1.4. Передача випромінювання в зону обробки.

Для передавання лазерного випромінювання в зону обробки використовуються різні способи перетворення лазерного пучка з допомогою оптичних та опто-механічних систем. Ці способи можна розділити на дві групи; з постійною та змінною довжиною оптичного шляху від випромінювача до зони обробки. В даному випадку довжина шляху мінлива, а випромінювання в зону обробки передається за допомогою рухомої системи оптичних елементів.

Згідно обраної компоновочної схеми заготовка закріплюється на нерухомому столі. Випромінювання від технологічного лазера 5 (рис. 4) через систему узгоджувальних поворотних дзеркал 1 спрямовується на оптичну систему. До складу оптичної системи входять два поворотних дзеркала (дзеркало поздовжнє 2 і дзеркало поперечне 3) і фокусуюча система 4.

Дзеркало поздовжнє 2 і дзеркало поперечне 3 закріплені на рухомих каретках, встановлених на напрямних над робочим столом і забезпечують переміщення фокусуючої системи разом з іншими на неї лазерним пучком уздовж всієї поверхні.

Рис. 4. Оптична схема лазерного технологічного комплексу: 1 - поворотні дзеркала; 2 - поздовжнє дзеркало; 3 - поперечне дзеркало; 4 - фокусуюча система; 5 - технологічний лазер; 6 - заготовка оброблюваної заготовки по двох координатах, відповідно, по осях V і X. Фокусуюча система 4 має механізм переміщення вздовж осі 2, що забезпечує можливість змінювати розташування акустики лазерного пучка відносно поверхні оброблюваної заготовки в залежності від її товщини і вимог технологічного процесу.

1.5. Зовнішня оптична система.

Зовнішня оптична система забезпечує транспортування лазерного випромінювання від випромінювача до технологічного модуля комплексу. В її склад входять два поворотних дзеркала 1 і 2, з'єднаних променепроводом 3 (рис. 1.5.1). Кожне поворотне дзеркало оснащене вузлом юстування. Юстувальний вузол 4 складається з корпусу 5, з одною жорсткою опорою 6 і двома пружними опорами 7. Така конструкція котирувального вузла дозволяє змінювати просторове положення дзеркала 8. Променепровід закриває зону прохождення лазерного променя, забезпечуючи безпечну роботу персоналу

Рис.1.5.1 Система оптична зовнішня:

1 і 2 – поворотні дзеркала; 3 – променепровід; 4 - юстувальний вузол; 5 – корпус; 6 – жорстка опора; 7 – підпружинена опора; 8 - дзеркало

1.6. Блок підйому фокусуючої системи.

Блок підйому фокусуючої системи призначений для вертикального переміщення фокусуючої системи для забезпечення його підведення і відводу від оброблюваної заготовки з метою забезпечення необхідних технологічному процесу умов фокусування променя лазерного випромінювання. Структурна схема підйому блоку фокусуючої системи показана на малюнку 6.

Фокусуюча система, разом з фокусуючою лінзою, здатні переміщатися по напрямних і пов'язана з гвинтовим механізмом. Гвинтовий механізм складається з ходового гвинта 2 і гайки 3. Гайка жорстко пов'язана з різаком, а гвинт з електродвигуном 5. Для забезпечення м'якого з'єднання електродвигуна з гвинтом застосована сильфонна муфта 4. Двигун вибирається реверсивним. Проведемо розрахунок приводу підйому фокусуючої системи. Вихідними даними приймемо вертикальне переміщення фокусуючої системи по прямій зі швидкістю V_в=9 м/хв; хід різака - h_в= 100 мм; маса фокусуючої системи - Т_р=5,0 кг.

Перетворення обертального руху в електродвигуна і прямолінійне переміщення фокусуючої системи здійснюється за схемою гвинт-гайка (рис. 26).

Загальне зусилля на приводі F становить:

F=F_yp+F_mp

де F_yp - урівноважує сила приводу; F_mp - сила тертя в з'єднанні акнт-гайка. Урівноважена сила приводу визначається:

F_yp= mpg=5,0*9,8=49,0 Н

Сила тертя в зачепленні гвинт-гайка дорівнює:

F_тр = F_урк = 49,0 • 0,05 = 2,45 М,

де k-0,05 - коефіцієнт тертя ковзання бронзи по сталі при такій швидкості їх взаємного переміщення.

Отримуємо, що загальна зусилля на приводі складе:

F=49,0+2,45=51,45 Н

обертальні моменти від наведених сил складуть:

=49,0• 0,095 = 4,655 Н-м;

== 2,45 • 0,009 = 0,022 Н-м;

де відстань від осі гвинта приводу до центру ваги консолі фокусуючої системи; - відстань від осі гвинта приводу до середини глибини гвинтової канавки гвинта

М=

де u=3 - передавальне співвідношення гвинтової пари, η=0,55 – коефіцієнт корисної дії механізму

М= (4,655+0,022)/(3-0,55)=2,835 Н-м.

Потужність електродвигуна визначається за формулою:

=

де n - число обертів двигуна. Приймемо n рівним:

n= =3000об/хв Отже, потужність электродвигуна рівна:

Р_дв= =45Вт

Потужність на гвинтовому механізмі складе:

= η=45•0,55=24 Вт

На підставі умов роботи приводу вибираємо електродвигун потужністю 55 Вт і частотою обертання 3000 об/хв. Передавальне співвідношення передачі гвинт-гайка приймаємо рівним u-3.