Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(72) Авторы Баевич Георгий Александрович Мышковец Виктор Николаевич Максименко Александр Васильевич Усов Петр Петрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(57) 1. Лазерная обрабатывающая головка, содержащая кожух, выполненный в виде конусного стакана, в котором соосно установлен корпус с фокусирующей линзой и размещенным под ней защитным стеклом, выполненный в виде цилиндра, переходящего в конус, в цилиндре которого выполнено не менее двух симметрично расположенных отверстий, при этом конус корпуса образует внутреннее сопло для подачи газа соосно лучу лазера, цилиндрические поверхности кожуха и корпуса образуют распределительную кольцевую камеру, в наружной стенке которой выполнено отверстие для входа газа, а конические поверхности кожуха и корпуса образуют внешнее сопло, выполненное с возможностью перекрытия, отличающаяся тем, что кожух выполнен с возможностью автоматического перемещения или вручную вдоль оси корпуса до герметичного сопряжения внутренней поверхности внешнего сопла с наружной поверхностью внутреннего сопла и фиксации в заданном рабочем положении дополнительным силовым узлом или элементом фиксации,отверстия в цилиндре корпуса выполнены с диаметром 1,5-2,0 мм, при этом их суммарная площадь в 1,6-3 раза меньше площади выходного сечения внешнего сопла, а площадь выходного сечения внутреннего сопла в 2-10 раз больше площади выходного сечения внешнего сопла. 103592014.10.30 2. Лазерная обрабатывающая головка по п. 1, отличающаяся тем, что силовой узел выполнен в виде пневмо- или гидроцилиндра, содержащего неподвижный цилиндрический корпус и шток, связанный с кожухом. 3. Лазерная обрабатывающая головка по п. 1, отличающаяся тем, что элемент фиксации кожуха выполнен в виде зажимного винта или накидной гайки. Полезная модель относится к оборудованию для лазерной обработки и может быть использована в различных отраслях машиностроения как для резки листового материала,так и для термоупрочнения, наплавки и сварки металлов. Известна лазерная обрабатывающая головка, содержащая кожух, выполненный в виде конусного стакана, в котором соосно установлен корпус с фокусирующей линзой, выполненный в виде цилиндра, переходящего в конус, в цилиндре которого выполнено не менее двух симметрично расположенных отверстий, при этом конус корпуса образует внутреннее сопло для подачи газа соосно лучу лазера, цилиндрические поверхности кожуха и корпуса образуют распределительную кольцевую камеру, в наружной стенке которой выполнено отверстие для входа газа, а конические поверхности кожуха и корпуса образуют внешнее сопло 1. Описанная лазерная обрабатывающая головка обеспечивает получение направленного безвихревого потока технологического газа к обрабатываемой детали, который не перемешивается с окружающим воздухом и, как следствие, предотвращает окисление поверхности детали при термоупрочнении, наплавке, сварке металлов. Но данная лазерная обрабатывающая головка непригодна для лазерной резки, так как подаваемый ею безвихревой поток газа не обеспечивает в полной мере выдув расплавленного материала из зоны обработки. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является лазерная обрабатывающая головка, содержащая кожух, выполненный в виде конусного стакана, в котором соосно установлен корпус с фокусирующей линзой и размещенным под ней защитным стеклом, выполненный в виде цилиндра, переходящего в конус, в цилиндре которого выполнено не менее двух симметрично расположенных отверстий, при этом конус корпуса образует внутреннее сопло для подачи газа соосно лучу лазера, цилиндрические поверхности кожуха и корпуса образуют распределительную кольцевую камеру, в наружной стенке которой выполнено отверстие для входа газа, а конические поверхности кожуха и корпуса образуют внешнее сопло 2. Известная лазерная обрабатывающая головка обеспечивает получение направленного вихревого и безвихревого потоков технологического газа к обрабатываемой детали, однако имеет ряд недостатков. Для получения вихревого потока газа лазерная головка снабжена дополнительной съемной насадкой, которой перекрывают внешнее сопло, установление которой требует дополнительных затрат времени и дополнительной юстировки оптической системы (фокусирующей линзы) при обработке детали в фокальной плоскости, которую осуществляют винтовой парой. Указанные недостатки усложняют конструкцию лазерной головки, приводят к снижению производительности, так как требуются остановка установки для переналадки (снятия или установка сменной насадки) и юстировка оптической системы для обеспечения высокого качества изделий. 2 103592014.10.30 Технической задачей данной полезной модели является улучшение функциональных возможностей лазерной обрабатывающей головки и повышение производительности. Технический результат, достигаемый заявляемой лазерной обрабатывающей головкой,заключается в повышении производительности и эффективности за счет быстрой наладки на разные виды обработки. Заявляемый технический результат достигается тем, что в лазерной обрабатывающей головке, содержащей кожух, выполненный в виде конусного стакана, в котором соосно установлен корпус с фокусирующей линзой и размещенным под ней защитным стеклом,выполненный в виде цилиндра, переходящего в конус, в цилиндре которого выполнено не менее двух симметрично расположенных отверстий, при этом конус корпуса образует внутреннее сопло для подачи газа соосно лучу лазера, цилиндрические поверхности кожуха и корпуса образуют распределительную кольцевую камеру, в наружной стенке которой выполнено отверстие для входа газа, а конические поверхности кожуха и корпуса образуют внешнее сопло, выполненное с возможностью перекрытия, согласно полезной модели, кожух выполнен с возможностью автоматического перемещения или вручную вдоль оси корпуса до герметичного сопряжения внутренней поверхности внешнего сопла с наружной поверхностью внутреннего сопла и фиксации в заданном рабочем положении дополнительным силовым узлом или элементом фиксации, отверстия в цилиндре корпуса выполнены с диаметром 1,5-2,0 мм, при этом их суммарная площадь в 1,6-3 раза меньше площади выходного сечения внешнего сопла, а площадь выходного сечения внутреннего сопла в 2-10 раз больше площади выходного сечения внешнего сопла. Кроме того, силовой узел выполнен в виде пневмо- или гидроцилиндра, содержащего неподвижный цилиндрический корпус и шток, связанный с кожухом. Кроме того, элемент фиксации кожуха выполнен в виде зажимного винта или накидной гайки. Сущность заявляемой полезной модели лазерной обрабатывающей головки заключается в следующем. Выполнение кожуха с возможностью перемещения дополнительным силовым узлом или вручную вдоль оси корпуса до герметичного сопряжения внутренней поверхности внешнего сопла с наружной поверхностью внутреннего сопла и фиксация кожуха в заданном рабочем положении силовым узлом или дополнительным элементом фиксации обеспечивают перекрытие внешнего сопла и получение вихревого потока газа. При получении безвихревого потока газа внешнее и внутреннее сопла открыты. Это упрощает конструкцию лазерной обрабатывающей головки и ее наладку и тем самым повышает производительность. Выполнение отверстия в стенке корпуса с диаметром от 1,5 до 2,0 мм и суммарной площадью отверстий в 1,6-3 раза меньше площади выходного сечения внешнего сопла и площадью выходного сечения внутреннего сопла в 2-10 раз больше площади выходного сечения внешнего сопла обеспечивает эффективное истечение как безвихревого, так и вихревого потоков газа от лазерной головки к обрабатываемой детали, что, в свою очередь, повышает эффективность и производительность. Сопоставление заявляемого технического решения с прототипом показывает, что новыми существенными признаками являются следующие признаки кожух выполнен с возможностью перемещения вдоль оси корпуса до герметичного сопряжения внутренней поверхности внешнего сопла с наружной поверхностью внутреннего сопла перемещение кожуха осуществляют дополнительным силовым узлом или вручную фиксацию кожуха в заданном рабочем положении при автоматическом его перемещении осуществляют силовым узлом, а при ручном перемещении кожуха - элементом фиксации отверстия в цилиндре корпуса выполнены диаметром от 1,5 до 2,0 мм, их суммарная площадь в 1,6-3 раза меньше площади выходного сечения внешнего сопла, а площадь выходного сечения внут 3 103592014.10.30 реннего сопла в 2-10 раз больше площади выходного сечения внешнего сопла, которые для специалиста явным образом не следуют из уровня техники. Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги,характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленной лазерной обрабатывающей головки, отсутствуют. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизна. Изложенная сущность заявляемой полезной модели поясняется фигурой, на которой представлен общий вид лазерной обрабатывающей головки в положении, обеспечивающем вихревое движение потока газа к обрабатываемой детали. Лазерная обрабатывающая головка содержит корпус 1, выполненный в виде цилиндра,переходящего в конус. Корпус 1 размещен соосно в кожухе 2, выполненном в виде конусного стакана. В корпусе 1 установлены фокусирующая линза 3 и размещенное под ней защитное стекло 4. Цилиндрические поверхности корпуса 1 и кожуха 2 образуют распределительную кольцевую камеру 5, в наружной стенке которой выполнено отверстие для входа газа (не обозначено). В цилиндре корпуса 1 выполнено не менее двух симметрично расположенных отверстий 6 для прохода рабочего газа во внутреннюю полость корпуса 1. Отверстия 6 в цилиндре корпуса 1 имеют диаметр от 1,5 до 2,0 мм. Конус корпуса 1 образует внутреннее сопло 7 для подачи газа соосно лучу лазера. Конические поверхности кожуха 2 и корпуса 1 образуют внешнее сопло 8. Суммарная площадь отверстий 6 в 1,6-3 раза меньше площади выходного сечения внешнего сопла 8. Кожух 2 выполнен с возможностью перемещения вдоль оси корпуса 1 до герметичного сопряжения внутренней поверхности внешнего сопла 8 с наружной поверхностью внутреннего сопла 7. Перемещение кожуха 2 осуществляют или автоматически дополнительным силовым узлом (не показан), или вручную. При автоматическом перемещении фиксацию кожуха 2 в заданном рабочем положении осуществляют силовым узлом, а при ручном перемещении кожуха 2 - дополнительным элементом фиксации (не показан), в частности зажимным винтом или накидной гайкой. Обрабатываемая деталь обозначена цифрой 9. Лазерная обрабатывающая головка работает следующим образом. При резке листового материала потоку газа необходимо придать вихревое движение,чтобы обеспечить эффективное выдувание расплавленного материала из зоны обработки. Для этого лазерную головку настраивают, перемещая кожух 2 или автоматически силовым узлом (не показан), или вручную до герметичного сопряжения внутренней поверхности внешнего сопла 8 с наружной поверхностью внутреннего сопла 7. Фиксируют кожух 2 в положении, перекрывающем внешнее сопло 8, при автоматическом его перемещении силовым узлом, а при ручном перемещении кожуха - дополнительным элементом фиксации (не показаны). Включают лазер (не показан) и на поверхность детали 9 подают сфокусированное лазерное излучение и поток технологического газа. Поток технологического газа подают из магистрали под давлением от 5 до 8 атм. через боковое отверстие (не обозначено) в распределительную кольцевую камеру 5, одновременно через отверстия 6 газ поступает во внутреннюю полость корпуса 1 и далее во внутреннее сопло 7. Вихревой поток газа, выходя из сопла 7, попадает в виде высокоскоростной струи газа на обрабатываемую деталь и выдувает расплавленный металл из зоны реза. При термоупрочнении, наплавке деталей и сварке металлов потоку газа надо придать безвихревое движение, чтобы поток газа не перемешивался с окружающим воздухом и,как следствие, предотвращал окисление поверхности детали. Для этого кожух 2 переме 4 103592014.10.30 щают в исходное нижнее положение, выходные сечения внутреннего 7 и внешнего 8 (на фигурее дополнительно контурно показана его выходная часть) сопел располагают на одном уровне. Включают лазер (не показан) и на поверхность детали 9 подают сфокусированное лазерное излучение и поток технологического газа. Технологический газ подают из магистрали под давлением от 0,01-0,02 атм. через боковое отверстие (не обозначено) в распределительную кольцевую камеру 5, одновременно через отверстия 6 газ поступает во внутреннюю полость корпуса 1 и далее во внутреннее сопло 7. Безвихревой поток газа, выходя из сопел 7, 8, не перемешиваясь с окружающим воздухом, попадает на обрабатываемую деталь 9 и тем самым предотвращают окисление поверхности детали. Вихревое и безвихревое движение технологического газа, выходящего из сопел 7 и 8,можно хорошо наблюдать, если использовать вместо технологического газа белый дым. Изготовленным и опробованным опытным образцом лазерной обрабатывающей головки подтвердили ее работоспособность и основные технические характеристики для вышеуказанных обрабатывающих технологий при осуществлении резки деталей из листового материала и наплавки порошковых и проволочных материалов на детали лазерным излучением. По сравнению с прототипом предложенная лазерная обрабатывающая головка имеет улучшенные конструктивные и технологические характеристики для повышения производительности. Заявляемое техническое решение пригодно к осуществлению промышленным способом с использованием существующей технологии производства. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию промышленная применимость. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5

МПК / Метки

МПК: B23K 26/14

Метки: головка, лазерная, обрабатывающая

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/5-u10359-lazernaya-obrabatyvayushhaya-golovka.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Лазерная обрабатывающая головка</a>

Похожие патенты