УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗКИ

Полезная модель относится к установкам для обработки листового материала, преимущественно к установкам для термической резки заготовок изделий из металлических листов.
Известны установки для плазменной резки материалов, обеспечивающие изготовление изделий из тонколистового материала (RU 1251 U1, 1995; RU 5374 U1, 1997; RU 2193955 С2, 2002).
Такие установки содержат стол, установленный обычно горизонтально, на котором расположен лист-заготовка для раскроя. Стол для заготовки имеет прямоугольную форму, а вдоль его двух противоположных сторон расположены рельсы-направляющие. Над столом для заготовки расположен портал, который с помощью привода с числовым программным управлением (ЧПУ) имеет возможность передвигаться по рельсам вдоль стола. На портале расположена каретка, которая с помощью второго привода с ЧПУ имеет возможность передвигаться по порталу. В каретке установлен плазменный резак с плазмотроном, к которому для создания плазменной дуги подведены напряжение от источника питания и газовая смесь. Привод портала и привод каретки подключены к системе управления установкой, содержащей блок программного обеспечения и пульт управления.
В систему управления установкой для плазменной резки также входят такие необходимые системы, как система контроля высоты дуги плазмотрона, система зажигания дуги и контроля тока дуги, система подвода в зону резки газовой смеси и контроля расхода газа, система отвода из зоны резки продуктов сгорания металла и отработанных газов.
Функционирование установки для плазменной резки основано на том, что после зажигания плазменной дуги привод портала и привод каретки перемещают плазменный резак в соответствии с управляющими сигналами, которые вырабатываются в системе управления установкой либо автоматически по программе (или от копира), либо задаются от пульта ЧПУ вручную оператором. В результате происходит раскрой листа-заготовки на детали заданной конфигурации.
Достоинством известных установок для плазменной резки является высокая скорость резки при изготовлении изделий, контур которых и необходимые вырезы заданы в виде программы или воспроизводятся с помощью копира.
Недостатками известных установок для плазменной резки являются низкая точность изготовления (до 0,5 мм) и температурные деформации изделий, возникающие в зоне резки.
Известны установки для лазерной обработки листовых материалов (RU 2139782 С1, 1999; RU 2140837 С1, 1999; RU 2140838 С1, 1999; RU 2140839 С1, 1999; RU 2140840, 1999; RU 2145919, 2000). Они содержат стол, установленный обычно горизонтально, на котором расположен лист-заготовка для раскроя. Вдоль стола для заготовки установлены рельсы-направляющие, на которых установлен портал с кареткой. Приводы с ЧПУ обеспечивают возможность перемещения портала по рельсам-направляющим вдоль стола и каретки по порталу. На каретке установлен фокусирующий объектив, через который луч, созданный лазером, попадает на лист-заготовку. Привод портала и привод каретки подключены к системе управления установкой.
В систему управления установкой также входят такие системы обеспечения функционирования лазера, как система возбуждения оптического квантового генератора (лазера), система фокусировки лазерного луча, система охлаждения лазера, система энергообеспечения, а также система подвода газовой смеси в зону резки и отвода из зоны резки продуктов сгорания металла и отработанных газов.
Функционирование установок для лазерной обработки листовых материалов основано на том, что луч лазера с помощью оптической системы, содержащей поворотные зеркала, направляется от лазера на фокусирующий объектив, который передвигается вместе с порталом и кареткой по сигналам системы управления, а затем на лист-заготовку, обеспечивая его резку в соответствии с программой.
Достоинством лазерных установок термической резки является возможность выполнения резки листов с высокой точностью (0,1 мм).
Недостатком этих установок является низкая скорость выполнения резки при использовании маломощных лазеров (до 0,5 кВт), а при использовании лазеров большой мощности - значительные габариты и масса, а также высокая стоимость.
В качестве ближайшего аналога следует принять установку для плазменной резки AJAN ().
Эта установка содержит стол для раскроя листа-заготовки, направляющие со стойками из прямоугольного профиля, портал, представляющий собой П-образную конструкцию с механизмами перемещения портала по направляющим и каретки по порталу, серводвигатели и систему управления ими, систему газоснабжения и отсоса отработанных газов, а также преобразователь электропитания.
Недостатками этой известной установки для плазменной резки, являющейся ближайшим аналогом, как и всех известных установок для плазменной резки, являются недостаточно высокая точность резки (до 0,5 мм) и температурные деформации изделий, возникающие в зоне резки.
Вместе с тем, при изготовлении крупногабаритных листовых изделий, например, элементов корпусов приборных шкафов, которые содержат отверстия различной конфигурации для установки щитовых приборов, световых индикаторов, элементов управления и других устройств, предъявляются более высокие требования к качеству выполнения и точности позиционирования отверстий на поверхности листовых деталей, а требования к качеству и точности резки наружного контура изделия оказываются гораздо ниже. Установка для плазменной резки, являющаяся ближайшим аналогом, удовлетворяет требованиям к качеству и точности резки наружного контура изделия, обеспечивая при этом высокую скорость резки достаточно протяженных наружных контуров крупногабаритных листовых деталей, которую не позволяют осуществить лазерные установки на основе маломощных лазеров. Однако, установка, являющаяся ближайшим аналогом, не соответствует существующим требованиям к качеству и точности резки отверстий на поверхности листовых изделий.
Поэтому недостатками ближайшего аналога являются недостаточные качество и точность выполнения резки отверстий на поверхности листовых изделий.
Задачей полезной модели является повышение качества и точности резки отверстий на поверхности листовых изделий.
Поставленная задача настоящей полезной модели решена тем, что установка для термической резки, содержащая, в соответствии с ближайшим аналогом, стол для заготовки, портал, установленный с возможностью перемещения вдоль стола, каретку, установленную на портале с возможностью перемещения по порталу, плазменный резак, установленный на каретке, приводы портала и каретки, систему управления установкой, подключенную к плазменному резаку и приводам портала и каретки, отличается от ближайшего аналога тем, что она снабжена фокусирующим объективом, установленным на каретке, и лазером, подключенным к системе управления установкой и связанным оптически с фокусирующим объективом.
При этом лазер установлен на портале и выполнен твердотельным.
Снабжение предлагаемой установки для термической резки фокусирующим объективом, установленным на каретке, и лазером, подключенным к системе управления установкой и связанным оптически с фокусирующим объективом, позволяет осуществлять резку отверстий на поверхности листа-заготовки с помощью лазера. В результате этого повышается точность резки отверстий и снижаются температурные деформации изделий в области выполнения этих отверстий. При этом наличие в предлагаемой установке плазменного резака, как и в ближайшем аналоге, обеспечивает возможность осуществления резки с высокой скоростью (в отличие от лазерной резки) тех участков листа-заготовки, требования к качеству и точности резки которых не высоки, например, достаточно протяженных наружных контуров изделия, в результате не вызывая существенного увеличения времени выполнения резки.
Отмеченное свидетельствует о решении декларированной выше задачи настоящей полезной модели благодаря наличию у установки для термической резки перечисленных выше отличительных признаков.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен вид сверху на предлагаемую установку для термической резки.
На чертеже приняты следующие обозначения:
1 - стол для заготовки;
2 - лист-заготовка;
3 - рельсы-направляющие;
4 - портал;
5 - привод портала;
6 - каретка;
7 - привод каретки;
8 - плазменный резак;
9 - фокусирующий объектив;
10 - лазер.
Установка для термической резки содержит стол 1 для заготовки, с двух сторон которого расположены рельсы-направляющие 3. На рельсах-направляющих 3 установлен портал 4 с возможностью перемещения вдоль стола 1 для заготовки с помощью привода 5 портала. На портале 4 установлена каретка 6 с возможностью перемещения по порталу с помощью привода 7 каретки. На каретке 6 расположены плазменный резак 8 и фокусирующий объектив 9, который связан оптически с лазером 10, например, с помощью зеркала (на чертеже не показано), как и в известных аналогах.
Привод 5 портала и привод 7 каретки, построенные с использованием числового программного управления, подключены к системе управления установкой (на чертеже не показана), к которой подключены также плазменный резак 8 и лазер 10 с системами обеспечения их работы. Кроме того, предлагаемая установка содержит системы газоснабжения, электропитания и термоохлаждения плазменного резака 8 и лазера 10, которые выполнены по аналогии с известными и поэтому на чертеже не показаны.
В предлагаемой полезной модели в качестве лазера 10 применен твердотельный лазер, например, мощностью 500 Вт. Такая мощность лазера 10 достаточна для выполнения операций, которые обеспечиваются предлагаемой установкой. Лазер 10 вместе с системой охлаждения имеет приемлемые габариты и массу (30 кг), что позволяет разместить его на портале 4, а фокусирующий объектив 9 (массой около 3 кг) - на каретке 6.
Предлагаемая установка работает следующим образом.
После размещения листа-заготовки 2 на столе 1 для заготовки включается система управления установкой (на чертеже не показана), по сигналам которой привод 5 портала и привод 7 каретки перемещают портал 4 и каретку 6 с плазменным резаком 8 и фокусирующим объективом 9 над листом-заготовкой 2 в соответствии с программой его обработки, находящейся в системе управления установкой. При этом в соответствии с программой обработки листа-заготовки 2 по сигналам системы управления установкой включается либо плазменный резак 8, либо лазер 10. Например, сначала включается лазер 10, с помощью которого обеспечивается качественная и высокоточная термическая резка отверстий и внутренних контуров листа-заготовки 2, а затем лазер 10 выключается, но включается плазменный резак 8, с помощью которого осуществляется менее точная термическая резка протяженного внешнего контура изделия, выполняемая с более высокой скоростью, чем при использовании лазера 10.
Расстояние между плазменным резаком 8 и фокусирующим объективом 9 неизменно и учтено в программе системы управления установкой. Расстояние между лазером 10 и фокусирующим объективом 9 при движении каретки 6 по порталу 4 изменяется, что также учитывается в программе. В зону резки по команде от системы управления установкой подается газ (кислород, азот или воздух) в зависимости от материала листа-заготовки 2 и технологии резки.
Таким образом, полезная модель обеспечивает повышение качества и точности резки отверстий на поверхности листовых изделий.