RU179487U1

RU179487U1 - DEVICE FOR LASER PROCESSING OF LONG DIMENSIONAL CYLINDER PARTS

Info

Publication number: RU179487U1
Application number: RU2017103466U
Authority: RU
Inventors: Иван Сергеевич Золотухин; Игорь Аркадьевич Ефимович; Роман Андреевич Хлопотов
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2018-05-16

Abstract

Изобретение относится к обработке металла лазерным лучом, а именно к устройствам для нацеливания и фокусирования луча лазера на поверхность обрабатываемого изделия при их относительном перемещении. Задачей настоящего изобретения является обеспечение постоянного положения фокальной плоскости оптической лазерной головки относительно обрабатываемой поверхности детали. Устройство содержит лазер, корпус, сканирующее устройство, на котором установлена оптическая лазерная головка. Сканирующее устройство выполнено с призматическим пазом, стороны которого контактируют с поверхностью цилиндрической детали. Для обеспечения постоянного контакта сканирующего устройства с деталью используются пружинящие элементы, установленные в корпусе. Для регулировки положения оптической лазерной головки вдоль ее оптической оси используется регулирующий элемент, установленный на сканирующем устройстве. Сканирующее устройство накладывается призматическим пазом на цилиндрическую поверхность детали. С помощью регулирующего элемента оптическую лазерную головку перемещают вдоль оптической оси до установления требуемого положения ее фокальной плоскости относительно обрабатываемой поверхности детали и фиксируют в этом положении. В процессе обработки деталь вращается, а устройство для лазерной обработки перемещается вдоль детали, при этом автоматически обеспечивается постоянство расстояния между фокальной плоскостью и обрабатываемой поверхностью детали, а также постоянство угла между нормалью к обрабатываемой поверхности и оптической осью оптической лазерной головки. Благодаря использованию сканирующего устройства с призматическим пазом обеспечивается постоянное положения фокальной плоскости оптической лазерной головки относительно обрабатываемой поверхности, что важно при обработке длинномерных цилиндрических деталей, имеющих кривизну оси детали или непараллельность оси детали и направляющих механизма перемещения оптической лазерной головки. 2 ил.The invention relates to the processing of metal by a laser beam, and in particular, to devices for targeting and focusing the laser beam on the surface of the workpiece during their relative movement. The objective of the present invention is to ensure a constant position of the focal plane of the optical laser head relative to the workpiece surface. The device comprises a laser, a housing, a scanning device on which an optical laser head is mounted. The scanning device is made with a prismatic groove, the sides of which are in contact with the surface of the cylindrical part. To ensure constant contact of the scanning device with the part, spring elements installed in the housing are used. To adjust the position of the optical laser head along its optical axis, a regulating element mounted on a scanning device is used. The scanning device is superimposed with a prismatic groove on the cylindrical surface of the part. Using the adjusting element, the optical laser head is moved along the optical axis until the desired position of its focal plane relative to the workpiece surface is established and fixed in this position. During processing, the part rotates, and the laser processing device moves along the part, while the distance between the focal plane and the surface of the part being processed, as well as the angle between the normal to the surface being processed and the optical axis of the optical laser head, are automatically ensured. Thanks to the use of a scanning device with a prismatic groove, a constant position of the focal plane of the optical laser head relative to the surface being machined is provided, which is important when machining long cylindrical parts having a component axis curvature or part axis parallelism and guides of the optical laser head moving mechanism. 2 ill.

Description

Изобретение относится к обработке металла лазерным лучом, а именно к устройствам для нацеливания и фокусирования луча лазера на поверхность обрабатываемого изделия при их относительном перемещении.The invention relates to the processing of metal by a laser beam, and in particular, to devices for targeting and focusing the laser beam on the surface of the workpiece during their relative movement.

Известно устройство для контактной лазерной обработки (пат. РФ №2266802, B23K 26/02, опубл. 2005, Бюл. №36), которое содержит оптическую лазерную головку, щуп, датчик смещения. Датчик выполнен в виде источника цифровых сигналов, имеющего две подпружиненные относительно друг друга дискретные пластины. Щуп имеет регулируемый по высоте шток, посредством которого он связан с одной из пластин. Одна пластина подпружинена установленными на штоке пружинами обратного действия, а другая пластина подпружинена установленным на головке ходовым винтом.A device for contact laser processing (US Pat. RF No. 2266802, B23K 26/02, publ. 2005, Bull. No. 36), which contains an optical laser head, probe, displacement sensor. The sensor is made in the form of a digital signal source having two discrete plates spring-loaded relative to each other. The probe has a height-adjustable rod through which it is connected to one of the plates. One plate is spring-loaded with reverse-acting springs mounted on the rod, and the other plate is spring-loaded with a spindle mounted on the head.

Недостатками известного устройства являются трудоемкость изготовления следящей системы и сложность поддержания стабильного положения фокальной плоскости оптической лазерной головки относительно обрабатываемой поверхности при обработке длинномерных цилиндрических деталей.The disadvantages of the known device are the complexity of manufacturing a tracking system and the difficulty of maintaining a stable position of the focal plane of the optical laser head relative to the machined surface when processing long cylindrical parts.

Известно устройство для лазерной обработки, выбранное в качестве прототипа (пат. РФ №2112636, B23K 26/08, опубл. 10.06.1998), содержащее лазер, корпус, зеркало, резак со сканирующим устройством на сопле, стол и плавающую платформу, установленную на столе посредством пружин и сохраняющую плоскость реза под углом 87-93 градусов к оптической оси. Сканирующее устройство выполнено в виде сферического насадка с углубленными и перпендикулярными к оптической оси лазера радиальными прорезями, расположенными между собой под равными углами. На нижней части платформы установлены микровыключатели, обеспечивающие аварийный останов лазерной установки при опускании платформы ниже предельно допустимого уровня.A device for laser processing, selected as a prototype (US Pat. RF No. 2112636, B23K 26/08, publ. 06/10/1998), containing a laser, a housing, a mirror, a cutter with a scanning device on the nozzle, a table and a floating platform mounted on the table by means of springs and preserving the cutting plane at an angle of 87-93 degrees to the optical axis. The scanning device is made in the form of a spherical nozzle with radial slots deepened and perpendicular to the optical axis of the laser, located at equal angles between each other. Microswitches are installed on the bottom of the platform, providing an emergency stop of the laser system when the platform is lowered below the maximum permissible level.

Недостатком известного устройства является то, что в случае обработки длинномерных цилиндрических деталей не обеспечивается постоянного положения фокальной плоскости оптической лазерной головки относительно обрабатываемой поверхности из-за ее кривизны и кривизны оси детали, в том числе вызванной прогибом под действием собственной массы, а также в случае непараллельности оси детали и направляющих механизма перемещения оптической лазерной головки вдоль оси детали.A disadvantage of the known device is that in the case of processing long cylindrical parts, the focal plane of the optical laser head is not provided with a constant position relative to the surface being machined due to its curvature and the curvature of the component axis, including that caused by deflection under the action of its own mass, as well as in the case of non-parallelism the axis of the part and the guides of the mechanism for moving the optical laser head along the axis of the part.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение постоянного положения фокальной плоскости оптической лазерной головки относительно обрабатываемой поверхности в случае обработки длинномерных цилиндрических деталей.The objective of the present invention is to ensure a constant position of the focal plane of the optical laser head relative to the work surface in the case of processing long cylindrical parts.

Решение поставленной задачи обеспечивается путем достижения технического результата, заключающегося в том, что для обеспечения постоянного положения фокальной плоскости оптической лазерной головки относительно обрабатываемой поверхности устройство для лазерной обработки длинномерной цилиндрической детали, содержащее лазер, корпус, сканирующее устройство, оптическую лазерную головку, установленую на сканирующем устройстве, и пружинящие элементы, обеспечивающие контакт сканирующего устройства с деталью, снабжено регулирующим элементом, установленным на сканирующем устройстве, выполненном с призматическим пазом, стороны которого контактируют с поверхностью детали.The solution of this problem is achieved by achieving a technical result, namely, to ensure a constant position of the focal plane of the optical laser head relative to the machined surface, a device for laser processing of a long cylindrical part containing a laser, a housing, a scanning device, an optical laser head mounted on a scanning device , and spring elements providing contact of the scanning device with the part, is equipped with a control ele coping mounted on a scanning device made with a prismatic groove, the sides of which are in contact with the surface of the part.

На фиг. 1 изображена схема устройства для лазерной обработки длинномерной цилиндрической детали; на фиг. 2 - схема устройства в поперечном сечении.In FIG. 1 shows a diagram of a device for laser processing of a long cylindrical part; in FIG. 2 is a schematic diagram of a device in cross section.

Устройство для лазерной обработки длинномерной цилиндрической детали содержит лазер 1, корпус 2, сканирующее устройство 3, на котором установлена оптическая лазерная головка 4. Сканирующее устройство 3 выполнено с призматическим пазом, стороны 5 и 6 которого контактируют с поверхностью цилиндрической детали 7. Для обеспечения постоянного контакта сканирующего устройства 3 с деталью 7 используются пружинящие элементы 8, установленные в корпусе 2. Для регулировки положения оптической лазерной головки 4 вдоль ее оптической оси используется регулирующий элемент 9, установленный непосредственно на сканирующем устройстве 3.The device for laser processing of a long cylindrical part contains a laser 1, a housing 2, a scanning device 3, on which an optical laser head is mounted 4. The scanning device 3 is made with a prismatic groove, the sides 5 and 6 of which are in contact with the surface of the cylindrical part 7. To ensure constant contact Scanning device 3 with part 7 uses spring elements 8 installed in the housing 2. To adjust the position of the optical laser head 4 along its optical axis, use Uhlir member 9 is mounted directly on the scanner 3.

Устройство для лазерной обработки длинномерной цилиндрической детали работает следующим образом.A device for laser processing of a long cylindrical part operates as follows.

Сканирующее устройство 3 накладывается призматическим пазом на деталь 7 до плотного контакта его сторон 5 и 6 с цилиндрической поверхностью детали 7, которая установлена и закреплена на выходном валу привода. С помощью регулирующего элемента 9 оптическую лазерную головку 4 перемещают вдоль оптической оси до установления требуемого положения ее фокальной плоскости относительно обрабатываемой поверхности детали 7 и фиксируют в этом положении. В процессе обработки деталь 7 вращается, а устройство для лазерной обработки длинномерной цилиндрической детали перемещается вдоль детали 7. При этом сканирующее устройство 3 автоматически обеспечивает постоянство расстояния между фокальной плоскостью и обрабатываемой поверхностью детали 7, а также постоянство угла между нормалью к обрабатываемой поверхности и оптической осью оптической лазерной головки 4. Пружинящие элементы 8, установленные в корпусе 2, обеспечивают постоянный контакт сканирующего устройства 3 с деталью 7 на протяжении всего процесса лазерной обработки цилиндрической поверхности детали 7.The scanning device 3 is superimposed by a prismatic groove on the part 7 until its sides 5 and 6 are in firm contact with the cylindrical surface of the part 7, which is mounted and secured to the output shaft of the drive. Using the adjusting element 9, the optical laser head 4 is moved along the optical axis until the desired position of its focal plane relative to the workpiece surface 7 is established and fixed in this position. During processing, the part 7 rotates, and the device for laser processing of a long cylindrical part moves along the part 7. In this case, the scanning device 3 automatically ensures a constant distance between the focal plane and the surface of the workpiece 7, as well as a constant angle between the normal to the processed surface and the optical axis optical laser head 4. The spring elements 8 installed in the housing 2 provide constant contact of the scanning device 3 with the detail 7 for a long and the entire laser machining the cylindrical surface 7 of the process details.

Благодаря использованию сканирующего устройства с призматическим пазом, стороны которого постоянно контактируют с цилиндрической поверхностью детали, обеспечивается постоянство расстояния между фокальной плоскостью и обрабатываемой поверхностью, а также постоянство угла между нормалью к обрабатываемой поверхности и оптической осью оптической лазерной головки.Thanks to the use of a scanning device with a prismatic groove, the sides of which are constantly in contact with the cylindrical surface of the part, the distance between the focal plane and the surface being processed is constant, as well as the angle between the normal to the surface being processed and the optical axis of the optical laser head is constant.

Таким образом, описанное устройство позволяет обеспечить постоянное положения фокальной плоскости оптической лазерной головки относительно обрабатываемой поверхности, что особенно важно при обработке длинномерных цилиндрических деталей, имеющих как кривизну обрабатываемой поверхности, так и кривизну оси детали, в том числе вызванной прогибом под действием собственной массы, а также в случае непараллельности оси детали и направляющих механизма перемещения оптической лазерной головки вдоль оси детали.Thus, the described device allows you to ensure a constant position of the focal plane of the optical laser head relative to the machined surface, which is especially important when machining long cylindrical parts having both the curvature of the machined surface and the curvature of the axis of the part, including that caused by deflection under the action of its own mass, and also in the case of non-parallelism of the axis of the part and the guides of the mechanism for moving the optical laser head along the axis of the part.

Claims

A device for laser processing of a long cylindrical part containing a laser, a housing, a scanning device, an optical laser head mounted on a scanning device and spring elements providing contact of the scanning device with the part, characterized in that it is equipped with a regulating element mounted on a scanning device providing a constant position of the focal plane of the optical laser head relative to the surface to be treated, while the scanning device but with prismatic groove whose sides in contact with the surface of the component.