УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ДЛИННОМЕРНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ДЕТАЛИ

Изобретение относится к обработке металла лазерным лучом, а именно к устройствам для нацеливания и фокусирования луча лазера на поверхность обрабатываемого изделия при их относительном перемещении.
Известно устройство для контактной лазерной обработки (пат. РФ №2266802, B23K 26/02, опубл. 2005, Бюл. №36), которое содержит оптическую лазерную головку, щуп, датчик смещения. Датчик выполнен в виде источника цифровых сигналов, имеющего две подпружиненные относительно друг друга дискретные пластины. Щуп имеет регулируемый по высоте шток, посредством которого он связан с одной из пластин. Одна пластина подпружинена установленными на штоке пружинами обратного действия, а другая пластина подпружинена установленным на головке ходовым винтом.
Недостатками известного устройства являются трудоемкость изготовления следящей системы и сложность поддержания стабильного положения фокальной плоскости оптической лазерной головки относительно обрабатываемой поверхности при обработке длинномерных цилиндрических деталей.
Известно устройство для лазерной обработки, выбранное в качестве прототипа (пат. РФ №2112636, B23K 26/08, опубл. 10.06.1998), содержащее лазер, корпус, зеркало, резак со сканирующим устройством на сопле, стол и плавающую платформу, установленную на столе посредством пружин и сохраняющую плоскость реза под углом 87-93 градусов к оптической оси. Сканирующее устройство выполнено в виде сферического насадка с углубленными и перпендикулярными к оптической оси лазера радиальными прорезями, расположенными между собой под равными углами. На нижней части платформы установлены микровыключатели, обеспечивающие аварийный останов лазерной установки при опускании платформы ниже предельно допустимого уровня.
Недостатком известного устройства является то, что в случае обработки длинномерных цилиндрических деталей не обеспечивается постоянного положения фокальной плоскости оптической лазерной головки относительно обрабатываемой поверхности из-за ее кривизны и кривизны оси детали, в том числе вызванной прогибом под действием собственной массы, а также в случае непараллельности оси детали и направляющих механизма перемещения оптической лазерной головки вдоль оси детали.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение постоянного положения фокальной плоскости оптической лазерной головки относительно обрабатываемой поверхности в случае обработки длинномерных цилиндрических деталей.
Решение поставленной задачи обеспечивается путем достижения технического результата, заключающегося в том, что для обеспечения постоянного положения фокальной плоскости оптической лазерной головки относительно обрабатываемой поверхности устройство для лазерной обработки длинномерной цилиндрической детали, содержащее лазер, корпус, сканирующее устройство, оптическую лазерную головку, установленую на сканирующем устройстве, и пружинящие элементы, обеспечивающие контакт сканирующего устройства с деталью, снабжено регулирующим элементом, установленным на сканирующем устройстве, выполненном с призматическим пазом, стороны которого контактируют с поверхностью детали.
На фиг. 1 изображена схема устройства для лазерной обработки длинномерной цилиндрической детали; на фиг. 2 - схема устройства в поперечном сечении.
Устройство для лазерной обработки длинномерной цилиндрической детали содержит лазер 1, корпус 2, сканирующее устройство 3, на котором установлена оптическая лазерная головка 4. Сканирующее устройство 3 выполнено с призматическим пазом, стороны 5 и 6 которого контактируют с поверхностью цилиндрической детали 7. Для обеспечения постоянного контакта сканирующего устройства 3 с деталью 7 используются пружинящие элементы 8, установленные в корпусе 2. Для регулировки положения оптической лазерной головки 4 вдоль ее оптической оси используется регулирующий элемент 9, установленный непосредственно на сканирующем устройстве 3.
Устройство для лазерной обработки длинномерной цилиндрической детали работает следующим образом.
Сканирующее устройство 3 накладывается призматическим пазом на деталь 7 до плотного контакта его сторон 5 и 6 с цилиндрической поверхностью детали 7, которая установлена и закреплена на выходном валу привода. С помощью регулирующего элемента 9 оптическую лазерную головку 4 перемещают вдоль оптической оси до установления требуемого положения ее фокальной плоскости относительно обрабатываемой поверхности детали 7 и фиксируют в этом положении. В процессе обработки деталь 7 вращается, а устройство для лазерной обработки длинномерной цилиндрической детали перемещается вдоль детали 7. При этом сканирующее устройство 3 автоматически обеспечивает постоянство расстояния между фокальной плоскостью и обрабатываемой поверхностью детали 7, а также постоянство угла между нормалью к обрабатываемой поверхности и оптической осью оптической лазерной головки 4. Пружинящие элементы 8, установленные в корпусе 2, обеспечивают постоянный контакт сканирующего устройства 3 с деталью 7 на протяжении всего процесса лазерной обработки цилиндрической поверхности детали 7.
Благодаря использованию сканирующего устройства с призматическим пазом, стороны которого постоянно контактируют с цилиндрической поверхностью детали, обеспечивается постоянство расстояния между фокальной плоскостью и обрабатываемой поверхностью, а также постоянство угла между нормалью к обрабатываемой поверхности и оптической осью оптической лазерной головки.
Таким образом, описанное устройство позволяет обеспечить постоянное положения фокальной плоскости оптической лазерной головки относительно обрабатываемой поверхности, что особенно важно при обработке длинномерных цилиндрических деталей, имеющих как кривизну обрабатываемой поверхности, так и кривизну оси детали, в том числе вызванной прогибом под действием собственной массы, а также в случае непараллельности оси детали и направляющих механизма перемещения оптической лазерной головки вдоль оси детали.