Установка для пробивання отворів в прозорих матеріалах лазерним променем

Реферат: UA 97517 U UA 97517 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до пристроїв для обробки матеріалів лазерним променем, а саме до обладнання для пробивання отворів в прозорих матеріалах. Відома установка для пробивання отворів лазерним променем, що включає в себе лазер з блоком живлення, фокусуючу лінзу, робочий стіл для закріплення деталей та пристрій для нанесення світлопоглинаючої плівки на поверхню оброблюваної деталі (1). Недоліком установки є необхідність використання лазерного променя високої потужності, а також складність процесу обробки глибоких отворів при імпульсному випромінюванні (оплавлення матеріалу заготовки на краях отворів). Найбільш близькою до корисної моделі по технічній суті та досягуваному ефекту є установка для пробивання отворів лазерним променем в прозорих матеріалах, що включає в себе лазер з блоком живлення, фокусуючу лінзу, робочий стіл для закріплення деталей, виконаний з центральним отвором та з встановленим під ним світлофільтром та фотоприймачем, а також з'єднані між собою блок вимірювання потужності випромінювання та блок керування лазером, один з виходів котрого з'єднаний з блоком живлення (2). Недоліком даної установки є складність керування процесом, що не дозволяє досягати заданих розмірів отворів під час обробки. В основу запропонованої корисної моделі покладено задачу підвищення точності та покращення якості пробиваного отвору. Поставлена задача вирішується тим, що установка для пробивання отворів лазерним променем в прозорих матеріалах, що включає в себе лазер з блоком живлення, фокусуючу лінзу, робочий стіл для закріплення деталей, виконаний з центральним отвором та з встановленим під ним світлофільтром та фотоприймачем, а також з'єднані між собою блок вимірювання потужності випромінювання та блок керування лазером, один з виходів котрого з'єднаний з блоком живлення, додатково забезпечена пристроєм в вигляді механізму з двох бобін для подачі стрічки з світлопоглинаючого матеріалу паралельно поверхні заготовки в проміжку між фокусуючою лінзою та заготовкою. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображена схема установки (Фіг. 1). Установка включає в себе лазер 1 з блоком живлення 2, фокусуючу лінзу 3, робочий стіл 4 для закріплення деталей 5, виконаний з центральним отвором та з встановленим під ним світлофільтром 6 та фотоприймачем 7, а також з'єднані між собою блок вимірювання потужності 8 випромінювання та блок керування 9 лазером, а також пристрій для нанесення світлопоглинаючої плівки на поверхню оброблюваної деталі в вигляді механізму 11 для подачі стрічки 10 з світлопоглинаючого матеріалу паралельно поверхні заготовки 4, привод 12 котрого з'єднаний з блоком керування 9 лазером. Установка працює наступним чином. При включенні блока живлення 9 лазер 1 виробляє імпульси, що фокусуються лінзою на поверхні оброблюваної деталі 5 з прозорого матеріалу (скла, рубіна, сапфіра та ін.). Над поверхнею деталі 5 паралельно столу 4 розташовують стрічку 10 з світлопоглинаючого матеріалу, яку переміщують за допомогою механізму 11. Першим імпульсом прошивають отвір у стрічці 10, в наслідок чого, під впливом випромінювання, стрічка частково випаровується, а частково облягає на поверхні деталі 5, при цьому частина енергії лазерного імпульсу, пройшовши послідовно через покриту ділянку поверхні деталі, матеріал деталі, отвір в столі 4, світлофільтр 6, досягне фотопримача 7. Однак світловий потік в фотоприймачі 7 буде незначним, через втрати енергії променя на його шляху, інформація про фотострум в блоці 8 вимірювання не викличе спрацьовування інших блоків установки, в тому числі приводу 12, виконаного у вигляді крокового двигуна. Стрічка 10, з пробитим в ній першим імпульсом отвором, не переміщатиметься над поверхнею деталі 5. Наступний імпульс лазерного випромінювання, проходячи через отвір у стрічці 10, поглинається обкладеним на деталі 5 шаром матеріалу стрічки 10, викликає руйнування і випаровування оброблюваного матеріалу. Якщо при цьому значна частина енергії випромінювання бере участь в процесі руйнування деталі 5, то світловий потік на фотоприймачі 7 знову буде недостатнім для спрацьовування блоків установки і цикл обробки повториться черговим імпульсом. Інакше, якщо створений попереднім імпульсом випромінювання осаджений шар випарується та енергія випромінювання не буде поглинутою, то більша її частина проходитиме через систему - покриття - деталь 5 світлофільтр 6 і досягне фотоприймача 7. Якщо світловий потік на останньому матиме значення більше необхідного, то спрацьовує блок 9 управління, налаштований на відповідний цьому потоку фотострум. Блок 9 управління подає команду на привід 12, останній переміщує над поверхнею деталі стрічку 10 на крок, рівний або більший діаметра пробиваного отвору. Далі цикл повторюється до утворення наскрізного отвору. 1 UA 97517 U 5 10 15 20 При наскрізний пробивці отвору в деталі світловий потік на фотоприймачі 7 визначається діаметром отвору, а також, ступенем пропускання випромінювання його стінками, матеріалом деталі 5 і щільністю світлофільтра 6. Якщо діаметр пробитого отвору менший, ніж необхідно, а його стінки частково поглинають випромінювання, то світловий потік на фотоприймачі 7 відповідає розглянутому вище випадку недостатнього осадження. При цьому здійснюється переміщення стрічки 10 над поверхнею деталі 5 з подальшим осадженням матеріалу стрічки лазерним променем на стінки отвору і знімання матеріалу деталі 5 із стінок отвору наступними імпульсами, тобто змінюється діаметр та глибина отвору. Коли діаметр отвору досягне заданого значення, світловий потік на фотоприймачі 7 перевищить необхідне значення і відповідно фотострум в блоці 8 вимірювання викличе спрацьовування блока 9 управління і ввімкне блок живлення 2 лазера 1. При цьому блок 9 управління, шляхом подачі команди на привід 12, викличе чергове переміщення стрічки 10 на заданий крок, готуючи тим самим установку до початку обробки чергового отвору в деталі. Після зміни деталі і включення блока живлення цикл повторюється. Таким чином, досягається підвищення продуктивності процесу пробивання отворів. Установка дозволяє підвищити продуктивність процесу обробки, а також отримувати отвір із заданими розмірами та якістю. Джерела інформації: 1. Патент Японії №50-37918, клас В23К 26/00, 24.04.75 - аналог. 2. Патент Франції № 2033105, клас В23К 26/00, 02.06.70 - прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Установка для пробивання отворів лазерним променем в прозорих матеріалах, що включає в себе лазер з блоком живлення, фокусуючу лінзу, робочий стіл для закріплення деталей, виконаний з центральним отвором та з встановленим під ним світлофільтром та фотоприймачем, а також з'єднані між собою блок вимірювання потужності випромінювання та блок керування лазером, один з виходів котрого з'єднаний з блоком живлення, яка відрізняється тим, що установка додатково оснащена пристроєм в вигляді механізму з двох бобін для подачі стрічки з світлопоглинаючого матеріалу паралельно поверхні заготовки в проміжку між фокусуючою лінзою та заготовкою. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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