Комплексные решения на основе авто- матически сменных модулей для реализации технологий лазерной обработки на станках с ЧПУ

Павел Александрович Огин, Денис Геннадьевич Левашкин

Аннотация


Обобщен накопленный практический опыт в области разработки технических решений, направленных на поиск экономически выгодных путей интеграции технологий лазерной обработки в современное производство и решение вопросов их автоматизации в условиях многономенклатурного выпуска изделий машиностроения. На основе проведенного анализа спроса на технологии лазерной обработки - показано, что для условий современного производства актуальны разработки комплексных технических решений в области автоматизации технологий лазерной обработки, обеспечивающих кратное снижение их стоимости в действительных рыночных условиях.
В качестве одного из направлений по данной тематике в статье рассмотрен подход на основе разработки и внедрения автоматически сменных модулей, реализующих технологии лазерной обработки, в производственные циклы функционирования современного автоматизированного станочного оборудования. При этом предлагается на основе блочномодульного принципа компонования создать комплекс автоматически сменных модулей, что позволит на практике выработать техническое решение для автоматизации технологий лазерной обработки практически под любые индивидуальные задачи промышленных предприятий.
Приведена конструкция устройства для реализации технологии лазерной маркировки в рабочей зоне современного автоматизированного станочного оборудования. Представлено описание и концепция предлагаемого устройства, а также вариант его технического исполнения. Для решения вопросов автоматизации разработан алгоритм, позволяющий организовать функционирование устройства от штатной системы управления оборудованием при реализации технологий лазерной маркировки в рабочей зоне современного станка с ЧПУ. В основе конструкции модуля предложено использовать элементы стандартной и унифицированной оснастки автоматизированного станочного оборудования, а также элементы современного оптоволоконного лазера. Применительно к предложенной конструкции модуля приведены рекомендации по организации циклов автоматизированной лазерной маркировки деталей. По результатам представленного исследования сформулирован ожидаемые эффекты использования модуля предлагаемой конструкции в комплексно подходе к решению вопросов автоматизации технологий лазерной обработки, основные из которых – кратное снижение себестоимости продукции за счет сокращения затрат на оборудование и высокая производительность обработки деталей за счет сокращения потерь времени на подготовку производства.

Ключевые слова


обработка лазером; оптоволоконный лазер; автоматически сменный модуль; станок с ЧПУ; лазерная маркировка; фотоника

Полный текст:

PDF

Литература


World Machine-Tool Output & Consumption Survey. Gardner Research, 2015. 8 p.

Kazakevich V.S., Jares'ko S.I. [Tendencies of Development of the Market of Laser Technologies for the Solution of Problems of Laser Processing of Materials. Part 1. The World Laser Market]. Proceedings of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2014, vol. 16, no. 4,

рр. 266–275. (in Russ.)

Afrimovich V.B., Kazakevich V.S., Yares'ko S.I. [Tendencies of Development of the market of laser technologies for the solution of problems of laser processing of Materials. Part 2. The Market of Laser Technologies in Russia and the Samara Region]. Proceedings of the Samara Scientific Center of

the Russian Academy of Sciences, 2014, vol. 16, no. 4, pp. 276–286. (in Russ.)

Kovsh I.B. Strategicheskaya programma na 2015–2025 gody tekhnologicheskoy platformy “Innovatsionnye lazernye, opticheskie i optoelektronnye tekhnologii – Fotonika” [The Strategic Program on 2015-2025 of a Technological Platform “Innovative Laser, Optical and Optoelectronic Technologies – Photonics”]. Available at: http://www.photonica.cislaser.com/data/data/dokumenty/strateg.prog.2015-2025.pdf (accessed 15.08.2016).

Rasporyazhenie pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii ot 24 iyulya2013 goda № 1305-r [The Order of the Government of the Russian Federation of July 24, 2013, no. 1305-r].

Malyshev V.I., Levashkin D.G., Selivanov A.S. [Hybrid and Combined Technologies Automation are Based on CNC-Machine Tool Equipment Modernization and Kinematical Connections Choice] Vektor nauki TGU, 2010, no. 3, pp. 70–74. (in Russ.)

Zharinov V.N., Zharinov V.V. Stanok mnogotselevoy s chislovym programmnym upravleniem, lazernoy opticheskoy golovkoy i avtomaticheskoy smenoy instrumenta [The Machine Multi-Purpose with Numerical Control, a Laser Optical Head and Automatic Change of the Tool]. Patent RF, no. 2443534,

Reklamnyy prospekt firmy DMG-Mori. Lineyka stankov LASERTEC dlya realizatsii vysokoenergeticheskikh tekhnologiy [Brochure of DMG-Mori. A Line of LASERTEC Machines for Implementation of High-Energy Technologies], 54 p.

Grigor'yans A.G., Shchiganov I.N., Misyurov A.I. Tekhnicheskie protsessy lazernoy obrabotki [Technical Processes of Laser Processing]. Moscow, MGTU imeni N.E. Baumana, 2006. 664 p.

Gorinin V., Kondratiev S., Popov V. Laser Modification of Thribological Behaiver of Steel and Nonferrous Alloys. Fotonika, 2010, no. 3, pp. 26–32.

Aqida S.N., Calosso F., Brabazon D., Naher S., Rosso M. Thermal Fatigue Properties of Laser Treated Steels. International Journal of Material Forming, 2010, vol. 3, iss. 1, pp. 797–800. DOI: 10.1007/ s12289-010-0890-1

Manisekaran T., Kamaraj M., Sharrif S.M., Joshi S.V. Slurry Erosion Studies on Surface Modified 13Cr-4Ni Steels. Journal of Materials Engineering and Performance, 2007, vol. 16, iss. 5, pp. 567–572. DOI: 10.1007/s11665-007-9068-5

Sridhar K., Katkar V.A., Singh P.K., Haake J.M. Dry Sliding Friction Wear Behaviour of High Power Diode Laser Hardened Steels and Cast Iron. Surface Engineering, 2007, vol. 23, iss. 2, pp. 129–141. DOI: 10.1179/174329407x174461

Gisario A., Barletta M., Boschetto A. Characterization of Laser Treated Steels Using Instrumented Indentation by Cylindrical Flat Punch. Surface and Coatings Technology, 2008, vol. 202, iss. 12, pp. 2557–2569. DOI: 10.1016/ j.surfcoat.2007.09.024

Mujica L., Weber S., Pinto H., Thomy C., Vollertsen F. Microstructure and Mechanical Properties of Laser-Welded Joints of TWIP and TRIP Steels. Materials Science and Engineering: A, 2010, vol. 527, iss. 7, pp. 2071–2078. DOI: 10.1016/j.msea.2009.11.050

Lu J.Z., Luo K.Y., Zhang Y.K., Sun G.F., Gu Y.Y., Zhou J.Z. Grain Refinement Mechanism of Multiple Laser Shock Processing Impacts on ANSI 304 Stainless Steel. Acta Materialia, 2010, vol. 58, iss. 16, pp. 5354–5362. DOI: 10.1016/j.actamat.2010.06.010

Adel K.M., Dhia A.S., Ghazali M.J. The Effect of Laser Surface Hardening on the Wear and Friction Characteristics of Acicular Bainitic Ductile Iron. International Journal of Mechanical and Materials Engineering, 2009, vol. 4, no. 2, pp. 167–171.

Lee J.-H., Jang J.-H., Joo B.-D., Son Y.-M., Moon Y.- H. Laser Surface Hardening of AISI H13 Tool Steel. Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition), 2009, vol. 19, no. 4, P. 917–920.

Kim J.-D., Lee M.-H., Lee S.-J., Kang W.-J. Laser Transformation Hardening on Rod-Shaped Carbon Steel by Gaussian Beam. Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition), 2009, vol. 19, no. 4, pp. 941–945.

Ogin P.A., Levashkin D.G. [The Implementation of Energy Efficiency Technologies on the Modern CNC Machines by Using the Automatically Replaceable Modules on the Example of Laser Processing]. Vektor nauki TGU, 2016, no. 2(36), pp. 40–45. (in Russ.)




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/engin160304

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.