Станок лазерной резки на базе планарных двигателей

[REDVENOM 0]

Доброе время уток. Смеяться можно, но потом жду серьёзный ответ и совет.

Начнем с того, что я студент и тема курсовика как всегда далека от реальности.

Как я уже описал выше, нужно придумать установку для лазерной резки листового металла 0.1..5мм со скоростью 3м/мин и точностью обработки 0,01мм используя вот такой планарный двигатель на подобии такого <noindex>http://www.ruchservomotor.com/servorus.html</noindex> , соответсвенно он висит вверх ногами и находится НАД заготовкой.

Собственно суть такая, лазерный луч падает на первую каретку которая ходит по оси Х, на ней установлено зеркало (ну с возможностью регулировки) от которого лазерный луч отражается на 2ю каретку и оттуда уже на материал.

Теперь проблемы:

1. Лазер проделывает длинный путь и мощность надо брать около 4кВт.

2. На пути лазера будут различные продукты резания (дым, копоть и т.д.), которые надо сдувать по всей траектории луча, для чего будут использованы осевые вентиляторы

3. Для изменения расстояния фокуса будем использовать деформируемые зеркала <noindex>http://www.turn.ru/rus/products/at24.htm</noindex> , т.к. перемещение по ози Z очень затруднено, поднимать и опускать плиту в 100-200 кг, ваще не камельфо, а ставить на каретку какой то привод - ухудшыт динамические характеристики.

4. К зеркалу на первой каретке придется подвести охлаждение.

Теперь вопрос, на сколько это вообще оправдано и какой ещё гемор.... эм... головная боль может быть вызвана применением такого извращенного способа резки металла.

Ох я нафлудил >_<

[Солнцеворот 207]

Если излучатель неподвижный, то точности в 0,01 не будет. Вообще не уверен что современные лазерные раскройщики работают с разрешение в 1 сотку... Изучали прототипы? - там лазерная головка ездит вместе с последним звеном кинематической цепи, а к ней подводятся электричество и прочее.

Короче, не оправдана ничем такая схема, и лучше всего вам об этом скажет ваш научный руководитель.

[Hanter 11]

4 Квт, а много не покажется... Или это станок "двойного назначения" на случай войны, типа: легким движением станок превращается в боевой лазер.

И на кой 0,01мм?, 0,1мм вполне достаточно.

[_SAM_ 2]

Как я уже описал выше, нужно придумать установку для лазерной резки листового металла 0.1..5мм со скоростью 3м/мин и

3 м/мин, ИХМО маловато будет, особенно для толщины 0,1 мм.

3. Для изменения расстояния фокуса будем использовать деформируемые зеркала <noindex>http://www.turn.ru/rus/products/at24.htm</noindex> , т.к. перемещение по ози Z очень затруднено, поднимать и опускать плиту в 100-200 кг, ваще не камельфо, а ставить на каретку какой то привод - ухудшыт динамические характеристики.

У Трумфа на последних машинах стали появляться "накладные" оси, так, что похоже сейчас скорость лазерной резки ограничивают не привода, а динамика самой машины, когда надо резко менять скорость и направление, что приводит к вибрациям.

Изучали прототипы? - там лазерная головка ездит вместе с последним звеном кинематической цепи, а к ней подводятся электричество и прочее.

Как раз в большинстве случаев излучатель и неподвижен, а катается только оптика.

[механик 39]

Вообще то резка лазером происходит с участием газа. Или кислорода или азота.Лазерный луч только расплавляет металл, а газ расплав удаляет из зоны реза. Если расчитывать на то, что луч будет испарять металл, то мощность луча должна быть в разы больше чем при резке с газом. Поэтому в зону реза необходимо подавать газ под давлением. По зеркалам газ не подать :=))

Кроме того необходимо точно поддерживать расстояние луча относительно детали. Имеется в виду фокусировка луча в определенной точке детали(по толщине). Это требование связано с особеностями физики воздействия луча на материал.

Т.е. необходимо будет "изобретать" систему для отслеживания кривизны обрабатываемой детали.

[REDVENOM 0]

Если излучатель неподвижный, то точности в 0,01 не будет. Вообще не уверен что современные лазерные раскройщики работают с разрешение в 1 сотку... Изучали прототипы? - там лазерная головка ездит вместе с последним звеном кинематической цепи, а к ней подводятся электричество и прочее.

Короче, не оправдана ничем такая схема, и лучше всего вам об этом скажет ваш научный руководитель.

Да аналоги я посмотрел и ничего, похожего из того, что я описал выше, я не нашел.

Вся проблема в том, что именно научрук мне и это и придумал

4 Квт, а много не покажется... Или это станок "двойного назначения" на случай войны, типа: легким движением станок превращается в боевой лазер.

И на кой 0,01мм?, 0,1мм вполне достаточно.

опять же так было написано в задании. а сколько обычно. Хотя да с мощностью я переборщил, судя по аналогам и 1 кВт хватит.

2 _SAM_

Охрененные видюшки, спасибо)

"катается оптика" это мы сейчас про волоконные лазеры так? А у волокна есть ограничение на скорость перемещения или на изгиб?

2 механик

О! Спасибо, что доступным язык объяснил) значит в лазерную головку, которая ставится на вторую каретку прикреплю ещё и трубку с жатым воздухом, всё равно к планарным двигателям подводить его надо.

стоп, стоп, стоп. а как в обычных станках отслеживается кривизна? датчиком?

И, вот хотя бы на видюшках выше, я не видел, что бы во время обработки головка меняла своё положение по высоте... хотя наверное там слишком быстрые движения и малые хода были....

Изменено 7 июня 2011 пользователем REDVENOM

[механик 39]

Да отслеживается датчиком. Точность позиционнирования луча относительно детали(по расстоянию) 0,1мм. У меня так. Для более мощных лазеров менее точно. Значительные изменение расстояния от детали до режущей головки приведет к изменению ширины реза, это как минимум, а то и к тому, что луч не будет успевать расплавить материал и соотв. материал прорезаться не будет. Газ надо подавать под давление(4-6атм. примерно) причем именно в место реза. Т.е. в то место где материал расплавлен.

Кстати на первом видео лазер неподвижен и двигается заготовка. Насадка, квадратная со "щеткой" по краям нужна для того, чтобы заготовку прижимать к столу, тем самым обеспечивая постоянное расстояние от головки до листа. У станка на втором видео есть система "фокусировки" относительно листа заготовки.

[REDVENOM 0]

Да отслеживается датчиком. Точность позиционнирования луча относительно детали(по расстоянию) 0,1мм. У меня так. Для более мощных лазеров менее точно. Значительные изменение расстояния от детали до режущей головки приведет к изменению ширины реза, это как минимум, а то и к тому, что луч не будет успевать расплавить материал и соотв. материал прорезаться не будет. Газ надо подавать под давление(4-6атм. примерно) причем именно в место реза. Т.е. в то место где материал расплавлен.

Кстати на первом видео лазер неподвижен и двигается заготовка. Насадка, квадратная со "щеткой" по краям нужна для того, чтобы заготовку прижимать к столу, тем самым обеспечивая постоянное расстояние от головки до листа. У станка на втором видео есть система "фокусировки" относительно листа заготовки.

угу, строение лазерной головки я уже нашел, спасибо за помощь в разбирании принципа её работы))

Хм, а я то долго думал, нафига там щетка, при этом она ездит синхронно с режущей головкой. Т.е. если есть такая щетка, то тогда можно обойтись без датчика?

А если поставить на планарный двигатель такую щетку, то это наверное вообще убьёт всю его скорость...

[механик 39]

И ещё. По Вашему заданию. Диапазон разрезаемых материалов (0,1...5мм) как бы сказать, "не реальный".

Для резки 0,1мм мощность лазера 30 вт и скорости реза 20мм\сек, более чем достаточна. При этом давление газа 1 атм.(примерно). Для 5мм нужен лазер гораздо мощнее и давление должно быть 10-12 атм. Позволит ли система управления лазером изменять его мощность на несколько порядков? Хотя Ваше задание теоретическое, можно и не такое придумать :=))

[REDVENOM 0]

Это я ещё не полностью задание описал... если бы я его полностью описал, он было бы не просто теоретическое, а ещё и фантастическое :D

Ну допустим давление мы сможем регулировать, а резать 0,1 мм киловатником, чем плохо? Больше материала будет по краям плавиться и будет широкий не качественный распил или ... ?

[SVsw 1]

На сегодняшний день в мире все больше начинают выпускать диодные лазеры. Принципиальная схема достаточно простая источник состоит из большого количества маленьких блоков с светодиодами (Ватт по 20-50), затем блоки соединяются световодами, световоды входят в концентратор, из концентратора выходит один световод способный передать наполовину сконцентрированный луч к линзе (до 20 кВт). Система получается намного проще и легче чем при передаче плазменного потока через преломляющую систему зеркал, кроме того длина пути луча остается постоянной что очень важно для фокусировки, исчезает необходимость охлаждения зеркал, уменьшается энергопотребление, длина волны уменьшается в десять раз, что позволяет увеличить скорость резания для тонких листов и еще резать медь, бронзу и другие металлы с высокой теплопоглощающей способностью.

Кстати на сегодняшний день скорости резания лазерным лучом подошли к своему максимуму, борьба идет с потерями при холостых перемещениях, ну и за счет мощности пытаются поднять планку для толщин.

Приводная техника в основном либо на серво моторах, либо на линейных двигателях, скорости достигают 120м/мин а разгон 2-3G. Про приводы на планетарных двигателях почему то не слышал.

Только не подумайте что я что то рекламирую, у нас работает на фирме CO шный лазер и все его плюсы и минусы я уже знаю, поэтому рассматриваю так сказать более прогрессивные станки с боольшим удовольствием.

Извините если утомил.

[REDVENOM 0]

Ни коей мере не утомили) Общение с умными людьми куда более захватывающе и интереснее чем с гуглом)

Вот, про диодные лазеры я вообще не слышал. Сейчас посмотрю, спасибо большое за наводку. Если есть какие нить ссылочки на эту тему, прошу поделиться.

[SVsw 1]

А если поисковик попросить :)

типа Оптоволоконный лазер, или Иттербиевый лазер

На английском Fiber laser

Изменено 7 июня 2011 пользователем SVsw

[REDVENOM 0]

Стоп, стоп....

так диодный или оптоволоконный?

[SVsw 1]

Италия : <noindex>http://www.blmgroup.com/de/produkte/lasert...r/lt-fiber.aspx</noindex>

Швейцария : <noindex>http://www.bystronicproducts.com/bysprint_fiber.php</noindex>

Есть и в России <noindex>http://www.npkrapid.ru/</noindex>

Диод выступает в роли источника луча, оптоволокно в роли передатчика луча на расстояние, без применения дорогостоящих систем преломления, системы изоляции луча и системы преломления от внешней среды и т.д и т.п.

<noindex>http://www.sibai.ru/content/view/2053/2245/</noindex>

Изменено 7 июня 2011 пользователем SVsw

[REDVENOM 0]

А... так диодный это и есть волоконный.... тогда знаю такие

А есть какие нить ограничения на скорость его перемещения и как его изгибать можно?

Изменено 7 июня 2011 пользователем REDVENOM

[_SAM_ 2]

"катается оптика" это мы сейчас про волоконные лазеры так? А у волокна есть ограничение на скорость перемещения или на изгиб?

Шкаф с лазером обычно отдельно стоит неподвижно, от него излучение через "летающую" оптику передается в режущую головку, где и фокусируется. Смотрите на Ютубе ролики от Трумфа, он в отличии от остальных мелочи не скрывают. Там их официальный канал есть. У волоконников шкаф тоже отдельно. По скорости ничего не знаю, а вот минимальный радиус сгиба у волокна точно есть.

Ну допустим давление мы сможем регулировать, а резать 0,1 мм киловатником, чем плохо? Больше материала будет по краям плавиться и будет широкий не качественный распил или ... ?

Плохо тем, что на лазере который может резать 5 мм сталь, эту мембрану в 0,1 мм трясет потоком газа даже в растянутом состоянии, что приводит к неровному резу. Для таких тонких материалов есть отдельная группа станков (фотошаблоны делают для печатных плат), вроде как с чистым прожигом.

[REDVENOM 0]

Эт да, то что неподвижно стоит сам лазер это понятно.

Дык а если регулировать давление сжатого газа? Для 5 увеличить, для 0.1 уменьшить. Проблему можно будет избежать?

[SVsw 1]

Скорости перемещения в районе 120 метров в минуту, а ускорения доходят до 3G.

Смешно как то вы сказали _SAM_ в отличии от других ничего не скрывают. Чего скрывать то, лазеры появились в 50 годах, за это время поле перепахали бесчисленное количество раз, так что это больше ликбез для лентяев :)

[_SAM_ 2]

Смешно как то вы сказали _SAM_ в отличии от других ничего не скрывают. Чего скрывать то, лазеры появились в 50 годах, за это время поле перепахали бесчисленное количество раз, так что это больше ликбез для лентяев :)

В смысле у них можно посмотреть как это работает.