RU2641213C2 - Laser optic head - Google Patents

Laser optic head Download PDF

Info

Publication number
RU2641213C2
RU2641213C2 RU2016123031A RU2016123031A RU2641213C2 RU 2641213 C2 RU2641213 C2 RU 2641213C2 RU 2016123031 A RU2016123031 A RU 2016123031A RU 2016123031 A RU2016123031 A RU 2016123031A RU 2641213 C2 RU2641213 C2 RU 2641213C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
housing
cutting
removable
optical head
Prior art date
Application number
RU2016123031A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016123031A (en
Inventor
Люция Раисовна Хайруллина
Федор Кузьмич Смородин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority to RU2016123031A priority Critical patent/RU2641213C2/en
Publication of RU2016123031A publication Critical patent/RU2016123031A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2641213C2 publication Critical patent/RU2641213C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: laser optic head comprises an outer fixed body (1) and an inner movable body (3) with a nozzle (4). The body (3) is moved by means of a rack (6) mounted on the inner movable body (3) and a pinion shaft (5) mounted on the mechanism bracket (16). The mechanism (16) is fixed to the outer fixed body (1) and is connected to an electric drive. In the lower part of the outer fixed body (1), a capacitive sensor (8) is installed to set and control the size between the nozzle cut and the workpiece (9). At the nozzle outlet, there is a removable nozzle (7) with a narrowing-expanding channel at the outlet. For modes of cutting, welding, punching the holes, a removable nozzle (7) is used, which has a diameter in a narrow section of 0.2±0.02 mm and an expansion angle of 30°. For the mode of cutting metal of 20 mm to 40 mm, a removable nozzle (7) is used which has a diameter in a narrow section of 0.5±0.02 mm and an expansion angle of 15°.EFFECT: increased accuracy of processing, economy and versatility of the head.3 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки материалов лазерным лучом, а именно к процессам лазерной сварки, резки, пробивки отверстий.The invention relates to the field of processing materials by a laser beam, and in particular to processes of laser welding, cutting, punching holes.

Известна оптическая головка для лазерной резки листового металла (патент RU №151792, МПК B23K 26/38, опубликованный 20.04.2015), в которой узел для перемещения фокусирующей системы вдоль оптической оси относительно телескопической системы выполнен в виде двух связанных между собой резьбовым соединением цилиндров разного диаметра с возможностью перемещения друг относительно друга вдоль оптической оси, при этом фокусирующая система установлена со стороны свободного торца цилиндра меньшего диаметра, а телескопическая система установлена со стороны свободного торца второго цилиндра большего диаметра, причем узел для одновременного перемещения вдоль оптической оси фокусирующей и телескопической системы выполнен в виде цилиндра с резьбой на внешней поверхности, при этом на внутренней поверхности корпуса оптической головки выполнена резьба, ответная резьбе указанного цилиндра, а сам цилиндр жестко закреплен на внешней стороне цилиндра с фокусирующей системой узла для перемещения фокусирующей системы вдоль оптической оси относительно телескопической системы.Known optical head for laser cutting of sheet metal (patent RU No. 151792, IPC B23K 26/38, published on 04/20/2015), in which the node for moving the focusing system along the optical axis relative to the telescopic system is made in the form of two differently connected cylindrical threaded connections diameter with the possibility of moving relative to each other along the optical axis, while the focusing system is installed on the side of the free end of the cylinder of a smaller diameter, and the telescopic system is installed on the side the free end of the second cylinder of a larger diameter, and the node for simultaneous movement along the optical axis of the focusing and telescopic system is made in the form of a cylinder with a thread on the outer surface, while on the inner surface of the optical head housing there is a thread corresponding to the thread of the specified cylinder, and the cylinder is rigidly fixed on the outside of the cylinder with the focusing system of the node for moving the focusing system along the optical axis relative to the telescopic system.

Известна оптическая головка для лазерной обработки (патент RU №34427, МПК B23K 26/00, B23K 26/02, B23K 26/03, опубликованный 10.12.2003). Оптическая головка для лазерной обработки содержит устройства вывода лазерного излучения из оптического волокна, поворотное интерференционное зеркало, телескопическую систему, состоящую из отрицательного компонента и положительного компонента, фокусирующую систему, систему визуального наблюдения, включающую видеокамеру, оптически сопряженную поворотным интерференционным зеркалом с фокусирующей системой, и монитор. Для управления излучением между устройством вывода и поворотным зеркалом размещен оптический затвор. Телескопическая система установлена между устройством вывода лазерного излучения и фокусирующей системой, причем один из оптических элементов телескопической системы (например, оптический элемент) установлен с возможностью перемещения вдоль ее оптической оси. Устройство вывода излучения, поворотное интерференционное зеркало, телескопическая система, фокусирующая система, система визуального наблюдения расположены в едином корпусе (на фигуре не показан).Known optical head for laser processing (patent RU No. 34427, IPC B23K 26/00, B23K 26/02, B23K 26/03, published 10.12.2003). An optical head for laser processing comprises devices for outputting laser radiation from an optical fiber, a rotary interference mirror, a telescopic system consisting of a negative component and a positive component, a focusing system, a visual observation system including a video camera optically coupled by a rotary interference mirror with a focusing system, and a monitor . An optical shutter is placed between the output device and the rotary mirror to control radiation. A telescopic system is installed between the laser output device and the focusing system, wherein one of the optical elements of the telescopic system (for example, an optical element) is mounted to move along its optical axis. A radiation output device, a rotary interference mirror, a telescopic system, a focusing system, a visual observation system are located in a single housing (not shown in the figure).

Известна оптическая лазерная головка (патент RU №2578885, МПК В23К 26/14, опубликованный 27.03.2016), ближайшая по технической сущности и принятая за прототип, содержащая наружное и внутреннее газовые сопла с каналами для подвода активного и защитного газов, установленные концентрично и с зазором, фокусирующую линзу, размещенную во внутреннем сопле, и сквозные отверстия, выполненные на боковой поверхности внутреннего сопла. Внутреннее сопло выполнено по типу сопла Лаваля, а фокусирующая линза размещена во внутреннем сопле с обеспечением базирования своей цилиндрической поверхностью по цилиндрической поверхности внутреннего сопла с возможностью перемещения вдоль оси, при этом канал для подвода активного газа к внутреннему соплу расположен между фокусирующей линзой и соплом Лаваля, а сквозные отверстия во внутреннем сопле расположены над линзой. Оптическая лазерная головка снабжена фиксаторами с возможностью ограничения движения фокусирующей линзы вдоль оси, расположенными ниже сквозных отверстий и выше нижнего канала подвода технологического газа.Known optical laser head (patent RU No. 2578885, IPC V23K 26/14, published 03/27/2016), the closest in technical essence and adopted as a prototype, containing external and internal gas nozzles with channels for supplying active and protective gases, installed concentrically and with a gap, a focusing lens placed in the inner nozzle, and through holes made on the side surface of the inner nozzle. The inner nozzle is made like a Laval nozzle, and the focusing lens is placed in the inner nozzle so that it can be guided by its cylindrical surface along the cylindrical surface of the inner nozzle and can be moved along the axis, while the channel for supplying active gas to the inner nozzle is located between the focusing lens and the Laval nozzle, and through holes in the inner nozzle are located above the lens. The optical laser head is equipped with latches with the possibility of restricting the movement of the focusing lens along the axis located below the through holes and above the lower channel for supplying the process gas.

Однако известное устройство не обеспечивает достаточную точность обработки материалов за счет поршневого перемещения сопла, смены специализированных оптических головок для выполнения различных технологических операций (резки, сварки, пробивки отверстий). Это приводит к потере времени, малой точности и простою оборудования на время его переоснастки.However, the known device does not provide sufficient accuracy of the processing of materials due to the piston movement of the nozzle, the change of specialized optical heads to perform various technological operations (cutting, welding, punching holes). This leads to loss of time, low accuracy and downtime of the equipment during its retooling.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении точности обработки, экономичности, универсальности лазерной головки.The technical result, the achievement of which the invention is directed, is to increase the accuracy of processing, economy, versatility of the laser head.

Технический результат достигается тем, что в универсальной лазерной оптической головке, содержащей наружное и внутреннее сопла с каналами для подвода активного и защитного газов, установленные концентрично и с зазором, фокусирующую линзу, размещенную во внутреннем сопле, сквозные отверстия, выполненные на боковой поверхности внутреннего сопла вблизи фокусирующей линзы, новым является то, что внутренний корпус головки перемещается зубчатым сцеплением, посредством зубчатой рейки, установленной на корпусе сопла и вал-шестерни, установленной на кронштейне, закрепленной на наружном неподвижном корпусе, и связанной с электрическим приводом, кроме того, в нижней части наружного неподвижного корпуса установлен емкостной датчик для установки и контроля размера между срезом сопла и обрабатываемой деталью, на выходе сопла имеется съемная насадка с сужающе-расширяющимся каналом на выходе.The technical result is achieved in that in a universal laser optical head containing an outer and inner nozzle with channels for supplying active and protective gases, mounted concentrically and with a gap, a focusing lens placed in the inner nozzle, through holes made on the side surface of the inner nozzle near focusing lens, new is that the inner housing of the head is moved by a gear clutch, by means of a gear rack mounted on the housing of the nozzle and pinion shaft, mounted on the bracket mounted on the outer fixed housing and connected to the electric drive, in addition, a capacitive sensor is installed in the lower part of the outer fixed housing for installing and monitoring the size between the nozzle exit and the workpiece, and at the nozzle exit there is a removable nozzle with a tapered-expanding output channel.

Для режимов резки, сварки, пробивки отверстий металлов до 20 мм используется съемная насадка, которая имеет диаметр в узком сечении 0,2±0,02 мм и угол расширения 30°.For cutting, welding, punching holes of metals up to 20 mm, a removable nozzle is used, which has a diameter in a narrow section of 0.2 ± 0.02 mm and an expansion angle of 30 °.

Для режима резки металлов от 20 мм до 40 мм используется съемная насадка, которая имеет диаметр в узком сечении 0,5±0,02 мм и угол расширения 15°.For the cutting mode of metals from 20 mm to 40 mm, a removable nozzle is used, which has a diameter in a narrow section of 0.5 ± 0.02 mm and an expansion angle of 15 °.

На фиг. 1 представлено продольное сечение универсальной лазерной оптической головки в режиме резки и пробивки отверстий.In FIG. 1 shows a longitudinal section of a universal laser optical head in the cutting and punching mode.

На фиг. 2 показано продольное сечение универсальной лазерной оптической головки в режиме сварки.In FIG. 2 shows a longitudinal section of a universal laser optical head in welding mode.

На фиг. 3 представлен вид А фиг. 1.In FIG. 3 is a view A of FIG. one.

На фиг. 4 представлен вид Б фиг. 1.In FIG. 4 is a view B of FIG. one.

На фиг. 5 представлен разрез В-В фиг. 1.In FIG. 5 shows a section BB of FIG. one.

На фиг. 6 представлен разрез Г-Г фиг. 1.In FIG. 6 shows a section GG of FIG. one.

На фиг. 7 представлен вид Д фиг. 1.In FIG. 7 is a view D of FIG. one.

На фиг. 8 представлен увеличенный вид Е фиг. 1 съемной насадки в режиме резки, сварки, пробивки отверстий металлов толщиной до 20 мм.In FIG. 8 is an enlarged view E of FIG. 1 removable nozzle in cutting, welding, punching holes of metals with a thickness of up to 20 mm.

На фиг. 9 представлен увеличенный вид Ж фиг. 2 съемной насадки в режиме резки металлов толщиной от 20 мм до 40 мм.In FIG. 9 is an enlarged view G of FIG. 2 removable nozzles in the mode of cutting metals with a thickness of 20 mm to 40 mm.

Универсальная лазерная оптическая головка содержит наружный неподвижный корпус 1, который снабжен крышкой 2 (фиг. 1 и фиг. 2). Внутри наружного неподвижного корпуса 1 расположен внутренний подвижный корпус 3 с прикрепленным соплом 4, который перемещается с помощью зубчатой передачи: вал-шестерни 5 (фиг. 6) - зубчатой рейки 6 (фиг. 4). В сопло 4 крепится съемная насадка 7, которая для режимов резки, сварки, пробивки отверстий металлов толщиной до 20 мм имеет диаметр в узком сечении 0,2±0,02 мм и угол расширения 30°. Для режима резки металлов толщиной от 20 мм до 40 мм используется съемная насадка 7, которая имеет диаметр в узком сечении 0,5±0,02 мм и угол расширения 15°, служащая для увеличения скорости струи. Эта особенность при резке дозвуковой скоростью позволит одновременно очищать место обработки металлов от шлаков и улучшать качество обработки. На наружном неподвижным корпусе 1 жестко закреплен емкостной датчик 8 контроля размера между срезом сопла 4 и обрабатываемой деталью 9, который устанавливается на кронштейн датчика 10 в нижней части наружного неподвижного корпуса 1. В сопло 4 (фиг. 2) во время сварки подается защитный инертный газ - азот, аргон или гелий через наружный неподвижный корпус 1. Кронштейны 11 (фиг. 1, 2) служат опорой при установке универсальной лазерной оптической головки в нижнем положении (в режимах резки, пробивки отверстии) и в верхнем положении (в режиме сварки). Прокладки 12 служат для герметизации (для непрохождения газов). В универсальную лазерную оптическую головку, в зависимости от требуемой операции, через штуцера 13, 14 наружного неподвижного корпуса 1 поступают активный или инертные газы. На фигуре 3 представлен ведомый шкив 15, передающий вращение вал-шестерни, кронштейн механизма 16 и съемная направляющая 17. Съемная направляющая 17 служит для установки вал-шестерни 5 в кронштейн механизма 16. Ведомый шкив 15 передает вращение от двигателя через ведущий шкив (на фигуре не показан) на вал-шестерню 5. На фигуре 4 представлена зубчатая рейка 6, служащая для передачи движения внутреннему подвижному корпусу 3 с соплом 4. Зубчатая рейка 6 крепится к внутреннему подвижному корпусу 3 при помощи сварки. На фигуре 5 представлено кольцо 18, которое служит опорой на наружном неподвижном корпусе 1 и крепится болтами к нему. К кольцу крепятся прокладки 12. На фигуре 6 представлена вал-шестерня 5, которая служит для передачи движения внутреннему подвижному корпусу 3 с соплом 4. На фигуре 7 представлена съемная насадка 7, где показано отверстие под ключ 19 для вставки съемной насадки 7. В нижней части сопла 4 устанавливается мембрана 20, необходимая для предотвращения утечки газов. Мембрана 20 прикреплена уплотнителями к внутренней поверхности наружного корпуса 1 и внешней поверхности сопла 4.The universal laser optical head comprises an outer fixed body 1, which is provided with a cover 2 (Fig. 1 and Fig. 2). Inside the outer fixed housing 1 there is an internal movable housing 3 with an attached nozzle 4, which is moved by a gear: a pinion shaft 5 (Fig. 6) - a gear rack 6 (Fig. 4). A removable nozzle 7 is attached to the nozzle 4, which for cutting, welding, punching holes of metals with a thickness of up to 20 mm has a narrow diameter of 0.2 ± 0.02 mm and an expansion angle of 30 °. For the regime of cutting metals with a thickness of 20 mm to 40 mm, a removable nozzle 7 is used, which has a narrow diameter of 0.5 ± 0.02 mm and an expansion angle of 15 °, which serves to increase the speed of the jet. This feature when cutting at subsonic speed will simultaneously clear the place of metal processing from slag and improve the quality of processing. On the outer fixed housing 1, a capacitive size control sensor 8 is rigidly fixed between the nozzle exit 4 and the workpiece 9, which is mounted on the sensor bracket 10 in the lower part of the outer fixed housing 1. Protective inert gas is supplied to the nozzle 4 (Fig. 2) during welding - nitrogen, argon or helium through the outer fixed housing 1. Brackets 11 (Fig. 1, 2) serve as a support when installing a universal laser optical head in the lower position (in cutting, punching holes) and in the upper position (in welding mode). Gaskets 12 are used for sealing (for the passage of gases). The universal laser optical head, depending on the desired operation, through the nozzle 13, 14 of the outer stationary housing 1 receives active or inert gases. The figure 3 shows the driven pulley 15, transmitting the rotation of the pinion shaft, the bracket of the mechanism 16 and the removable guide 17. The removable guide 17 is used to install the pinion shaft 5 in the bracket of the mechanism 16. The driven pulley 15 transmits rotation from the engine through the drive pulley (in the figure not shown) on the pinion shaft 5. Figure 4 shows a gear rack 6, which serves to transmit movement to the inner movable housing 3 with the nozzle 4. The gear rack 6 is attached to the inner movable housing 3 by welding. The figure 5 presents the ring 18, which serves as a support on the outer stationary housing 1 and is bolted to it. Gaskets 12 are attached to the ring. Figure 6 shows the pinion shaft 5, which serves to transmit movement to the inner movable housing 3 with the nozzle 4. Figure 7 shows the removable nozzle 7, which shows the key hole 19 for inserting the removable nozzle 7. At the bottom part of the nozzle 4 is installed membrane 20, necessary to prevent leakage of gases. The membrane 20 is attached with seals to the inner surface of the outer casing 1 and the outer surface of the nozzle 4.

Универсальная лазерная оптическая головка в комплекте с лазерными технологическими комплексами позволит обеспечить основные технологические показатели для резки и пробивки отверстий на оптимальном уровне: шероховатость поверхности реза на титановых сплавах не выше 2…6 мкм, на нержавеющих и высоколегированных сталях не выше 10…15 мкм при ширине реза 0,1…0,25 мм, глубину зоны термического влияния не более 0,2 мм.A universal laser optical head complete with laser technological complexes will ensure the basic technological parameters for cutting and punching holes at the optimum level: the surface roughness of the cut on titanium alloys is not higher than 2 ... 6 microns, on stainless and high alloy steels not higher than 10 ... 15 microns with a width a cut of 0.1 ... 0.25 mm, the depth of the heat affected zone is not more than 0.2 mm.

Для сварки универсальная лазерная оптическая головка позволит обеспечить основные технологические показатели на оптимальном уровне: ширину сварочного шва получают от 0,4 мм до 5 мм на металлах толщиной от 1 мм до 20 мм, зону термического влияния - от 0,015 мм до 0,3 мм.For welding, a universal laser optical head will ensure the basic technological parameters at the optimal level: the width of the weld is obtained from 0.4 mm to 5 mm on metals with a thickness of 1 mm to 20 mm, the heat-affected zone is from 0.015 mm to 0.3 mm.

Универсальная лазерная оптическая головка позволяет вести прецизионную сварку, резку и пробивку отверстий с высокой производительностью, обеспечиваемой за счет изменения режимов в процессе обработки. Технологические газы (активный и инертные) в зону обработки подают поочередно, в зависимости от требуемой операции.A universal laser optical head allows precision welding, cutting and punching of holes with high productivity, provided by changing modes during processing. Process gases (active and inert) are supplied to the treatment zone alternately, depending on the required operation.

Данная установка позволяет вести следующие операции: сварку, резку и пробивку отверстий.This installation allows you to conduct the following operations: welding, cutting and punching holes.

При лазерной резке в зону обработки через верхний штуцер 13 вначале подают активный газ в наружный неподвижный корпус 1 универсальной лазерной оптической головки. При резке подают инертный газ в наружный неподвижный корпус 1 отверстия через нижний штуцер 13. Инертный газ поступает коаксиально лазерному лучу в зону реза. Перемещение сопла вниз происходит до тех пор, пока бурт сопла не коснется ограничительного упора.During laser cutting, the active gas is first supplied to the treatment zone through the upper nozzle 13 into the outer stationary housing 1 of the universal laser optical head. When cutting, inert gas is supplied to the outer stationary housing 1 of the hole through the lower nozzle 13. Inert gas coaxially enters the laser beam into the cutting zone. The nozzle moves down until the collar of the nozzle touches the limit stop.

Для выполнения лазерной сварки производится подача нейтрального газа в нижний штуцер 14, интенсивность лазерного излучения устанавливается в зависимости от выполняемой операции путем перемещения фокусирующей линзы механическим подъемником. При режиме сварки по нижнему штуцеру 14 подают защитный инертный газ - N2, Ar2 или Не2, который создает объем И. Через наружный неподвижный корпус 1 газ поступает в зону сварки. Одновременно в нижний штуцер 14 в объем И наружного неподвижного корпуса 1 подают защитный инертный газ на сварочный шов.To perform laser welding, neutral gas is supplied to the lower fitting 14, the intensity of the laser radiation is set depending on the operation by moving the focusing lens with a mechanical lift. In the welding mode, a protective inert gas — N 2 , Ar 2 or He 2 — is supplied through the lower nozzle 14, which creates the volume I. Through the outer fixed body 1, gas enters the welding zone. At the same time, a protective inert gas is supplied to the weld seam in the lower nozzle 14 into the volume AND of the outer fixed body 1.

При пробивке отверстий необходима большая плотность лазерного излучения порядка 107 Вт/м2.When punching holes, a high density of laser radiation of the order of 10 7 W / m 2 is required.

При режиме резки, сварки и пробивки отверстий листового металла толщиной от 20 мм до 40 мм применяется съемная насадка 7 с сужающе-расширяющимся к низу профилем канала реза, конструктивно выполненная с расширяющимся к низу профилем канала реза, что позволяет получить сверхзвуковые скорости на выходе. Вдув сверхзвуковых струй в зону обработки позволяет производить с высокой эффективностью удаление образующегося расплава металла из узкого лазерного реза (b=01-04 мм), что позволяет вести обработку (резку) материалов больших толщин (h=20-40 мм) с высокой скоростью резки, что ведет в целом к повышению производительности процесса лазерной обработки металлов.In the cutting, welding and punching mode of sheet metal holes from 20 mm to 40 mm thick, a removable nozzle 7 is used with a cut channel profile narrowingly expanding towards the bottom, structurally made with a cutting channel profile expanding towards the bottom, which allows obtaining supersonic exit velocities. Blowing supersonic jets into the treatment zone allows high-efficiency removal of the formed metal melt from a narrow laser cut (b = 01-04 mm), which allows processing (cutting) of materials of large thicknesses (h = 20-40 mm) with a high cutting speed , which generally leads to an increase in the productivity of the laser metal processing process.

В режиме резки и пробивки отверстий мембрана 20 изгибается вниз за счет образования объема 3 (полость газов для резки) при подаче активного газа (кислорода) через верхний штуцер 13. В режиме сварки мембрана 20 выпрямляется за счет образования объема И (полость газов для сварки) при подаче нейтрального газа (азота, аргона или гелия) через нижний штуцер 14.In the cutting and punching mode of the holes, the membrane 20 bends down due to the formation of volume 3 (gas cavity for cutting) when the active gas (oxygen) is supplied through the upper nozzle 13. In the welding mode, the membrane 20 is straightened due to the formation of the volume And (gas cavity for welding) when applying a neutral gas (nitrogen, argon or helium) through the lower fitting 14.

При выполнении технологических режимов: лазерной резки или пробивки отверстий в штуцер 13 подается технологический активный газ, например кислород, и при механическом перемещении с помощью зубчатой рейки фокусирующая линза перемещается вверх (фиг. 1), уменьшая размер пятна лазерного пучка до оптимальных параметров, необходимых для выполнения технологических режимов. При выполнении технологического режима - лазерной сварки - в штуцер 14 подается технологический инертный газ, например азот, аргон или гелий, при механическом перемещении с помощью зубчатой рейки сопло 4 перемещается вниз (фиг. 2), увеличивая размер пятна лазерного пучка до оптимальных параметров, необходимых для выполнения технологического режима.When performing technological modes: laser cutting or punching holes, a technological active gas, such as oxygen, is supplied into the nozzle 13, and when mechanically moving with the help of a gear rack, the focusing lens moves upward (Fig. 1), reducing the size of the laser beam spot to the optimal parameters necessary for execution of technological modes. When performing the technological regime — laser welding — a technological inert gas, for example nitrogen, argon or helium, is supplied to the nozzle 14, while mechanically moving by means of a gear rack, the nozzle 4 moves downward (Fig. 2), increasing the size of the laser beam spot to the optimal parameters necessary to perform the technological regime.

Claims (3)

1. Лазерная оптическая головка, содержащая наружный неподвижный корпус с каналами для подвода активного или пассивного газов, внутри которого концентрично и с зазором расположен внутренний подвижный корпус с соплом, фокусирующую линзу, установленную цилиндрической поверхностью по цилиндрической поверхности внутреннего сопла с возможностью перемещения вдоль оси, при этом канал для подвода активного газа к внутреннему соплу расположен между фокусирующей линзой и соплом, а на боковой поверхности внутреннего сопла выполнены сквозные отверстия, расположенные над линзой, отличающаяся тем, что внутренний подвижный корпус с соплом установлен в неподвижном наружном корпусе с возможностью перемещения посредством зубчатой передачи, выполненной в виде зубчатой рейки, установленной на внутреннем корпусе, и вал-шестерни, установленной на кронштейне, закрепленном на наружном неподвижном корпусе и связанном с электрическим приводом, причем в нижней части наружного неподвижного корпуса установлен емкостной датчик для установки и контроля размера между срезом сопла и обрабатываемой деталью, а на выходе сопла размещена съемная насадка с сужающе-расширяющимся каналом на выходе.1. A laser optical head comprising an outer fixed housing with channels for supplying active or passive gases, inside which an inner movable housing with a nozzle is located concentrically and with a gap, a focusing lens mounted on a cylindrical surface along the cylindrical surface of the inner nozzle with the possibility of movement along the axis, this channel for supplying active gas to the inner nozzle is located between the focusing lens and the nozzle, and on the side surface of the inner nozzle are made through Holes located above the lens, characterized in that the inner movable housing with the nozzle is mounted in a fixed outer housing with the possibility of movement by means of a gear made in the form of a gear rack mounted on the inner housing, and a gear shaft mounted on the bracket mounted on the outer a fixed housing and associated with an electric drive, and in the lower part of the outer fixed housing there is a capacitive sensor for installing and monitoring the size between the nozzle exit and the processing emoy piece and arranged at the nozzle outlet is removable with the nozzle narrowing-widening outlet channel. 2. Лазерная оптическая головка по п. 1, отличающаяся тем, что для обеспечения резки, сварки или пробивки отверстий съемная насадка выполнена с диаметром в узком сечении 0,2±0,02 мм и с углом расширения 30°.2. The laser optical head according to claim 1, characterized in that to ensure cutting, welding or punching holes, the removable nozzle is made with a diameter in a narrow section of 0.2 ± 0.02 mm and with an expansion angle of 30 °. 3. Лазерная оптическая головка по п. 1, отличающаяся тем, что для обеспечения резки металлов от 20 мм до 40 мм съемная насадка выполнена диаметром в узком сечении 0,5±0,02 мм и углом расширения 15°.3. The laser optical head according to claim 1, characterized in that to ensure the cutting of metals from 20 mm to 40 mm, the removable nozzle is made with a diameter in a narrow section of 0.5 ± 0.02 mm and an expansion angle of 15 °.
RU2016123031A 2016-06-09 2016-06-09 Laser optic head RU2641213C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123031A RU2641213C2 (en) 2016-06-09 2016-06-09 Laser optic head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123031A RU2641213C2 (en) 2016-06-09 2016-06-09 Laser optic head

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016123031A RU2016123031A (en) 2017-12-14
RU2641213C2 true RU2641213C2 (en) 2018-01-16

Family

ID=60718363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016123031A RU2641213C2 (en) 2016-06-09 2016-06-09 Laser optic head

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2641213C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU191258U1 (en) * 2019-04-29 2019-07-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Laser optical head
RU2727392C1 (en) * 2019-07-02 2020-07-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Optical head for laser cutting, welding
RU2732256C1 (en) * 2019-03-27 2020-09-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Method of laser welding of metals and device for implementation of method
RU2741035C1 (en) * 2020-07-21 2021-01-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" Laser optical head
RU2768618C1 (en) * 2021-06-29 2022-03-24 Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований" АО "ГНЦ РФ ТРИНИТИ" Laser welding method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1787321C (en) * 1990-07-26 1994-07-15 Научно-исследовательский институт технологии и организации производства двигателей Method of and device for laser cutting
RU2111100C1 (en) * 1997-03-18 1998-05-20 Акционерное общество закрытого типа "Технолазер" Optical focusing system with non-coaxial focusing optics
RU2320463C2 (en) * 2006-02-17 2008-03-27 Евгений Борисович Кульбацкий Method and device for positioning nozzle for laser treatment of surface
RU2350445C1 (en) * 2007-06-14 2009-03-27 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН (ИТПМ СО РАН) Method for cutting of thick metal sheets
RU2368473C2 (en) * 2007-06-05 2009-09-27 Евгений Иванович Овчинников Device for processing equipment relocation (versions)
RU2578885C2 (en) * 2014-08-21 2016-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Optical laser head

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1787321C (en) * 1990-07-26 1994-07-15 Научно-исследовательский институт технологии и организации производства двигателей Method of and device for laser cutting
RU2111100C1 (en) * 1997-03-18 1998-05-20 Акционерное общество закрытого типа "Технолазер" Optical focusing system with non-coaxial focusing optics
RU2320463C2 (en) * 2006-02-17 2008-03-27 Евгений Борисович Кульбацкий Method and device for positioning nozzle for laser treatment of surface
RU2368473C2 (en) * 2007-06-05 2009-09-27 Евгений Иванович Овчинников Device for processing equipment relocation (versions)
RU2350445C1 (en) * 2007-06-14 2009-03-27 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН (ИТПМ СО РАН) Method for cutting of thick metal sheets
RU2578885C2 (en) * 2014-08-21 2016-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Optical laser head

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2732256C1 (en) * 2019-03-27 2020-09-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Method of laser welding of metals and device for implementation of method
RU191258U1 (en) * 2019-04-29 2019-07-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Laser optical head
RU2727392C1 (en) * 2019-07-02 2020-07-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Optical head for laser cutting, welding
RU2741035C1 (en) * 2020-07-21 2021-01-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" Laser optical head
RU2768618C1 (en) * 2021-06-29 2022-03-24 Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований" АО "ГНЦ РФ ТРИНИТИ" Laser welding method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016123031A (en) 2017-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2641213C2 (en) Laser optic head
JP2001219269A (en) Device and method for submerged working
CN109789512B (en) Method and laser processing machine for laser welding first and second workpiece sections
EP2496379B1 (en) Method of manufacturing niobium based superconducting radio frequency (scrf) cavities comprising niobium components by laser welding
US9956648B2 (en) Piercing metal workpieces by a laser beam
CA2702278C (en) Laser cladding device with an improved nozzle
EP0554523B1 (en) Laser beam machining apparatus and method for adjusting the height of its condenser lens
US20150352666A1 (en) Machining device and machining method
AU2013330964B2 (en) Hand maneuverable laser welding gun
JPH04502429A (en) Method and device for processing workpieces by laser beam
JP2008511449A (en) Method for obtaining mutual position of laser processing beam axis and processing gas flow axis in laser processing apparatus, method for adjusting mutual position of laser processing beam axis and processing gas flow axis in laser processing apparatus, and apparatus in place of this method Laser processing apparatus having
RU2646515C1 (en) Universal laser optic head
JP2010207877A (en) Welding apparatus and soldering apparatus
TW202045289A (en) Laser hole drilling apparatus and method
JP2015157297A (en) Welding head, laser welding apparatus, and gas nozzle for welding head
CN103212866B (en) A kind of femtosecond laser of Laser Processing intravascular stent
RU2727392C1 (en) Optical head for laser cutting, welding
KR20050103378A (en) A wire focus control device of head for hybrid welding
RU180185U1 (en) Laser optical head
RU2753066C1 (en) Optical head for laser cutting
RU2615428C1 (en) Machine for laser-arc welding of parts
RU191258U1 (en) Laser optical head
RU2732256C1 (en) Method of laser welding of metals and device for implementation of method
CN110548995A (en) Multifunctional laser micro-carving texture processing equipment
KR101512070B1 (en) Overlay welding apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180907

Effective date: 20180907