобретение относится к области лазерной обработки материалов, а именно к фигурному раскрою плоских листов с помощью лазерного излучения, и может быть использовано для изготовления деталей различной конфигурации широкой номенклатуры в машиностроении, электротехнике, авиа- и автомобилестроении и др.

Изобретение относится к способу и системе нанесения знако-графической информации на изделия и может быть использовано для лазерной маркировки, гравировки в различных отраслях техники.

Изобретение относится к способу формирования линий ослабления в частях элементов автомобильной облицовки, накрывающей устройства с пневмоподушками безопасности, для создания одного или более откидываемых лепестков окна для развертывания пневмоподушки, когда пневмоподушка накачивается.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и касается способа измерения амплитуды колебаний температуры в канале проплавления, образующемся при воздействии лазерного излучения на обрабатываемый материал. Способ включает в себя измерение временной зависимости теплового излучения, регистрируемого с тыльной по отношению к воздействующему лазерному излучению стороны обрабатываемого материала. Технический результат заключается в упрощении процесса измерений и расширении функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения колебаний температуры в глубоких каналах проплавления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к технологии обработки материалов лазерным излучением. Лазерную обработку материалов выполняют с подсветкой рабочей зоны обрабатываемого материала, частота которой отлична от частоты лазерного излучения. Пропускают отраженные от обрабатываемого материала лучи лазерного излучения и подсветку через фокусирующую линзу. Разделяют лучи лазерного излучения и подсветки посредством поворотного диахронического зеркала. Фокусируют лучи подсветки в телевизионной камере. Используют ахроматическую фокусирующую линзу, а частоту подсветки выбирают в зеленой части видимого спектра. В результате повышается качество обработки за счет получения возможности дистанционного наблюдения за качеством процесса обработки при применении сканирующих устройств. 1 ил.

Изобретение относится к способу и устройству контроля проводимого на обрабатываемой детали процесса лазерной обработки. Способ содержит следующие этапы: регистрация по меньшей мере двух текущих измеренных значений посредством по меньшей мере одного сенсора, который контролирует процесс лазерной обработки, и определение по меньшей мере двух текущих показателей из по меньшей мере двух текущих измеренных значений. По меньшей мере два текущих показателя совместно представляют текущий характерный признак в пространстве показателей. Осуществляют предоставление предопределенного множества точек в пространстве показателей и классификацию процесса лазерной обработки посредством определения положения текущего характерного признака относительно предопределенного множества точек в пространстве показателей. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к способу и устройству контроля проводимого на обрабатываемой детали процесса лазерной обработки. Способ содержит следующие этапы: регистрация по меньшей мере двух текущих измеренных значений посредством по меньшей мере одного сенсора для контроля процесса лазерной обработки, определение текущих показателей из текущих измеренных значений. Два текущих показателя совместно представляют текущий характерный признак в пространстве показателей. Выполняют предоставление предопределенного множества точек в пространстве показателей и классификацию процесса лазерной обработки посредством определения положения текущего характерного признака относительно предопределенного множества точек в пространстве показателей. По меньшей мере один сенсор содержит по меньшей мере один блок камеры, который выполняет съемку изображений камеры с различными временами выдержки и их совместно пересчитывает посредством метода высокого динамического диапазона (HDR), чтобы предоставить в качестве изображений текущих измеренных значений с высоким коэффициентом контрастности. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к лазерной обрабатывающей головке для лазерной обрабатывающей установки (варианты) и лазерной обрабатывающей установке. Лазерная головка содержит держатель (2) для узла (3) датчика, сформированный из электропроводящего материала, внешний изоляционный узел (4), изготовленный из электроизоляционного материала, такого как пластик, для электрического экранирования и внутренний изоляционный узел (5), вставленный во внешний изоляционный узел (4) в качестве экрана для излучения. Внутренний изоляционный узел (5) сформирован из металла и электрически изолирован от узла (3) датчика. В результате повышается срок службы лазерной головки, поскольку исключается повреждение узлов лазерной головки от излучения в процессе ее работы. 5 н. и 30 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к способу и устройству для лазерной резки. Согласно настоящему изобретению процессом лазерной резки управляют, используя в качестве опорного сигнала одну или несколько линий спектра испускания, характерных для излучения, испускаемого вспомогательным газом или газообразной примесью, находящейся в объеме материала, облучаемого сфокусированным лазерным лучом, сфокусированным лазерной головкой (12), при этом на основании определенного сигнала проводится корректировка по меньшей мере одного из следующих контролируемых параметров: мощность лазерного излучения, частота и коэффициент заполнения лазерных импульсов, давление вспомогательного газа, испускаемого соплом (16), являющимся частью лазерной головки (12), скорость перемещения лазерной головки (12) относительно заготовки (P), расстояние между лазерной головкой (12) и поверхностью (S) заготовки (P), и расстояние между фокусом (F) лазерного луча и поверхностью (S) заготовки (P). Техническим результатом является улучшение качества лазерной резки. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к способу сканирования трубы, предназначенной для обработки на станке для лазерной резки. Способ включает этапы, на которых: а) излучают посредством режущей головки (50) станка для лазерной резки сфокусированный лазерный луч таким образом, чтобы не происходила резка или вытравливание материала трубы (Т); b) передвигают режущую головку (50) вдоль заданного направления (х) сканирования; и с) во время перемещения режущей головки (50) вдоль направления (х) сканирования детектируют посредством соответствующих датчиков (56) излучения, отраженное или излучаемое трубой (Т), и устанавливают последовательно точка за точкой, на основе сигнала, предоставляемого датчиками (56), присутствие или отсутствие материала трубы (Т). Изобретение позволяет измерять положение точки реза на поверхности трубы независимо от положения трубы на станке для лазерной резки и от формы трубы. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области лазерного резания с нагнетанием потока продувочного газа в зону резания для удаления шлаков и газов, образующихся в процессе резания. Нагнетание продувочного газа в зону резания осуществляют с помощью импульсов газа, при этом непрерывно измеряют интенсивность отраженного из зоны резания излучения лазера и осуществляют регулирование расхода продувочного газа путем изменения частоты, давления, либо одновременно частоты и давления импульсов газа в зависимости от измеренной интенсивности, которую поддерживают на заданном минимуме. Использование изобретения позволяет повысить качество процесса резания. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к лазерному технологическому комплексу для обработки крупногабаритных объектов

Наверх