СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА С УПРАВЛЕНИЕМ ПОПЕРЕЧНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА В РАБОЧЕЙ ПЛОСКОСТИ, ВКЛЮЧАЯ УСТАНОВКУ И КОМПЬЮТЕРНУЮ ПРОГРАММУ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ УПОМЯНУТОГО СПОСОБА

1. Способ лазерной обработки металлического материала, в частности лазерной резки, сверления или сварки упомянутого материала посредством сфокусированного лазерного пучка, имеющего заданное поперечное распределение мощности по меньшей мере на одной рабочей плоскости металлического материала, содержащий следующие этапы:
- обеспечение источника излучения лазерного пучка;
- направление лазерного пучка, испускаемого упомянутым источником излучения, вдоль оптической траектории перемещения пучка к рабочей головке, расположенной вблизи упомянутого металлического материала;
- коллимация лазерного пучка, падающего на металлический материал, вдоль оптической оси распространения;
- фокусирование упомянутого коллимированного лазерного пучка в области рабочей плоскости упомянутого металлического материала; а также
- проведение упомянутого сфокусированного лазерного пучка по рабочей траектории на металлическом материале, содержащей последовательность рабочих областей,
- указанный способ содержит формирование лазерного пучка, причем этап формирования лазерного пучка содержит:
- отражение упомянутого коллимированного пучка с помощью отражающего элемента с деформируемой управляемой поверхностью, имеющего отражающую поверхность с непрерывной кривизной, включающую в себя множество независимо подвижных областей отражения; и
- управление расположением упомянутых областей отражения для установления заданного поперечного распределения мощности пучка на по меньшей мере одной рабочей плоскости металлического материала в зависимости от площади текущей рабочей плоскости и/или текущего направления рабочей траектории на металлическом материале, отличающийся тем, что способ дополнительно содержит следующие этапы:
- подача потока защитного газа в направлении упомянутой области рабочей плоскости металлического материала вдоль оси потока защитного газа,
- перемещение оси потока защитного газа относительно заданной рабочей траектории на металлическом материале,
- обнаружение текущего положения и/или направления текущего сдвига оси потока защитного газа,
- автоматическое управление поперечным распределением мощности лазерного пучка в зависимости от обнаруженного текущего положения и/или обнаруженного текущего направления сдвига оси потока защитного газа путем управления расположением упомянутых областей отражения для установления упомянутого заданного поперечного распределения мощности пучка в области рабочей плоскости на металлическом материале, находящейся в заданной близости к оси потока защитного газа и в пределах области подачи упомянутого потока.
2. Способ по п.1, в котором автоматическое управление поперечного распределения мощности лазерного пучка в зависимости от текущего положения и/или от обнаруженного текущего направления сдвига оси потока защитного газа осуществляется по заданному шаблону управления или программе.
3. Способ по п.1 или 2, содержащий этап управления расположением упомянутых областей отражения для установления поперечного распределения мощности пучка в области по меньшей мере одной рабочей плоскости на металлическом материале, имеющего гауссову форму с заданным диаметром.
4. Способ по п.1 или 2, содержащий этап управления расположением упомянутых областей отражения для установления поперечного распределения мощности пучка в области по меньшей мере одной рабочей плоскости на металлическом материале, имеющего кольцевую форму.
5. Способ по п.1 или 2, содержащий этап управления расположением упомянутых областей отражения для установления поперечного распределения мощности пучка в области по меньшей мере одной рабочей плоскости на металлическом материале, имеющего форму плоского профиля с заданным диаметром.
6. Способ по п.1 или 2, содержащий этап управления расположением упомянутых областей отражения для установления поперечного распределения мощности пучка в области по меньшей мере одной рабочей плоскости на металлическом материале, включающего гауссово распределение с заданным диаметром и кольцевое распределение, внешне концентрическое по отношению к гауссову распределению.
7. Способ по п.1 или 2, содержащий этап управления расположением упомянутых областей отражения для установления поперечного распределения мощности пучка в области по меньшей мере одной рабочей плоскости на металлическом материале, включающего гауссово распределение с заданным диаметром и полукольцевое распределение, внешне концентрическое по отношению к гауссову распределению.
8. Способ по п.7, содержащий ориентирование оси симметрии упомянутого поперечного распределения мощности пучка, включающего гауссово распределение с заданным диаметром и полукольцевое распределение, внешне концентрическое по отношению к гауссову распределению в области рабочей плоскости, в зависимости от местного направления рабочей траектории.
9. Способ по п.1 или 2, содержащий этап управления расположением упомянутых областей отражения с целью установления поперечного распределения мощности пучка в области по меньшей мере одной рабочей плоскости на металлическом материале, имеющего гауссову форму с эллиптическим сечением.
10. Способ по п.9, содержащий ориентирование оси симметрии упомянутого поперечного распределения мощности пучка, имеющего гауссову форму с эллиптическим сечением в области рабочей плоскости, в зависимости от местного направления рабочей траектории.
11. Способ по п.1, содержащий относительный сдвиг оси потока защитного газа вдоль заданной рабочей траектории на металлическом материале, определение текущего положения и/или текущего направления сдвига оси потока защитного газа, а также автоматическую настройку положения оптической оси распространения лазерного пучка в зависимости от обнаруженного текущего положения и/или обнаруженного текущего направления сдвига оси потока защитного газа.
12. Способ по п.11, в котором автоматическая настройка положения оптической оси распространения лазерного пучка в зависимости от обнаруженного текущего положения и/или обнаруженного текущего направления сдвига оси потока защитного газа выполняется посредством заданного шаблона настройки или программы.
13. Способ по п.12, содержащий этап управления расположением упомянутых областей отражения для установления общего поперечного распределения мощности пучка в области по меньшей мере одной рабочей плоскости на металлическом материале в соответствии с поперечной электромагнитной модой TEM10, включающего сочетание двух гауссовых распределений с заданным диаметром, поперечно выровненных относительно направления рабочей траектории, при этом относительное положение оптической оси распространения и плоскости фокусировки упомянутых двух гауссовых распределений циклически изменяется во времени в зависимости от местного направления рабочей траектории в соответствии с законом распределения, включающим в себя сочетание следующих перемещений:
- продвижение центра тяжести общего распределения мощности вдоль локального направления рабочей траектории;
- при проецировании на горизонтальную плоскость перемещение оптической оси каждого из двух упомянутых гауссовых распределений по эллиптической вращающейся траектории вокруг соответствующего заданного геометрического центра тяжести с вращением во времени выполняется соответственно по часовой стрелке справа и против часовой стрелки слева от центра тяжести общего распределения мощности относительно направления продвижения во время работы;
- во время вращательного перемещения вокруг соответствующего заданного центра тяжести изменение местоположения плоскости фокусировки каждого из упомянутых двух гауссовых распределений вдоль соответствующей оптической оси распространения с обратной эволюцией вдоль траектории параллелограмма в проекции на сагиттальную плоскость;
- продвижение центров тяжести вращения оптической оси каждого из упомянутых двух гауссовых распределений вдоль направлений, параллельных направлению движения центра тяжести общего распределения мощности, соответственно, направо и налево от него.
14. Способ по п.13, в котором циклическое изменение относительного положения оптической оси распространения каждого из упомянутых двух гауссовых распределений и расположения плоскости фокусировки каждого из упомянутых двух гауссовых распределений вдоль соответствующей оптической оси распространения происходит с частотой, кратной v/2D, где v - скорость продвижения центра тяжести общего распределения мощности, а D - диаметр пятна фокусировки лазерного пучка в области сужения.
15. Способ по п. 1, в котором контроль расположения упомянутых областей отражения отражающего элемента с управляемой поверхностью содержит контроль сочетания движений упомянутой области по отношению к отражающей опорной плоской поверхности.
16. Способ по п.15, в котором управление сочетанием движений упомянутых областей отражения отражающего элемента с управляемой поверхностью содержит управление движением сдвига упомянутых областей вдоль оптической оси отражающего элемента и/или поворота упомянутых областей для получения наклона относительно оптической оси отражающего элемента.
17. Способ по п. 1, содержащий обеспечение отражающего элемента с деформируемой управляемой поверхностью, имеющего отражающую поверхность с непрерывной кривизной, включающую в себя множество областей отражения, перемещающихся независимо посредством соответствующего множества модулей движения, которые включают в себя центральную область и множество рядов выпуклых секторов, концентрических по отношению к упомянутой центральной области.
18. Способ по п.17, в котором количество упомянутых рядов концентрических выпуклых секторов составляет 6, количество выпуклых секторов для каждого ряда - 8, а высота выпуклых секторов возрастает от первого до третьего ряда и от четвертого до шестого ряда в радиальном направлении к внешней стороне отражающего элемента, причем высота выпуклых секторов четвертого ряда является промежуточной между высотой выпуклых секторов первого и второго рядов.
19. Установка лазерной обработки металлического материала, в частности для лазерной резки, сверления или сварки упомянутого материала, посредством сфокусированного лазерного пучка, имеющего заданное поперечное распределение мощности по меньшей мере на одной рабочей плоскости металлического материала, содержащая:
- источник излучения лазерного пучка;
- средство направления лазерного пучка, испускаемого упомянутым источником излучения, вдоль оптической траектории перемещения пучка к рабочей головке, расположенной вблизи упомянутого металлического материала;
- оптическое средство коллимации лазерного пучка, падающего на металлический материал, вдоль оптической оси распространения;
- оптическое средство фокусирования упомянутого коллимированного лазерного пучка в области рабочей плоскости упомянутого металлического материала, в котором по меньшей мере упомянутое оптическое средство фокусирования коллимированного лазерного пучка установлено на упомянутой рабочей головке, находящейся на контролируемом расстоянии от металлического материала;
- средство регулировки взаимного положения упомянутой рабочей головки и упомянутого металлического материала, выполненное с возможностью проведения упомянутого сфокусированного лазерного пучка вдоль рабочей траектории на металлическом материале, содержащей последовательность рабочих областей,
- оптическое средство формирования лазерного пучка, включающее отражающий элемент с деформируемой управляемой поверхностью, имеющий отражающую поверхность с непрерывной кривизной, включающую в себя множество независимо подвижных областей отражения, выполненных с возможностью отражения упомянутого коллимированного лазерного пучка, причем расположение упомянутых областей отражения адаптировано для установления заданного поперечного распределения мощности пучка на по меньшей мере одной рабочей плоскости металлического материала; а также
- электронное средство обработки и управления, выполненное с возможностью управления расположением упомянутых областей отражения для установления заранее определенного поперечного распределения мощности пучка на по меньшей мере одной рабочей плоскости металлического материала в зависимости от площади текущей рабочей плоскости и/или текущего направления рабочей траектории на металлическом материале, отличающаяся тем, что установка содержит сопло, располагаемое по направлению потока защитного газа к рабочей зоне материала, и
тем, что упомянутое электронное средство обработки и управления дополнительно выполнено с возможностью:
- перемещения оси потока защитного газа относительно заданной рабочей траектории на металлическом материале,
- обнаружения текущего положения и/или текущего направления сдвига оси потока защитного газа,
- автоматического управления поперечным распределением мощности лазерного пучка в зависимости от обнаруженного текущего положения и/или обнаруженного текущего направления сдвига оси потока защитного газа.
20. Компьютерная программа, содержащая один или несколько кодовых модулей, для применения способа формирования лазерного пучка при активации программы с помощью электронного средства обработки и управления на установке лазерной обработки металлического материала,
при этом упомянутая установка содержит: оптическое средство для формирования лазерного пучка, включающее в себя отражающий элемент с деформируемой управляемой поверхностью, имеющий отражающую поверхность с непрерывной кривизной, включающую в себя множество независимо подвижных областей отражения, выполненных с возможностью отражения коллимированного лазерного пучка; при этом упомянутые области отражения выполнены с возможностью установки упомянутого поперечного распределения мощности пучка по меньшей мере в одной рабочей плоскости металлического материала; и электронное средство обработки и управления, выполненное с возможностью управления расположением упомянутых областей отражения для установки упомянутого поперечного распределения мощности пучка по меньшей мере в одной рабочей плоскости металлического материала в зависимости от площади текущей рабочей плоскости и/или текущего направления рабочей траектории на металлическом материале, и
при этом упомянутый способ формирования лазерного пучка содержит автоматическое управление поперечным распределением мощности лазерного пучка в зависимости от обнаруженного текущего положения и/или обнаруженного текущего направления сдвига оси потока защитного газа, подаваемого в область рабочей плоскости, путем управления расположением упомянутых областей отражения для установления упомянутого заданного поперечного распределения мощности пучка в области рабочей плоскости на металлическом материале, находящейся в заданной близости к оси потока защитного газа и в пределах области подачи упомянутого потока.