УСТАНОВКА ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК C21D1/09 B23K26/00 

Изобретение относится к оборудованию для лазерной обработки материалов и может быть использовано как автономно, так и в составе гибких производственных систем для осуществления лазерной резки или перфорации отверстий в листовых материалах.

Известные установки для лазерной обработки листовых материалов включают в свой состав технологический лазер, раму в виде стола для размещения и закрепления листового материала, оптико-фокусирующую головку, двухкоординатную систему перемещения оптико-фокусирующей головки по рабочему пространству, представляющую собой две каретки, перемещающиеся по двум взаимно перпендикулярным направлениям, систему передачи лазерного луча от технологического лазера к оптико-фокусирующей головке, имеющую в своем составе закрепленные на каретках поворотные зеркала, а также общую систему управления [1,2] Недостатки этих установок заключаются в трудности устройства системы отсоса, что приводит к ухудшению условий эксплуатации и может приводить к ухудшению качества обработки, а также в громоздкости конструкции из-за чего имеется тенденция расположения плоскости обработки под углом к вертикали [2]
Известна также установка для лазерной обработки, в состав которой кроме вышеуказанных элементов входит система отсоса отработанного газа с камерой, плотно прилегающая ко всей поверхности обратной стороны обрабатываемого материала [3] В результате улучшаются условия для удаления отработанных газов из зоны обработки.

Эта установка является наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту, т.е. прототипом. Недостаток прототипа заключается в громоздкости конструкции, особенно при обработке крупногабаритных листов, неудовлетворительное качество обработки, особенно при лазерной вырезке щелей или при обработке материала большой толщины.

Задачами изобретения являются повышение компактности конструкции, улучшение условий ее эксплуатации и повышение качества обработки.

Указанные задачи в предлагаемой установке для лазерной обработки листовых материалов реализуются за счет того, что рама с листовым материалом, а также двухкоординатная система перемещения оптико-фокусирующей головки размещены вертикально, система отсоса имеет локальную камеру отсоса, прилегающую к обратной стороне листа напротив оптико-фокусирующей головки, при этом локальная камера отсоса имеет расположенную вертикально систему ее перемещения синхронно с оптико-фокусирующей головкой.

Кроме того, в предложенной установке локальная камера отсоса в нижней части может быть снабжена сборником твердых отходов с заслонкой.

Расположение рамы с листовым материалом, а также двухкоординатной системы перемещения оптико-фокусирующей головки вертикально позволяет уменьшить размеры за счет отказа от конструкции в виде стола. Применение локальной камеры отсоса позволяет уменьшить ее габариты. Эти меры приводят к повышению компактности конструкции установки.

Наличие системы перемещения локальной камеры отсоса синхронно с оптико-фокусирующей головкой при плотном расположении локальной камеры отсоса к обратной стороне листа позволяет значительно повысить отсос отработанного газа и продуктов сгорания материала. При этом стабилизируются газодинамические характеристики струи, выходящей из сопла оптико-фокусирующей головки, что приводит к уменьшению микронеровностей на боковых стенках реза или отверстия, уменьшается вероятность образования грата. В результате повышается качество обработки.

Размещение обрабатываемого листового материала вертикально позволяет использовать для загрузки и выгрузки общецеховые подъемно-транспортные средства, при этом двухкоординатные системы перемещения оптико-фокусирующей головки и локальной камеры отсоса не мешают осуществлению операций подъема и опускания листа. Кроме того, представляется возможность обработки листов гораздо больших размеров, чем рабочее поле перемещения оптико-фокусирующей головки, при этом общецеховые подъемно-транспортные средства могут использоваться для перепозиционирования крупногабаритных листов. Эти обстоятельства вместе с более полным удалением газов и продуктов сгорания из зоны обработки, а также снабжение локальной камеры отсоса в нижней части сборником твердых отходов с заслонкой, приводят к улучшению условий эксплуатации установки.

На фиг. 1 приведена схема установки, вид сбоку; на фиг.2 вид со стороны технологического лазера (лазер не показан); на фиг.3 вид с обратной стороны обрабатываемого листа.

Установка включает в свой состав технологический лазер 1 и расположенную рядом систему управления 2. Рядом с лазером вертикально расположена рама 4 с закрепленным в ней также вертикально листовым материалом 3. Параллельно раме 4 и обрабатываемому листу 3 со стороны лазера 1 расположена двухкоординатная система перемещения оптико-фокусирующей головки 8 по рабочему пространству около обрабатываемого листового материала 3, состоящая из следующих элементов: каретки (или поперечины) 6 с механизмом ее перемещения по продольным вертикальным направляющим 5 вдоль оси Z, каретки 7 с механизмом ее перемещения по каретке 6 вдоль оси X. На каретке 7 закреплена оптико-фокусирующая головка 8, ось которой направлена перпендикулярно к поверхности обрабатываемого листового материала 3. Система передачи лазерного луча от технологического лазера 1 к оптико-фокусирующей головке 8 представляет собой неподвижное поворотное зеркало 9, установленное на конце одной из продольных направляющих 5, поворотное зеркало 10, установленное на конце каретки 6, а также поворотное зеркало 11, установленное на каретке 7 над оптико-фокусирующей головкой 8.

С противоположной стороны обрабатываемого листового материала 3 расположена двухкоординатная система перемещения локальной камеры отсоса 15, состоящая из следующих элементов: каретки (или поперечины) 13 с механизмом ее перемещения по продольным вертикальным направляющим 12 вдоль оси Z, каретки 14 с механизмом ее перемещения по каретке 11 вдоль оси X. На каретке 13 закреплена локальная камера отсоса 15, прилегающая боковыми кромками к обрабатываемому листовому материалу 3, со стороны обратной расположению оптико-фокусирующей головки 8. Перемещение оптико-фокусирующей головки и локальной камеры отсоса 15 синхронизировано, например, через систему управления 2.

К нижней части локальной камеры отсоса 15 может быть подсоединен сборник твердых отходов 16 с заслонкой 17.

Предложенная установка для лазерной обработки листовых материалов работает следующим образом. Обрабатываемый листовой материал 3 загружается в вертикальную раму 4 и включается технологический лазер 1. Лазерный луч от технологического лазера 1 передается на поворотное зеркало 9, установленное под углом 45^o к оси лазерного луча, от зеркала 9 луч передается на зеркала 10, а далее на зеркало 11 и направляется в оптико-фокусирующую головку 8. Одновременно с лазерным лучом в оптико-фокусирующую головку 8 подается под высоким давлением технологический газ, направляемый вместе с лазерным лучом на обрабатываемый материал.

Перемещение оптико-фокусирующей головки 8 управляется по программе от системы управления 2 и осуществляется при движении каретки 7 вдоль оси X по каретке 6 и каретки 6 по оси Z по продольным направляющим 5 (фиг.1,2).

С противоположной стороны к обрабатываемому листовому материалу 3 напротив оптико-фокусирующей головки 8 с помощью двухкоординатной системы перемещения подводится локальная камера отсоса 15, соединенная с вентилятором гибким патрубком. Перемещение локальной камеры отсоса 15 синхронизировано с перемещением оптико-фокусирующей головки 8, например, через специальную плату синхронизации в системе управления 2, и осуществляется и осуществляется при движении каретки 14 вдоль оси X по каретке 13 и каретки 13 по оси Z по продольным направляющим 12.

Образующиеся при лазерной обработке частицы расплавленного металла затвердевают и отсасываются в локальную камеру отсоса 15. При наличии в нижней части локальной камеры отсоса 15 сборников твердых отходов 16 эти отходы в нем накапливаются и периодически удаляются при открытии заслонки 17 (фиг.3).

Изобретение относится к оборудованию для лазерной обработки материалов и может быть использовано как автономно, так и в составе гибких производственных систем для осуществления лазерной резки или перфорации отверстий в листовых материалах. Установка для лазерной обработки листовых материалов содержит раму с листовым материалом, двухкоординатную систему перемещения оптико-фокусирующей головки, размещенную вертикально, систему отсоса, локальную камеру отсоса, прилегающую к обратной стороне листа напротив оптико-фокусирующей головки. Локальная камера отсоса в нижней части может иметь сборник твердых отходов с заслонкой. Использование изобретения обеспечивает повышение компактности конструкции, улучшение условий ее эксплуатации и повышение качества обработки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для лазерной обработки листовых материалов, содержащая раму для размещения и закрепления листовых материалов, технологический лазер, оптико-фокусирующую головку и двухкоординатную систему ее перемещения по рабочему пространству обрабатываемого листа в виде двух кареток, имеющих возможность перемещения по двум взаимно перпендикулярным направлениям, систему передачи лазерного луча от технологического лазера к оптико-фокусирующей головке в виде закрепленных на каретках поворотных зеркал, общую систему управления и систему отсоса отработанного газа, отличающаяся тем, что рама и двухкоординатная система перемещения оптико-фокусирующей головки установлены вертикально, система отсоса имеет установленную соосно оптико-фокусирующей головке с возможностью прилегания к нерабочей поверхности листового материала камеру локального отсоса и вертикально установленного узла ее перемещения синхронно с оптико-фокусирующей головкой. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что камера локального отсоса имеет в нижней части сборник твердых отходов с заслонкой.