Аттестационная работа (ИАР/ВАР) на тему «Расчёт и проектирование схемы управления станции лазерной резки»

Содержание:

Введение:

• Лазерный станок — оборудование, на котором
осуществляется лазерная резка или гравировка. Станок режет
концентрированным стабильным лучом высокой температуры, который падает на
обрабатываемую область и либо снимает с неё верхний слой, либо прорезает
насквозь, отделяя одну часть заготовки от другой. По принципу работы схож с
фрезерным станком с ЧПУ.

• В результате работы лазерного станка
обрадуется лазерный луч — режущий инструмент. Он генерируется под воздействием
внешнего энергетического фактора: оптического, электрического, химического, в зависимости
от конфигурации. Сфокусированный луч обладает достаточным количеством энергии,
чтобы взрезать материал заготовки: расплавить его, воспламенить или даже
испарить.

• Обработка лазером мало отличается от
механической обработки, за исключением того, что отходы — стружка и пыль — не
разлетаются, как в случае с обычной резкой, а испаряются, фактически исчезают.
Мощность лазерной резки можно изменять, чтобы изменять степень воздействия на
поверхность. Это даёт возможность гравировать, наносить узоры, полировать, а
также обрабатывать материалы, которые невозможно обработать при помощи фрезы:
резину, картон и бумагу, полиэтилен Лазерная резка — это
технология, в которой для резки материалов используется лазер. Хотя обычно он
используется для промышленного производства, он начинает использоваться
школами, малыми предприятиями и любителями. Лазерная резка работает, направляя
выход мощного лазера, как правило, через оптику. Лазерная оптика и ЧПУ
(числовое программное управление) используются для направления материала или
генерируемого лазерного луча. Коммерческий лазер для резки материалов
использует систему управления движением, чтобы следовать ЧПУ или коду шаблона,
который будет вырезан на материале. Сфокусированный лазерный луч направляется
на материал, который затем плавится, горит, испаряется или уносится струей
газа, оставляя кромку с высококачественной обработкой поверхности.

Преимущества лазерной резки перед механической резкой включают более
легкое удержание обрабатываемой детали и меньшее загрязнение заготовки
(поскольку нет режущей кромки, которая может загрязняться материалом или
загрязнять материал). Точность может быть лучше, поскольку лазерный луч не
изнашивается во время процесса. Также снижается вероятность деформации
разрезаемого материала, поскольку лазерные системы имеют небольшую зону
термического влияния. Некоторые материалы также очень трудно или невозможно
разрезать более традиционными способами.

Лазерная резка металлов имеет преимущества перед плазменной резкой,
поскольку она более и потребляет меньше энергии при резке листового металла;
однако большинство промышленных лазеров не могут прорезать металл большей
толщины, чем плазма. Новые лазерные станки, работающие на более высокой
мощности (6000 Вт по сравнению с предыдущими станками для лазерной резки
мощностью 1500 Вт), приближаются к плазменным станкам по способности резать
толстые материалы, но капитальные затраты на такие станки намного выше, чем у
плазменных. станки для резки, способные резать толстые материалы, такие как
стальной лист.

Лазерная резка — это бесконтактный термический процесс изготовления
металлических и неметаллических материалов. Чтобы процесс лазерной резки шел
гладко и с оптимальной производительностью, необходимо учитывать несколько
факторов, таких как конфигурация и настройки станка для лазерной резки,
разрезаемый материал и его свойства, а также тип используемого лазера и
вспомогательного газа.

В отличие от механической резки, при которой используются режущие
инструменты и оборудование с механическим приводом, и гидроабразивной резки, при
которой используется вода под давлением и абразивный материал, при лазерной
резке используется станок для лазерной резки для выполнения надрезов,
гравировки и маркировки. В то время как станки для лазерной резки различаются
от модели к модели и от области применения к области применения, типичная
установка включает узел лазерного резонатора, зеркала и головку для лазерной
резки, которая содержит линзу для фокусировки лазера, узел сжатого газа и
сопло.

Производственные и производственные процессы во всем мире развиваются и
внедряются все более быстрыми темпами, и по мере развития инноваций должны
происходить все процессы и люди, которые помогают им управлять. Хотя
традиционные формы резки хорошо себя зарекомендовали, существовала потребность
в более безопасном, более эффективном и надежном процессе, который мог бы
развиваться в соответствии с растущим спросом на производство и производство.

Заключение:

В заключении необходимо отметить, что в данной работе была достигнута
цель разработки и проектирования системы конструктивной и системы управлению
5-ю осевым лазерным режущим станком. Выполнены поставленные задачи в
достаточном и необходимом объеме в контексте рассмотрения данной работы и темы.
Разработанная система основывается на последних технологиях и теории построения
– применения лазерно-режущего станочного оборудования, в ходе работы автор
руководствовался текущими наработками в отраслевой сфере, ГОСТами, анализом
рынка аналогов и материалов для разработки и проектирования системы.
Разработанная система получила необходимую функциональную основу и пояснение.
Приведен ряд расчетных и изобразительных характеристик – сведений.

Фрагмент текста работы:

ГЛАВА 1. Анализ предметной области и обзор существующих
решений Лазерная резка стала решением вышеупомянутой проблемы, поскольку она
может работать быстрее, точнее и дольше, это одна из причин, по которым
продукты могут делать больше, а также терять ненужные размеры и количество
компонентов. Это означает, что он был принят в качестве фундаментального
процесса во многих отраслях промышленности, включая автомобилестроение,
аэрокосмическую промышленность, электронику, полупроводники и медицину. Ниже мы
рассмотрели огромный спектр преимуществ, которые резка лазером предоставила
этим отраслям и другим отраслям по всему миру.

Преимущества этого процесса, следующие:

· Бесконтактный процесс

Это означает, что используемый луч физически не касается материала, с
которым он работает, вместо этого вызывая процесс плавления и резки за счет
тепла. Это означает, что повреждение материала сведено к минимуму, и можно
избежать дорогостоящих графиков ремонта и технического обслуживания движущихся
частей, которые контактируют с рабочей поверхностью.

· Низкое энергопотребление

Это важное преимущество в мире, который стремится работать умнее, а не
усерднее за счет увеличения производства при одновременном снижении затрат.

Режущий станок будет потреблять только около 10 кВт мощности, тогда как
другие процессы резки потребляют больше около 50 кВт.

· Более безопасный метод

С потребностью в увеличении производства возникает потребность в
повышении безопасности. Лазерная резка — гораздо более безопасный метод, чем
другие процессы резки, поскольку используемый луч запечатан в плотном световом
коробе.

· Может работать с разными материалами

Будь то металл, алмазы, пластмассы, дерево, стекло или многие другие
материалы, у лазера не будет проблем с уменьшением его размера или созданием
сложных и замысловатых форм.

· Невероятная точность

Высокая точность и точность резки — одно из величайших преимуществ
лазеров. Он позволяет выполнять очень точные разрезы, оставляя чистый разрез и
гладкую поверхность. Благодаря этому продукты, компоненты и устройства стали
намного меньше, а также значительно сократились потери материала, которые
наблюдались в прошлом.

· Полезен не только для производственных
процессов.

Хотя в основном он используется для производственных и производственных
процессов, это не единственная область, в которой лазерная резка оказала
огромное влияние. Он широко используется в медицинском секторе для разрезания
человеческих тканей, используется в таких процессах, как глазная хирургия.

· Один лазер можно использовать для нескольких
приложений

Помимо того, что сам процесс резки подходит для целого ряда различных
применений, вы также обнаружите, что один лазер также может использоваться для
нескольких целей. Теплоотдачу, интенсивность и продолжительность луча можно
контролировать, что позволяет резать по-разному и лучше работать с разными
материалами.

Кроме того, один режущий лазер можно использовать для множества
аналогичных процессов, таких как гравировка, маркировка и сверление.

Лазерная резка также может использоваться для лазерной хирургии глаза.
Лазерная резка также может использоваться для глазной хирургии.

· Преимущества резки волоконным лазером

Важно отметить, что не существует только одного типа или техники
процесса лазерной резки, и между ними есть некоторые важные различия. Здесь мы
рассмотрели некоторые преимущества и недостатки трех основных процессов резки:

· Процесс газовой лазерной резки

Этот процесс завершается с помощью газового лазера, состоящего из СО2.
Хотя он широко используется, его длина волны выше, чем у других процессов, а
это означает, что он может работать только с неметаллами.

· Процесс лазерной резки кристаллов

Кристаллический лазерный процесс, который завершается с использованием
лазеров nd: YAG (иттрий-алюминиевый гранат, легированный неодимом) и nd: YVO
(легированный неодимом ортованадат иттрия), относится к группе твердотельных
лазеров.

Он имеет преимущество перед газовым методом, так как он может работать
как с металлами, так и с неметаллами, но лазерный аппарат на кристалле состоит
из дорогих деталей, и поэтому его замена стоит дорого.

· Процесс резки волоконным лазером

Это процесс, который мы используем здесь, в SPI Lasers, из-за
преимуществ, которые он обеспечивает по сравнению с двумя другими лазерными
процессами. Он может работать как с металлами, так и с неметаллами, но имеет
срок службы около 25 000 часов по сравнению с 8 000–15 000 часов для лазерной
резки кристаллов.

Его интенсивность луча примерно в 100 раз выше, чем у газового лазера, и
у него есть недорогие детали, если вам потребуется его отремонтировать, хотя
эти машины редко нуждаются в обслуживании.

В частности, предлагаемые KUKA лазерные роботы CO2 работают быстро,
точно и чисто, демонстрируя при этом высокую изностостойкость. Именно поэтому
они идеально подходят для обработки трехмерных деталей из неметаллических
материалов, а также большинства видов полимерных материалов. Лазер оптимально
согласован с характеристиками соответствующих материалов. Предлагаемый KUKA
лазерные роботы, например, RV6L-CO2 специально оптимизирован для трехмерной
резки и перфорации с использованием углекислотного лазера. Он заменяет дорогие
и тяжелые матрицы штампа в тех случаях, когда требуется достичь максимально
гибкого производства.

Параметры работы робота можно быстро изменить в лазерной ячейке CO2 от
KUKA: требуется всего лишь перепрограммировать робота, необходимость в
затратном переоборудовании устройств закрепления деталей полностью исключается.
Для выполнения сложных задач комплексные обрабатывающие ячейки можно дополнить,
например, портальными решениями KUKA, специально предусмотренными для лазерной
резки полимерных материалов.

В качестве обзора на существующие решения рассмотрим МИДИ СЛС5 –
пятикоординатный лазерный станок.

Изготовление сложных по форме объемных деталей требует последовательного
выполнения различных операций по резке, фрезеровке, гравировке и другим видам
обработки различных материалов. Не все вещества выдерживают механическую
обработку – резать и фрезеровать их можно только с помощью лазерного луча.
Также не для каждого материала подходит технология электрической сварки, а вот
лазерный луч справляется с такой работой на «отлично».

Компания «Лазеры и аппаратура» производит оборудование для объемной
обработки заготовок из различных материалов. Процесс ведется сразу по пяти
осям, или поочередно, в зависимости от сложности изделия и технологической
карты. Станки 3D-резки на базе волоконных лазеров обладают возможностью
обработки самых сложных сплавов, металлов, полимеров и композитных материалов.
Это: стали всех марок, включая термостойкие,
повышенной твердости и нержавеющие;

• алюминий;

• латунь и
другие цветные металлы;

• керамика;

• поликор;

• ситал.

3D-резка – только одна из операций, доступная для пятикоординатных
станков. В автоматическом программируемом режиме также производится гравировка,
прошивка отверстий, скрайбирование. Специализированные станки для 3D-сварки
габаритных изделий выполняют работы с габаритными деталями сложной конфигурации
из обычных сталей и трудносвариваемых материалов, например, ковара и титана. Станки
выполняют как прямые, так и кольцевые швы высокой точности.