UA127107C2 - Спосіб лазерної обробки металевого матеріалу з високодинамічним керуванням осями переміщення лазерного променя по попередньо визначеному шляху обробки, а також пристрій для реалізації вказаного способу - Google Patents

Abstract

Заявлена група винаходів належить до лазерної обробки металевого матеріалу, зокрема до способу лазерної обробки для різання, свердління або зварювання металевого матеріалу та пристрою для реалізації вказаного способу. Згадані спосіб та пристрій ґрунтуються на порушенні осьової симетрії між лазерним променем та потоком допоміжного газу для створення інноваційних кінематичних характеристик, де традиційним осям переміщення робочої головки надають роль "повільних" осей, та із вказаними "повільними" осями пов’язане керування розташуванням лазерного променя відносно до осі доставки потоку допоміжного газу. Останній надають роль "швидкої" осі. Таким чином забезпечується керування положенням оптичних осей лазерного променя відповідно до попередньо визначеного просторового взаємозв’язку з віссю потоку допоміжного газу, яка необов’язково знаходиться в коаксіально вирівняному положенні, так, щоб керування положенням можна було реалізувати в реальному часі під час робочого процесу. Це дозволяє керувати необхідним взаємним розташуванням оптичної осі лазерного променя та осі потоку допоміжного газу по робочому шляху на матеріалі, зокрема під час зміни попередньо визначеного робочого шляху на матеріалі з першого на другий робочий напрямок. 2 8

Description

Даний винахід належить до лазерної обробки металевого матеріалу, зокрема до способу лазерної обробки для різання, свердління або зварювання вказаного матеріалу, який описаний в обмежувальній частині незалежного пункту 1 формули винаходу.

Згідно з іншими аспектами, даний винахід належить до пристрою для лазерної обробки металевого матеріалу, який виконаний з можливістю реалізації способу лазерної обробки, і до комп'ютерної програми, що містить один або більше програмних модулів для реалізації вищезгаданого способу під час виконування програми засобами електронної обробки.

У нижченаведеному описі та формулі винаходу термін "металевий матеріал" використовується для визначення будь-якої металевої заготовки, такої як лист або довгастий профіль, незалежно від того, має він замкнений поперечний переріз - наприклад порожньої круглої, прямокутної або квадратної форми - або незамкнутий поперечний переріз - наприклад плоский переріз або переріз у формі букви Г,, С, О тощо.

У промислових способах металообробки й, зокрема, у способах обробки металевих листів і профілів лазер використовується як інструмент термообробки для широкого ряду застосувань, що залежать від параметрів взаємодії лазерного променя з оброблюваним матеріалом і особливо від щільності енергії, що припадає на об'єм лазерного променя, який падає на матеріал, а також від проміжку часу взаємодії.

Наприклад, у разі спрямування енергії низької щільності (близько десятків Вт на мм поверхні) протягом тривалого часу (близько декількох секунд) виконується процес загартування, тоді як у разі спрямування енергії високої щільності (близько десятків МВт на мм? поверхні) протягом часу близько декількох фемтосекунд або пікосекунд виконується процес фотоабляції.

У проміжному діапазоні при підвищенні щільності енергії та скороченні робочого часу керування вказаними параметрами дозволяє здійснювати процеси зварювання, різання, свердління, гравіювання та маркування.

У багатьох процесах, у тому числі в процесах свердління та різання, у робочу область, де відбувається взаємодія між лазерним променем і матеріалом, необхідно подавати потік допоміжного газу, що має механічні функції надавання руху розплавленого матеріалу або хімічні функції сприяння горінню або навіть технологічні функції екранування від середовища, що оточує робочу область.

Зо У галузі лазерної обробки металевих матеріалів, лазерного різання, свердління та зварювання є операції обробки, які можуть здійснюватися тим самим пристроєм, виконаним із можливістю генерування сфокусованого лазерного променя великої потужності, що має попередньо визначений поперечний розподіл потужності на щонайменше одній робочій площині металевого матеріалу, як правило лазерного променя з питомою потужністю в діапазоні від 1 до 10000 кВт/мме, і для регулювання напрямку променя та положення падіння по матеріалу.

Різниця між різними типами обробки, яка може виконуватися на матеріалі, значною мірою пов'язана з потужністю використовуваного лазерного променя та часом взаємодії між лазерним променем та матеріалом, що піддається обробці.

На фіг. 1 і 2 показані пристрої лазерної обробки, згідно з відомим рівнем техніки.

На фіг. 1 схематично показаний промисловий пристрій обробки з СОго-лазером з оптичним шляхом лазерного променя по повітрю, що містить джерело 10 випромінювання, таке як генератор СОг-лазера, здатне випромінювати одномодовий або багатомодовий лазерний промінь В, і множину відбивних дзеркал 12а, 126 і 12с, виконаних із можливістю проведення лазерного променя, випромінюваного із джерела випромінювання, по оптичному шляху транспортування променя до робочої головки, загалом вказаної посилальною позицією 14 і розташованої поблизу матеріалу МУР. Робоча головка 14 містить оптичну фокусувальну систему 16 лазерного променя, що зазвичай складається із фокусувальної лінзи, виконаної з можливістю фокусування лазерного променя по оптичній осі поширення, що падає на металевий матеріал. Далі за ходом променя відносно фокусувальної лінзи розташоване сопло 18, що перетинається лазерним променем, спрямованим до зони робочої площини матеріалу.

Сопло виконане з можливістю спрямування потоку допоміжного газу, що вводиться відповідною системою, яка не показана, у напрямку робочої зони на матеріалі. Допоміжний газ використовується для керування виконанням робочого процесу, а також якістю обробки, що досягається. Наприклад, допоміжний газ може містити кисень, який сприяє здійсненню екзотермічної реакції з металом, що дозволяє підвищити швидкості різання, або інертний газ, такий як азот, який не бере участь у розплавлюванні матеріалу, однак захищає матеріал від небажаного окиснення на краях робочого профілю, захищає робочу головку від бризок розплавленого матеріалу, а також може використовуватися для охолодження бічних сторін прорізі, утвореної в матеріалі, обмежуючи поширення зони зі зміненою температурою. бо На фіг. 2 схематично показаний промисловий пристрій обробки з лазерним променем,

спрямованим через волоконну оптику. Він містить джерело 10 випромінювання, таке як генератор лазерного випромінювання, здатний подавати лазерний промінь у транспортне волокно, наприклад у лазерне скловолокно, леговане ітербієм, або діодний лазер із прямим нагнітанням, виконаний із можливістю випромінювання одномодового або багатомодового лазерного променя, і волоконно-оптичний кабель 124, виконаний із можливістю проведення лазерного променя, випромінюваного із джерела випромінювання, до робочої головки 14, розташованої поблизу матеріалу М. На робочій головці лазерний промінь із керованою розбіжністю, який виходить із волокна, колімується за допомогою колімаційної діоптричної системи 20 та відбивається катоптричною системою 22 перед фокусуванням за допомогою оптичної фокусувальної системи 16, що зазвичай складається із фокусувальної лінзи, по оптичній осі поширення, що падає на матеріал М/Р, проходячи через випромінююче сопло 18.

На фіг. 3 зображена наведена для прикладу робоча головка 14, згідно з відомим рівнем техніки. Посилальною позицією 30 представлений трубчастий канал, який містить циліндричні або конічні секції, по якому передається лазерний промінь, указаний посилальною позицією В.

Лазерний промінь В, який генерується джерелом 10 випромінювання та транспортується до робочої головки оптичним шляхом по повітрю з декількома відбиттями або по волоконній оптиці, колімується на відбивному дефлекторному елементі 32, що відхиляє оптичну вісь поширення в напрямку падіння на оброблюваний матеріал. Оптична фокусувальна система 16 розташована між відбивним дефлекторним елементом 32 і розташованим далі за ходом променя захисним рухливим елементом 34, виконаним із можливістю екранування фокусувальної системи від бризок розплавленого матеріалу, і вона містить блок 36 у вигляді тримача лінзи, з яким зв'язані механічні регулювальні механізми 38 для калібрування положення лінзи поперечно напрямку поширення променя (осі Х-У) і в напрямку поширення променя (вісь 2).

На фіг. 4 ії 5 схематично зображена оптична обробка, якій піддається лазерний промінь у робочій головці.

Лазерний промінь В, що виходить із джерела 5 випромінювання, через оптичний шлях транспортування у вільному просторі або у волокні досягає робочої головки з попередньо визначеною розбіжністю. Оптична колімаційна система, показана на фіг.4 як лінза С, забезпечує колімацію лазерного променя В, спрямовуючи його в оптичну фокусувальну систему, розташовану далі за ходом променя, яка представлена лінзою Е та здатна забезпечувати сфокусований лазерний промінь. У першому наближенні, згідно із законами геометричної оптики, ідеальний лазерний промінь, тобто лазерний промінь, ідеально колімований у вигляді паралельних променів, зосереджується на фокусній точці далі за ходом променя відносно оптичної фокусувальної системи. Однак фізичні закони дифракції вказують, що навіть у найкращій конфігурації колімації та фокусування лазерний промінь після оптичної фокусувальної системи має кінцеву фокусну пляму на своїй перетяжці. Це представлено на фіг. 4 областю, вказаною посилальною позицією МУ, яка відповідає фокусній плямі променя В.

Зазвичай під час використання в промисловій обробці робоча площина матеріалу збігається з поперечною площиною на перетяжці променя.

На фіг. 5 показаний розподіл питомої потужності нормально колімованого лазерного променя, що зазвичай має гаусову форму з осьовою симетрією у випадку одномодового променя, тобто форму, у якій потужність зосереджена навколо поздовжньої осі променя (осі 2) і поступово зменшується уздовж периферійного краю, або, у випадку багатомодового променя, цей розподіл можна описати як обвідну гаусових профілів з осьовою симетрією.

Використання променів з одномодовим або багатомодовим лазерним випромінюванням, які можуть бути описані в першому наближенні як гаусові, задовольняє вимоги технологічного контролю в галузі застосування лазерів із високою потужністю. Дійсно, гаусів промінь легко описується невеликою кількістю параметрів і легко піддається керуванню під час його поширення по оптичному шляху транспортування від джерела випромінювання до головки пристрою обробки, оскільки він має характерну властивість поширюватися без зміни розподілу потужності, згідно із чим в умовах поширення в далекому полі його можна описати за допомогою значення радіуса та значення розбіжності (і в цьому випадку можна використовувати наближення геометричної оптики). В умовах поширення сфокусованого променя в ближньому полі по робочому шляху, де наближення геометричної оптики більше не має сили, промінь у будь-якому разі зберігає схему гаусового розподілу потужності в кожному з його поперечних перерізів.

Через це в галузі лазерної обробки завжди існувала потреба в керуванні поширенням лазерного променя таким чином, щоб він мав гаусів (або приблизно гаусів) розподіл потужності в поперечному перерізі, і в установці відносного взаємного розташування оптичної осі 60 поширення лазерного променя та барицентричної осі потоку допоміжного газу раз і назавжди.

З рівня техніки відомі розробки деякої кількості рішень для забезпечення стійкості (якщо не жорсткості) позиціонування оптичної осі поширення лазерного променя відносно осі випуску допоміжного газу, і вони зазвичай включають збігання двох осей. Регулювання взаємного розташування оптичної осі поширення лазерного променя й осі потоку допоміжного газу у відомому рівні техніки виконується за допомогою процедури механічного центрування, яку вручну виконує оператор під час періодичного калібрування пристрою (робочої головки), наприклад, тоді, коли виникає необхідність у заміні сопла через зношування. Вказана процедура механічного центрування включає множину точних механічних регулювань, наприклад, за допомогою гвинтової передачі на дзеркалі дефлектора або на колімаційних, або фокусувальних лінзах для регулювання нахилу та центрування оптичної системи поширення лазерного променя відносно положення сопла на головці.

Це проєктне рішення, яке у випадку лише одномодового променя стосується осьової симетрії променя та потоку допоміжного газу, що продиктовані, відповідно, гаусовим розподілом потужності лазерного променя та круглим перерізом вихідного отвору сопла для випуску допоміжного газу, забезпечує ізотропію протікання кожного робочого процесу (різання, зварювання тощо) стосовно напрямків, у яких може проводитися вказана обробка.

Ізотропія процесу щодо робочих шляхів на матеріалі завжди вважалася переважною там, де робочим процесом із застосуванням лазера керують за допомогою засобів електронної обробки відповідно до будь-яких шляхів і геометрій, попередньо визначених системами САБ/САМ.

Є широко поширена думка про те, що фізично "неврівноважена" система або система без осьової симетрії в точках падіння лазерного променя та допоміжного газу на матеріал приводить до появи складності й труднощів у керуванні робочими шляхами або до гіршої якості результатів обробки.

Потреба в збільшенні продуктивності пристроїв у перерахунку на кількість продукції та, отже, швидкостей обробки призвела до необхідності збільшення максимальних прискорень, яких може досягати робоча головка пристрою під час проходження робочим шляхом, а також поштовху, застосовуваного до вищезгаданої головки, і, таким чином, в кінцевому підсумку електричного імпульсного струму, який має бути поданий на електродвигуни, які сприяють переміщенню робочої головки.

Як приклад, обробка тонких матеріалів на потенційно досяжних швидкостях у декілька десятків метрів за хвилину включає, у випадку раптових змін шляху, які визначаються проходженням по ламаній лінії різання, уповільнення (або зупинку) робочої головки під час її поступального переміщення по осі переміщення та відновлення (або запуск) поступального переміщення робочої головки по іншій осі переміщення, із прикладанням лінійних або тангенціальних прискорень близько 2-6 д. Аналогічні динамічні характеристики також можуть бути потрібні для елементів переміщення матеріалу залежно від кінематичних характеристик ініціації зворотно-поступального руху між лазерним променем і матеріалом. Отже, необхідний швидкий зворотний зв'язок між взаємним розташуванням робочої головки та матеріалом та навпаки, а також стабільні механічні характеристики руху для вказаної головки або матеріалу, які здатні витримувати високі динамічні характеристики без помітних коливань плями падіння лазерного променя та допоміжного газу відносно очікуваного шляху на матеріалі.

Фактично може відбутися те, що надлишкові прискорення в поєднанні із силою інерції та власною гнучкістю (яку неможливо виключити) рухомих механізмів пристрою можуть змістити сопло для випуску газу та оптичну вісь лазерного променя, жорстко пов'язану з ним, відносно попередньо визначеного робочого шляху, нехай навіть протягом обмеженого часу. Наприклад, це типова ситуація для обробки біля кутової точки, де є переривчаста зміна в напрямку робочого шляху. Високі динамічні характеристики руху та коливання робочої головки або матеріалу, які є результатом, зумовлюють зміну оптичної осі поширення лазерного променя згідно з локальним шляхом слабозгасальних коливань, що спричиняє недосконалу обробку біля кутової точки з геометричного погляду, наприклад, оскільки він йде за хвилеподібний шляхом з амплітудою, що зменшується, замість прямого шляху, визначеного заданим робочим шляхом.

Просте рішення, яке застосовують у відомому рівні техніки, полягає в тому, щоб спроєктувати робочий шлях так, щоб не допускати переривчастої зміни в напрямку. Це наближене рішення, і воно непридатне для точної обробки.

Альтернативне рішення, описане, наприклад, у заявці на патент ММО 2006/075209, що видана на ім'я РКІМА ІМОШБТКІЕ 5.р.А., САТТІСПІО, Машгіло, БАКТОКІО Егапсо та ОЕ

СНІКІСО Міспеїе та опублікована 20 липня 2006 року, полягає в оснащенні пристрою рамою, на якій розташовані міцні та жорсткі елементи для поступального переміщення, пристосовані для поступального переміщення робочої головки по першій парі декартових осей, які виконані з бо можливістю переміщення головки по широкій робочій зоні, нехай повільно та зі зменшеним прискоренням, та підтримки пари вбудованих легких рухомих повзунів зі зниженою силою інерції для локального переміщення робочої головки по другій парі декартових осей, які мають обмежений хід, який може бути пройдений із високою швидкістю та великим прискоренням.

Комбінація рухів, спрямованих на робочу головку за допомогою елементів для поступального переміщення та рухомих повзунів, що належним чином керуються відповідно до правил підрозділу руху по "повільній" та "швидкій" осям, дозволяє досягти високих динамічних характеристик продуктивності (5-6 д), хоча й за допомогою механічної системи, яка фактично не усуває силу інерції компонентів, а радше розподіляє її дії між елементами, які переміщаються по першій повільній осі, та елементами, які переміщаються по другій швидкій осі.

Задачею даного винаходу є надання способу лазерної обробки з підвищеною продуктивністю в тому, що стосується експлуатаційної швидкості, якості результатів і економічної ефективності процесу.

Іншою задачею даного винаходу є надання способу лазерної обробки, керування яким можна здійснювати в реальному часі для одержання точних результатів обробки у всіх робочих умовах, яких можна досягти без збільшення розміру наявних пристроїв.

Згідно з даним винаходом, ці задачі вирішуються за допомогою способу лазерної обробки металевого матеріалу, що має ознаки, вказані в пункті 1 формули винаходу.

Конкретні варіанти здійснення становлять предмет залежних пунктів формули винаходу, зміст яких слід розуміти як невід'ємну частину даного опису.

Додатковим об'єктом даного винаходу, як заявляється, є пристрій для лазерної обробки металевого матеріалу та комп'ютерна програма.

У підсумку даний винахід грунтується на міркуванні про те, що порушення осьової симетрії комбінації лазерного променя та потоку допоміжного газу, тобто відхід від збігу між віссю поширення лазерного випромінювання та віссю випуску потоку допоміжного газу, може дозволити одержати більш значущі переваги в тому, що стосується швидкості, якості й економічної ефективності, ніж у робочих процесах із такою ж продуктивністю.

Зокрема, під час оброблення з кінематичними характеристиками на основі паралельних керуючих осей, які розподілені в системі переміщення, що складається з "повільних" осей, тобто великих та важких осей для макроскопічних зсувів, та "швидких" осей, тобто невеликих та легких осей для мікроскопічних зсувів, згідно з даним винаходом, можна скористатися можливістю порушення осьової симетрії комбінації лазерного променя та потоку допоміжного газу для створення інноваційних кінематичних характеристик керування, де функція "повільних" осей передана традиційним осям поступального переміщення робочої головки, причому з ними скомбіновано позиційне керування лазерним променем відносно осі випуску потоку допоміжного газу, яка жорстко зв'язана з віссю робочої головки, якій передана функція "швидких" осей.

Згідно з винаходом, застосування вищезгаданих міркувань до систем відомого рівня техніки досягається шляхом реалізації ефективного керування положенням оптичної осі лазерного променя для обробки відносно осі симетрії потоку допоміжного газу за допомогою керування формою лазерного променя в реальному часі, тобто за допомогою зміни поперечного розподілу потужності променя, що по суті зберігає форму та ефективний діаметр променя.

Даний винахід грунтується на принципі використання оптичної системи з керованою деформацією, яка сама по собі відома в наукових застосуваннях щодо обробки оптичних сигналів (а отже, й оптичного випромінювання низької потужності), для формування лазерного променя високої потужності для промислових застосувань.

Застосування оптичної системи з керованою деформацією в оптичній системі транспортування лазерного променя уможливлює розширення діапазону формування лазерного променя, одержуваного швидко змінюваним чином, і надзвичайно точне регулювання взаємного розташування осі поширення лазерного випромінювання й осі випуску допоміжного газу, і, отже, підвищення продуктивності процесів механічної обробки або реалізацію новаторських процесів механічної обробки.

Переважно спосіб, згідно з даним винаходом, дозволяє керувати положенням оптичної осі лазерного променя відповідно до попередньо визначеного просторового взаємозв'язку з віссю потоку допоміжного газу, яка необов'язково знаходиться в коаксіально вирівняному положенні, з малим часом регулювання, і, таким чином, таке керування положенням може бути реалізовано в реальному часі під час робочого процесу таким чином, щоб виконувати керування необхідним взаємним розташуванням оптичної осі лазерного променя та осі потоку допоміжного газу по робочому шляху на матеріалі, зокрема під час зміни попередньо визначеного робочого шляху на матеріалі з першого на другий робочий напрямок.

Ще більш переважним є те, що спосіб, згідно з винаходом, дозволяє автоматично задавати бо змінну стратегію позиціонування під час зворотно-поступального руху між оптичною віссю лазерного променя та віссю потоку допоміжного газу під час робочого процесу, наприклад, залежно від просторового положення робочої зони на матеріалі по попередньо визначеному робочому шляху, та керувати, миттєво та з оптимальною точністю, положенням оптичної осі лазерного променя на попередньо визначеній відстані від осі потоку допоміжного газу та з попередньо визначеним кутовим напрямком відносно поточного напрямку шляху руху (напрямок просування потоку газу), таким чином, виключаючи необхідність точного механічного переміщення робочої головки або матеріалу.

Керування взаємним розташуванням осі поширення лазерного випромінювання й осі випуску допоміжного газу, згідно з винаходом, реалізується за допомогою керування поперечним розподілом потужності променя в зоні робочої площини на металевому матеріалі в попередньо визначеній суміжній області відносно осі потоку допоміжного газу, що обмежує зону доставки вказаного потоку. Зона доставки потоку допоміжного газу, яка представляє об'ємну сферу дії способу керування, згідно з винаходом, визначається як "задіяний об'єм" сопла робочої головки - сопло зазвичай має вихідний отвір, діаметр якого становить від 1 мм до 3,5 мм, і розміри, типові для зрізаного конуса з висотою від б мм до 20 мм, основою меншого розміру (на соплі), що має діаметр, який дорівнює діаметру вихідного отвору, збільшеному на 1-

З мм, і основою більшого розміру, характеристичний розмір якої залежить від висоти об'єму зрізаного конуса та кута нахилу твірної, що становить, як правило, від 15 градусів до 30 градусів. Відповідно, об'єм сопла є якомога меншим, і воно має якомога тонший зовнішній вигляд, і тому воно також може застосовуватися в увігнутостях поверхонь, що підлягають обробці.

Переважно автоматичне керування, здійснюване за допомогою способу, згідно з даним винаходом, може здійснюватися в реальному часі з робочими частотами від 100 Гц до 10 кГц.

Таким чином, за допомогою способу, згідно з даним винаходом, під час оброблення можна керувати рухом "швидких" осей у межах зони доставки потоку допоміжного газу, тобто з максимальним ходом, рівним діаметру зони доставки потоку допоміжного газу, для накладення руху з високодинамічними компонентами на рух, що повільно змінюється, та, можливо, компенсації механічних рухів із пружними та паразитними коливаннями величиною, що приблизно дорівнює діаметру зони доставки потоку допоміжного газу.

Система керування, виконана з можливістю здійснення способу, згідно з даним винаходом, переважно відрізняється від систем відомого рівня техніки, оскільки вона може бути вбудована в робочу головку, тобто вона не залежить від генерування лазерного променя й від його передачі до робочої головки.

До того ж спосіб, згідно з даним винаходом, дозволяє ефективно керувати положенням оптичної осі поширення лазерного променя в реальному часі залежно від місцезнаходження променя на робочому шляху, у результаті чого можливо змінювати взаємне розташування оптичної осі поширення лазерного променя та осі потоку допоміжного газу на тимчасовій основі залежно від запрограмованих робочих умов, що виникають на попередньо визначених положеннях на робочому шляху. Указані запрограмовані умови обробки включають як ілюстративний та необмежувальний приклад поточне робоче положення (або в більш загальному сенсі зону поточної робочої площини) на попередньо визначеному робочому шляху, та/або поточний напрямок робочого шляху на матеріалі, талабо напрямок поступального переміщення осі потоку допоміжного газу.

Подальші ознаки й переваги винаходу будуть більш докладно описані у нижченаведеному докладному описі одного з варіантів його здійснення, що наводиться як необмежувальний приклад, із посиланням на супровідні графічні матеріали, на яких: на фіг. 1 і 2 показані приклади пристроїв для лазерної обробки, згідно з відомим рівнем техніки; на фіг. З показаний приклад конструкції робочої головки лазерного пристрою, згідно з відомим рівнем техніки; на фіг. 4 і 5 показане схематичне зображення форми лазерного променя для застосувань у промисловій обробці металевих матеріалів, згідно з відомим рівнем техніки; на фіг. 6 показана принципова схема оптичного шляху лазерного променя в робочій головці, виконаній із можливістю здійснення способу, згідно з даним винаходом; на фіг. 7 показане схематичне зображення відбивного елемента з керованою поверхнею для формування оптичного променя для реалізації способу, згідно з даним винаходом; на фіг. 8 показана принципова схема керуючої електроніки пристрою лазерної обробки, виконаного з можливістю здійснення способу обробки, згідно з винаходом; і на фіг. За-9Уе показані схематичні зображення робочого прикладу, згідно зі способом за 6о0 даним винаходом.

Фіг. 1-5 були описані вище щодо відомого рівня техніки, і їхній зміст, таким чином, згадується як загальна інформація щодо виготовлення пристрою обробки, керування яким виконують для здійснення робочого процесу, згідно з ідеями даного винаходу.

Оптичний шлях лазерного променя в робочій головці пристрою для лазерної обробки металевих матеріалів, згідно з винаходом, схематично зображений на фіг. 6.

Оптична система, показана на фіг. 6, містить пристрій 100 введення лазерного променя В, такий як, наприклад, кінець волоконно-оптичного кабелю або оптична система приймання променя, поширюваного джерелом випромінювання по оптичному шляху у вільному просторі, з якого лазерний промінь В випромінюється з попередньо визначеною розбіжністю.

Далі за ходом променя відносно пристрою 100 введення розташована оптична колімаційна система 120, наприклад колімаційна лінза (зазвичай колімаційна лінза для робочої головки пристрою для лазерного різання має фокусну відстань від 50 мм до 150 мм), відносно якої далі за ходом променя колімований лазерний промінь проводиться в оптичну фокусувальну систему 140, наприклад у фокусувальну лінзу (зазвичай фокусувальна лінза для робочої головки пристрою для лазерного різання має фокусну відстань від 100 мм до 250 мм), виконану з можливістю фокусування променя на робочій площині П через екран або захисне скло 160.

На оптичному шляху між колімаційною оптичною системою 120 і оптичною фокусувальною системою 140 розташовані оптичні засоби 180 формування променя.

Зокрема, із посиланням на схематичне зображення оптичного шляху лазерного променя, показане на фіг. б, даний винахід належить до забезпечення оптичних засобів 180 для формування лазерного променя й до керування вказаними засобами для досягнення поперечного розподілу потужності лазерного променя керованим чином на попередньо визначеній робочій площині матеріалу. На вказаній фігурі оптичні засоби 180 для формування лазерного променя показані в ілюстративному варіанті здійснення, де вони розташовані так, що їхня власна вісь симетрії перебуває під кутом 45" відносно напрямку поширення променя.

Для цього оптичні засоби 180 для формування лазерного променя виготовлені у вигляді деформовуваного відбивного елемента 200 з керованою поверхнею, який містить множину незалежно переміщуваних відбивних зон, як схематично зображено на фіг. 7, які в стані спокою утворюють відбивну поверхню, що знаходиться на базовій відбивній площині. Указаний деформовуваний відбивний елемент 200 з керованою поверхнею передбачає безперервне дзеркало з фольги, відбивна поверхня якого може змінюватися в трьох вимірах відносно базової плоскої відбивної поверхні, прийнятої в стані спокою. Указаний деформовуваний відбивний елемент 200 з керованою поверхнею містить відбивну поверхню з безперервною кривиною, яка містить множину відбивних зон, з якими позаду зв'язана відповідна множина рухливих модулів, показаних на фігурі посилальними позиціями 200а, 20056 тощо, і вона є відповідним чином оброблена для використання з високою оптичною потужністю через спільне використання покриття з високою відбивною здатністю (щонайменше 99 95) на довжині хвилі лазерного променя й установлення на контактному тримачі, який охолоджується водою за допомогою безпосереднього пропущення через канали. Рухливі модулі виконані як єдине ціле з відбивною поверхнею з безперервною кривиною і є незалежно переміщуваними. Між відбивними зонами відбивної поверхні з безперервною кривиною немає меж, тобто вся відбивна поверхня має безперервні локальні допоміжні елементи у всіх напрямках.

Переміщення вказаної множини рухливих модулів 200а, 2006 включає поступальні рухи відповідних відбивних зон, наприклад рухи вперед або назад відносно базової плоскої відбивної поверхні, прийнятої в стані спокою, або обертові рухи відповідних відбивних зон навколо осі, паралельної базовій плоскій відбивній поверхні, прийнятій у стані спокою, або навіть комбінацію вказаних рухів. Деформації відбивної поверхні, тобто рухи рухливих модулів 200а, 2006, переважно ініціюються за допомогою відомих п'єзоелектричних методик, що дозволяють керувати рухом рухливих модулів і, як наслідок, положенням відбивних зон, тобто зміною їхнього положення в результаті комбінації поступального руху та/або обертання кожного модуля з попередньо визначеною кількістю ступенів свободи незалежно від інших модулів, зазвичай із переміщеннями близько -/- 40 мкм, за допомогою яких можна одержувати наближення поверхонь безперервної кривини, що визначаються комбінаціями поліномів Церніке, за допомогою яких можна (щонайменше в теорії і на практиці зі ступенем наближення, достатнім для заданих цілей) застосовувати регулювання положення оптичної осі поширення лазерного променя або, у більш загальному сенсі, керувати поперечним розподілом потужності лазерного променя, згідно з цілями заданих застосувань для обробки.

На фіг. 7 показаний переважний варіант здійснення відбивного елемента 200 з еліптичним профілем і зв'язаними з ним позаду рухливими модулями, прийнятого для кута падіння бо колімованого лазерного променя 45", як показано на схемі фіг. 6. Даний варіант здійснення слід розуміти як лише ілюстративний і необмежувальний у тому, що стосується реалізації винаходу.

В іншому переважному варіанті здійснення, у якому падіння колімованого лазерного променя є перпендикулярним або майже перпендикулярним до поверхні елемента 200 у стані спокою, профіль відбивного елемента 200 являє собою круглий профіль.

У варіанті здійснення відбивного елемента з еліптичним профілем він має велику вісь довжиною 38 мм і малу вісь довжиною 27 мм, що відповідає максимальній поперечній величині апертури лазерного променя, що падає на дзеркало, яка може бути отримана колімаційною оптичною системою 120.

Зокрема, у переважному варіанті здійснення вказаний деформовуваний відбивний елемент 200 з керованою поверхнею містить множину відбивних зон, незалежно переміщуваних за допомогою відповідної множини рухливих модулів, які містять центральну зону та множину рядів кругових опуклих секторів, розташованих концентрично відносно вказаної центральної зони. У даному переважному варіанті здійснення передбачено 6 рядів концентричних кругових опуклих секторів, у кожному ряді передбачено 8 кругових опуклих секторів, і висота кругових опуклих секторів збільшується від першого до третього ряду та від четвертого до шостого ряду в радіальному напрямку назовні від відбивного елемента. Висота кругових опуклих секторів четвертого ряду є проміжною між висотою кругових опуклих секторів першого та другого рядів.

Переважно для спрощення керуючої конструкції відбивного елемента 200, згідно з проєктом, множина кругових секторів, що утворюють периферійну кругову опуклу частину, може бути нерухливою, і тільки ряди внутрішніх кругових опуклих секторів є рухливими таким чином, що в них можуть використовуватися приводи в загальній кількості до 41.

Звичайна кількість рядів кругових секторів, кількість кругових опуклих секторів і висота кругових опуклих секторів визначаються відповідно до геометричних форм відбивних поверхонь, які необхідні для одержання попередньо визначених заданих поперечних розподілів потужності лазерного променя за допомогою процедур моделювання тенденцій поперечних розподілів потужності лазерного променя, що падає на відбивний елемент, для вибраної кількості відбивних зон. Фактично керована здатність до деформації відбивної поверхні елемента 200 викликає керовані зміни інтенсивності лазерного променя на фокальній площині за рахунок дії на фазу лазерного променя. У даному переважному варіанті здійснення

Зо деформація поверхні відбивного елемента 200 є керованою таким чином, щоб вона визначала відбивну поверхню, яку можна описати за допомогою комбінації поліномів Церніке. Таким чином, розподіл інтенсивності лазерного променя на фокальній площині відповідно до змін фази, керування якими здійснюють за рахунок руху відбивних зон відбивного елемента 200, може бути переважно змодельований із використанням математичних методів обчислення.

Геометрія поділу поверхні відбивного елемента 200, яка зображена на фіг. 7 і відповідає геометрії рухливих модулів відбивних зон, була визначена авторами винаходу за допомогою процедури моделювання для одержання різних форм поперечного розподілу потужності зі значною свободою під час формування променя, навіть не пов'язаною зі збереженням його осьової симетрії. Інакше кажучи, для застосувань, жорстко пов'язаних із гаусовим розподілом потужності, у якому потрібна не зміна форми розподілу потужності, а лише її зсув відносно оптичної осі поширення, можна використовувати більш прості геометричні форми, наприклад рівномірно рознесені ряди, тобто ряди, у яких висота кругових опуклих секторів постійна у всіх рядах секторів. Для застосувань, у яких осьова симетрія розподілу потужності променя повинна зберігатися, можна передбачити множину відбивних зон і відповідних рухливих модулів у формі радіально незалежних кругових опуклих частин.

На фіг. 8 показана принципова схема електронної системи керування пристрою для лазерної обробки металевих матеріалів для реалізації способу, згідно з даним винаходом.

Система містить засоби електронної обробки та керування, разом показані на фігурі посилальною позицією ЕСИ, які можуть бути вбудовані в один блок обробки в пристрої або реалізовані в розподіленій формі, і тоді вони включають модулі обробки, розташовані в різних частинах пристрою, включаючи, наприклад робочу головку.

Запам'ятовувальні засоби М, зв'язані із засобами ЕС електронної обробки та керування, зберігають попередньо визначену схему або програму обробки, наприклад, яка містить попередньо визначений робочий шлях у вигляді команд руху для робочої головки та/або для оброблюваного матеріалу, та фізичні параметри обробки, що вказують розподіл потужності оптичного променя, питому потужність променя та моменти часу активації лазерного променя залежно від робочого шляху.

Засоби ЕС електронної обробки та керування виконані з можливістю одержання доступу до запам'ятовувальних засобів М для запиту робочого шляху та керування застосуванням 60 лазерного променя для обробки на вказаному шляху. Керування застосуванням лазерного променя на попередньо визначеному робочому шляху включає керування доставкою потоку допоміжного газу та керування випромінюванням лазерного променя з попередньо визначеним розподілом потужності в напрямку попередньо визначеної робочої зони шляхом звертання до попередньо визначеної схеми або програми обробки, тобто, згідно з інформацією про робочий шлях і робочі параметри, запитані у запам'ятовувальних засобів.

Зчитувальні засоби 5ЕМ5З вбудовані в пристрій для відстеження в реальному часі взаємного розташування робочої головки й оброблюваного матеріалу, а також зміни цього положення із часом.

Засоби ЕСО електронної обробки та керування виконані з можливістю приймання від зчитувальних засобів ЗЕМ5З сигналів, що вказують на взаємне розташування робочої головки й оброблюваного матеріалу із часом, тобто на зміну зони поточної робочої площини та/або поточного напрямку робочого шляху із часом.

Засоби ЕС електронної обробки та керування містять перший керуючий модуль СМІ для керування механічними параметрами обробки, виконаний із можливістю подачі перших командних сигналів СМО: у відомий вузол приводних засобів, що містить приводні засоби для пересування робочої головки по ступенях свободи, які допустимі для неї в даному конкретному варіанті здійснення пристрою, і приводні засоби для пересування оброблюваного матеріалу відносно положення робочої головки, виконані з можливістю взаємодії з приводними засобами для пересування робочої головки для представлення запрограмованого робочого шляху на оброблюваному матеріалі на соплі робочої головки. Ці приводні засоби докладно не описані, оскільки вони відомі в даній галузі техніки.

Засоби ЕС електронної обробки та керування містять другий керуючий модуль СМ2 для керування фізичними параметрами обробки, виконаний із можливістю подання других командних сигналів СМО» на засоби доставки потоку допоміжного газу та керування засобами для генерування та передачі лазерного променя.

Засоби ЕС електронної обробки та керування містять третій керуючий модуль СМЗ3 для керування параметрами оптичної обробки, виконаний із можливістю подання третіх командних сигналів СМОз у деформовуваний відбивний елемент 200 з керованою поверхнею засобів формування оптичного променя для реалізації рухливих модулів незалежно переміщуваних відбивних зон вказаного елемента, тобто для керування їхнім взаємним переміщенням у просторі (поступальним переміщенням по оптичній осі відбивного елемента або нахилом відносно неї). Командні сигнали СМОз обробляються за допомогою комп'ютерної програми, що містить один або більше програмних модулів, які містять команди моделі або програми регулювання для реалізації способу, згідно з даним винаходом, відповідно до попередньо визначеного формування лазерного променя, який необхідно отримати, тобто для встановлення попередньо визначеного поперечного розподілу потужності лазерного променя й, отже, попередньо визначеного положення оптичної осі поширення лазерного променя залежно від поточних умов обробки на оптичній осі поширення, що падає на матеріал у зоні щонайменше однієї робочої площини металевого матеріалу, при цьому робочою площиною матеріалу є площина поверхні матеріалу або площина, що змінюється за глибиною в товщині матеріалу, наприклад для різання або свердління матеріалів великої товщини, тобто зазвичай із товщиною, яка більш ніж у 1,5 рази перевищує релеївську довжину сфокусованого променя (у типовому випадку товщина становить від 0,5 мм до 4 мм). Вищезгадані командні сигнали СМОз також обробляються комп'ютерною програмою для встановлення попередньо визначеного поперечного розподілу потужності лазерного променя в попередньо визначеній суміжній області відносно осі потоку допоміжного газу й у межах зони доставки вказаного потоку відповідно до поточних робочих умов, тобто зони поточної робочої площини та/або поточного напрямку робочого шляху на металевому матеріалі.

Засоби ЕС електронної обробки та керування також виконані з можливістю відстеження поточного положення та/або поточного напрямку поступального переміщення осі потоку допоміжного газу для керування відносним поступальним переміщенням осі потоку допоміжного газу по попередньо визначеному робочому шляху на металевому матеріалі та для автоматичного регулювання положення оптичної осі поширення лазерного променя або поперечного розподілу потужності лазерного променя відповідно до поточного положення та/або відстеженого поточного напрямку поступального переміщення осі потоку допоміжного газу.

Положення оптичної осі поширення лазерного променя регулюється шляхом керування рухливими модулями відбивних зон таким чином, щоб здійснювати попередньо визначені загальні похилі рухи відбивного елемента у сукупності відносно відповідного стану спокою, що 60 визначає поступальне переміщення в просторі плями лазерного променя на оброблюваному матеріалі.

Згідно з одним варіантом здійснення, під час зміни попередньо визначеного робочого шляху на матеріалі з першого на другий робочий напрямок, зв'язаним поступальним переміщенням осі потоку допоміжного газу керують згідно з проміжними напрямками на попередньо визначеній апроксимальній кривій між указаними першим та другим робочими напрямками, причому апроксимальна крива розташована на відстані від попередньо визначеного робочого шляху, який не більший від діаметра зони доставки вказаного потоку. Водночас відстежують поточне положення осі потоку допоміжного газу, а також виконують регулювання положення оптичної осі поширення лазерного променя залежно від поточного положення осі потоку допоміжного газу таким чином, щоб підтримувати оптичну вісь поширення лазерного променя спрямованою по вищезгаданому попередньо визначеному робочому шляху.

У цьому прикладі варіанта здійснення положення оптичної осі поширення лазерного променя регулюється так, щоб під час операції свердління металевого матеріалу вона проходила ексцентричним шляхом відносно поточного положення осі потоку допоміжного газу.

На фіг. За-9е показаний приклад обробки, згідно зі способом за даним винаходом.

На цих фігурах запрограмований робочий шлях указаний посилальною позицією Т. Робочий шлях включає профіль різання, що містить, лише як приклад, дві прямі лінії Т1 та Т2, які утворюють прямий кут та перетинаються в кутовій точці А, де шлях різко змінює напрямок.

У деяких ілюстративних положеннях робочої головки на вищезгаданому шляху зони доставки потоку допоміжного газу на оброблюваному матеріалі (барицентр яких вказано посилальною позицією М) вказані посилальними позиціями (31-34, при цьому плями падіння лазерного променя на оброблюваний матеріал, що описані навколо положень оптичної осі лазерного променя, вказані посилальними позиціями 51-54. Слід зазначити, що зазвичай для операцій різання та/або свердління, виконуваних на вуглецевій сталі, нержавіючій сталі, алюмінії, міді та латуні товщиною від 0,5 до 4 мм, типовий розмір зони доставки потоку допоміжного газу знаходиться в діапазоні від 1 мм до 3,5 мм, а розмір плями падіння лазерного променя знаходиться в діапазоні від 0,05 мм до 0,25 мм.

Для деяких робочих положень, або зон, на робочому шляху для прикладу представлені відповідні зони доставки потоку допоміжного газу на оброблюваному матеріалі (кругла для

Зо найбільш загального варіанта здійснення круглого сопла) та одна пляма падіння лазерного променя (яка також представлена для прикладу як така, що має круглу форму в загальному випадку поперечного розподілу потужності гаусової форми). Стрілки поряд із робочим шляхом вказують напрямок просування переднього краю різання, який відповідає напрямку руху робочої головки на матеріалі. У разі руху матеріалу відносно ріжучої головки, напрямок руху матеріалу зазвичай протилежний тому, який вказано стрілками.

Посилальна позиція (31 вказує першу зону доставки потоку допоміжного газу на ділянку просування лазерного променя по першому сегменту Т1 лінії різання, що проходить попередньо визначеним шляхом Т. У даній робочій зоні положення оптичної осі поширення (розподілу потужності) лазерного променя відрегульоване так, щоб пляма 51 падіння променя на робочу площину по суті збігалася з поточним положенням осі потоку допоміжного газу, що відповідає барицентру зони 1.

Посилальна позиція (32 вказує другу зону доставки потоку допоміжного газу на ділянку просування лазерного променя по сегменту Т1 лінії різання шляху Т.

У цій робочій зоні положення осі потоку допоміжного газу проходить відповідним шляхом К без розривів між сегментами Т1 та Т2, при цьому положення оптичної осі поширення (розподілу потужності) лазерного променя відрегульовано так, що пляма 52 падіння променя на робочу площину підтримується на робочому шляху Т, у результаті чого вона знаходиться на попередньо визначеній радіальній відстані від поточного положення осі потоку допоміжного газу (та у відповідному попередньо визначеному кутовому напрямку в системі відліку робочої головки).

Посилальна позиція 53 вказує третю зону доставки потоку допоміжного газу в частині, де лазерний промінь досягає кутової точки зміни напрямку обробки із сегмента Т1 на сегмент Т2 лінії різання шляху Т.

У цій робочій зоні положення осі потоку допоміжного газу проходить відповідним шляхом К між сегментами Т1 та 12, при цьому положення оптичної осі поширення (розподілу потужності) лазерного променя відрегульовано так, що пляма 53 падіння променя на робочу площину підтримується на робочому шляху Т, у результаті чого вона знаходиться на максимальній радіальній відстані від поточного положення осі потоку допоміжного газу (та у відповідному попередньо визначеному кутовому напрямку в системі відліку робочої головки). бо Як можна побачити на вказаній фігурі, максимальна відстань між плямою падіння лазерного променя та положенням осі потоку допоміжного газу менша, ніж радіус зони доставки допоміжного газу.

Нарешті, посилальна позиція (354 вказує четверту зону доставки потоку допоміжного газу на ділянку просування лазерного променя по сегменту Т2 лінії різання шляху Т.

У цій робочій зоні положення осі потоку допоміжного газу досі проходить відповідним шляхом К між сегментами ТІ1 та 12, при цьому положення оптичної осі поширення (розподілу потужності) лазерного променя відрегульовано так, що пляма 54 падіння променя на робочу площину підтримується на робочому шляху Т, у результаті чого вона знаходиться на попередньо визначеній радіальній відстані від поточного положення осі потоку допоміжного газу (та у відповідному попередньо визначеному кутовому напрямку в системі відліку робочої головки).

Як можна побачити на вказаній фігурі, відстань між плямою падіння лазерного променя та положенням осі потоку допоміжного газу зменшується внаслідок повторного суміщення осі потоку допоміжного газу зі шляхом Т.

Хоча на фігурі показаний варіант, в якому в місці відокремлення плями падіння лазерного променя від барицентру зони доставки потоку газу та в місці сходження плями падіння лазерного променя з барицентром зони доставки потоку газу вони обидва збігаються, також можливо, що в одному або обох із вищезгаданих робочих положень пляма падіння лазерного променя знаходиться перед барицентром зони доставки потоку газу або за ним, залежно від продуктивності, необхідної в робочому процесі.

Як показано на фіг. За-94, на яких представлено абсолютні шляхи зони доставки допоміжного газу та лазерної плями, а також на фіг. 9е, на якій представлено зону доставки допоміжного газу в системі відліку робочої головки та зв'язаний шлях Р лазерної плями в ній, взаємним розташуванням осі поширення лазерного випромінювання та осі доставки потоку допоміжного газу керують під час процесу в реальному часі (відносно радіальної відстані та кутового напрямку), щоб забезпечити можливість проходження попередньо визначеного робочого шляху, для якого необхідні різкі зміни напрямку або швидкості, при цьому переміщенням робочої головки керують по з'єднувальному шляху, який характеризується відсутністю різких змін у напрямку, у результаті чого немає необхідності у високих динамічних характеристиках механічної системи переміщення головки.

Зрозуміло, що за відсутності зміни принципу винаходу варіанти здійснення та деталі реалізації можуть широко змінюватися щодо того, що описано та проілюстровано лише як необмежувальний приклад, без відходу, таким чином, від обсягу правової охорони винаходу, визначеного доданою формулою винаходу.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

   1. Спосіб лазерної обробки металевого матеріалу (МУР), зокрема для лазерного різання, свердління або зварювання вказаного матеріалу, за допомогою сфокусованого лазерного 40 променя (В), що має попередньо визначений поперечний розподіл потужності на щонайменше одній робочій площині (П) металевого матеріалу (М/Р), який включає етапи: - забезпечення джерела (10) випромінювання лазерного променя; - спрямування лазерного променя (В), випромінюваного вказаним джерелом (10) випромінювання, по оптичному шляху транспортування променя до робочої головки (14), 45 розташованої поблизу вказаного металевого матеріалу (МУР); - колімації лазерного променя (В) по оптичній осі поширення, що падає на металевий матеріал (МУР); - фокусування вказаного колімованого лазерного променя (В) в зоні робочої площини вказаного металевого матеріалу (МУР); і 50 - проведення вказаного сфокусованого лазерного променя (В) по робочому шляху (Т) на металевому матеріалі (М/Р), що містить послідовність робочих зон (11, 12), де спосіб включає формування лазерного променя (В), при цьому формування лазерного променя (В) включає: - відбиття вказаного колімованого променя (В) за допомогою деформованого відбивного 55 елемента (200) з керованою поверхнею, який має відбивну поверхню з безперервною кривиною, що містить множину незалежно рухливих відбивних зон (200а-200Гг), та - керування розташуванням указаних відбивних зон (200а-200г) для встановлення попередньо визначеного поперечного розподілу потужності променя (В) на щонайменше одній робочій площині (П) металевого матеріалу (М/Р) залежно від зони поточної робочої площини (П) та/або бо поточного напрямку робочого шляху (Т) на металевому матеріалі (МУР), який відрізняється тим, що спосіб додатково включає етапи: - доставки потоку допоміжного газу в напрямку вказаної зони робочої площини (П) металевого матеріалу (М/Р) по осі потоку допоміжного газу, - під час зміни попередньо визначеного робочого шляху (Т) на металевому матеріалі (МУР) з першого вна другий робочий напрямок (Т1, 72) керування відносним поступальним переміщенням вказаної осі потоку допоміжного газу, згідно з проміжними напрямками на попередньо визначеній апроксимувальній кривій (К) між указаними першим та другим робочими напрямками (Т1, Т2), причому вказана крива (К) відповідності розташована на відстані від попередньо визначеного робочого шляху (Т), який не більше за радіус зони (С1, 52, (3, (4) доставки вказаного потоку; - відстеження поточного положення осі потоку допоміжного газу; та - автоматичного регулювання положення оптичної осі поширення лазерного променя (В) залежно від відстеженого поточного положення та/або відстеженого поточного напрямку поступального переміщення осі потоку допоміжного газу таким чином, щоб підтримувати оптичну вісь поширення лазерного променя (В) спрямованою по вказаному попередньо визначеному робочому шляху (Т), - при цьому розташуванням указаних відбивних зон (200а-200г) керують для встановлення вказаного положення оптичної осі поширення лазерного променя (В) в зоні робочої площини (П) на металевому матеріалі (М/Р), яка знаходиться в попередньо визначеній суміжній області навколо осі потоку допоміжного газу та в межах зони (01, 52, (3, 54) доставки вказаного потоку.

   2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що керування розташуванням указаних відбивних зон (200а-200г) відбивного елемента (200) з керованою поверхнею включає керування комбінацією рухів указаних зон (200а-200г) відносно відбивної базової плоскої поверхні.

   3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що керування комбінацією рухів указаних відбивних зон (200а-200г) відбивного елемента (200) з керованою поверхнею включає керування поступальним переміщенням указаних зон (200а-200г) по оптичній осі відбивного елемента (200) та/або обертання вказаних зон (200а-200г) для одержання нахилу відносно оптичної осі відбивного елемента (200).

   4. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що автоматичне регулювання положення оптичної осі поширення лазерного променя (В) залежно від відстеженого поточного положення та/або відстеженого поточного напрямку поступального переміщення осі потоку допоміжного газу виконують за допомогою звертання до попередньо визначеної схеми або програми регулювання.

   5. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що включає забезпечення деформованого відбивного елемента (200) з керованою поверхнею, який має відбивну поверхню з безперервною кривиною, що містить множину відбивних зон (200а-200г), незалежно переміщуваних за допомогою відповідної множини рухливих модулів, що містять центральну зону і множину рядів кругових опуклих секторів, розташованих концентрично відносно вказаної центральної зони.

   6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що передбачено 6 вказаних рядів концентричних кругових опуклих секторів, 8 кругових опуклих секторів для кожного ряду, і висота кругових опуклих секторів збільшується від першого до третього ряду та від четвертого до шостого ряду в радіальному напрямку назовні від відбивного елемента, при цьому висота кругових опуклих секторів четвертого ряду є проміжною між висотою кругових опуклих секторів першого та другого рядів.

   7. Пристрій для лазерної обробки металевого матеріалу, зокрема для лазерного різання, свердління або зварювання вказаного матеріалу, за допомогою сфокусованого лазерного променя (В), що має попередньо визначений поперечний розподіл потужності на щонайменше одній робочій площині (П) металевого матеріалу (М/Р), який містить: - джерело випромінювання лазерного променя (В); - засоби (12а, 125, 12с, 120) для спрямування лазерного променя (В), випромінюваного вказаним джерелом (10) випромінювання, по оптичному шляху транспортування променя до робочої головки (14), розташованої поблизу вказаного металевого матеріалу (МУР); - оптичні засоби (120) для колімації лазерного променя (В) по оптичній осі поширення, що падає на металевий матеріал (МУР); - оптичні засоби (16, 140) для фокусування вказаного колімованого лазерного променя (В) в зоні робочої площини (П) вказаного металевого матеріалу (МУР), причому щонайменше вказані оптичні засоби (16, 140) фокусування вказаного колімованого бо лазерного променя (В) розміщені на вказаній робочій головці (14) на керованій відстані від указаного металевого матеріалу (М/Р);

   - засоби для регулювання взаємного розташування вказаної робочої головки (14) та вказаного металевого матеріалу (М/Р), виконані з можливістю проведення вказаного сфокусованого лазерного променя (В) по робочому шляху (Т) на металевому матеріалі (М/Р), що містить послідовність робочих зон (11, 12);

   - оптичні засоби (180) для формування лазерного променя (В), які містять деформований відбивний елемент (200) із керованою поверхнею, який має відбивну поверхню з безперервною кривиною, що містить множину незалежно переміщуваних відбивних зон (200а-200г), виконаних із можливістю відбиття вказаного колімованого лазерного променя (В), при цьому розташування вказаних відбивних зон (200а-200г) пристосоване для встановлення попередньо визначеного поперечного розподілу потужності променя (В) на щонайменше одній робочій площині (П)

   металевого матеріалу (МУР); та

   - засоби електронної обробки та керування (ЕС, СМІТ, СМ2, СМ3), виконані з можливістю керування розташуванням указаних відбивних зон (200а-200г) для встановлення попередньо визначеного поперечного розподілу потужності променя (В) на щонайменше одній робочій площині (П) металевого матеріалу (М/Р) залежно від зони поточної робочої площини (П) та/або поточного напрямку робочого шляху (Т) на металевому матеріалі (МУР),

   який відрізняється тим, що містить сопло (18) для доставки потоку допоміжного газу в напрямку зони робочої площини металевого матеріалу (М/Р), та тим, що вказані засоби електронної обробки та керування (ЕСО, СМІ, СМ2, СМ3) додатково виконані з можливістю:

   - керування відносним поступальним переміщенням осі потоку допоміжного газу під час зміни попередньо визначеного робочого шляху (Т) на металевому матеріалі (М/Р) з першого на другий робочий напрямок (Т1, Т2), згідно з проміжними напрямками на попередньо визначеній апроксимувальній кривій (К) між указаними першим та другим робочими напрямками (Т1, 12),

   причому вказана крива (К) відповідності розташована на відстані від попередньо визначеного робочого шляху (Т), який не більше за радіус зони (1, 2, 53, (34) доставки вказаного потоку;

   - відстеження поточного положення осі потоку допоміжного газу; та

   - керування розташуванням указаних відбивних зон (200а-200г) для автоматичного регулювання Зо положення оптичної осі поширення лазерного променя (В) залежно від відстеженого поточного положення та/або відстеженого поточного напрямку поступального переміщення осі потоку допоміжного газу таким чином, щоб підтримувати оптичну вісь поширення лазерного променя

   (В) спрямованою по вказаному попередньо визначеному робочому шляху (Т) та встановлювати положення оптичної осі поширення лазерного променя (В) в зоні робочої площини (П) на металевому матеріалі (МУР), яка знаходиться в попередньо визначеній суміжній області навколо осі потоку допоміжного газу та в межах зони (С1, (32, (33, 534) доставки вказаного потоку.

   х ї У В. ь і і ДИН свв і От З 195 Ме у шля І І ще Їй нти і 1 їх КО З ії о 3 і ХУ Бех кох М однин ; Е о | аж их ШІ | о ! : / дили у ШИ ' і | Х я А і. ! | | ! я ї в дня яру Кк пот дюнннтй за ет дуття и С в злети їх кт во ЩЕ се? ик тонн В М дл

   Фіг. 1 ; та ці хх х . ц : х ? М т і | ділчетиккттн есте ннннннх --Ї У Мо дек ТИ м М др ин ОО БОЯ нн м ОК ия . нт У що їх тт ле / х 22 ! Ї Од ; 7 | Її їж М Ко х ; і і я М х у, і р і о ОЕ х . і Фі зх ЯМ ення ХовнннтнК тт ри І пектин Кя дження ня лег? | і М диня і з ї4- ши ни ще ! / не х дк ! і ко че - ; ! х т , ! -ет т х 2 нн ууе З

   Фіг. 2 я Тх т дм ча 42 БОоореннннн ВВ ол 6 ї Бодлер з О00ТЕНЯ / А ПИШЕ / ТЕ шия ще . і І і, а Я х і Ще Ї Кк, і г / у у п КН, М ії і У в,

   в в у р (й я т Я т в і г ц гі з ; ! її Ї ! ей х ! 4. 2 я Й Ша ! 1 рт, й / а Проте ту и Ї Е . ле й плн : | ; рн тю, : 3 Е шт 9 тк п, і / і | и і Ше « но, к і ке і те | ко к т ех х ї Ї і 1 М о му А Уж с: Е и і ї ве тм шт і 1 бю ди Е ї бу У цк 15 Шо Е и В і сему, ше сезкоковклкх кто ем - фен тннтехтнткткюотеятехтх ко фетея п В ! кит Ч т і ве 2 Ше щі ! я рай тей (і Кк Я окон лво 190 120 текеню ЩІ ї -48О х Ка и тек дж яю кю гессессесосстостосстосеоосеосеотеосяй 2О0і 20бг у ЗО», ФОВНо оно. у вода х я Й - у КТ . ча ЯПОФф ен, ти Ж А яр Й є. Є хз р | У й х 200 и УА, ян» й У шо У я у т ї те г о Ї У й Я й І йо х Є й Ак ик БО ти її : ЕР би рі А 200: ; А у я о вот зюб ин и й юю КОЖ он М, ки шу нд й зада БОР то :чшшшя Шин 200п

   Я ЗЕМЗ сМо, (/ ЕС СМ» Кон смо,.7 0-й Що -У чу см

   Фіг. З т що. ! ї у 4 х Ї. шяннння х х ходи о і кі і р | З Ко : Де КАК орто тпсдретоеКдєтетоь дет, сою рота» з сонній, я : ни сни і Мет Ко Її ше К ї М Ме ях І ий і т й / і у ше й тр : й і у их У Ге та Ок м ша ки - рота ча ее д у і шнек х, о ще м ит м - ще я 5 1 а ті м К І

   Фіг. 9р ї 5. у

   23. | ке : у М дяки т Тож нн х КО їж й ук тю у є щі х У я Й ж ї Е о м; У з Ї я х і Кз рою і уч ге У Имя КИ кт х А а х ТК З ах ки Т2 - За а з х 7 е І тен М й Ї я в Кк М - ше се - ска КХ сла, ті Я Ї т ! Р за 008, Фіг. За

   Іг. Ус х ді Ва ге ; і з не: з-н-й Ку до у у й і