Laserový eza 01. Funk ní vzorek

Laserový eza 01 Funk ní vzorek

prof. Ing. P emysl Pokorný, CSc. Ing. Petr Zelený, Ph.D. Ing. Petr Keller, Ph.D. Ing. Martin Lachman, Ph.D. Ing. Ji í Šafka

V Liberci dne 30. listopadu 2012

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI | Ústav pro nanomateriály, pokro ilé technologie a inovace | Studentská 1402/2 | 461 17 Liberec 1 tel.: +420 485 353 354 | [email protected] | www.cxi.tul.cz |

: 467 47 885 | DI : CZ 467 47 885

Oblast techniky Nejrozší en jším zp sobem zpracování plech je st íhání a jemu p íbuzné technologie pro lení materiálu (vyst ihování, ost ihování apod.). V minulosti byly pro ú ely vytvá ení otvor nebo zn tvarovaných polotovar

i hotových výrobk z materiálu ve form plechu využívány p evážn

lisy se st ižnými nástroji. Takové nástroje jsou jednoú elové, tzn. že je t eba vyrobit pro každý tvar a velikost výst ižku jeden nástroj, a to z drahé konstruk ní oceli. Proto se tato technologie z ekonomického hlediska vyplatí až u sériové a hromadné výroby. Vynález laseru použitelného pro pr myslové ú ely dal ve spojení s íslicovým ízením (CNC) technologiím zpracování plechu zcela nový rozm r. Laserové ezací stroje umož ují do plechu vy íznout libovoln

složitý tvar s vysokou p esností, rychlostí a kvalitou ezu. Vyráb ný tvar lze

rychle zm nit p ehozením NC programu v ídicím systému, což umož uje použití t chto stroj i pro kusovou a malosériovou výrobu i tvorbu funk ních prototyp . Na rozdíl od lis provozu stroj

nevznikají p i

na ezání laserem žádné významné síly, proto nejsou na tyto stroje tak velké

konstruk ní nároky. Technologie ezání laserem, d íve azená mezi nekonven ní metody d lení materiálu, je dnes ve výrobních podnicích velmi rozší ená. 2 Dosavadní stav problematiky Na Kated e výrobních systém Fakulty strojní Technické univerzity v Liberci byly možnosti laserového ezání plech testovány na funk ním prototypu víceú elového CNC stroje. Tento stroj byl navržen a zkonstruován v rámci diserta ní práce Ing. Petra Zeleného, Ph.D. [1]. Jedná se o menší stroj portálové konstrukce, s rámem složeným z hliníkových profil . Pracovní prostor stroje má rozm ry 200×200×150 mm. Posuv všech pracovních os je

ešen ozubenými

emeny,

pohán nými servomotory. Laserové za ízení bylo pro tento stroj navrženo v diplomové práci Jaroslava Bataly Aplikace laseru u prototypu CNC stroje [2]. Laborato

prototypových technologií a proces

Ústavu pro nanomateriály, pokro ilé

technologie a inovace se rozhodla pro navázání na tuto innost a bylo postaveno podobné za ízení, ale s mnohem v tším pracovním prostorem a vyšší p esností.


: 467 47 885 | DI : CZ 467 47 885

Podstata technického ešení Cílem technického ešení je navrhnout a realizovat konstrukci funk ního vzorku (prototypu) CNC stroje pro ezání plech

laserem. Vycházelo se z rešerší komer

vyráb ných podobných

stroj . Mimo stroj pro ezání laserem se vycházelo i z konstrukcí modelovacích frézek, protože se edpokládá možné osazení prototypu frézovacím rychlov etenem. ed zapo etím konstruk ních prací byly již n které sou ásti ur ené pro stavbu tohoto stroje v laborato i k dispozici - za ízení pro generování laserového paprsku,

ídicí systém,

servomotory. Rám stroje je navržen z hliníkových profil

od firmy MayTec. Je vy ešeno p ipojení

lineárních jednotek k rámu i mezi sebou navzájem, a to pro všechny t i osy stroje. Jednotky jsou pohán ny servomotory, p ipojenými p es pružnou vlnovcovou spojku a p írubu. Laserová hlava je upevn na ke konstrukci v etn vedení optického kabelu. Pro všechny pohybové osy stroje byly provedeny kontrolní výpo ty pohon , zda vyhovují obecným zásadám pro jejich návrh. Kontrolou maximálních otá ek kuli kového šroubu osy X bylo zjišt no, že z d vodu jeho délky bude nutné snížit navrženou rychlost posuvu na 7,6 m×min-1. Osami Y a Z bude možné pohybovat rychlostí požadovanou v zadání, tj. 10 m×min-1. Z tuhostního, dynamického i výkonového hlediska navržené pohony vyhovují, a není problém nap íklad dalšího ipojení menších pohyblivých hmot na osy. P esnost polohování je 0,01 mm. Na funk ním prototypu stroje (obr. 1) tak, jak je popsán v tomto textu, m že dojít k menším úpravám v konstrukci, což je u prototyp b žné. Dále se vyvíjí zp soby upínání plech , krytování stroje, spolehlivé vedení kabel

nebo ovládání laserového za ízení p es ídicí systém

Sinumerik.

Technické provedení ešení Rám stroje je sestaven z hliníkových profil od firmy Maytec a osazen lineárními jednotkami od firmy HIWIN typ BSU 160-2-1-xxxx-01000 o r zných délkách dle rozsahu os a p evod z rota ního na lineární pohyb je pomocí kuli kového šroubu, obr. 2. Za ízení je schopné pracovat ve 3 osách X, Y, Z. Pohon os zajiš ují rota ní synchronní motory od firmy Siemens 1FK7042-5AF71, obr. 3. K ízení slouží ídicí systém Sinumerik 840D a pohonový systém Simodrive 611, obr. 4.


: 467 47 885 | DI : CZ 467 47 885

3

Pracovní rozsah za ízení je v ose X 1315 mm, v ose Y 1080 mm a v ose Z 500 mm. Laserový zdroj JK 400FL je od firmy GSI Group a má výkon 400 W, obr. 5. Laserová hlavice je ipevn na k ose Z, obr. 6. Výkon laseru dovoluje ezat plech o maximální tlouš ce 4 mm.

4

Obr. 1 Laserový eza


: 467 47 885 | DI : CZ 467 47 885

5

Obr. 2 Rám stroje s lineárními jednotkami

Obr. 3 Servopohony Siemens


: 467 47 885 | DI : CZ 467 47 885

Obr. 4 ídicí systém Sinumerik 840D

6

Obr. 5 Laserový systém – hlava, zdroj a chlazení


: 467 47 885 | DI : CZ 467 47 885

Obr. 6 Upevn ní laserové hlavy

Seznam použité literatury [1]

ZELENÝ, Petr. Návrh a konstrukce víceú elového CNC stroje. Liberec, 2006. Diserta ní

práce. Technická univerzita v Liberci. [2]

BATALA, Jaroslav. Aplikace laseru u prototypu CNC stroje. Liberec, 2011. Diplomová práce.

Technická univerzita v Liberci.

Pod kování Toto za ízení vznikalo za finan ní podpory jednak Výzkumného zám ru MSM 4674788501 „Optimalizace vlastností stroj v interakci s pracovními procesy a lov kem“ (2004-2011), projektu Studentské grantové sout že TUL v rámci specifického vysokoškolského výzkumu int. . 2821 „Komplexní optimalizace výrobních systém a proces “ (2010-2012) a pak za podpory projektu OP VaVpI Centrum pro nanomateriály, pokro ilé technologie a inovace CZ.1.05/2.1.00/01.0005, jež umožnila po ízení Laserového ezacího systému, inv. íslo: 56736.


: 467 47 885 | DI : CZ 467 47 885

7

Laserový eza 01. Funk ní vzorek

Recommend Documents