Спосіб газолазерного різання металів з наростаючо-спадаючою швидкістю обробки

Реферат: Спосіб газолазерного різання металів з наростаючо-спадаючою швидкістю обробки, в якому на поверхню листової заготовки подають сфокусоване лазерне випромінювання і струмінь газу, заготовку переміщають за допомогою пристрою переміщення, що працює за заданою програмою. За допомогою пристрою для переміщення на заготовці періодично формують дві ділянки різання: з наростаючою швидкістю на першій половині максимально можливої довжини обробки, щоб забезпечити отримання на цій ділянці ще крізного різу, та зі спадаючою швидкістю на другій половині максимально можливої довжини обробки, щоб повернутися на режим зі швидкістю, гарантуючою отримання крізного різу. UA 102216 U (54) СПОСІБ ГАЗОЛАЗЕРНОГО РІЗАННЯ МЕТАЛІВ З НАРОСТАЮЧО-СПАДАЮЧОЮ ШВИДКІСТЮ ОБРОБКИ UA 102216 U UA 102216 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології лазерної обробки та може бути використана на операціях різання та розкрою металічних матеріалів в різних галузях виробництва. Відомий спосіб газолазерного різання металів, в основі якого лежить подання лазерного променя на оброблювану поверхню разом із співвісним з променем технологічним газом та поступальне переміщення плями нагріву по лінії різу по заданій програмі. При цьому лазерний пучок сканують в порожнині різу, а продукти різання видаляють із області сканування механічним інструментом, який переміщують по періодичній кривій синхронно з лазерним променем у міру руйнування матеріалу. Такий інструмент може бути виконаний у вигляді диска із закріпленими на його кромці лопатками, а скануючий пристрій - у вигляді дзеркальної піраміди, встановленої на цьому ж диску [1]. Основним недоліком зазначеного способу є значна складність синхронізації переміщення лазерного променя та механічного інструменту при різанні деталей зі складною конфігурацією, особливо з гострими кутами профілю. Найбільш близьким за технічною суттю до технічного рішення, що заявляється, є спосіб газолазерного різання металічних матеріалів, при якому на поверхню листової заготовки подають сфокусоване лазерне випромінювання і струмінь газу, заготовку переміщають в площині фокусу нормально до осі оптичної системи. Пристрій переміщення забезпечує рух лазерного променя по лінії різу за заданою програмою. В цьому випадку реалізується процес газолазерного різання, що складається з двох етапів: пропалення первинного отвору в матеріалі і формування зони різу за рахунок переміщення заготовки по заданому контуру [2]. Порівняно з аналогом, що розглянуто, цей спосіб набагато простіший в реалізації, проте основний недолік зазначеного способу - обмеження по швидкості різання для заданої товщини заготовки. Так, якщо підвищувати швидкість різання, то через певний проміжок часу різ поступово переходить від крізного до некрізного, що недопустимо. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити спосіб газолазерного різання металів, у якому забезпечується більш висока середня швидкість обробки при високій якості кромок отриманих різів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі газолазерного різання металів з наростаючо-спадаючою швидкістю обробки, що включає сфокусований лазерний промінь, який падає на заготовку, що розрізається, струмінь робочого газу, який подається в зону різання, та пристрій для переміщення заготовки за заданою програмою, згідно з пропонованою корисною моделлю новим є те, що за допомогою пристрою для переміщення на заготовці періодично формують дві ділянки різання: з наростаючою швидкістю на першій половині максимально можливої довжини обробки, щоб забезпечити отримання на цій ділянці ще крізного різу, та зі спадаючою швидкістю на другій половині максимально можливої довжини обробки, щоб повернутися на режим зі швидкістю, гарантуючою отримання крізного різу. В результаті цим способом можна забезпечити більш високу середню швидкість обробки при високій якості кромок отриманих різів. Спосіб реалізується таким чином. Лазерне випромінювання концентрують на поверхні заготовки, що розрізається, і, наприклад, співвісно йому в зону обробки підсувається струмінь робочого газу (найчастіше кисню), що формується, як правило, конічним соплом. На початку процесу різання виконується пропалення первинного отвору в матеріалі (найчастіше при нерухомій заготовці), щоб забезпечити подальший вихід продуктів руйнування з порожнини різу. Далі для подальшого утримання крізного різу обробку виконують на визначених швидкостях для різних умов різання, що приведені в літературних джерелах [2]. Це і забезпечує необхідну якість кромок отриманого різу. Так, в залежності від потужності випромінювання та тиску газу, що подається в зону обробки, для заготовок товщиною 3 мм така швидкість лежить в інтервалі 2…3 м/хв. Однак експерименти показують, що після отримання гарантовано крізного різу на невеликій ділянці різання можна отримувати ще крізний різ і при набагато більш високих швидкостях обробки, ніж тих, які приведені в літературних джерелах. Пояснюється це тим, що з наростанням швидкості фронт руйнування повільно змінює нахил в напрямі, протилежному напряму різання, і тільки через певний проміжок часу, впродовж якого різання виконується ще наскрізь, продуктам руйнування, що видуваються газовим струменем по нахиленому в сторону крізного різу фронту різання, стає нікуди витікати. В кінці кінців на певній відстані від крізного різу ці продукти починають завертатися на верх заготовки, і наскрізний різ перестає існувати. Довжина ділянки, де (при підвищенні швидкості) ще може мати місце крізний різ, залежить від товщини заготовки та може бути встановлена експериментально. Так, при різанні заготовки товщиною 3 мм довжина такої ділянки в залежності від потужності випромінювання та тиску газу, що піддувається, доходить до 4…8 мм. При цьому величина максимальної швидкості різання, яка забезпечує ще крізний різ, доходить до 10…15 м/хв. 1 UA 102216 U 5 10 15 20 25 В нашому випадку пропонується на заготовці періодично формувати дві ділянки різання. Поперше, ділянку з наростаючою швидкістю на першій половині максимально можливої довжини обробки (при різання заготовки товщиною 3-2…4 мм), де забезпечується отримання ще крізного різу і збереження надійного виходу продуктів руйнування. При цьому для стабільної роботи пристрою для переміщення заготовки таке наростання швидкості краще зробити плавним і рівномірним. Та, по-друге, ділянку з спадаючою швидкістю на другій половині максимально можливої довжини обробки (теж 2…4 мм), щоб повернутися на режим отримання гарантовано крізного різу на визначеній невисокій швидкості. Спадання швидкості теж має бути рівномірним. В подальшому чергування таких ділянок повинно періодично повторюватись. Не важко розрахувати, що, з урахуванням діапазону зміни швидкостей виконання процесу різання на ділянці з наростаючо-спадаючою швидкістю обробки, середня швидкість різання заготовки товщиною 3 мм буде складати не 2…3 м/хв. (як рекомендовано в літературі), а 4…6 м/хв. Таким чином, продуктивність газолазерного різання металічних матеріалів, наприклад, товщиною 3 мм може бути підвищена в середньому в 2 рази при забезпеченні високої якості цього процесу. 1. Патент РФ № 2028898, кл. В23K 26/00; заявл. 17.03.1992; опубл. 20.02.1995. 2. Коваленко B.C., Романенко В.В., Олещук Л.М. Малоотходные процессы резки лучом лазера. - К.: Техника, 1987, - C.10, рис. 2,а. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб газолазерного різання металів з наростаючо-спадаючою швидкістю обробки, в якому на поверхню листової заготовки подають сфокусоване лазерне випромінювання і струмінь газу, заготовку переміщають за допомогою пристрою переміщення, що працює за заданою програмою, який відрізняється тим, що за допомогою пристрою для переміщення на заготовці періодично формують дві ділянки різання: з наростаючою швидкістю на першій половині максимально можливої довжини обробки, щоб забезпечити отримання на цій ділянці ще крізного різу, та зі спадаючою швидкістю на другій половині максимально можливої довжини обробки, щоб повернутися на режим зі швидкістю, гарантуючою отримання крізного різу. 30 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2