RU225783U1 - DEVICE FOR AUTOMATICALLY CHANGING AIR PRESSURE DURING OPERATION OF CO2 LASER CNC MACHINE - Google Patents

DEVICE FOR AUTOMATICALLY CHANGING AIR PRESSURE DURING OPERATION OF CO2 LASER CNC MACHINE Download PDF

Info

Publication number
RU225783U1
RU225783U1 RU2023127790U RU2023127790U RU225783U1 RU 225783 U1 RU225783 U1 RU 225783U1 RU 2023127790 U RU2023127790 U RU 2023127790U RU 2023127790 U RU2023127790 U RU 2023127790U RU 225783 U1 RU225783 U1 RU 225783U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cutting
air pressure
engraving
pressure
machine
Prior art date
Application number
RU2023127790U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Павлович Козлов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Числовые программные технологии "Лиман"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Числовые программные технологии "Лиман" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Числовые программные технологии "Лиман"
Application granted granted Critical
Publication of RU225783U1 publication Critical patent/RU225783U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к области резки и гравировке различных материалов на лазерном СО2 станке с числовым программным управлением, в частности, к устройствам с автоматической подачей давления в область резки. Устройство устанавливают внутри станка и соединяют с управлением станка за счет системы двух электромагнитных клапанов и регулировке давления воздуха, с возможностью выбора необходимого давления воздуха для реза и гравировки материалов. Обеспечивается высокое качество обработки материалов, уменьшение нагара на изделиях, снижение времени на постобработку и уменьшение количество брака. 14 ил., 1 табл. The utility model relates to the field of cutting and engraving of various materials on a CO 2 laser machine with numerical control, in particular, to devices with automatic supply of pressure to the cutting area. The device is installed inside the machine and connected to the machine control through a system of two electromagnetic valves and air pressure adjustment, with the ability to select the required air pressure for cutting and engraving materials. This ensures high quality processing of materials, reduction of carbon deposits on products, reduction of post-processing time and a reduction in the amount of defects. 14 ill., 1 tab.

Description

Полезная модель относится к области резки и гравировке различных материалов на лазерном СО2 станке с числовым программным управлением (ЧПУ), в частности, к устройствам с автоматической подачей давления в область резки.The utility model relates to the field of cutting and engraving of various materials on a CO 2 laser machine with computer numerical control (CNC), in particular, to devices with automatic supply of pressure to the cutting area.

Заявляемое техническое решение будет являться частью лазерного СО2 станка с ЧПУ, оно служит для управления давлением воздуха, который подается на материал в зону реза, вследствие чего уменьшается количество нагара на материале, также обеспечивается более светлый рез материалов, вследствии чего это ускоряет постобработку материалов и исключает необходимую остановку станка во время работы для управления давлением воздуха в ручном режиме.The claimed technical solution will be part of a CO 2 laser CNC machine; it serves to control the air pressure that is supplied to the material in the cutting zone, as a result of which the amount of carbon deposits on the material is reduced, and a lighter cut of materials is also ensured, as a result of which this speeds up the post-processing of materials and eliminates the need to stop the machine during operation to control the air pressure manually.

Из уровня техники известен способ разделения резкой хрупкого неметаллического материала, преимущественно стекла, под действием термоупругих напряжений, включающий инициирование разделяющей микротрещины и ее развитие путем нагрева линии реза воздействием лазерного пучка при относительном перемещении пучка и материала до температуры, не превышающей температуру размягчения материала, и локального охлаждения зоны нагрева подачей хладагента. Патент BY 10022 C1 «Способ разделения резкой хрупкого неметаллического материала под действием термоупругих напряжений» дата подачи заявки 2005.07.11.The prior art knows a method for cutting a brittle non-metallic material, predominantly glass, under the influence of thermoelastic stresses, including the initiation of a separating microcrack and its development by heating the cut line under the influence of a laser beam with relative movement of the beam and the material to a temperature not exceeding the softening temperature of the material, and local cooling the heating zone by supplying refrigerant. Patent BY 10022 C1 “Method of cutting brittle non-metallic material under the influence of thermoelastic stresses” application date 2005.07.11.

За прототип выбран патент на изобретение РФ RU 2172233 С2 «СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ МАТЕРИАЛОВ ЛАЗЕРНЫМ ЛУЧОМ». Над разрезаемой поверхностью располагают сопло с зазором, позволяющим разрезать неровные и шероховатые поверхности, и создают над резом область повышенного давления, вдувая в нее вспомогательный газ. Газ вдувают в область повышенного давления с составляющей скорости, направленной вдоль реза в сторону его фронта. В качестве вспомогательного газа используют воздух. Сопло для подачи вспомогательного газа имеет выходное сечение, выполненное вытянутым вдоль направления фронта реза. Выходное сечение сопла снабжено направляющими перегородками, расположенными под углом 45-60° к направлению фронта реза для получения составляющей скорости вспомогательного газа, направленной вдоль реза в сторону его фронта. Это позволяет лазерному лучу проходить впереди сопла, что упрощает конструкцию устройства.The patent for the invention of the Russian Federation RU 2172233 C2 “METHOD AND DEVICE FOR CUTTING MATERIALS WITH A LASER BEAM” was chosen as the prototype. A nozzle with a gap is placed above the surface to be cut, allowing it to cut uneven and rough surfaces, and an area of increased pressure is created above the cut by blowing auxiliary gas into it. Gas is injected into the area of high pressure with a velocity component directed along the cut towards its front. Air is used as an auxiliary gas. The nozzle for supplying auxiliary gas has an outlet section made elongated along the direction of the cutting front. The nozzle outlet section is equipped with guide baffles located at an angle of 45-60° to the direction of the cut front to obtain a component of the auxiliary gas velocity directed along the cut towards its front. This allows the laser beam to pass in front of the nozzle, simplifying the design of the device.

В лазерных CO2 станках не используется регулирование давления воздуха, подаваемого в зону реза, или регулируется частично с помощью одного электромагнитного клапана. Устройство служит для включения и выключения подачи воздуха в зону реза определенного давления, которое регулируется на компрессоре или совсем не регулируется, электромагнитный клапан состоит из следующих элементов: корпус с крышкой - отливают из латуни, нержавеющей стали, чугуна или прочных полимеров; затвор - изготавливают в виде поршня, шара или тарелки; катушка с сердечником (соленоид) - размещаются в герметичном корпусе, а обмотка выполнена проводом из высокопрочной меди, позволяя открывать и закрывать клапан десятки тысяч раз; шток, возвратная пружина, плунжер и мембрана.CO 2 laser machines do not use regulation of the air pressure supplied to the cutting zone, or are partially regulated using a single solenoid valve. The device is used to turn on and off the air supply to the cutting zone of a certain pressure, which is regulated on the compressor or not regulated at all, the solenoid valve consists of the following elements: a body with a cover - cast from brass, stainless steel, cast iron or durable polymers; shutter - made in the form of a piston, ball or plate; coil with core (solenoid) - placed in a sealed housing, and the winding is made of high-strength copper wire, allowing the valve to be opened and closed tens of thousands of times; rod, return spring, plunger and diaphragm.

Недостатками данной модели подачи воздуха в зону реза с помощью одного электромагнитного клапана являются: недостаточное или избыточное давление воздуха при обработке материалов, что приводит к недорезам, сильному обугливанию краев заготовки, нечеткой гравировки изделия, сильному нагару на материале. Все это приводит к переделыванию заготовок, лишней трате времени на постобработку изделия или необходимо останавливать станок в процессе работы и подбирать давление воздуха, что тоже оказывает влияние на качество получаемого изделия, а также увеличивает время на изготовление, вследствие чего падает производительность и качество.The disadvantages of this model of supplying air to the cutting zone using a single solenoid valve are: insufficient or excessive air pressure when processing materials, which leads to undercuts, severe charring of the edges of the workpiece, unclear engraving of the product, and heavy carbon deposits on the material. All this leads to reworking the workpieces, wasting time on post-processing of the product, or it is necessary to stop the machine during operation and adjust the air pressure, which also affects the quality of the resulting product, and also increases the manufacturing time, resulting in a decrease in productivity and quality.

Если же выключить совсем подачу воздуха, то это приведет к перегреву фокусной линзы внутри режущей головки, и через некоторое время она треснет (разрушится), также сопло режущей головки будет забиваться отходами горения (смолы, пластик и др.). Для работы необходим минимальный обдув.If you turn off the air supply completely, this will lead to overheating of the focal lens inside the cutting head, and after a while it will crack (destroy), and the nozzle of the cutting head will become clogged with combustion waste (resins, plastic, etc.). Minimal airflow is required for operation.

Задачей полезной модели является создание устройства, которое обеспечит подачу необходимого давления воздуха в зону реза при резке и гравировке различных материалов, давление воздуха под каждый материал подбирается индивидуально.The purpose of the utility model is to create a device that will supply the required air pressure to the cutting zone when cutting and engraving various materials; the air pressure for each material is selected individually.

Технический результат достигается тем, что устройство устанавливается внутри станка и соединяется с управлением станка за счет системы двух электромагнитных клапанов и регулировке давления воздуха, с возможностью выбора необходимого давления воздуха для реза и гравировки материалов, что позволит получить более высокое качество обработки материалов и уменьшить нагар на изделиях, также снизит время на постобработку и уменьшит количество брака.Technical result is achieved by the fact that the device is installed inside the machine and connected to the machine control through a system of two electromagnetic valves and air pressure adjustment, with the ability to select the required air pressure for cutting and engraving materials, which will allow for higher quality processing of materials and reduce carbon deposits on products, will also reduce post-processing time and reduce the amount of scrap.

Полезная модель представляет собой устройство, выполненное из элементов: воздуховода, двух электромагнитных клапанов, двух манометров, двух регуляторов давления.The utility model is a device made of the following elements: an air duct, two solenoid valves, two pressure gauges, two pressure regulators.

Устройство, соединенное в цепь между компрессором и головой станка (режущая головка), управляется с помощью контроллера, в котором задается, в какой последовательности включаются и выключаются электромагнитные клапана. На манометрах при помощи регуляторов давления выставляется необходимое давление на каждый из клапанов, которое будет подаваться в зону реза или гравировки для конкретного материала.The device, connected in a circuit between the compressor and the machine head (cutting head), is controlled by a controller that sets the sequence in which the solenoid valves turn on and off. On pressure gauges, using pressure regulators, the required pressure is set on each of the valves, which will be supplied to the cutting or engraving zone for a specific material.

Зависимость качества реза и гравировки конкретного материала от давления воздуха бала установлена благодаря опытам, экспериментам. Например, эксперимент проводился на лазерном СО2 станке с ЧПУ с использованием лазерной трубки RECI 100W, фокусной линзой D20, F50.8 мм, с использованием материала двухсторонний пластик толщиной 1,5 мм с допустимой погрешностью давления воздуха 0,03-0,1 атмосферы из-за разных факторов, к примеру, длина воздушной трассы, погрешность манометра, высота режущей головки до материала из-за неровности материала. Результаты сведены в таблицу №1.The dependence of the quality of cutting and engraving of a particular material on the air pressure of the ball was established through experiments. For example, the experiment was carried out on a CNC laser CO 2 machine using a RECI 100W laser tube, a D20 focal lens, F50.8 mm, using double-sided plastic material 1.5 mm thick with a permissible air pressure error of 0.03-0.1 atmospheres due to various factors, for example, the length of the air path, the error of the pressure gauge, the height of the cutting head to the material due to the unevenness of the material. The results are summarized in table No. 1.

Таблица №1 зависимость качества реза и гравировки материала от давления воздуха.Table No. 1: dependence of the quality of cutting and engraving of the material on air pressure. № опытаExperience no. Давление воздуха в атмAir pressure in atm Скорость работы станка в мм/с при резкеMachine operating speed in mm/s when cutting Мощность излучателя в % при резкеEmitter power in % when cutting Мощность излучателя в % при гравировкеEmitter power in % when engraving Скорость работы станка в мм/с при гравировкеMachine operating speed in mm/s when engraving Точность позиционирования при гравировке в ммPositioning accuracy when engraving in mm Результат, фотоResult, photo 11 11 2525 3535 1717 370370 0.070.07 Фиг. 4Fig. 4 22 1.21.2 2525 3535 1717 370370 0.070.07 Фиг. 5Fig. 5 33 1.41.4 2525 3535 1717 370370 0.070.07 Фиг. 6Fig. 6 44 1.61.6 2525 3535 1717 370370 0.070.07 Фиг. 7Fig. 7 55 1.81.8 2525 3535 1717 370370 0.070.07 Фиг. 8Fig. 8 66 22 2525 3535 1717 370370 0.070.07 Фиг. 9Fig. 9 77 2.42.4 2525 3535 1717 370370 0.070.07 Фиг. 10Fig. 10 88 2.82.8 2525 3535 1717 370370 0.070.07 Фиг. 11Fig. eleven 99 33 2525 3535 1717 370370 0.070.07 Фиг. 12Fig. 12 1010 44 2525 3535 1717 370370 0.070.07 Фиг. 13Fig. 13 11eleven 55 2525 3535 1717 370370 0.070.07 Фиг. 14Fig. 14

Результат опытов показал, что чем больше давление, тем чище рез, но до определенного давления 2.8 Атм. (относится к пластику), следовательно, самая чистая с наименьшим нагаром гравировка начинается от 1 Атм. до 1.6 Атм. Но при давлении 1 Атм. резать нельзя, так как это атмосферное давление и происходит возгорание материала, что небезопасно, и от больших температур происходит деградация линзы без охлаждения. Самые лучшие параметры для гравировки 1,1-1,4 атм, резки 2,4-3,0 атм, фиг. 1, 2.The results of the experiments showed that the higher the pressure, the cleaner the cut, but up to a certain pressure of 2.8 Atm. (applies to plastic), therefore, the cleanest engraving with the least carbon deposits starts from 1 atm. up to 1.6 Atm. But at a pressure of 1 Atm. cutting cannot be done, since this is atmospheric pressure and the material ignites, which is unsafe, and high temperatures cause degradation of the lens without cooling. The best parameters for engraving are 1.1-1.4 atm, cutting 2.4-3.0 atm, fig. 12.

Проверка показателей на материале, фанера березовая Ш2, 3мм, сорт 2/2Checking indicators on the material, birch plywood Ш2, 3mm, grade 2/2

Опыт проводился при следующих параметрах:The experiment was carried out under the following parameters:

Мощность гравировки 17%Engraving power 17%

Скорость гравировки 200 мм/сEngraving speed 200 mm/s

Шаг гравировки 0.05 ммEngraving pitch 0.05 mm

Скорость реза 20 мм/сCutting speed 20 mm/s

Мощность реза 30%Cutting power 30%

Опыт №1 показывает, что чем меньше давление, тем качественне, ярче, четче гравировка, но края реза становяться черными от нагара.Experience No. 1 shows that the lower the pressure, the better, brighter, and clearer the engraving, but the edges of the cut become black from soot.

Опыт №2 подтверждает опыт №1, гравировка менее четкая и темная, много пыли, но чище и качественнее рез, если присмотреться в опыте №2 в надписи видны полоски шага лазера, чего нет в опыте №1.Experiment No. 2 confirms Experiment No. 1, the engraving is less clear and dark, there is a lot of dust, but the cut is cleaner and better quality; if you look closely in Experiment No. 2, stripes of the laser pitch are visible in the inscription, which is not present in Experiment No. 1.

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом.The essence of the proposed device is illustrated by the drawing.

Фиг.3 - схема устройства для автоматического изменения давления воздуха.Figure 3 is a diagram of a device for automatically changing air pressure.

Устройство для автоматического изменения давления воздуха при работе на лазерного СО2 станка с числовым программным управлением состоит из:A device for automatically changing air pressure when working on a CO 2 laser machine with numerical control consists of:

1 - воздуховод;2 - электромагнитный клапан;3 - манометр;4 - регулятор давления;1 - air duct; 2 - solenoid valve; 3 - pressure gauge; 4 - pressure regulator;

5 - компрессор.5 - compressor.

Предложенное техническое решение неизвестно из уровня техники по доступным источникам информации, из которого явным образом следует для специалиста из области резки и гравировки, и может быть практически реализовано в серийном производстве по обычной технологии, то есть соответствует критериям патентоспособности.The proposed technical solution is unknown from the state of the art based on available sources of information, from which it clearly follows for a specialist in the field of cutting and engraving, and can be practically implemented in mass production using conventional technology, that is, it meets the patentability criteria.

Claims (1)

Устройство для автоматического изменения давления воздуха при работе на лазерном СО2 станке с числовым программным управлением, состоящее из воздуховода, двух электромагнитных клапанов, двух манометров, двух регуляторов давления и выполненное с возможностью подключения к компрессору станка и управления числовым программным управлением.A device for automatically changing air pressure when working on a CO 2 laser machine with numerical control, consisting of an air duct, two solenoid valves, two pressure gauges, two pressure regulators and designed to be connected to the machine compressor and controlled by numerical control.
RU2023127790U 2023-10-27 DEVICE FOR AUTOMATICALLY CHANGING AIR PRESSURE DURING OPERATION OF CO2 LASER CNC MACHINE RU225783U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU225783U1 true RU225783U1 (en) 2024-05-06

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2172233C2 (en) * 1999-06-29 2001-08-20 Жулев Юрий Григорьевич Method and apparatus for cutting materials by laser beam
RU2012139629A (en) * 2010-02-16 2014-03-27 Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод INSTALLATION FOR LASER PROCESSING WITH A GAS SOURCE COMMON TO A LASER GENERATOR AND A LASER HEAD
RU2536095C1 (en) * 2013-05-31 2014-12-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" System for restoring gas composition and pressure in laser
CN204800156U (en) * 2015-07-21 2015-11-25 张清英 Large -scale automatic laser cutting machine
RU2607502C2 (en) * 2011-04-21 2017-01-10 АДИДЖЕ С.п.А. Method for controlling a laser cutting process and laser cutting system implementing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2172233C2 (en) * 1999-06-29 2001-08-20 Жулев Юрий Григорьевич Method and apparatus for cutting materials by laser beam
RU2012139629A (en) * 2010-02-16 2014-03-27 Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод INSTALLATION FOR LASER PROCESSING WITH A GAS SOURCE COMMON TO A LASER GENERATOR AND A LASER HEAD
RU2607502C2 (en) * 2011-04-21 2017-01-10 АДИДЖЕ С.п.А. Method for controlling a laser cutting process and laser cutting system implementing the same
RU2536095C1 (en) * 2013-05-31 2014-12-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" System for restoring gas composition and pressure in laser
CN204800156U (en) * 2015-07-21 2015-11-25 张清英 Large -scale automatic laser cutting machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104985029B (en) A kind of new online accurate bending and molding device
CN104607639B (en) A kind of surface reconditioning forming devices printed for metal 3D
CN103866318B (en) The melted deep hole supplement prosthetic device of a kind of precinct laser
CN101524784B (en) Method and device for laser shock forming on the basis of polyurethane rubber film
JPH08108236A (en) Forming and welding method for thin sheet ring and device therefor
CN107671550A (en) More metal arc formula band milling cutter 3D printing device and its Method of printings
CN107498782A (en) One kind automation injection feed device
CN110744172A (en) Electric arc additive stroke-limited high-frequency micro-forging impact strengthening forging head, device and method
CN108043952A (en) A kind of design method of heavy punch piece progressive die
RU225783U1 (en) DEVICE FOR AUTOMATICALLY CHANGING AIR PRESSURE DURING OPERATION OF CO2 LASER CNC MACHINE
CN208961140U (en) Die processing unit bed with automatic clearing function
CN106312238A (en) Flame cutting method for thick steel plate
CN208437481U (en) A kind of laser heating magnesium alloy is without support single-point progressive molding device
CN112705820B (en) Hammering device for additive manufacturing printing system and additive manufacturing printing system
CN205395202U (en) Changeable SLS rapid prototyping device of light source position and light spot diameter
CN201261052Y (en) Horizontal punching machine
CN208099561U (en) A kind of small parts feeding cutting machine
CN205798184U (en) Hybrid electromagnetic sensing and the decompressor of LASER HEATING
CN112719291B (en) Additive manufacturing printing method with rotatable semi-circular arc and hammering
CN213195509U (en) Automatic laser marking machine for wax mould and blade
CN212286661U (en) Chamfering machine
US3647130A (en) Apparatus for welding sheet metal
CN215999142U (en) Equipment for laser cutting PMMA material handle
CN205020714U (en) High -pressure common -rail pipe's side cut mould
CN212599643U (en) CON taper bright surface laser cutting nozzle