Автоматизированная установка для газолазерной резки материалов
О П И С А Н И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советскик Социалмстнческик Республик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63 ) Дополннтельное к авт. свнд-ву {22) Заявлено 26.02.81 (21} 3252432/25-27 с прнсоедннением заявки J6 (23} Прнорнтет (5! )М. Кл. В 23 К 26/OO твеУаерстееиеыб кюмитет СССР ае делам взобретеиие в отерытвй Опубликовано 15.09.82. Бтвллетень М 34 (53) УДК 621.791.. 945. 2(088.8) Дата опублмкования описания 18.09.82 (72) Авторы изобретения В. В. Романенко, В. П. Котляров н В. С. Ковал (7т) Заявитель Киевский ордена Ленина политехнический институ нм. 50-.летия Великой Октябрьской сопиалистич (54 } АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ГАЗОПАЗЕРНОИ РЕЗКИ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к автоматизированным установкам для гаэолазерной резки материалов, предназначено для применения при газолазерном раскрое материалов н может быть использовано в различных отраслях промышленности для высокоскоростной резки различных труднообраба тываемых материалов. Известно автоматизированное устройсттв во для регулирования качества обработки при электрсфнзическом резании, состоящее нз проектора, освещающего участок реза, и оптического индикатора высоты шерохо ватостей с визуальным BbIxogoM HBH оптн- т5 коэлектронной измерительной системой (1 . Известное устройство позволяет осущест влять непрерывный оптический контроль чистоты реза при раскрое материалов с помощью плазмы, лазера н т. п. для руч- 20 ного илн автоматического регулирования температуры и скорости обработки. .Главным недостатком этого устройства является его сложность. Наиболее близка к предлагаемой установка для газолазерной резки материалов, содержащая лазер непрерывного действия, фокусирующую линзу, сопло для поддува рабочего газа в зону резки и рабочий стол с механизмом привода управленит (2 3 . Недостатком известной установки является то, что автоматизация пропесса обработки на.ней осуществляется при постони ной скорости резки и при резке деталей переменной толщины невозможно в процес« се обработки выдерживать оптимальный режим режи, что ведет либо к снижению производительности при обеспечении требуемого качесжа реза, либо к снижению качества обработки при более высоких скоростях резки, Белью изобретения является повышение качества и производительности пропесса эа счет обеспечения оптимального режима резки и устранения нестабилнности свойств луча лазера. Поставленная дель достигается тем, что в автоматизированной установке для га 3 9S806 золаэерной резки материалов, содержащей лазер непрерывного действия, фокусируюшую линзу, сопло для подачи рабочего газа в зону резки и рабочий стол с механизмами привода рабочего стола и управления скоростью привода рабочего стола, установка снабжена схемой коммутации и двумя датчиками давления, расположенными под линией реза, при этом первый дат-чик смещен относительно оси сфокусирован-,10 ного лазерного луча на расстояние, равное радиусу лазерного луча в направлении, противоположном направлению резки, а второй датчик смещен относительно первого в том me направлении на расстояние, .равное диа-15 метру выходящей из полости реза газовой струи, причем выходы датчиков через схему коммутации соединены с механизмом управления скоростью привода рабочего стола. 20 На чертеже изображена схема автоматизированной установки для гаэолазерной резки материалов. Установка включает в себя лазер непрерывного действия 1, луч 2 от которо- д го фокусируется линзой 3 на поверхность детали 4. Рабочий газ через патрубок 5 подается в сопло 6. Снизу обрабатываемой детали, установленной на рабочем столе 7 с механизмом его привода 8, не-50 посредственно под реэом расположены два датчика давления 9 и 10, например мемб« ранного или пружинного типа. Датчик 9 установлен на расстоянии D, равном радиусу сфокусированного лазерного луча от 35 его оси в направлении, противоположном направлению резки, а датчик 10 смещен по отношению к первому в том же направлении на расстояние d, равное диаметру струи рабочего газа, выходящего из по40 лости реза. Выходы обоих датчиков через схему коммутации 11 подключены ко входу механизма управления скоростью привода рабочего стола 12; позволяющего производить ручное и автоматическое регули45 рование скорости резки. Автоматизированная установка для газолазерной резки материалов работает следующим образом. Соосно со сфокусированным линзой 3 лазерным лучом 2 на обрабатываемую де50 таль 4 направляется из сопла 6 рабочий газ. С помощью механизма управления скоростью привода рабочего стола 12 вручную устанавливаею я оптимальная или близкая к ней скорость резки детали из заданного материала заданной толщины. Механизм управления скоростью привода переводят в автоматический режим рабо0 4 ты. При оптимальной скорости резки полное прорезание детали происходит за время прохождения лазерным лучом расстояния, равного диаметру сфокусированного луча. Деталь прорезается насквозь на расстоянии, равном радиусу сфокусированного лазерного луча от его оси в противоположном резке направлении. При этом выходящая из полости реза струя рабочего газа проходит между датчиками давления 9 и 10, не попадая ни на один иэ них. Для скоростей резки меньших оптимального значения полное прорезание заканчивается на расстоянии меньшем, 1 чем его радиус. Следовательно, выходящая из полости реза струя рабочего газа отклоняется от исходного положения и попадает на датчик давления 9. Датчик.срабатывает. При превышении оптимальной величины скорости резки полное прорезание не успевает произойти эа время прохождения лазерным лучом расстояния, равном его диаметру, при этом разрезание в нижних слоях материала происходит без участия лазерной энергии только лишь за счет струи рабочего газа и выносимых ею продуктов разрушения, что ведет к резкому снижению качества реза, и заканчивается на расстоянии, большем чем радиус сфокусированного .лазерного луча от его оси. В этом случае струя рабочего газа вызывает срабатывание датчика давления 10. Сигналы с датчиков давления поступают на вход схемы коммутации 11, ко- торая в зависимости от того, какой из датчиков давления (9 или 10) сработал, выдает соответствующий управляющий им« пульс на механизм управления скоростью привода рабочего стола 12, что вызывает изменение скорости перемещения рабочего стола. Причем включение датчика давления 9 ведет к возрастанию скорости движения стола и, наоборот, включение дат чика 10 «к ее снижению. После достижения оптимального значения скорости резки датчики давления отключаются, скорость перемещения стола стабилизируется. После окончания обработки, при необходимости изменения скорости резки, механизм управления скоростью привода рабочего стола переводят в ручной режим работы. Макет автоматизированной установки для гаэолаэерной резки материалов собран и испытан в лаборатории лазерной технологии КПИ. В макете использовался . СО -генератор Кардамон. Фокусирование излучения осуществлялось линзой иэ Ы с фокусным расстоянием равным 100 мм 5 958060 В в пятно ф 0,4 мм. 9 качестве рабочегь тотипу с постоянной скоростью обработки газа применялся кислород давлением 1,0-, 1,5 мlмнн. При етом наблюдалось непол. 3 0атм, котррый истекал из сопла ф 1;0мм. ное прореэание на некоторых участках реИспольэовались датчики давления мемб- за, отмечалось наличие грата вблизи кроранного типа, срабатывающие при давле- у мок реза, шероховатость поверхности реза ниях 1,0 атм и более. Сигналы от обоих повышалась до Rz. 80 мкм и более. датчиков поступали независимо друг от друга на схему коммутации, представляющуюсобой реле, включенноев депьпита Ф орм ула изоб ре т ения ния обмоток реверсивного электродвигателя постоянного тока механизма управ- Автоматизированная установка для галения скоростью привода стола, причем золазерной резки материалов, содержащая срабатывание одного из датчиков вело к лазер непрерывного действия, фокусируюподаче напряжения на соответствующую шую линзу, сопло для подачи рабочего обмотку электродвигателя. Механизм уп- 3% газа в зону резки и рабочий стол с меха- равления скоростью привода рабочего сто- низмами привода рабочего стола и управ- . ла состоит из укаэанного электродвигате- ления скоростью привода рабочего стола, ля, перемещающего в соответствующем о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с направлении ползунок реостата, регулирую- целыми повышения качества и проиэводишего поступающее на механизм привода 20. тельности процесса эа счет обеспечения рабочего стола напряжение. Перевод меха- оптимального режима резки и устранения низма управления скоростью привода в Руч- нестабильности свойств луча лазера, она ной режим работы осуществлялся отсоеди- снабжена схемой коммутации и двумя дат . пением ползунка реостата от электродви- чиками давления, причем оба датчика рас« гателя. 2S положены под линией реза, первый из них Установка проверялась на работоспособ- смещен относительно оси сфокусированного ность в различных режимах гаэолазерной лазерного луча на расстояние, Равное рарезки, при скорости обработки от 0,5 до диусу луча в направлении, нротивоположбмlмин, мощности от 0,4 до 0,8 кВт, иом направлению резки, а второй - смещен давлении режущего кислорода от 1,0 до щ,относительно первого в том же направле3,0 атм. Кроме того, обработке подверга- нии на расстояние, равное диаметру вылись различные материалы переменной ходящей из полости реза газовой струи, толщины. причем выходы да гчиков через схему комКачественная оценка выполненных ре- мутации соединены с механизмом управзов проведена при резке стали 45 пере- з пения скоростью привода рабочего стола. менной толщины, изменяющейся от 3 до 5 мм. Режимы обработки: мощность лаэер- Ис точники . информации, ного излучения 0,8 кР,т, давление режуще- принЯтые во внимание при экспеРтизе го кислорода 2,0атм, фокусирующая линза 100 мм скорость резки 1 2 5 м/мин кл. И 23 К 7/10, 12.07.76,, Шероховатость поверхности реза не хуже .. Q.T Mo004 Pz 20 мкм, грат отсутствует. с (° Юля сравнения было разрезано несколь- Croft, =jet ко образцов на модели установки по про- ИЗЪ %.3.,%} .1.14(1967),И 8,443446. 958060 Составитель Г. Чайковский Редактор С. Тимохина ТехредЛ.Пекарь Корректор М. Демчик Закаэ 6684/ Ы Тираж 1153 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москве, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
