RU165022U1

RU165022U1 - DEVICE FOR LASER PROCESSING

Info

Publication number: RU165022U1
Application number: RU2015142083/02U
Authority: RU
Inventors: Виктор Николаевич Мышковец; Александр Васильевич Максименко; Игорь Леонидович Полторан; Георгий Александрович Баевич; Петр Петрович Усов; Сергей Николаевич Юркевич; Иван Михайлович Ващенко; Иосиф Викторович Лапич
Original assignee: Открытое акционерное общество "558 Авиационный ремонтный завод"
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2016-09-27

Abstract

1. Устройство для лазерной обработки, содержащее лазер, блок управления, газолазерный резак, включающий неподвижную корпусную часть с установленным в ней поворотным зеркалом и подвижную часть, включающую цилиндрический корпус, фокусирующий объектив, размещенное под ним защитное стекло, насадку со штуцером подачи технологического газа, соединенную с цилиндрическим корпусом резьбовым соединением, а также средство вертикального перемещения подвижной части, съемную механическую опору и уравновешивающий узел, включающий связанные между собой упругий элемент и два кронштейна, один из которых закреплен на неподвижной корпусной части, а другой - на цилиндрическом корпусе, отличающееся тем, что оно снабжено коллиматором лазерного луча, установленным между лазером и поворотным зеркалом, и поджимным кольцом, при этом насадка выполнена с цилиндрическим ступенчатым отверстием и снабжена втулкой, размещенной в ступенчатом отверстии насадки и выполненной с внутренней конусообразной поверхностью или внутренней поверхностью в виде цилиндра, переходящего в конус, причем во втулке выполнен по крайней мере один ряд симметрично расположенных газораспределительных отверстий, оси которых направлены под углом к оси втулки в центральную часть нижней поверхности защитного стекла, и количество которых в каждом ряду равно, по крайней мере, двум, и во втулке выполнена кольцевая канавка, образующая между втулкой и внутренней цилиндрической поверхностью насадки полость для распределения газа по отверстиям, связанная со штуцером подачи технологического газа, причем поджимное кольцо размещено между втулкой и защитным стеклом, а защитное1. A laser processing device comprising a laser, a control unit, a gas laser cutter, including a fixed body part with a rotary mirror mounted therein and a movable part including a cylindrical body, a focusing lens, a protective glass placed beneath it, a nozzle with a process gas supply fitting, connected to the cylindrical body by a threaded connection, as well as means for vertical movement of the moving part, a removable mechanical support and a balancing assembly, including a two elastic element and two brackets, one of which is mounted on a fixed casing, and the other on a cylindrical casing, characterized in that it is equipped with a laser beam collimator mounted between the laser and the swivel mirror, and a compression ring, while the nozzle is made with a cylindrical a stepped hole and provided with a sleeve located in the stepped hole of the nozzle and made with an inner conical surface or an inner surface in the form of a cylinder turning into a cone, and in the sleeve at least one row of symmetrically arranged gas distribution holes is made, the axes of which are directed at an angle to the axis of the sleeve into the central part of the lower surface of the protective glass, and the number of which in each row is at least two, and an annular groove is made in the sleeve, forming between the sleeve and the inner cylindrical surface of the nozzle, a cavity for distributing gas through the holes, connected with the process gas supply fitting, the compression ring being placed between the sleeve and the protective glass m, and protective

Description

Полезная модель относится к устройствам для лазерной обработки материалов, конкретно к газолазерной резке материалов в импульсном и непрерывном режимах работы технологическими лазерами.The invention relates to devices for laser processing of materials, specifically to gas-laser cutting of materials in pulsed and continuous modes of operation by technological lasers.

Известно устройство для лазерной обработки, содержащее лазер, блок управления, газолазерный резак, включающий неподвижную корпусную часть с установленной в ней поворотным зеркалом и подвижную часть, включающую цилиндрический корпус, фокусирующий объектив, насадку со штуцером подачи технологического газа, соединенную с цилиндрическим корпусом, а также средство вертикального перемещения подвижной части, съемную механическую опору и уравновешивающий узел [1].A device for laser processing, comprising a laser, a control unit, a gas laser cutter, comprising a fixed body part with a rotary mirror installed in it and a movable part including a cylindrical body, a focusing lens, a nozzle with a process gas supply fitting connected to the cylindrical body, is also known. means of vertical movement of the moving part, a removable mechanical support and balancing node [1].

Известное устройство не обеспечивает эффективное охлаждение и защиту фокусирующей линзы объектива от попадания на нее продуктов испарения и других мелких частиц из зоны обработки. В результате этого лазерный луч частично поглощается микрочастицами загрязнений, осаждаемых на поверхности фокусирующей линзы, при этом линза нагревается, и так как температурный коэффициент показателя преломления имеет положительный знак, фокусное расстояние изменяется, размер пучка лазерного излучения в зоне обработки увеличивается, и качество обработки ухудшается.The known device does not provide effective cooling and protection of the focusing lens of the lens from getting on it the products of evaporation and other small particles from the processing zone. As a result of this, the laser beam is partially absorbed by the microparticles of impurities deposited on the surface of the focusing lens, the lens heats up, and since the temperature coefficient of the refractive index has a positive sign, the focal length changes, the size of the laser beam in the processing zone increases, and the quality of processing deteriorates.

Для обеспечения высокого качества лазерной обработки необходимо периодически заменять загрязненную линзу новой, осуществлять регулировку положения линзы относительно оптической оси, что приводит к снижению производительности и качества.To ensure high quality laser processing, it is necessary to periodically replace a contaminated lens with a new one, and adjust the position of the lens relative to the optical axis, which leads to a decrease in productivity and quality.

Кроме того, известное устройство не позволяет регулировать плотность мощности в зоне обработки материала и тем самым снижает производительность и качество обработки.In addition, the known device does not allow you to adjust the power density in the processing zone of the material and thereby reduces the productivity and quality of processing.

Другим недостатком известного устройства является небольшой ресурс работы механической опоры, ее контактирующего с поверхностью детали щупа, выполненного из листового материала.Another disadvantage of the known device is the small resource of the mechanical support, which is in contact with the surface of the probe, made of sheet material.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является устройство для лазерной обработки, содержащее лазер, блок управления, газолазерный резак, включающий неподвижную корпусную часть с установленным в ней поворотным зеркалом и подвижную часть, включающую цилиндрический корпус, фокусирующий объектив, размещенное под ним защитное стекло, насадку со штуцером подачи технологического газа, соединенную с цилиндрическим корпусом резьбовым соединением, а также средство вертикального перемещения подвижной части, съемную механическую опору и уравновешивающий узел, выполненный в виде, связанных между собой, упругого элемента и двух кронштейнов, один из которых закреплен на неподвижной корпусной части, а другой на цилиндрическом корпусе [2].The closest in technical essence and the achieved result to the claimed utility model is a laser processing device comprising a laser, a control unit, a gas laser cutter including a fixed body part with a rotary mirror installed in it and a movable part including a cylindrical body, a focusing lens placed under a protective glass, a nozzle with a process gas supply fitting connected to a cylindrical body by a threaded connection, and also a vertical movings of the movable part, a removable mechanical support and a balancing assembly made in the form of interconnected elastic element and two brackets, one of which is fixed to the stationary case and the other to the cylindrical case [2].

Известное устройство содержит защитное стекло, установленное под линзой, которое предохраняет линзу от попадания на нее продуктов деструкции из зоны обработки, и тем самым увеличивает срок службы линзы. Вместе с тем, поток газа, подаваемый штуцером в газовую камеру перпендикулярно ее продольной оси, не обеспечивает эффективное охлаждение и защиту стекла от попадания на него продуктов испарения и других мелких частиц с зоны обработки. Загрязняющие вещества оседают на поверхности защитного стекла, преимущественно в его центральной части, что приводит к поглощению лазерного излучения защитным стеклом, его нагреву и как следствие, повреждению защитного стекла.The known device contains a protective glass mounted under the lens, which protects the lens from contact with degradation products from the treatment area, and thereby increases the service life of the lens. At the same time, the gas flow supplied by the nozzle into the gas chamber perpendicular to its longitudinal axis does not provide effective cooling and protection of the glass from evaporation products and other small particles from the treatment zone. Pollutants settle on the surface of the protective glass, mainly in its central part, which leads to the absorption of laser radiation by the protective glass, its heating and, as a consequence, damage to the protective glass.

Для обеспечения высокого качества лазерной обработки необходимо периодически очищать или заменять загрязненное защитное стекло новым. Это приводит к дорогостоящему простою и снижению производительности.To ensure high quality laser processing, it is necessary to periodically clean or replace contaminated safety glass with a new one. This results in costly downtime and reduced productivity.

Недостатком известного устройства также является то, что защитное стекло выполнено круглым и размещено во внутренней полости устройства, что усложняет конструкцию, увеличивает время ее наладки, так как при замене защитного стекла необходимо производить разборку и сборку устройства.A disadvantage of the known device is that the protective glass is made round and placed in the internal cavity of the device, which complicates the design, increases the setup time, since when replacing the protective glass, it is necessary to disassemble and assemble the device.

Также, для изготовления круглого защитного стекла требуется специальное оборудование и оснастка.Also, for the manufacture of round protective glass requires special equipment and accessories.

Кроме этого, известное устройство не позволяет регулировать плотность мощности в зоне обработки при лазерной обработке детали и материала и тем самым снижает производительность и качество обработки.In addition, the known device does not allow you to adjust the power density in the processing zone during laser processing of the part and material and thereby reduces the productivity and quality of processing.

Кроме того, недостатком известного устройства является недостаточно длительный ресурс работы механической опоры не смотря на то, что нижняя ее часть, соприкасающаяся с обрабатываемой поверхностью, выполненна из износоустойчивого материала.In addition, a disadvantage of the known device is the insufficiently long service life of the mechanical support, despite the fact that its lower part in contact with the surface being machined is made of wear-resistant material.

Все эти недостатки усложняют конструкцию устройства, увеличивают время ее наладки, уменьшают ресурс работы устройства, снижают производительность и качество обработки.All these disadvantages complicate the design of the device, increase the setup time, reduce the life of the device, reduce productivity and processing quality.

Технической задачей полезной модели является создание простого по конструкции и наладке устройства для лазерной обработки, увеличение ресурса его работы, а также повышение технологических возможностей, производительности и качества обработки.The technical task of the utility model is to create a laser-processing device that is simple in design and commissioning, increase its working life, and also increase technological capabilities, productivity and quality of processing.

Технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью, заключается:The technical result achieved by the claimed utility model is:

- в возможности регулирования плотности мощности в зоне обработки;- the possibility of regulating the power density in the processing zone;

- в охлаждении защитного стекла в зоне прохождения сфокусированного луча, а также предотвращении загрязнения защитного стекла продуктами испарения из зоны обработки;- in cooling the protective glass in the zone of passage of the focused beam, as well as preventing contamination of the protective glass with evaporation products from the processing zone;

- в упрощении конструкции и сокращении времени наладки;- to simplify the design and reduce setup time;

- в улучшении условий его эксплуатации.- to improve the conditions of its operation.

Заявляемый технический результат достигается тем, что устройство для лазерной обработки, содержащее лазер, блок управления, газолазерный резак, включающий неподвижную корпусную часть с установленным в ней поворотным зеркалом и подвижную часть, включающую цилиндрический корпус, фокусирующий объектив, размещенное под ним защитное стекло, насадку со штуцером подачи технологического газа, соединенную с цилиндрическим корпусом резьбовым соединением, а также средство вертикального перемещения подвижной части, съемную механическую опору и уравновешивающий узел, выполненный в виде связанных между собой упругого элемента и двух кронштейнов, один из которых закреплен на неподвижной корпусной части, а другой на цилиндрическом корпусе, согласно полезной модели, снабжено коллиматором лазерного луча, установленным между лазером и поворотным зеркалом, насадка выполнена с цилиндрическим ступенчатым отверстием и снабжена размещенной в нем втулкой, выполненной или с внутренней конусообразной поверхностью или внутренней поверхностью в виде цилиндра, переходящего в конус, и, по крайней мере, с одним рядом симметрично расположенных газораспределительных отверстий, оси которых направлены под углом к оси втулки в центральную часть нижней поверхности защитного стекла, при этом количество отверстий в каждом ряду равно, по крайней мере, двум, и кольцевой канавкой, образующей с внутренней цилиндрической поверхностью насадки полость для распределения газа по отверстиям во втулке, связанную со штуцером подачи технологического газа и поджимным кольцом, размещенным между втулкой и защитным стеклом, при этом защитное стекло выполнено в виде прямоугольной пластины и установлено в выполненном в цилиндрическом корпусе сквозном пазу.The claimed technical result is achieved in that the laser processing device comprising a laser, a control unit, a gas laser cutter, including a fixed body part with a rotary mirror installed in it and a movable part, including a cylindrical body, a focusing lens, a protective glass placed under it, a nozzle with a process gas supply fitting connected to a cylindrical body by a threaded connection, as well as a means of vertical movement of the moving part, a removable mechanical support a balancing assembly made in the form of interconnected elastic element and two brackets, one of which is mounted on a fixed casing, and the other on a cylindrical casing, according to a utility model, is equipped with a laser beam collimator mounted between the laser and the rotary mirror, the nozzle is made with a cylindrical a stepped hole and provided with a sleeve housed in it, made either with an inner conical surface or an inner surface in the form of a cylinder turning into a cone, and, by At least, with one row of symmetrically arranged gas distribution holes, the axes of which are directed at an angle to the axis of the sleeve into the central part of the lower surface of the protective glass, the number of holes in each row equal to at least two, and an annular groove forming with an inner cylindrical the surface of the nozzle, a cavity for distributing gas over the holes in the sleeve, connected to the process gas supply fitting and a compression ring placed between the sleeve and the protective glass, while the protective stack The bar is made in the form of a rectangular plate and is installed in a through groove made in a cylindrical body.

Кроме того, механическая опора выполнена в виде кольца с шариковым вкладышем опорного подшипника, установленным в торцевой части кольца, и связана с насадкой.In addition, the mechanical support is made in the form of a ring with a ball liner of a thrust bearing mounted in the end part of the ring and connected with the nozzle.

Кроме того, коллиматор лазерного луча выполнен в виде двухлинзового телескопа, содержащего отрицательную и положительную линзы, при этом положительная линза установлена с возможностью перемещения вдоль ее оптической оси.In addition, the laser beam collimator is made in the form of a two-lens telescope containing negative and positive lenses, while the positive lens is mounted with the ability to move along its optical axis.

Кроме того, средство вертикального перемещения подвижной части выполнено в виде связанных между собой винтовой пары, содержащей винт и гайку, и двух кронштейнов один из которых смонтирован на цилиндрическом корпусе подвижной корпусной части, а второй на неподвижной корпусной, причем в кронштейне связанном с неподвижной частью, выполнены отверстие или паз, имеющие размеры больше диаметра винта.In addition, the means of vertical movement of the movable part is made in the form of interconnected screw pairs containing a screw and a nut, and two brackets, one of which is mounted on the cylindrical body of the movable housing part, and the second on the stationary housing, and in the bracket connected to the fixed part, made a hole or groove having dimensions larger than the diameter of the screw.

Кроме того, уравновешивающий узел выполнен с натяжным узлом, размещенным в кронштейне подвижной части и связанным с упругим элементом.In addition, the balancing node is made with a tension node placed in the bracket of the movable part and connected with the elastic element.

Кроме того, поджимное кольцо выполнено из фторопласта.In addition, the compression ring is made of fluoroplastic.

Кроме того, защитное стекло выполнено из кварцевого стекла.In addition, the protective glass is made of quartz glass.

Сущность заявляемой полезной модели устройства для лазерной обработки заключается в следующем.The essence of the claimed utility model of the device for laser processing is as follows.

Снабжение устройства для лазерной обработки коллиматором лазерного луча, расположенным между лазером и поворотным зеркалом, позволяет регулировать плотность мощности в зоне обработки и тем самым повышает технологические возможности, производительность и качество обработки.The supply of the laser processing device with a laser beam collimator located between the laser and the rotary mirror allows you to adjust the power density in the processing zone and thereby increases the technological capabilities, productivity and quality of processing.

Выполнение насадки с цилиндрическим ступенчатым отверстием и размещение в нем втулки, у которой внутренняя поверхность выполнена конусообразной или в виде цилиндра, переходящего в конус, содержащей, по крайней мере, один ряд симметрично расположенных газораспределительных отверстий, количество которых в каждом ряду равно, по крайней мере, двум, снабжение втулки кольцевой канавкой, образующей с внутренней цилиндрической поверхностью насадки полость для распределения газа по отверстиям во втулке, связанную со штуцером подачи технологического газа, позволяет эффективно охлаждать защитное стекло в зоне прохождения сфокусированного луча, а также эффективно предотвращать загрязнение защитного стекла продуктами испарения из зоны обработки, увеличивает срок эксплуатации, производительность и качество обработки.The implementation of the nozzle with a cylindrical stepped hole and placing a sleeve in it, on which the inner surface is conical or in the form of a cylinder turning into a cone containing at least one row of symmetrically arranged gas distribution holes, the number of which in each row is equal to at least , two, supplying the sleeve with an annular groove forming a cavity with the internal cylindrical surface of the nozzle for distributing gas over the holes in the sleeve associated with the process supply fitting eskogo gas can effectively cool the cover glass in the area of the passage of the focused beam, as well as to effectively prevent contamination of the protective glass evaporation products from the treatment area, increases the service life, productivity and quality of treatment.

Снабжение устройства для лазерной обработки поджимным кольцом, размещенным между втулкой и защитным стеклом, выполнение защитного стекла в виде прямоугольной пластины и установление в выполненном в цилиндрическом корпусе сквозном пазу упрощает конструкцию и сокращает время наладки, что повышает производительность.Providing a laser processing device with a compression ring located between the sleeve and the protective glass, making the protective glass in the form of a rectangular plate and installing a through groove in the cylindrical body simplifies the design and reduces setup time, which increases productivity.

Выполнение механической опоры в виде кольца с шариковым вкладышем опорного подшипника, установленным в торцевой части кольца, и связанной с насадкой, повышает ресурс работы устройства.The implementation of the mechanical support in the form of a ring with a ball liner of the thrust bearing installed in the end part of the ring and associated with the nozzle increases the service life of the device.

Выполнение коллиматора лазерного луча в виде двухлинзового телескопа, содержащего отрицательную и положительную линзы, и размещение положительной линзы с возможностью перемещения вдоль ее оптической оси упрощает достижение оптимальной плотности мощности в зоне обработки; и тем самым повышается эффективность и качество.The implementation of the collimator of the laser beam in the form of a two-lens telescope containing negative and positive lenses, and the placement of the positive lens with the ability to move along its optical axis makes it easier to achieve the optimal power density in the processing zone; and thereby increasing efficiency and quality.

Выполнение средства вертикального перемещения подвижной части в виде связанных между собой винтовой пары и двух кронштейнов, один из которых смонтирован на цилиндрическом корпусе подвижной корпусной части, а второй на неподвижной корпусной, причем в кронштейне связанном с неподвижной частью, выполнены отверстие или паз, имеющие размеры больше диаметра винта, упрощает конструкцию и его наладку.The implementation of the means of vertical movement of the moving part in the form of interconnected screw pairs and two brackets, one of which is mounted on the cylindrical body of the moving body part, and the second on the stationary case, and in the bracket connected to the fixed part, a hole or groove having dimensions larger diameter of the screw, simplifies the design and its adjustment.

Выполнение уравновешивающего узла с натяжным узлом, размещенным в кронштейне подвижной части и связанным с упругим элементом, позволяет точно скомпенсировать вес подвижной части устройства.The implementation of the balancing node with a tension node located in the bracket of the movable part and connected with the elastic element, allows you to accurately compensate for the weight of the movable part of the device.

Сопоставление заявляемого технического решения с прототипом показывает, что оно отличается от прототипа следующими признаками:A comparison of the proposed technical solution with the prototype shows that it differs from the prototype in the following features:

- устройство снабжено коллиматором лазерного луча, установленным между лазером и поворотным зеркалом; - the device is equipped with a laser beam collimator mounted between the laser and the swivel mirror;

- насадка выполнена с цилиндрическим ступенчатым отверстием, в котором размещена втулка, выполненная или с внутренней конусообразной поверхностью или с внутренней поверхностью в виде цилиндра, переходящего в конус, и, по крайней мере, с одним рядом симметрично расположенных газораспределительных отверстий, оси которых направлены под углом к оси втулки в центральную часть защитного стекла;- the nozzle is made with a cylindrical stepped hole in which a sleeve is placed, made either with an internal conical surface or with an internal surface in the form of a cylinder turning into a cone, and at least with one row of symmetrically arranged gas distribution holes, the axes of which are angled to the axis of the sleeve in the Central part of the protective glass;

- количество отверстий в каждом ряду равно, по крайней мере, двум;- the number of holes in each row is equal to at least two;

- втулка снабжена кольцевой канавкой, образующей с внутренней цилиндрической поверхностью насадки и связанную со штуцером подачи технологического газа полость для распределения газа по отверстиям во втулке;- the sleeve is provided with an annular groove forming a cavity with an internal cylindrical surface of the nozzle and a cavity for distributing gas through the holes in the sleeve;

- поджимным кольцом, размещенным между втулкой и защитным стеклом, при этом защитное стекло выполнено в виде прямоугольной пластины и установлено в выполненном в цилиндрическом корпусе сквозном пазу.- a compression ring located between the sleeve and the protective glass, while the protective glass is made in the form of a rectangular plate and is installed in a through groove made in a cylindrical body.

Отличительные от прототипа признаки для специалиста явным образом не следуют из уровня техники.Distinctive features from the prototype signs for the specialist explicitly do not follow from the prior art.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного устройства для газолазерной резки материалов отсутствуют.The analysis of the prior art by the applicant has made it possible to establish that there are no analogs characterized by sets of features identical to all the features of the claimed device for gas-laser cutting of materials.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».Thus, the claimed technical solution meets the condition of patentability "novelty."

Изложенная сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены:The stated essence of the claimed utility model is illustrated by drawings, on which are presented:

фиг. 1 - общий вид устройства для лазерной обработки;FIG. 1 is a general view of a laser processing apparatus;

фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Устройство для лазерной обработки (фиг. 1) содержит лазер 1, блок управления (не показан), газолазерный резак, включающий неподвижную корпусную часть 2 с установленным в ней поворотным зеркалом 3 и подвижную часть, включающую цилиндрический корпус 4; фокусирующий объектив 5, защитное стекло 6, прокладку 7 из упругого материала, насадку 8 со штуцером 9 подачи технологического газа, соединенную с цилиндрическим корпусом 4 резьбовым соединением.FIG. 2 is a section AA in FIG. 1. The device for laser processing (Fig. 1) contains a laser 1, a control unit (not shown), a gas-laser cutter, including a fixed body part 2 with a pivoting mirror 3 installed in it and a movable part including a cylindrical body 4; a focusing lens 5, a protective glass 6, a gasket 7 made of elastic material, a nozzle 8 with a nozzle 9 for supplying process gas, connected to the cylindrical body 4 by a threaded connection.

Прокладка 7, контактирующая с защитным стеклом 6, размещена в кольцевой канавке, выполненной в торцевой части цилиндрического корпуса 4.The gasket 7 in contact with the protective glass 6 is placed in an annular groove made in the end part of the cylindrical body 4.

Устройство также содержит средство 10 вертикального перемещения подвижной части, съемную механическую опору 11 и уравновешивающий узел 12, выполненный в виде связанных между собой упругого элемента 13, и двух кронштейнов 14 и 15.The device also contains means 10 for vertical movement of the moving part, a removable mechanical support 11 and a balancing assembly 12, made in the form of interconnected elastic element 13, and two brackets 14 and 15.

Кронштейн 14 закреплен на неподвижной корпусной части 2, а кронштейн 15 на цилиндрическом корпусе 4 подвижной части. Упругий элемент 13, выполнен в виде пружины растяжения. Устройство снабжено коллиматором 16 лазерного луча, установленным между лазером 1 и поворотным зеркалом 3 на оптической оси лазера 1. Насадка 8 выполнена с цилиндрическим ступенчатым отверстием и соединена с цилиндрическим корпусом 4 резьбовым соединением. Насадка 8 снабжена размещенной в ее ступенчатом отверстии втулкой 17, выполненной с внутренней конусообразной поверхностью или внутренней поверхностью в виде цилиндра, переходящего в конус. Во втулке 17 выполнен, по крайней мере, один ряд симметрично расположенных газораспределительных отверстий 18, оси которых направлены под углом к оси втулки 17 в центральную часть нижней поверхности защитного стекла 6, при этом количество отверстий 18 в каждом ряду втулки 17 равно, по крайней мере, двум. Втулка 17 выполнена с кольцевой канавкой образующей с внутренней цилиндрической поверхностью насадки 8 и связанную со штуцером 9 подачи технологического газа полость 19 для распределения газа по отверстиям 18 втулки 17. Устройство снабжено поджимным кольцом 20, размещенным между втулкой 17 и защитным стеклом 6. Защитное стекло 6 выполнено в виде прямоугольной пластины и установлено в выполненном в цилиндрическом корпусе 4 сквозном пазу (фиг. 2). Механическая опора 11 выполнена в виде кольца 21 с установленным в его торцевой части шариковым вкладышем 22 опорного подшипника, и связана с насадкой 8 винтами 23, установленными в открытых пазах, выполненных в кольце 21. Коллиматор 16 лазерного луча выполнен в виде двухлинзового телескопа, содержащего отрицательную 24 и положительную линзы 25, при этом положительная линза 25 установлена с возможностью перемещения вдоль ее оптической оси. Средство 10 вертикального перемещения подвижной части выполнено в виде связанных между собой винтовой пары, содержащей винт 26 и гайку 27, и двух кронштейнов 28 и 29. Кронштейн 28 смонтирован на цилиндрическом корпусе 4 подвижной корпусной части, а кронштейн 29 на неподвижной корпусной части 2, причем в кронштейне 29, связанном с неподвижной корпусной частью 2, выполнены отверстие или паз, имеющие размеры больше диаметра винта 26. Уравновешивающий узел 12 выполнен с натяжным элементом 30, связанным с упругим элементом 13, и зажимным винтом 31, размещенным в кронштейне 15 подвижной части. В неподвижной корпусной части 2 установлены шариковые направляющие 32, по которым свободно перемещается цилиндрический корпус 4 подвижной части. На выходном конце втулки 17 размещен съемный наконечник 33, выполненный с коническим соплом, при этом диаметры внутренней конической поверхности втулки 17 и съемного наконечника 33 в зоне сопряжения совпадают. Поджимное кольцо 20 выполнено из фторопласта. Защитное стекло 6 выполнено из кварцевого стекла.The bracket 14 is mounted on the fixed body part 2, and the bracket 15 on the cylindrical body 4 of the movable part. The elastic element 13 is made in the form of a tension spring. The device is equipped with a laser beam collimator 16 mounted between the laser 1 and the rotary mirror 3 on the optical axis of the laser 1. The nozzle 8 is made with a cylindrical step hole and is connected to the cylindrical body 4 by a threaded connection. The nozzle 8 is equipped with a sleeve 17 located in its stepped hole, made with an inner conical surface or an inner surface in the form of a cylinder turning into a cone. At least one row of symmetrically arranged gas distribution holes 18 is made in the sleeve 17, the axes of which are directed at an angle to the axis of the sleeve 17 to the central part of the lower surface of the protective glass 6, while the number of holes 18 in each row of the sleeve 17 is equal to at least two. The sleeve 17 is made with an annular groove forming with the inner cylindrical surface of the nozzle 8 and a cavity 19 for connecting the gas through the holes 18 of the sleeve 17 connected to the nozzle 9 of the process gas supply. The device is equipped with a compression ring 20 located between the sleeve 17 and the protective glass 6. Protective glass 6 made in the form of a rectangular plate and installed in a through groove made in a cylindrical body 4 (Fig. 2). The mechanical support 11 is made in the form of a ring 21 with a ball bearing insert 22 installed in its end portion and is connected to the nozzle 8 by screws 23 installed in open grooves made in the ring 21. The laser beam collimator 16 is made in the form of a two-lens telescope containing a negative 24 and a positive lens 25, while the positive lens 25 is mounted with the possibility of movement along its optical axis. The tool 10 for the vertical movement of the moving part is made in the form of interconnected screw pairs containing a screw 26 and a nut 27, and two brackets 28 and 29. The bracket 28 is mounted on a cylindrical housing 4 of the movable housing, and the bracket 29 on the stationary housing 2 in the bracket 29 associated with the fixed body part 2, a hole or groove is made having dimensions larger than the diameter of the screw 26. The balancing unit 12 is made with a tensioning element 30 connected to the elastic element 13 and a clamping screw 31 placed in the bracket 15 of the movable part. In the stationary body part 2, ball guides 32 are installed along which the cylindrical body 4 of the moving part freely moves. At the output end of the sleeve 17 there is a removable tip 33 made with a conical nozzle, while the diameters of the inner conical surface of the sleeve 17 and the removable tip 33 in the mating zone are the same. The compression ring 20 is made of fluoroplastic. The protective glass 6 is made of quartz glass.

Обрабатываемая заготовка обозначена цифрой 34.The workpiece to be processed is indicated by the number 34.

Устройство для лазерной обработки работает следующим образом.A device for laser processing works as follows.

Обрабатываемую заготовку 34 устанавливают под газолазерный резак. Размещают в сквозном пазу цилиндрического корпуса 4 подвижной части защитное стекло 6, выполненное в виде прямоугольной пластины. Для этого соединяют насадку 8 с цилиндрическим корпусом 4 резьбовым соединением и вращая насадку 8 поджимным кольцом 20, герметизируют внутреннюю полость втулки 17, прижимая втулкой 17 кольцо 20 к защитному стеклу 6 и, соответственно, защитное стекло 6 через прокладку 7 к верхней поверхности сквозного паза. Затем устанавливают механическую опору 11 на насадке 8 и закрепляют ее винтами 23. Винтовой парой средства 10, вращая гайку 27 и воздействуя гайкой 27 на верхнюю поверхность кронштейна 29, перемещают подвижную часть с компонентами газолазерного резака вниз до соприкосновения шариков механической опоры 11 с поверхностью обрабатываемой заготовки 34. Выставляют заданный зазор между торцом съемного наконечника 33 и обрабатываемой заготовкой 34, перемещая механическую опору 11 вдоль оси насадки 8, и фиксируют винтами 23. Уравновешивающим узлом 12 компенсируют вес подвижной части газолазерного резака. Для этого регулируют усилие упругого элемента 13, путем перемещения в кронштейне 15 натяжного элемента 30 и фиксации его в заданном положении зажимным винтом 31. Далее осуществляют резку заготовки 34. Направляют лазером 1 лазерный луч в коллиматор 16 и осуществляют коллимацию лазерного луча, т.е. его преобразование в параллельный пучок, путем перемещения положительной линзы 25 вдоль ее оптической оси. Далее лазерный луч через поворотное зеркало 3, фокусирующий объектив 5, защитное стекло 6 и сопло наконечника 33 попадает на поверхность обрабатываемой заготовки 34. Одновременно через штуцер 9 подают технологический газ в полость 19 и из полости 19 отверстиями 18 втулки 17 направляют его под углом к оси втулки 17 в сторону защитного стекла 6, в его центральную часть. Технологический газ подают в центральную часть нижней поверхности защитного стекла 6 одним или несколькими рядами газораспределительных отверстий 18, при этом количество симметрично расположенных отверстий 18 в каждом ряду равно, по крайней мере, двум. Перемещают заготовку 34 и потоком технологического газа и лазерным лучом по заданной программе вырезают контур детали. Поток технологического газа, например, сжатого воздуха, охлаждает защитное стекло 6 в зоне теплового воздействия сфокусированного лазерного луча и эффективно защищает его от загрязнения. Механическая опора 11 при этом, благодаря вращающимся шарикам, плавно катится по обрабатываемой поверхности, отслеживая все неровности листа, сохраняя неизменным положение фокуса относительно поверхности заготовки 34. Контакт опоры 11 с поверхностью заготовки 34 при этом обеспечивается собственным весом подвижной части с компонентами и дополнительным уравновешивающим усилием упругого элемента 13. По окончании программы обработки прекращается движение резака, отключают лазерное излучение, технологический газ.The workpiece 34 is installed under the gas laser cutter. A protective glass 6, made in the form of a rectangular plate, is placed in the through groove of the cylindrical body 4 of the movable part. To do this, connect the nozzle 8 to the cylindrical body 4 by a threaded connection and rotate the nozzle 8 by the compression ring 20, seal the inner cavity of the sleeve 17 by pressing the sleeve 20 onto the protective glass 6 and, accordingly, the protective glass 6 through the gasket 7 to the upper surface of the through groove. Then install the mechanical support 11 on the nozzle 8 and fix it with screws 23. A screw pair of means 10, rotating the nut 27 and acting with the nut 27 on the upper surface of the bracket 29, move the movable part with the components of the gas laser cutter down until the balls of the mechanical support 11 come into contact with the surface of the workpiece 34. Set a predetermined gap between the end face of the removable tip 33 and the workpiece 34, moving the mechanical support 11 along the axis of the nozzle 8, and fix the screws 23. Compensating node 12 compensation the weight of the movable part of the gas laser cutter. To do this, the force of the elastic element 13 is controlled by moving the tension element 30 in the bracket 15 and fixing it in a predetermined position by the clamping screw 31. Next, the workpiece 34 is cut. The laser beam is directed by laser 1 to the collimator 16 and the laser beam is collimated, i.e. converting it into a parallel beam by moving the positive lens 25 along its optical axis. Next, the laser beam through the rotary mirror 3, the focusing lens 5, the protective glass 6 and the nozzle of the tip 33 falls onto the surface of the workpiece 34. At the same time, the process gas is fed into the cavity 19 through the nozzle 9 and directed from the cavity 19 through the holes 18 of the sleeve 17 at an angle to the axis bushings 17 towards the protective glass 6, in its central part. The process gas is supplied to the central part of the lower surface of the protective glass 6 by one or more rows of gas distribution holes 18, while the number of symmetrically arranged holes 18 in each row is at least two. The workpiece 34 is moved, and the contour of the part is cut out according to a predetermined program using a process gas stream and a laser beam. The flow of the process gas, for example, compressed air, cools the protective glass 6 in the heat affected zone of the focused laser beam and effectively protects it from pollution. In this case, the mechanical support 11, thanks to the rotating balls, rolls smoothly along the machined surface, tracking all the irregularities of the sheet, keeping the focus position relative to the workpiece surface 34. The contact of the support 11 with the workpiece surface 34 is ensured by the dead weight of the moving part with the components and additional balancing force elastic element 13. At the end of the processing program, the movement of the cutter is stopped, the laser radiation and the process gas are turned off.

Испытание изготовленного опытного образца устройства для лазерной обработки при осуществлении резки разнообразных по конфигурации и толщине деталей из листовых заготовок подтвердили работоспособность, надежность и основные технические характеристики предложенного устройства.Testing the manufactured prototype of the laser processing device while cutting parts of various shapes and thicknesses from sheet blanks confirmed the operability, reliability, and basic technical characteristics of the proposed device.

По сравнению с прототипом предложенное устройство имеет улучшенные конструктивные и технологические характеристики для повышения производительности, качества и увеличения ресурса работы устройства.Compared with the prototype, the proposed device has improved structural and technological characteristics to increase productivity, quality and increase the life of the device.

Заявляемое техническое решение пригодно к осуществлению промышленным способом с использованием существующей технологии производства.The claimed technical solution is suitable for industrial implementation using existing production technology.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».Thus, the claimed technical solution meets the condition of patentability "industrial applicability".

Источники информации:Information sources:

1. Патент РФ №2266802, МПК B23K 26/02, публ. 27.03.20051. RF patent No. 2266802, IPC B23K 26/02, publ. 03/27/2005

2. Патент РФ №2127179, МПК B23K 26/14, публ. 10.03.1999 - прототип.2. RF patent No. 2127179, IPC B23K 26/14, publ. 03/10/1999 - a prototype.

Claims

1. A laser processing device comprising a laser, a control unit, a gas laser cutter, including a fixed body part with a rotary mirror mounted therein and a movable part including a cylindrical body, a focusing lens, a protective glass placed beneath it, a nozzle with a process gas supply fitting, connected to the cylindrical body by a threaded connection, as well as means for vertical movement of the moving part, a removable mechanical support and a balancing assembly, including a two elastic element and two brackets, one of which is mounted on a fixed casing, and the other on a cylindrical casing, characterized in that it is equipped with a laser beam collimator mounted between the laser and the swivel mirror, and a compression ring, while the nozzle is made with a cylindrical a stepped hole and provided with a sleeve located in the stepped hole of the nozzle and made with an inner conical surface or an inner surface in the form of a cylinder turning into a cone, and in the sleeve at least one row of symmetrically arranged gas distribution holes is made, the axes of which are directed at an angle to the axis of the sleeve into the central part of the lower surface of the protective glass, and the number of which in each row is at least two, and an annular groove is made in the sleeve, forming between the sleeve and the inner cylindrical surface of the nozzle, a cavity for distributing gas through the holes, connected with the process gas supply fitting, the compression ring being placed between the sleeve and the protective glass m, and the protective glass is made in the form of a rectangular plate and is installed in a through groove made in a cylindrical body.

2. The device according to p. 1, characterized in that the mechanical support is made in the form of a ring with a ball bearing support sleeve installed in the end part of the ring and connected with the nozzle.

3. The device according to claim 1, characterized in that the laser beam collimator is made in the form of a two-lens telescope containing negative and positive lenses, while the positive lens is mounted with the ability to move along its optical axis.

4. The device according to p. 1, characterized in that the means of vertical movement of the movable part is made in the form of interconnected screw pairs containing a screw and a nut, and two brackets, one of which is mounted on a cylindrical body of the movable body part, and the second on a fixed case, and in the bracket associated with the fixed part, made a hole or groove having dimensions larger than the diameter of the screw.

5. The device according to claim 1, characterized in that the balancing unit is made with a tension unit located in the bracket of the movable part and connected with the elastic element.

6. The device according to claim 1, characterized in that the compression ring is made of fluoroplastic.

7. The device according to claim 1, characterized in that the protective glass is made of quartz glass.