Конструкция лазерного станка с ЧПУ модели 4Р222Ф2

В станке использован твердотельный оптический квантовый генератор (лазер) с большой импульсной мощности. Фокусирование излучения на деталь позволяет достигать плотности мощности 107... 108 Вт/см², при которой происходит испарение практически любых материалов.

Основные узлы станка

Станок выполнен по принципу узловой сборки (рис.134). Каждый узел собирается и отлаживается отдельно. На литую станину 23 устанавливается корпус с механизмом перемещения 15 правой 14 и левой 22 кареток зеркал резонатора, перемещающихся по направляющим скалкам. На скалках внутри резонатора установлена диафрагма (электро-магнитный затвор) 18 перемещаемая вручную вдоль оси квантрона 16, установленного на корпусе механизма перемещения 15. Вне резонатора, на скалках установлена призма 20. Каретки 14 и 22 несут на себе механизмы юстирования зеркал резонатора 13 и 19. Перевод излучения в вертикальную плоскость осуществляется зеркалом 11, установленным на кронштейне в передней части станины. Там же установлена система визуального наблюдения 10 и измеритель энергии 12. К нижней плоскости кронштейна крепится механизм 9 перемещения объектива с устройством защиты объектива 7. Координатный стол 4 с приводами 3 расположен внутри шумопоглощающего кожуха 8. В кронштейне стола смонтирован дистанционный пульт управления 5. На столе устанавливается рабочий столик 2 для крепления заготовки. Для установки прибора (автоколлиматора), служащего для юстирования лазера, к станине крепится кронштейн 21.

Для соединения станка с блоком питания, системой охлаждения, ЧПУ, воздушной сетью на задней стенке станка имеется блок разъемов 26 и панель штуцеров 27. Внутри станины расположены электрооборудование станка 25 и устройство 1 для очистки и редукции сетевого воздуха.

Кинематическая схема состоит из трех самостоятельных схем, обеспечивающих наладку и эксплуатацию станка. Кинематическая схе­ма перемещения кареток (рис.135, а) обеспечивает наладку необходимой длины резонатора.

Кинематическая схема координатного стола (рис.135, б) обеспечивает перемещение обрабатываемой заготовки во взаимно перпендикулярных направлениях в горизонтальной плоскости. Кинематическая схема перемещения объектива (рис.137) обеспечивает управление объективом от ЧПУ с одновременной защитой его от продуктов разрушения обрабатываемого материала.

Оптическая схема станка (рис.136) состоит из двух каналов силового и визуального. Силовой канал позволяет производить обработку как с использованием проекционного метода (размер и форма обрабатываемого отверстия определяется размером и формой светового пятна на заготовке), так и при установке заготовки в фокальную плоскость объектива 1 (размер и форма обрабатываемого отверстия определяется траекторией относительного движения луча и заготовки).

При использовании проекционного метода излучение выходит через зеркало резонатора 9 от активного элемента 11. С помощью призмы 8 и зеркала 2 (крайнее верхнее положение) излучение подводится к фокусирующему объективу 1. При установке в фокальную плоскость, излучение через выходное зеркало резонатора 12 и зеркало 2 (крайнее нижнее положение) подводится к фокусирующему объективу 1.

Визуальный канал служит для установки детали в зону обработки. Он образован фокусирующим объективом 1, зеркалом 6 и телескопической трубкой состоящей из линзы 4 и окуляра 5. Заслонка 3 автоматически перекрывает визуальный канал при работе лазера для предохранения глаз оператора от излучения. Конденсор 13 служит для освещения детали.

Резак (рис.137) служит для перемещения объектива по вертикали для установки сфокусированного излучения и подачи газа в зону обработки, а также для защиты объектива от продуктов разрушения.

От двигателя 21 приводится во вращение пара червяк 20 - червячное колесо 16. При вращении червячного колеса 16 в подшипниках 17 шпиндель 18 перемещается по резьбе в вертикальном направлении (ход 50 мм) и фиксируется от поворота шпонкой 23. Однолинзовый объектив 2 устанавливается и закрепляется втулкой 1 и гайкой 4. С помощью лампы 19 и светодиода 22 производится контроль перемещения объектива системой ЧПУ. Защита объектива от продуктов разрушения осуществляется конической втулкой 3,в прорезь которой входит плексиглазовый диск 7. Диск 7 приводится во вращение (для его охлаждения) двигателем 12 через шестерни 10 и 11. Вилка 8 обеспечивает одновременное вертикальное перемещение диска и шпинделя. Кулачок 15, закрепленный на оси 9 посредством конечных выключателей 13 и 14, обеспечивает отключение двигателя 21. Для защиты диска 7 от продуктов разрушения через штуцер 24 подается сжатый воздух. Уплотнение и очистка диска осуществляется фетровыми кольцами-прокладками 5 и 6.

Остальные узлы лазерного станка (направляющие, приводы подач стола, несущая система) имеют типовые конструкции для металлорежущих станков.