SU965677A1

SU965677A1 - Установка дл пробивки отверстий лазерным лучом

Info

Publication number: SU965677A1
Application number: SU813266926A
Authority: SU
Inventors: Валерий Павлович Котляров; Владимир Сергеевич Коваленко
Original assignee: Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date: 1981-03-31
Filing date: 1981-03-31
Publication date: 1982-10-15

Description

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОБИВКИ ОТВЕРСТИЙ ЛАЗЕРНБЩ

1

Изобретение относитс к обработке материалов лазерным лучом, в частности к оборудованию дл пробивки в них отверстий.

Известна установка дл пробивки отверстий лазерным лучом, содержаща оптический квантовый генератор, фокусирующую линзу, устройство дл измерени текущего размера пробиваемого отверсти , и блок управлени энергией лазерных импульсов в зависимости от уровн сигнала, поступающего от измерительного устройства I.

Недостатком установки вл етс ее сложность .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс установка дл пробивки отверстий лазерны.м Лучом, содержаща оптический квантовый генератор с блоком питани , фокусирующую линзу, установленную с возможностью перемещени вдоль оптической оси луча, рабочий стол дл закреплени обрабатываемой детали, выполненный в виде открытой емкости, соединенной с газовой магистралью, и датчик давлени газа, подключенный к блоку питани генератора 2.

Недостатком установки вл етс невысока точность обработки.

Цель изобретени - повыщение точности обработки.

Поставленна цель достигаетс тем, что 5 установка дл пробивки отверстий лазерным лучом, содержаща оптический квантовый генератор с блоком питани , фокусирующую линзу, установленную с возможностью перемещени вдоль оптической оси луча, рабочий 10 стол дл закреплени обрабатываемой детали , выполненный в виде открытой емкости, соединенной с газовой магистралью, и датчик давлени газа, подключенный к блоку питани генератора, снабжена механизмом дл изменени положени фокуса лазерного 15 луча по толщине детали в процессе обработки , соединенным с газовой магистралью.

Механизм дл изменени положени фокуса луча может быть выполнен в виде 2Q пневмоцилиндра с подпружиненным порщнем , щток которого соединен с фокусирующей линзой. Или в виде двух пружин, одна из которых установлена на дне емкости,а друга закреплена на открытом конце этой емкости.

На фиг. 1 и 2 изображены схемы установки с вариантом выполнени механизмов дл изменени положени фокуса лазерного луча.

Установка содержит оптический квантовый генератор 1 с блоком 2 питани , фокусирующую линзу 3, установленную с возможностью перемещени вдоль оптической оси луча 4, рабочий стол 5 дл закреплени обрабатываемой детали 6, выполненной в виде открытой емкости, соединенной с газовой магистралью 7, датчик 8 давлени газа, подключенный к блоку 2 питани генератора 1. Установка снабжена также механизмом дл изменени положени фокуса лазерного луча 4 по толщине детали 6 в процессе обработки, соединенным с газовой магистралью 7.

Механизм дл изменени положени фокуса луча 4 может быть выполнен в виде пневмоцилиндра 9 с подпружиненным порщнем 10, щток 11 которого соединен с фокусирующей линзой 3 (фиг. 1). Этот механизм может быть выполнен в виде двух пружин 12 и 13, одна - 12 из которых установлена на дне емкости 5, а друга - 13 закреплена на открытом конце этой емкости (фиг. 2).

Установка работает следующим образом.

Обрабатываемую деталь 6 устанавливают на рабочем столе 5, прижимают ее крыщкой к уплотнению 14 дл герметизации стола 5 под деталью 6 и через входное отверстие диаметром d подают в магистраль 7 сжатый газ под давлением Р. При этом срабатывает датчик 8 давлени ,- соединенный с блоком 2 питани генератора 1 излучени . Сжатый газ, поступа в полость над поршнем 10 пневмоцилиндра 9, перемещает поршень 10 и св занную с его штоком 11 фокусирующую линзу 3, сжима при этом пружину 15. Пружины, размеры пневмоцилиндра и давление Р газа в магистрали подбирают такими, чтобы обеспечить начальное положение фокуса луча 4 на поверхности детали 6. Затем включают блок 2 питани генератора 1 и лазерные импульсы определенного уровн энергии подаютс на обрабатываемую деталь 6. Одним или несколькими импульсами прошивают отверстие , диаметр которого несколько меньше заданного значени . При получении сквозного отверсти через него из полости повышенного давлени проходит газ, оказыва калибрующее действие. Давление в системе падает на величину дР, определ емую пневматической характеристикой системы, параметры которой определ ютс диаметром пробиваемого отверсти , диаметром входного отверсти магистрали 7 и давлением газа в системе. При этом под действием пружины из-за уменьшени давлени газа в пневмоцилиндре 9 перемешаетс поршень 10 и соединенна с ним фокусирующа линза 3, измен положение фокуса лазерного луча 4 так, чтобы очередные импульсы увеличивали диаметр пробиваемого отверсти . Необходимую дл увеличени диаметра отверсти на ad величину смещени фокуса определ ют по соотнощению

А - f

где f - фокусное рассто ние линзы;

D - диаметр лазерного луча до фокусирующей линзы.

По этой величине по давлению Р, весу и размерам движущихс элементов рассчитывают силовую характеристику пружины, установленной в пневмоцилиндре и ее жесткость .

Каждое последующее увеличение диаметра отйерсти при воздействии лазерных импульсов вызывает посто нное смещение линзы и ее фокуса, причем по мере приближени к заданному размеру уменьщаютс перепады давлени и величины смещени , чем обеспечиваетс достижение высокой точности обработки. При получении отверсти заданного размера давление в пневматической системе уменьшаетс до величины, на которую настроен датчик 8 давлени он срабатывает, отключа блок 2 питани генератора 1, тем самым прекраща процесс обработки.

Установка с механизмом дл изменени положени фокуса лазерного луча работает следующим образом.

Обрабатываемую деталь 6 устанавливают на столе 5 на уплотнение 14 из упругого материала и пружину 12. На деталь 6 в свою очередь устанавливают вторую пружину 13, и крышкой пружины 12 и 13 и уплотнение 14 сжимают до заранее определенных значений деформаций. При подаче в магистраль 7 сжатого газа под давлением Р деталь 6 смещаетс на некоторую величину, сжима пружину 13, пока не уравновес тс действующие на деталь с обеих сторон реакции упругих э лементов и давление газа. При этом имеет место равенство

Fn + FH + PS, где F ,, F,- - реакци , соответственно пруlA 1

жины 12 и 13;

F. - реакци уплотнени 14; 5 - площадь сечени обрабатываемой детали 6.

Луч 4 линзой 3 фокусируют на поверхности детали 6, включают блок 2 питани генератора 1 и производ т обработку отверстий диаметром

. d а D/F h,

Claims

где D - диаметр лазерного луча до фокусирующей линзы 3; F-фокусное рассто ние линзы 3; h - толщина детали 6. Через образовавшеес отверстие истекает газ, оказыва на него калибрующее воздействие . В результате этого в полости стола 5 под деталью в соответствии с пневматической характеристикой системы, определ емой уровнем давлени Р, соотношением диаметров обрабатываемого отверсти d и входного диаметра магистрали 7, устанавливаетс давление, меньшее Р на величину дР. Баланс сил, действующих на деталь 6 и определ ющих ее положение относительно фокуса луча 4, нарущаетс (при расчете пренебрегают изменением площади детали и деталь смещаетс относительно фокуса на величину .Последующие импульсы лазерного излучени увеличивают размер отверсти на величину A.d. Это вызывает дальнейшее уменьщение давлени в камере и новое смещение детали 6 относительно фокуса луча 4. Очередные импульсы увеличивают размер отверсти постепенно приближа его к заданному значению, что соответствует установлению определенного давлени в полости под деталью , на которое настроен датчик 8. При его срабатывании выключаетс блок 2 питани генератора 1, прекраща его работу ПО достижении необходимых размеров отверсти . Этим обеспечивают получение отверстий с высокой воспроизводимостью. Установка позвол ет повысить точность обработки отверстий за счет обеспечени возможности дополнительного калибровани диаметра отверсти лазерным лучом. Формула изобретени 1. Установка дл пробивки отверстий лазерным лучом, содержаща оптический квантовый генератор с блоком питани , фокусирующую линзу, установленную с возможностью перемещени вдоль оптической оси луча, рабочий стол дл закреплени обрабатываемой детали, выполненной в виде открытой емкости, соединенной с газовой магистралью, и датчик давлени газа, подключенный к блоку питани генератора, отличающа с тем, что, с целью повышени точности обработки, она снабжена механизмом дл изменени положени фокуса лазерного луча по толщине детали в процессе обработки, соединенным с газовой магистралью. 2. Ус-рановка по п. 1, отличающа с тем, что механизм дл изменени положени фокуса луча выполнен в виде пневмоцилиндра с подпружиненным поршнем, шток которого соединен с фокусирующей линзой. 3. Установка по п-. 1, отличающа с тем, что механизм дл изменени положени фокуса луча выполнен в виде двух пружин, одна из которых установлена на дне емкости, а друга закреплена на открытом конце этой емкости. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент Швейцарии № 572798, кл. В 23 К 26/00, 27.12.76.
2.Суминов В. М. и др. Обработка деталей лучом лазера. М., «Машиностроение, 1969, рис. 108, с. 165 (прототип).