Лазерное устройство для резания древесины Советский патент 1992 года по МПК B27M1/06 

Предполагаемое изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано в цехах деревообработки для резания древесины.

Известно, что лазерное излучение, полученное на выходе из резонатора, нельзя непосредственно использовать для технологических целей, так как не обеспечивает высокой степени концентрации энергии. Для реализации высокопроизводительных процессов лазерной обработки, обеспечения высокого качества обработки и удобства эксплуатации лазерных установок в производстве применяются различные оптические системы преобразования лазерного излучения, например в книге .А. Г. Григорь- янц 0сновы лазерной обработки материалов 1 М„ Машиностроение 1989, с, 304 указаны различные устройства перемещения лазерного луча, при этом имеется в виду, что в любой лазерной технологии основной задачей является обеспечение относительного перемещения луча и обрабатываемой детали. Эта задача решается различными устройствами перемещения лазерного луча при обработке тяжелых деталей, имеющих большие габариты, или же разработкой соответствующих устройств перемещения обрабатываемой детали, что является рациональным для малогабаритных деталей.

Однако чисто механическое перемещение фокуса лазерного луча всегда ведет к его колебанию и отклонению в горизонтальной плоскости, что сразу сказывается на глубине проникания излучения в обрабатываемую деталь, что особенно важно при резании древесины лазерным лучом.

-ч

1ь ю

со

где глубина резания является одним из основных параметров лазерной установки.

Известна оптикофокусирующая лазерная головка (прототип) в книге: Абильсии- TOQ Г. А. и др. Применение лазера в деревообрабатывающей промышленности Обзор, информ. М., ВНИИПИЭНлеспром, 1988 - 36 с., которая имеет отклоняющее зеркало, фокусирующую линзу, рабочую камеру, отверстие для подачи рабочего инертного газа и систему перемещения оптикофокусирующей головки относительно обрабатывающего материала по доум координатам в вертикальной и горизонтальной плоскости. В такой головке в качестве рабочего газа используется аргон, азот, гелий, углекислый газ, а излучатель может работать в импульсном или импульсно-периодическом режимах

Однако при обработке материала резак стоит неподвижно, а перемещается материал по двум координатам, при этом всегда возможны его колебания и форма реза изменяется, что влияет на основные параметры резания - производительность и глубину, имеется в виду, что с увеличением длины транспортирования излучения увеличивается апертура пучка на линзе и соответственно диаметр пучка в перетяжке, а это резко влияет на глубину резания древесины.

Цель изобретения - повышать эксплуатационные параметры лазерного устройства для резания древесины.

Указанная цель достигается тем, что рабочая камера снабжена поворотным кругом, п котором по окружности установлены фокусирующие линзы с различным фокусным расстоянием с возможностью совмещения в оптической оси каждой из фокусирующих линз с оптической осью лазерного излучения.

Заявляемое устройство отличается от известного тем, что имеет поворотный круг, в котором по окружности установлены фокусирующие линзы с различным фокусным расстоянием, при перемещении круга в рабочую камеру происходит совмещение оптической оси каждой из фокусирующих линз с оптической осью лазерного излучения в пределах кривизны линз и при неподвижном резаке и обрабатываемом материале происходит его резание на строго определенную глубину, а так как резак и материал неподвижны, то нет искривления реза, а следовательно, можно резать древесину на большую глубину с максимальной скоростью, зависящей от скорости вращения поворотного круга с фокусирующими линзами.

Технико-экономические преимущества заявляемого изобретения заключаются в увеличении глубины резания и скорости резания, а следовательно, с проиэводительности лазерного устройства, что приводит к повышению эксплуатационных параметров устройства.

На фиг. 1 представлена схема лазерной оптикофокусирующей головки для резания

0 древесины; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Лазерная олтикофокусирующая головка для резания древесины включает в себя газовый лазер 1, лазерное излучение 2, отклоняющее зеркало 3. излучение из которо5 го попадает на фокусирующую линзу 4, которая вставлена в поворотный круг 5, в этот же поворотный круг вставлены и другие фокусирующие линзы б с разной кривизной, сам круг крепится на валу 7, опирающемся на подшипники 8 и имеющем на конце шкив

0 9, соединенный ременной передачей 10 со шкивом 1 надетым на вал электродвигателя 12, за фокусирующей линзой располагается рабочая камера 13, к которой прикреплен патрубок 14 для подачи в рабочую камеру

5 газа, в нижнего выхода 15 располагается обрабатывающий материал 16, а ниже его зонт 17 для отсоса продуктов сгорания.

Работает лазерная оптикофокусирующая головка для резания древесины следу0 ющим образом.

Включается газовый лазер 1 и лазерное излучение 2 попадает на отклоняющее зеркало 3, которое направляет его под углом 90° на фокусирующую линзу 4. после этого

5 сразу же включается электродвигатель 12 и через шкивы 9 и 11 и ременную передачу 10 начинает вращаться вал 7 в подшипниках 8 и поворотный круг 5. при этом под лазерным излучением начинают появляться линзы 6 с

0 различной кривизной и фокусным расстоянием, при этом оптическая ось каждой из фокусирующих линз совпадает с осью лазерного излучения, поэтому фокус лазерного луча как бы постоянно перемещается

5 вверх вниз, от нижнего выхода 15 на толщину обрабатываемого материала 16, при этом в течение всей обработки материала через патрубок 14 подается рабочий газ (аргон, или углекислый газ или азот) в рабочую ка0 меру 13, который охлаждает линзы и препятствует возгоранию древесины. Прошедший через рабочую камеру газ попадает в зонт 17 и удаляется из зоны обработки. Формула изобретения

5 Лазерное устройство для резания древесины, включающее источник лазерного излучения, отклоняющее зеркало, фокусирующую линзу и рабочую камеру, о т л и ч аio щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационных параметров, ока снабжена поворотным кругом, в котором по окружности установлены фокусирующие линзы с различным фокусным расстоянием,

при этом поворотный круг прикреплен к рабочей камере с возможностью совмещении оптической оси каждой из фокусирующей линз с оптической осью источника лазерного излучения,

J/

Отсос лродук/пвв горения

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано в целях деревообработки для резания древесины Сущность изобретения лазерная оптикофокусирующая головка имеет поворотный круг с фокусирующими линзами, вставленными через равные промежутки с разными фокусными расстояниями. При перемещении круга в рабочую камеру под импульсное излучение лазера фокусное расстояние перемещается в пределах кривизны линз и при неподвижном резаке и обрабатываемом материале происходит его резание на строго определенную глубину с максимальной скоростью, зависящей от скорости вращения поворотного круга с фокусирующими линзами. 2 ил.