Устройство для определения параметров резания объектов сфокусированным лазерным лучом

Устройство для определения параметров резания объектов сфокусированным лазерным лучом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области испытательной техники, а конкретнее к устройствам, изучающим процессы воздействия лазерных лучей на различные объекты.

Известны многочисленные устройства для воздействия на обрабатываемый объект лазерным лучом. При этом некоторые типы лазеров имеют значительный угол расхождения луча и требуют его фокусировки. Известны подобные устройства [1, 2], состоящие из оптического квантового генератора, генерирующего лазерный луч для обработки объекта, и устройства для фокусировки луча на объекте с помощью подвижной линзы. Это же устройство служит и для наблюдения за объектом воздействия в процессе его обработки.

Недостатком этого устройства является невозможность проведения воздействий на объект при окружающих условиях, отличающихся от атмосферных. Например, широко практикуется лазерная резка или лазерное перфорирование материалов в кислородной или, наоборот, в нейтральной среде.

Известно устройство для определения параметров резания объектов сфокусированным лазерным лучом [3], выбранное в качестве прототипа и приведенное на фиг.1, содержащие оптический квантовый генератор 1, фокусирующую лазерный луч с помощью подвижной линзы 2 систему 3 и подвижное основание 4 для закрепления разрезаемого объекта 5. При этом для определения оптимальной скорости резания используется то же самое устройство и различные образцы материалов, закрепляемые на подвижном основании.

Существенным недостатком такого устройства является то, что для выбора скорости резания требуется большое количество опытов, затрачивается большое время и расходуется много электроэнергии.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка такого устройства для определения параметров резания объектов сфокусированным лазерным лучом, которое позволило бы сократить временные затраты и затраты электроэнергии на проведение испытаний.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения параметров резания объектов сфокусированным лазерным лучом, содержащем оптический квантовый генератор, фокусирующую лазерный луч с помощью подвижной линзы систему и подвижное основание для закрепления разрезаемого объекта, в отличие от известного подвижное основание выполнено в виде вращающейся платформы, установленной на ведомом валу механизма дискретной регулировки скорости вращения, выполненного в виде набора соединяемых приводным ремнем ведомых и ведущих шкивов, при этом на вращающейся платформе укреплена в качестве разрезаемого объекта модель объекта, а приводной ремень, соединяющий ведомый и ведущий шкивы, выполнен из демпфирующего колебания материала, причем ведомый вал вращающейся платформы установлен в подшипниках и снабжен механизмом регулирования натяжения приводного ремня и установлен на координатном устройстве.

Суть изобретения поясняется чертежами, на которых приведены:

на фиг.1 - схема устройства-прототипа;

на фиг.2 - общий вид предлагаемого устройства для определения параметров резания объектов сфокусированным лазерным лучом;

Устройство для определения параметров резания объектов сфокусированным лазерным лучом содержит оптический квантовый генератор 1, фокусирующую лазерный луч с помощью подвижной линзы 2 систему 3 и подвижное основание 4, на котором предлагается закрепить в качестве разрезаемого объекта 5 модель объекта. При этом подвижное основание 4 выполнено в виде вращающейся платформы, установленной на ведомом валу 6 механизма дискретной регулировки скорости вращения, выполненного в виде набора соединяемых приводным ремнем 7 ведомых 8 и ведущих 9 шкивов, а приводной ремень 7, соединяющий ведомый 8 и ведущий 9 шкивы, выполнен из демпфирующего колебания материала, причем ведомый вал 6 вращающейся платформы установлен в подшипниках 10, ведущие шкивы установлены на валу 11 синхронного двигателя 12.

Ведомый вал 6 снабжен механизмом регулирования натяжения приводного ремня 7, выполненном в виде фиксатора 13, регулирующего маховичка 14 и муфты 15. Все перечисленные элементы объединяет корпус 16, установленный на координатное устройство 17.

На подвижном основании 4, выполненном в виде вращающейся платформы, закрепляют разрезаемый образец 5, в качестве которого берут модель разрезаемого образца предпочтительно круглой формы. Вращающаяся платформа установлена на ведомом валу 6, на котором установлен набор ведомых шкивов 8 разных диаметров. Механизмом регулирования натяжения приводного ремня ослабляют натяжение приводного ремня 7, одевают его на шкивы с выбранным передаточным отношением, задавая определенное число оборотов модели разрезаемого образца, и тем самым, задавая линейную скорость движения поверхности модели относительно лазерного луча. Регулируют натяжение ремня 7 маховиком 14 и фиксируют его положение с помощью фиксатора 13. Включают синхронный двигатель 12 с постоянным числом оборотов, вал которого 11 приводит во вращение ведущие шкивы 9, которые с помощью приводного ремня 7 передают вращение ведомым шкивам 8 и соответственно подвижному основанию 4 и модели разрезаемого объекта 5. Затем включают фокусирующее устройство 3, освещающее место, в котором будет находиться фокус лазерного луча, и измеряют радиус фокуса лазерного луча относительно оси вращения модели 5. Затем включают оптический квантовый генератор 1 и воздействуют на модель 5 сфокусированным лазерным лучом. После этого выключают оптический квантовый генератор 1, выключают двигатель 12, ослабляют фиксатор 13 и с помощью маховика 14 и муфты 15 ослабляют натяжение приводного ремня 7, перекидывают его на ведомый 8 и ведущий 9 шкивы с другим передаточным отношением. И процесс повторяется.

Предлагаемое изобретение возможно реализовать с помощью следующих средств:

В качестве квантового генератора использовалась промышленная установка "Квант-15", имеющая диапазон энергий луча лазера от 8 до 15 Дж, мощность излучения лазера от 1,4 до 2,6 млн Вт/см², длительность импульсов от 2 до 5 мс, длину волны лазерного излучения 1,06 мкм, максимальную частоту повторения импульсов - до 20 Гц, фокусное расстояние от лазерной головки: 50 и 100 мм, диаметр регулируемого светового пятна в фокальной плоскости: 0,3^+0,2-1,3^-0,2 мм.

Скорость вращения двигателя, питаемого от сети переменного тока 220 В, постоянная и равная 20 об/с. Передаточные отношения шкивов: 2,037; 1,0; 0,491.

Диапазон радиусов воздействия лазерного луча на модели обрабатываемого объекта: от 0,015 до 0,027 м.

Диапазон тангенциальных скоростей на модели обрабатываемого объекта: 1,88-6,91 м/с, а с учетом возможности проведения работ на остановленной модели: 0; 1,88-6,91 м/с.

Предлагаемое изобретение может быть реализовано для определения параметров и режимов лазерной резки листовых и пленочных материалов; определения параметров и режимов пожаровзрывобезопасности при лазерной резке листовых и пленочных сгораемых материалов в воздушной среде; исследовательские работы по указанным выше направлениям.

Литература:

1. Н.Н.Рыкалин, А.А.Углов, А.Н.Кокора. Лазерная обработка материалов. М.: Машиностроение, 1975, с.233.

2. А.Г.Григорьянц. Основы лазерной обработки материалов. М.: Машиностроение, 1989, с.15.

3. Патент США №4381441 Способ и установка для лазерной обрезки пленочных резисторов. МКИ: В 23 К 26/00. Публикация от 26.04.1983 г. - прототип.

Устройство для определения параметров резания объектов сфокусированным лазерным лучом, содержащее оптический квантовый генератор, фокусирующую лазерный луч с помощью подвижной линзы систему и подвижное основание для закрепления разрезаемого объекта, отличающееся тем, что подвижное основание выполнено в виде вращающейся платформы, установленной на ведомом валу механизма дискретной регулировки скорости вращения, выполненного в виде набора соединяемых приводным ремнем ведомых и ведущих шкивов, причем ведущий шкив установлен на оси синхронного двигателя, а на вращающейся платформе укреплена в качестве разрезаемого объекта модель объекта, при этом приводной ремень, соединяющий ведомый и ведущий шкивы, выполнен из демпфирующего колебания материала, причем ведомый вал вращающейся платформы установлен в подшипниках, снабжен механизмом регулирования натяжения приводного ремня и размещен на координатном устройстве.