Об’єктив для лазерної обробки

Реферат: Об'єктив для лазерної обробки має дві співвісно розташовані лінзи, друга з яких за шляхом променя - позитивна і розташована ближче до поверхні заготівки. Перша лінза - негативна та має осьовий отвір і створюється із рідини, якою заповнено стакан до обмеженого рівня, причому його дном є друга лінза і він має можливість обертання навколо своєї осі. UA 74855 U (54) ОБ'ЄКТИВ ДЛЯ ЛАЗЕРНОЇ ОБРОБКИ UA 74855 U UA 74855 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до лазерної техніки і може бути використана в установках для лазерної обробки при створенні спеціальних умов опромінення, наприклад, при обробці матеріалів з високою теплопровідністю. Відомий пристрій для лазерної обробки [1], який містить позитивну лінзу для перетворення пучка випромінювання у робочий інструмент, розташовану на шляху пучка випромінювання до заготівки. Недоліком його використання є низька якість оброблених отворів в заготівках із теплопровідних матеріалів та великої глибини (h>5d) внаслідок суттєвих втрат енергії теплового джерела на теплопровідність через стінки оброблювального отвору. Як прототип вибраний об'єктив для лазерної обробки [2]. Відомий пристрій є фокусуючою системою, яка має дві співвісно розміщені позитивні лінзи, причому першою на шляху лазерного променя розміщена довгофокусна лінза, яка має діаметр, більший діаметра променя, а ближче до поверхні заготівки розміщена короткофокусна лінза, яка має діаметр, менший діаметра променя. Поверхню заготівки розташовують в фокальній площині оптичної системи із обох лінз, а енергія з периферії пучка концентрується довгофокусною лінзою у коло навколо зони опромінення і використовується для створення теплової завіси і зниження відтоку тепла із зони обробки внаслідок зменшення градієнта температур між нею та навколишнім матеріалом. Недоліком об'єктива є необхідність використання набору довгофокусних лінз при необхідності їх оперативної зміни для різних умов обробки (зміна матеріалу заготівки, розмірів та форми зони опромінення або випромінювача та режиму його роботи). Задачею створення корисної моделі є спрощення конструкції об'єктиву внаслідок виключення необхідності використання набору довгофокусних лінз для змінних умов обробки та витрат часу на заміну довгофокусної лінзи. Поставлена задача досягається тим, що у об'єктива для лазерної обробки, який має дві співвісно розташовані лінзи, друга з яких за шляхом променя - позитивна і розташована ближче до поверхні заготівки, а перша лінза - негативна та має осьовий отвір і створюється із рідини, якою заповнено стакан до обмеженого рівня, причому його дном є друга лінза і він має можливість обертання навколо своєї осі. На кресленні наведено схему об'єктиву. В порожній стакан 3, дном якого є лінза 2 із матеріалу с показником заломлення nс, залито рідину 7 з показником заломлення nр>>nс до рівня, який визначається за рівнянням:  L p  0,5 35 40 45 50 2    0,5D  2 0  0,5D c 2 2 0,5D c g   2    , де: D0 - діаметр вільної від рідини зони на поверхні лінзи, яка створюється при обертанні стакану із кутовою швидкістю - діаметр вільної від рідини зони на поверхні лінзи, яка створюється при обертанні стакану із кутовою швидкістю ω; Dc - діаметр стакану. Величина кутової швидкості ω визначається необхідними параметрами негативної лінзи 7 (радіусом кривизни її заломлюючої поверхні R1), яка разом з лінзою 2 (фокусна відстань F1) повинна сконцентрувати периферійну частину променю в кільце вибраного діаметра dз навколо зони опромінення, діаметр якої дорівнює розміру оброблювального отвору d0. При обертанні стакану, заповненого рідиною до визначеного рівня, із розрахованою швидкістю ω рідина утворює поверхню параболоїду обертання при її розриві на діаметрі D0. Енергія променю лазера 1 концентрується в дві зони: центральна частина в межі оброблювального отвору, а периферійна - в кільце визначеного діаметра dз навколо нього. Режим опромінення визначається за відомими методиками і реалізує випаровування матеріалу в зоні формування отвору та його підігрів в кільці шириною bз та діаметром dз до температури, нижчої ніж температура плавлення. Внаслідок зниження градієнту температури в зоні обробки отвору та навкруги його тепловий потік із неї зменшується та використовується для руйнування матеріалу. Цей спосіб обробки може використовуватися при інших операціях, наприклад при зварюванні мідних, алюмінієвих та золотих виробів. Тривалість таких операцій знижується внаслідок того, що немає потреби в заміні лінз при переході до обробки заготівок із інших матеріалів. 1. Вейко В.П. Лазерная микрообработка. - Санкт-Петербург: ГУ ИТМО, 2005. - с. 17, рис. 2.5. 2. Заявка Японії № 50-189240 МПК B26F 1/30. 55 1 UA 74855 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Об'єктив для лазерної обробки, який має дві співвісно розташовані лінзи, друга з яких за шляхом променя - позитивна і розташована ближче до поверхні заготівки, який відрізняється тим, що перша лінза - негативна та має осьовий отвір і створюється із рідини, якою заповнено стакан до обмеженого рівня, причому його дном є друга лінза і він має можливість обертання навколо своєї осі. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2