Основные узлы лазерных станков

Основные узлы установок для лазерной резки: приводы подач, тех­нологическая оснастка, несущая система, система управления. Приводы подач включают в себя электроприводы постоянного тока, редукторы безлюфтовые и конечные кинематические пары (шариковинтовые передачи, реечные передачи и др.).

Технологическая оснастка состоит из лазера, системы передач и фокусировки излучения, резака. В систему передачи и фокусировки излучения входят отражающие зеркала с юстирующими устройствами и фокусирующие объективы.

Несущая система включает в себя: основание сварное или литое, иногда из гранита или мрамора для снижения вибраций и влияния колебаний температуры на точность работы машины; направляющие продольного и поперечного перемещений, как правило, качения; портал (раму) для крепления направляющих и привода подач поперечного хода; рабочий стол, поверхность которого выполняется в виде точечных или линейных элементов для защиты от воздействия лазерного излучения (рис.132).

Для передачи излучения в зону обработки используются различные способы преобразования лазерного пучка с помощью оптико-механических систем. Эти способы можно условно разделить на две группы: с постоянной (рис.129, а, б) и переменной (рис.129, в, г) длиной оптического тракта от излучателя лазера до зоны обработки.

Простейшие схемы установок с постоянной длиной оптического показаны на рис.130 (а, б, в, г, д, е), в которых относительное смещение резака и заготовки формируется элементарными движениями заготовки и (или) лазера.

Однако при обработке крупногабаритных заготовок это является недостатком, так как необходимо перемещать лазер и обрабатываемые заготовки, имеющие значительные габариты и массу. Кроме того к подвижному лазеру необходимо подводить кабели высокого напряжения и систему шлангов для подачи охлаждающей жидкости, режущего газа и др., то есть перемещение мощных лазеров становится конструктивно нецелесообразным.

Для исключения перемещения лазера и заготовки излучение передается в зону обработки с помощью системы зеркал или призм и объектива, вращающихся вокруг оси лазерного пучка (рис.130, ж, з, и). Но эти способы имеют ограниченное применение - для обработки только круглых и цилиндрических заготовок. Для расширения технологических возможностей лазерных установок с неподвижным лазером при обработке крупногабаритных и массивных заготовок применяют установки с переменной длиной оптического тракта. Ряд схем передачи излучения в таких установках показан на рис.131. Относительное перемещение резака и заготовки при неподвижном лазере обеспечивается поступательными и вращательными движениями зеркал 4, 5 и объектива 2 (рис.131, а, б, в, г, д, е). В некоторых случаях при обработке длинномерных материалов - в рулонах, легких длинных труб и др. целесообразно использовать и движение заготовки по одной из координат (рис.131, ж, з, и).

Для того чтобы осуществить обработку деталей объемной формы, необходимо обеспечить пять степеней свободы относительного перемещения резака и заготовки. Такие случаи можно реализовать комбинацией рассмотренных вариантов.

В общем случае комплекс для лазерной резки состоит из следующих частей (рис.128):

- Излучатель предназначен для генерации лазерного излучения с необ­ходимыми оптическими и энергетическими параметрами. В состав излучателя входит активная среда 1 (диоксид углерода, аргон и др.), зеркала резонатора 2, элементы системы накачки 3 и устройство модуляции излучения 4.

- Координатное устройство служит для осуществления относительного перемещения луча и детали. В состав координатного устройства входят исполнительные органы - стол изделия и газолазерный резак, приводы подач, двигатели, датчики обратной связи.

-Система формирования и транспортирования излучения осуществляет передачу пучка от излучателя к обрабатываемой заготовке 5 и с помощью фокусирующей системы 6 и системы 7 стабилизации создает необходимую плотность мощности. Кроме того, эта же система служит для формирования необходимых параметров режущего газа, направляемого в зону обработки через сопло резака 8. В состав системы входят: поворотные зеркала 9, оптические трансформаторы (объективы) 10, устройство вращения плоскости поляризации 11, оптический затвор 12, фокусирующая система 6, система подачи газа 13, юстировочный лазер (канал визуализации) 14.

- Система управления включает устройства ЧПУ, датчики обратной связи, соединительные кабели, пульт управления.

Автоматизированная система управления (АСУ) служит для контроля и управления параметрами лазера, для передачи команд на исполнительные механизмы системы формирования и транспортировки излучения и газа, для управления относительным движением обрабатываемой заготовки и резака.

В состав АСУ входят: управляющая ЭВМ; подсистема датчиков внутренних параметров лазера (давления, температуры, состава рабочей смеси и т.д.): датчики 16 параметров излучения (мощности, расходимости луча и т.д.), зазора; подсистема управления оптикой, затвором, координатным устройством.