ОПТИЧЕСКАЯ ЛАЗЕРНАЯ ГОЛОВКА Российский патент 2016 года по МПК B23K26/14 

Изобретение относится к оборудованию для лазерной обработки.

Известно устройство формирования струи для лазерной резки (патент RU №2121912, ΜΠΚ B23K 26/14, опубликованный 20.11.1998 г.), выполненное в виде камеры, включающей переднюю расположенную со стороны детали и заднюю расположенную со стороны входа луча стенки с соосными друг другу отверстиями для обеспечения истекания струй газа соосно с лазерным лучом. Однако известное устройство имеет возможность выполнять только одну технологическую операцию.

Известна оптическая лазерная головка (авторское свидетельство SU №1543751, ΜΠΚ B23K 26/00, опубликованное 29.01.1988 г.), 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 вблизи фокусирующей линзы.

Однако известное устройство из-за использования мембраны и дополнительных механических элементов, усложняющих конструкцию, и отсутствия направляющих для линзы имеет низкую надежность, а применение дозвукового сопла не позволяет производить резку материалов большой толщины.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении надежности конструкции, расширении технологических возможностей оптической лазерной головки.

Технический результат достигается тем, что в оптической лазерной головке, содержащей наружное и внутреннее газовые 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 внутреннее сопло выполнено по типу сопла Лаваля, фокусирующая линза базируется своей цилиндрической поверхностью по цилиндрической поверхности внутреннего сопла с возможностью перемещения вдоль оси, канал для подвода активного газа к внутреннему соплу расположен между фокусирующей линзой и соплом Лаваля, сквозные отверстия во внутреннем сопле расположены над линзой.

Ниже сквозных отверстий и выше нижнего канала для подвода технологического газа имеются фиксаторы, ограничивающие движение фокусирующей линзы вдоль оси.

Оптическая лазерная головка 1 (фиг. 1, фиг. 2) содержит наружное 2 и внутреннее 3 газовые сопла с каналами 4 и 5 для подвода активного и защитного газов, фокусирующую линзу 6, размещенную во внутреннем сопле на уплотнителях 7, сквозные отверстия 8, размещенные на боковой поверхности внутреннего сопла вблизи фокусирующей линзы 6, и пропускной кристалл или коллиматор 9. Внутреннее сопло 3 выполнено по типу сопла Лаваля. Фокусирующая линза 6 базируется своей цилиндрической поверхностью по цилиндрической поверхности внутреннего сопла 3 с возможностью поршневого перемещения вдоль оси под действием избыточного давления технологического газа, подаваемого через канал 4 или канал 5. Фокусирующая линза 6 для избегания истечения технологического газа через пространство между цилиндрической поверхности фокусирующей линзы 6 и цилиндрической поверхности внутреннего сопла 3 размещена на уплотнителях 7.

Работает оптическая лазерная головка следующим образом. При выполнении технологической операции лазерной резки или пробивки отверстий в канал 4 подается технологический защитный газ, например кислород, и под действием избыточного давления газа фокусирующая линза перемещается вверх (фиг. 1), уменьшая размер пятна лазерного пучка до оптимальных параметров, необходимых для выполнения технологической операции. При выполнении технологической операции лазерной сварки в канал 5 подается технологический инертный газ, например азот, и под действием избыточного давления фокусирующая линза перемещается вниз (фиг. 2), увеличивая размер пятна лазерного пучка до оптимальных параметров, необходимых для выполнения технологической операции.

Сущность изобретения заключается в возможности изменения технологических режимов в процессе обработки материала, например с лазерной резки на лазерную пробивку отверстий и сварку либо в любой другой последовательности. С целью повышения производительности процесса обработки исключается операция переустановки лазерных головок.

По сравнению с прототипом в заявляемой конструкции используется поршневой механизм перемещения линзы, тем самым существенно увеличивается надежность конструкции. Использование сопла типа сопла Лаваля в конструкции внутреннего сопла позволяет производить лазерную резку в сверхзвуковом режиме, что существенно повышает производительность процесса резки, позволяет разрезать материалы большой толщины и уменьшает шероховатость реза.

Изобретение относится к оборудованию для лазерной обработки. Оптическая лазерная головка содержит наружное и внутреннее газовые сопла с каналами для подвода активного и защитного газов, фокусирующую линзу, размещенную во внутреннем сопле, сквозные отверстия, размещенные на боковой поверхности внутреннего сопла. Внутреннее сопло выполнено по типу сопла Лаваля. Фокусирующая линза базируется своей цилиндрической поверхностью по цилиндрической поверхности внутреннего сопла с возможностью поршневого перемещения вдоль оси. При этом канал для подвода активного газа к внутреннему соплу расположен между фокусирующей линзой и соплом Лаваля, а сквозные отверстия внутреннего сопла расположены над линзой. Изобретение направлено на повышение надежности конструкции и расширение технологических возможностей лазерной головки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Оптическая лазерная головка, 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, отличающаяся тем, что 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.

2. Оптическая лазерная головка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена фиксаторами с возможностью ограничения движения фокусирующей линзы вдоль оси, расположенными ниже сквозных отверстий и выше нижнего канала подвода технологического газа.