RU168922U1 - Установка для лазерной обработки кольцевым пучком - Google Patents
Установка для лазерной обработки кольцевым пучком Download PDFInfo
- Publication number
- RU168922U1 RU168922U1 RU2016125274U RU2016125274U RU168922U1 RU 168922 U1 RU168922 U1 RU 168922U1 RU 2016125274 U RU2016125274 U RU 2016125274U RU 2016125274 U RU2016125274 U RU 2016125274U RU 168922 U1 RU168922 U1 RU 168922U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- radius
- laser
- base
- laser beam
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/073—Shaping the laser spot
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к оборудованию для лазерной обработки и может быть использована для изготовления шайб из тугоплавких металлических или изоляционных неметаллических пластин.Техническим результатом полезной модели, совпадающим с задачей, на решение которой она направлена, является повышение производительности установки для лазерной обработки при изготовлении шайб.Технический результат достигается тем, что в установке для лазерной обработки кольцевым пучком, содержащей лазер и расположенные на оси лазерного пучка телескопический преобразователь диаметра лазерного пучка, состоящий из отрицательной линзы и положительной линзы, коническую линзу и фокусирующую линзу, коническая линза выполнена монолитной, состоящей из конуса с углом при его основании, рассчитываемом по уравнению, связывающему фокусное расстояние фокусирующей линзы, показатель преломления материала конической линзы и внутренний диаметр получаемой в результате обработки шайбы, и усеченного конуса с углом при его большем основании, рассчитываемом по уравнению, связывающему фокусное расстояние фокусирующей линзы, показатель преломления материала конической линзы и внешний диаметр получаемой в результате обработки шайбы, радиус меньшего основания усеченного конуса равен радиусу основания конуса, радиус большего основания усеченного конуса выполняют не менее радиуса пучка лазерного излучения после телескопического преобразователя, который рассчитывают по формуле, связывающей радиус конуса, внешний и внутренний диаметр получаемой шайбы. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к оборудованию для лазерной обработки и может быть использована для изготовления шайб из тугоплавких металлических или изоляционных неметаллических пластин.
Известна установка для лазерной обработки кольцевым пучком, содержащая последовательно установленные лазер, коническую линзу и оптическую фокусирующую систему (А.Н. Кокора, Е.А. Корнеев, Б.М. Манзон, М.Н. Орехов. Применение конической линзы для получения отверстий большого диаметра с помощью луча лазера. Физика и химия обработки материалов. 1979, №4, с. 145-147). В указанной установке лазер генерирует цилиндрический пучок, который с помощью конической линзы преобразуется в пучок кольцевого сечения, фокусируемый на обрабатываемую поверхность с помощью оптической фокусирующей системы, причем в качестве последней используется объектив с переменным фокусным расстоянием. Диаметр контура обработки определяется углом при основании конической линзы и фокусным расстоянием фокусирующей линзы. Недостатком аналога является низкая производительность установки при производстве шайб из тугоплавких металлических или изоляционных неметаллических пластин так как требуется вначале прошивка одного кольца, затем перестройка установки и прошивка второго кольца. Даже при «мгновенном» изменении фокусного расстояния линзы для получения шайбы требуется два лазерных импульса.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является установка для лазерной обработки кольцевым пучком. Патент РФ №2068328 МПК B23K 26/00. 27.10.1996. Установка содержит лазер, телескопическую систему с отрицательной и положительной линзами, две конические линзы, поворотное интерференционное зеркало, фокусирующую систему и защитную пластину. Установка предназначена для пробития кольцевых отверстий в пластинах. Данное решение принято в качестве прототипа. Недостатком также является низкая производительность при изготовлении шайб из тугоплавких металлических или изоляционных неметаллических пластин.
Техническим результатом полезной модели, совпадающим с задачей, на решение которой она направлена, является повышение производительности установки для лазерной обработки при изготовлении шайб из тугоплавких металлических или изоляционных неметаллических пластин.
Технический результат достигается тем, что в установке для лазерной обработки кольцевым пучком, содержащей лазер и расположенные на оси лазерного пучка телескопический преобразователь диаметра лазерного пучка, состоящий из отрицательной линзы и положительной линзы, коническую линзу и фокусирующую линзу, коническая линза выполнена монолитной, состоящей из конуса с углом при его основании, рассчитываемом по уравнению
где R1 - внутренний диаметр получаемой в результате обработки шайбы;
ƒ - фокусное расстояние фокусирующей линзы;
n - показатель преломления материала конической линзы и усеченного конуса с углом при его большем основании, рассчитываемом по уравнению
где R2 - внешний диаметр получаемой в результате обработки шайбы, радиус меньшего основания усеченного конуса равен радиусу основания конуса, радиус большего основания усеченного конуса выполняют не менее радиуса пучка лазерного излучения после телескопического преобразователя, который рассчитывают по формуле
где RК - радиус основания конуса.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена установка для лазерной обработки кольцевым пучком, содержащая лазер 1, телескопическую систему преобразования диаметра лазерного пучка, образованную отрицательной линзой 2 и положительной линзой 3, коническую линзу 4, выполненную монолитной из оптически прозрачного материала и функционально образованную конической линзой с углом у основания α1 и усеченной конической линзой с углом у основания α2, фокусирующую линзу 5 и обрабатываемая пластина 6. На чертеже также показаны: RК - радиус основания конуса, RP - радиус лазерного пучка после телескопической системы, R1 - внутренний диаметр получаемой в результате обработки шайбы, R2 - внешний диаметр получаемой в результате обработки шайбы.
Установка для лазерной обработки функционирует следующим образом. Генерируемый лазером 1 пучок излучения линзами 2 и 3 преобразуется в пучок диаметром RP. Центральная часть лазерного пучка конической линзой с углом при основании он преобразуется в первый расходящийся пучок, отклоненный от оптической оси на угол
где n - показатель преломления материала конической линзы.
Периферийная часть пучка конической линзой с углом при основании α2 преобразуется во второй расходящийся пучок, отклоненный от оптической оси на угол
Далее объективом 5 первый лазерный пучок на обрабатываемой пластине 6 фокусируется в окружность радиусом
где ƒ - фокусное расстояние линзы 5.
Второй лазерный пучок объективом 5 фокусируется на обрабатываемой пластине 6 в окружность радиусом
При достаточной плотности энергии в лазерном пучке происходит пробитие двух отверстий по круговому контуру радиусами R1 и R2. При этом площади испарившихся контуров при условии, что их ширина много меньше их длины, соответственно составят:
где ϕ - угол расходимости лазерного излучения. При ƒ =50 см и расходимости лазерного излучения ϕ=10-3 рад ширина контура составит 0,05 см.
Таким образом, при воздействии одного лазерного импульса получаем шайбу диаметром R2 с внутренним диаметром R1. Производительность лазерной установки повышается в два раза.
Определим характеристики установки. Из уравнений (3) и (4) определим требуемые углы у основания конической линзы:
Например, при ƒ=50 см, n=1, 5, R1=1 см, R2=2 см, получим α1=2,29°, α2=4,58°.
Определим требуемые значения RК и RP Энергия лазерного излучения, требуемая для испарения материала пластины по контурам S1 и S2 соответственно равна:
где WTR - плотность энергии лазерного излучения, требуемая для пробития сквозного отверстия в обрабатываемой пластине [Дж/см2].
Из уравнений (9) и (10) с учетом (5) и (6) получим
Если лазер 1 работает в многомодовом режиме, то распределение мощности по сечению пучка можно принять равномерным. В этом случае:
где W - плотность энергии в лазерном пучке после телескопического преобразователя.
Разделив (12) на (13), получим
После математических преобразований с учетом (11), окончательно получим
Например, при R1=1 см, R2=2 см, RК=1,5 см получим RP=2,6 см.
Таким образом, решается поставленная задача и достигается заявленный технический результат, выражающийся в увеличении производительности установки для лазерной обработки кольцевым пучком при изготовлении шайб из тугоплавких металлических или изоляционных неметаллических пластин.
Claims (10)
- Установка для лазерной обработки кольцевым пучком шайбы, содержащая лазер и расположенные на оси лазерного пучка телескопический преобразователь лазерного пучка, состоящий из отрицательной линзы и положительной линзы, линзу из оптически прозрачного материала и фокусирующую линзу, отличающаяся тем, что линза из оптически прозрачного материала выполнена монолитной из конуса с углом α1 при его основании и из усеченного конуса с углом α2 при большем основании усеченного конуса, при этом
- где R1 - внутренний диаметр получаемой шайбы;
- n - показатель преломления материала линзы из оптически прозрачного материала,
- а
- где R2 - внешний диаметр получаемой шайбы, причем радиус меньшего основания усеченного конуса равен радиусу основания конуса, a радиус большего основания усеченного конуса выполнен не менее радиуса Rp лазерного пучка после телескопического преобразователя
- где RК - радиус основания конуса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016125274U RU168922U1 (ru) | 2016-06-24 | 2016-06-24 | Установка для лазерной обработки кольцевым пучком |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016125274U RU168922U1 (ru) | 2016-06-24 | 2016-06-24 | Установка для лазерной обработки кольцевым пучком |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU168922U1 true RU168922U1 (ru) | 2017-02-28 |
Family
ID=58449495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016125274U RU168922U1 (ru) | 2016-06-24 | 2016-06-24 | Установка для лазерной обработки кольцевым пучком |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU168922U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2777831C1 (ru) * | 2022-03-23 | 2022-08-11 | Общество с ограниченной ответственностью "УралСибМонтаж" | Устройство для лазерного термоупрочнения резьбы и способ лазерного термоупрочнения резьбы |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2068328C1 (ru) * | 1990-11-26 | 1996-10-27 | Гомельский государственный университет им.Франциска Скорины | Установка для лазерной обработки кольцевым пучком |
RU2398665C1 (ru) * | 2008-12-22 | 2010-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Электроресурс" | Устройство для фокусировки излучения волоконного лазера |
US20120074110A1 (en) * | 2008-08-20 | 2012-03-29 | Zediker Mark S | Fluid laser jets, cutting heads, tools and methods of use |
RU2447979C2 (ru) * | 2009-11-05 | 2012-04-20 | Юрий Александрович Чивель | Устройство лазерной наплавки и легирования |
RU2504809C2 (ru) * | 2012-03-26 | 2014-01-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Технического Стекла" | Технологический объектив для лазерной обработки |
US8907245B2 (en) * | 2008-08-22 | 2014-12-09 | Pioneer Hi Bred International Inc | Apparatus for removal of specific seed tissue or structure for seed analysis |
-
2016
- 2016-06-24 RU RU2016125274U patent/RU168922U1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2068328C1 (ru) * | 1990-11-26 | 1996-10-27 | Гомельский государственный университет им.Франциска Скорины | Установка для лазерной обработки кольцевым пучком |
US20120074110A1 (en) * | 2008-08-20 | 2012-03-29 | Zediker Mark S | Fluid laser jets, cutting heads, tools and methods of use |
US8907245B2 (en) * | 2008-08-22 | 2014-12-09 | Pioneer Hi Bred International Inc | Apparatus for removal of specific seed tissue or structure for seed analysis |
RU2398665C1 (ru) * | 2008-12-22 | 2010-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Электроресурс" | Устройство для фокусировки излучения волоконного лазера |
RU2447979C2 (ru) * | 2009-11-05 | 2012-04-20 | Юрий Александрович Чивель | Устройство лазерной наплавки и легирования |
RU2504809C2 (ru) * | 2012-03-26 | 2014-01-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Технического Стекла" | Технологический объектив для лазерной обработки |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2777831C1 (ru) * | 2022-03-23 | 2022-08-11 | Общество с ограниченной ответственностью "УралСибМонтаж" | Устройство для лазерного термоупрочнения резьбы и способ лазерного термоупрочнения резьбы |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111505831B (zh) | 一种焦斑焦深可变贝塞尔光束激光加工系统及方法 | |
CN104148802B (zh) | 光束形成装置及其形成方法 | |
JP6373421B2 (ja) | ほぼコリメートされたビームを焦束するための光学素子の配置構造 | |
CN106526872B (zh) | 一种透射式激光光束整形系统 | |
CN1665637A (zh) | 具有两个旋转三棱镜的光束成型单元和具有一个这种光束成型单元并用于引入光线能量到一个由弱吸收材料构成的工件中的装置 | |
CN203365805U (zh) | 产生尺寸可调局域空心光束的光学系统 | |
CN104570341B (zh) | 一种在圆锥透镜阴影区合成无衍射光束的方法和装置 | |
CN104155771A (zh) | 一种半导体激光器中微光学透镜实现精密装调的在线监测装置及其使用方法 | |
CN108983428B (zh) | 一种减小激光聚焦光斑尺寸的方法及装置 | |
RU168922U1 (ru) | Установка для лазерной обработки кольцевым пучком | |
CN109343290A (zh) | 一种基于共线天线阵辐射理论构建可控的光针阵列方法 | |
KR20170019855A (ko) | 베셀 빔 레이저 가공효율 증대를 위한 다중각도 액시콘 렌즈 | |
WO2011041493A3 (en) | Apparatus and method for generating high-intensity optical pulses with an enhancement cavity | |
CN105807433B (zh) | 一种产生部分相干Hollow Beam的光学系统 | |
CN102419478B (zh) | 长距离近似无衍射光束的产生装置 | |
CN102681172A (zh) | 一种用于产生超长光管场的离散式复振幅光瞳滤波器 | |
RU162815U1 (ru) | Установка для лазерной обработки | |
RU181311U1 (ru) | Формирователь набора рентгеновских микропучков | |
Polynkin | Intense femtosecond shaped laser beams for writing extended structures inside transparent dielectrics | |
RU174838U1 (ru) | Установка для лазерной обработки | |
CN218216085U (zh) | 一种弹药激光销毁装置 | |
CN218732381U (zh) | 一种弹药激光销毁装置 | |
Currie et al. | Customised low-angle refractive diffusers for high power laser applications | |
JP6359768B2 (ja) | 複合レーザーシステム | |
CN116661134B (zh) | 基于超透镜产生聚焦杂化偏振矢量光束的光链生成方法 |