Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения на базе шести осевого промышленного робота и двухосевого наклонно-поворотного стола

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. Актуальность темы

2. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ.

2.1 Патентно-информационный поиск и анализ

2.2 Предлагаемый способ решения поставленной задачи

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

3.1 Параметры системы для реализации технологического процесса

4. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ.

4.1 Расчет поворотного привода

4.2 Расчет редуктора поворотного привода

4.3 Расчет наклонного привода

4.4 Расчет редуктора наклонного привода

4.5 Разработка, описание и принцип работы АЛТК

4.6 Разработка циклограммы работы АЛТК

4.7 Структура системы управления лазерным комплексом и её разработка

4.8 Разработка и описание кинематической функциональной схемы

4.9 Разработка и описание схемы электрических соединений

5. БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЭКОЛОГИЧНОСТИ.

5.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов при лазерной обработке

5.2 Санитарно-гигиеническая оценка

5.3 Определение предельно-допустимого уровня облучения, границы лазерно-опасной зоны и средств защиты для лазерного технологического комплекса

5.3.1 Предельно-допустимый уровень моноимпульсного и непрерывного лазерного излучения с длиной волны 0,4 - 1,4 мкм для роговицы глаза

5.3.2 Предельно-допустимый уровень для импульсно-периодического лазера с длиной волны от 0,4 до 1,4 мкм для роговицы глаза

5.3.3 Предельно-допустимый уровень импульсно-периодического излучения для кожи

6. ЭКОНОМИКО-ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ.

6.1 Введение

6.2 Технико-экономический расчет

Заключение

Список литературы



ВВЕДЕНИЕ

Главная черта современного научно-технического прогресса - применение в народном хозяйстве принципиально новых технологий, основанных на самых последних научных достижениях.

Возникновение и развитие новых отраслей техники, таких как аэрокосмическая техника, ядерная энергетика, современная биомедицина, а также дальнейшее развитие традиционных отраслей машиностроения часто просто невозможно без применения принципиально новых технологий обработки материалов и изготовления изделий.

Основные требования к новым технологиям в настоящее время, в условиях рыночной экономики заключаются, прежде всего, в их экологической чистоте, энергетической и ресурсной экономичности, полной автоматизации при сохранении и увеличении требований высокой производительности и максимального эффекта, как экономического, так и технического.

Цель автоматизации - повышение производительности и эффективности труда, улучшение качества продукции, оптимизации планирования и управления, устранения человека от работы в условиях, опасных для здоровья. Автоматизация - одно из основных направлений научно-технического прогресса.[6]

Автоматизация является результатом осознанного и целенаправленного использования всех накопленных научно-технических знаний для достижения следующих целей: повышения производительности труда; дальнейшего устранения ручного и монотонного физического, а также формализованного умственного труда; получение хорошего качества продукции; низкой материалоемкости; оптимальной загрузки производственных машин; сокращение рабочей силы; улучшение производственной культуры и жизненных условий трудящихся.

Для современного производства характерна высокая его концентрация, разнообразие видов готовой продукции в сочетании с разветвленной сетью заказчика и поставщиков сырья, наличие в технологических процессах звеньев с трудно контролируемыми параметрами, высокая неопределенность в оценке различных процессов протекающих по ходу изготовления той или иной продукции. Таким образом, можно сделать вывод, что автоматизация - это важнейшее направление повышения производительности труда, качества продукции, рационального использования ресурсов защиты экологии и здоровья.

Одной из важнейших задач автоматизации производства является разработка, создание и эффективность использования автоматических линий, участков и цехов. Автоматизированные производства получили широкое применение при массовом и крупносерийном изготовлении изделий, конструкция которых является устойчивой и в течение длительного времени не претерпевает существенных изменений. Они также начинают применяться в серийном производстве, при котором реализуется гибкая технология и используется перестраиваемое и переналаживаемое оборудование, а также ГАП.[12]

С внедрением таких изобретений как лазер многие направления человеческой деятельности делают громадные шаги к улучшению своих результатов. Сейчас трудно найти отрасль, где бы лазерная техника не нашла своего применения. Медицина, коммуникации, приборостроение, космическая и оборонная отрасли, и, конечно, производственные процессы. Собственно, лазер - это продукт высоких технологий, который сам стал таковым.

Лазерная технология относится, несомненно, к новым технологиям, что видно, как из фактов ее расширяющихся применений, так и из ее очевидных преимуществ: экологической чистоты, возможности осуществления процессов, недоступных или труднодоступных большинству других технологий, возможностью полной автоматизации и высокой фондоотдачей от применения.

Преимущества лазеров очевидны: они менее энергоемки, более производительны и высокоточны. Для этих целей более предпочтительно использование твердотельных лазеров, преимуществом лазерной технологии является легкость программирования автоматического управления и оперативность перехода с одного рисунка на другой.

Лазерная обработка обладает следующими преимуществами процесса (перед другими технологическими процессами):

высокая концентрация энергии лазерного луча на поверхности заготовки и в объеме ее материала

легкость и высокая скорость транспортировки этой энергии

бесконтактность воздействия

отсутствие механического и локальность термического воздействия луча на материал

« гибкость» лазерного луча как обрабатывающего инструмента

простота стыковки лазерного генератора с системой ЧПУ перемещения луча или детали.

Наличие в комплексе наклонно-поворотного стола существенно облегчает работу обслуживающего персонала. Теперь она заключается лишь в установке заготовки на стол.



1. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Лазерная технология за последние годы получила большое развитие, сейчас уже никого не удивляет наличие лазерных установок и комплексов в самых различных отраслях, на предприятиях не только крупных и широкоизвестных, но даже и на малоизвестных малых предприятиях.

Отечественная лазерная наука и индустрия создали широчайший спектр лазерной техники различного назначения, с различными длинами волн излучения, различных уровней мощности.

И, несмотря на то, что лазерное оборудование достаточно дорогостоящее, при правильном выборе области внедрения, грамотной организации работы и благодаря уникальным технологическим возможностям лазерного луча, это оборудование вполне окупается.

Особенно эффективно применение лазерной технологии в тех случаях, когда невозможно применение других технологий ( например, при обработке хрупких и очень твердых материалов) или когда лазерная обработка позволяет получить уникальные результаты, не достижимые при других видах обработки ( например, при нанесении синтетического алмазного покрытия на поверхность детали без использования вакуумного оборудования). Наиболее рационально использовать лазерное оборудование с ЧПУ в мелкосерийном производстве, когда более дорогое и производительное оборудование не окупается.[19]

Лазер открывает возможность развития технологических процессов обработки в ряде областей производства, во многом благодаря тому, что лазерное излучение обеспечивает громадную концентрацию энергии на относительно малых участках обработки. Именно этим обусловлено повышенный интерес к лазерной технике на тех предприятиях, где в больших объемах используются сварка материалов, их резка, маркировка, гравировка, термоупрочнение и т.д.

С внедрением автоматизированного технологического комплекса существенно снижаются многие виды затрат. Так, например, освобождаются около половины производственных площадей, что, в свою очередь, ведет к удешевлению использования единицы площади. Кроме этого, процесс маркировки более не будет нуждаться в таком количестве работников, а ограничится лишь двумя людьми за смену, что на порядок ниже числа ранее задействованных. При этом персонал, при условии соблюдения техники безопасности, не подвергается никакой опасности, ибо комплекс обладает всеми способами защиты для данного класса оборудования.

Одной из актуальных проблем в современном машиностроении является качество и регламентированная стойкость готовых изделий. Исходя из этих условий, научно-технический прогресс постоянно ищет новые технологические приемы упрочнения с целью существенного улучшения основных технологических свойств конструкционных и инструментальных материалов.

К таким технологическим приёмам относится и упрочнение поверхностного слоя детали за счёт изменения его химического состояния или структуры, и одним из наиболее инновационных и эффективных методов упрочнения поверхностного слоя материала является метод лазерного термоупрочнения.

Он применяется в отношении металлических материалов, поддающихся закалке. Это стали и чугуны с содержанием углерода более 0,2 процентов.

Термическое упрочнение материалов и сплавов лазерным излучением основано на локальном нагреве участка поверхности под воздействием излучения и последующем охлаждении этого поверхностного участка со сверхкритической скоростью в результате теплоотвода теплоты во внутренние слои металла. При этом время нагрева и охлаждения незначительны. Эти условия обеспечивают высокие скорости нагрева и охлаждения обрабатываемых поверхностных участков. В результате специфических тепловых процессов на поверхности обрабатываемых сталей фиксируется закаленная зона, обладающая высокодисперсным кристаллическим строением и пониженной травимостью. Глубина этой зоны зависит от мощности и радиуса пятна лазерного излучения, длительности его воздействия, теплофизических характеристик материала. Образуется слой, который обладает повышенными прочностными характеристиками.

Лазерное поверхностное термоупрочнение создает широкие реальные технические и технологические возможности эффективного повышения износостойкости и срока службы деталей.

Преимущества лазерного упрочнения заключаются в уменьшении объема дополнительной обработки и возможность обработки неоднородных трехмерных заготовок. Благодаря незначительному тепловому воздействию деформация остается на ограниченном уровне, издержки на дополнительную обработку уменьшаются или не возникают вовсе.

Конкуренция всегда была движущей силой в развитии производства. По мере ужесточения конкурентной борьбы на внутреннем и внешнем рынках важным фактором в минимизации общих затрат и повышении конкурентоспособности организации становится внедрение целевых механизмов, обеспечивающих формообразующие траектории движения обрабатываемой детали, их базирование, фиксацию, загрузку, разгрузку и организацию в реальном времени и пространстве процесса металлообработки. Время вспомогательных движений достигает 30% оперативного времени, что является важным резервом повышения производительности автоматизированного технологического оборудования. Поэтому повышение эффективности металлообработки неразрывно связано с совершенствованием действующих и созданием новых целевых механизмов повышенного быстродействия и точности, обеспечивающих требуемые производительность и качество обработки с меньшими затратами времени и средств.

Из выше сказанного следует, что для повышения производительность процесса автоматизированного лазерного термоупрочнения, можно сократить вспомогательное время, связанное с перебазировкой, фиксацией и организацией непрерывного процесса металлообработки деталей сложной формы или с труднодоступными зонами.

В данном проекте представлен автоматизированный технологический комплекс, включающий волоконный лазер, шестиосевой робот и головку для лазерного термоупрочнения, а также разработан двухосевой наклонно-поворотного стола.



2. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Патентно-информационный поиск и анализ

Справка о результатах патентных исследований по теме дипломного проектирования.

Патентно-информационный поиск служит для выявления источников информации (патенты, авторские свидетельства, описание рационализаторских предложений и другой технической информации).

Патентные исследования были проведены на сайте «Российских патентов и товарных знаков»: http://www.fips.ru.

Цель патентных исследований - установление уровня техники.

Студент	Группа	Когда выдано
Вдовин Я.А.	А-109	04.03.2014 г.

1. Задание на проведение патентного поиска.

Предмет поиска: устройства для лазерной обработки.

Страны поиска: Россия, Германия, Япония, США.

Глубина поиска: с 1995 года по 2013 год.

1.Научный руководитель Шлегель Александр Николаевич.

2.Результаты проведения патентного поиска.

№ п/п	Страна поиска	Индекс МКИ	Посмотренные источники	Выявленные аналоги	Библиографические данные, достаточные для их нахождения
1	РФ	RU 34427 U1	Europaischer Laser Markt, Laserschweisen. Mobile Laser schweisgerate. Branchenfuhrer 2001. p.100-101.	SU 892808 А1, 30.12.2002.	Опубликовано: 10.12.2003.
2	РФ	RU 2104136 C1	Григорьянц А.Г. и др. Методы поверхностной лазерной обработки. - М.: Высшая школа, 1987, с.191.	US 4691093 А1, 1997.	Опубликовано: 10.02.1998.
3	РФ	RU 2116180 C2	Бюллетень изобретений 2005г.	SU 673151 А1, 15.12.2001.	Опубликовано: 27.07.1998.
4	РФ	RU 2064388 C1	Бюллетень изобретений 1999г.	RU 2502378 C1, 20.01.2001.	Опубликовано: 27.07.1996.
5	РФ	RU 2135338 С1	Бюллетень изобретений 1997г.	US 5066846 A, 19.11.99.	Опубликовано: 27.08.1999.
6	РФ	RU 2386523 C1	А.Г.григорьянц и др.Технологические процессы лазерной обработки. - М.:изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006.	JP 1-170589 A, 05.07.1989.	Опубликовано: 20.04.2010.

поворотный лазерный привод электрический

1. Оптическая голова для лазерной обработки. (RU 34427 U1, авторы: Тучин А. Н., Юркевич С. Н., Шалупаев С. В.)

Оптическая головка для лазерной обработки, содержащая устройство вывода лазерного излучения из оптического волокна, фокусирующую систему и систему визуального наблюдения, расположенных в едином корпусе, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит телескопическую систему, установленную между устройством вывода лазерного излучения и фокусирующей системой, причем один из оптических элементов телескопической системы установлен с возможностью перемещения вдоль ее оптической оси.

2. Устройство для лазерного упрочнения режущих кромок пластинчатого инструмента. (RU 2104136 C1, авторы: Васин В. А., Невровский В. А., Сухих Л. Л., Рубан В. М.)

Устройство может быть использовано для упрочнения участков поверхности пластинчатого режущего инструмента, например, при изготовлении высокотвердых режущих кромок пластинчатых инструментов различного назначения, обладающих эффектом самозатачивания.

Параллельно направлению движения стола последовательно установлены термостат и охлаждающий узел, охватывающие обрабатываемый участок пластинчатого инструмента с обеих сторон. Грань заготовки нагревают с помощью лазера, оптическая ось которого, проходя через фокусирующий узел, направлена на обрабатываемый участок заготовки пластинчатого режущего инструмента.

Устройство позволяет создать твердые и износостойкие кромки пластинчатого режущего инструмента, обладающие эффектом самозатачивания в процессе эксплуатации, что удешевляет и облегчает применение инструмента.

3. Оптико-фокусирующая головка для лазерной обработки. (RU 2116180 C2, авторы: Забелин А.М., Сафонов А.Н., Мелещенко К.В.)

Изобретение относится к оптико-фокусирующим головкам для лазерной обработки и может найти применение в машиностроении и других отраслях промышленности.

Внутри трубчатого корпуса для прохождения в нем лазерного луча размещена фокусирующая линза. Сопло для подачи в зону обработки газа жестко связано с трубчатым корпусом. Снаружи трубчатого корпуса с возможностью поворота вокруг оси лазерного луча закреплено концентричное кольцо. К кольцу на горизонтальном стержне прикреплено коромысло. На одном конце кольца закреплена вспомогательная оптико-фокусирующая головка для направления вспомогательного лазерного луча в зону обработки. На другом конце закреплено отражающее зеркало, установленное перпендикулярно оси отраженного от обрабатываемой поверхности лазерного луча вспомогательной оптико-фокусирующей головки.

Такая конструкция головки позволяет повысить коэффициент поглощения основного лазерного луча за счет предварительного подогрева зоны обработки вспомогательным лазерным лучом.

4. Устройство для лазерной обработки. (RU 2064388 C1, авторы: Сафонов А.Н., Микульшин Г.Ю.)

Устройство для лазерной обработки, включающее корпус с размещенными в нем фокусирующими оптически прозрачными элементами и сопловый блок, отличающееся тем, что фокусирующие оптически прозрачные элементы выполнены в виде двух стержней с поперечными сечениями переменной кривизны, расположенных один над другим во взаимно перпендикулярных плоскостях с возможностью перемещения, и снабжены двумя приводами, кинематически связанными с соответствующими стержнями, причем участки стержней с одинаковыми радиусами кривизны лежат в одной плоскости, совпадающей с оптической осью.

5. Устройство для лазерной обработки . (RU 2135338 C1, авторы: Алексеев Г.М., Гусев Э.Б., Борисов М.Т.)

Изобретение может быть использовано для сварки, пайки, резки и других видов термической обработки световыми и лазерными лучами.

Устройство содержит источник лазерного излучения и источник предварительного подогрева. В излучающем фокусе эллипсоидного отражателя установлены электроды. Световод соединен одним концом с источником лазерного излучения, а другим - с фокусирующей оптической системой. Отражатель может иметь кольцевую вставку с входным отверстием для прохождения лазерного луча. Фокусирующая оптическая система может быть размещена в отверстии вставки. Вставка может быть с эллипсоидной или параболоидной отражающей поверхностью. Фокусирующая оптическая система может быть расположена у торца отражателя за апертурным углом.

Изобретение позволяет уменьшить габариты устройства и обеспечить его перемещение относительно обрабатываемого материала без нарушения взаиморасположения оптических осей источников излучения.

6. Устройство для обработки волоконным лазером объемных деталей. (RU2386523C1, авторы: Сироткин О. С., Блинков В. В., Вайнштейн И. В., Чижиков С. Н., Малахов Б. Н., Кондратюк Д. И., Обознов В. В.)

Изобретение относится к устройству для обработки волоконным лазером объемных деталей и может быть использовано при размерной обработке деталей сложной пространственной формы.

Поворотная лазерная головка устройства содержит корпус с вертикальной осью вращения, установленный на нем корпус с горизонтальной осью вращения и оптическую фокусирующую головку.

Упомянутая головка установлена на полом суппорте, выполненном в виде вертикально перемещающегося ползуна, установленного на механической системе позиционирования и перемещения. Корпус с вертикальной осью вращения и корпус с горизонтальной осью вращения имеют электроприводы, выполнены полыми и имеют поворотные призмы для транспортировки лазерного луча к оптической фокусирующей головке. Ползун выполнен с посадочным местом для установки коллиматора с размещенным на нем коннектором с волоконным кабелем, транспортирующим лазерное излучение. Полый вал ползуна установлен соосно с коллиматором и несет на своем нижнем конце корпус с вертикальной осью вращения и ротор вертикального электропривода. Корпус с горизонтальной осью вращения установлен на полом валу, установленном в подшипниковых опорах промежуточного корпуса, установленного на вертикальном торце корпуса с вертикальной осью вращения, и несущем ротор горизонтального электропривода.

Технический результат - обеспечение высокого качества обработки при больших скоростях и габаритах обрабатываемых деталей.

Патентно-информационный поиск и анализ показали, что существует большой выбор устройств для лазерного термоупрочнения.

Известные устройства позволяют обрабатывать детали, изменяя мощность излучения, радиус пятна, а также скорость и режим обработки.

Однако, для обеспечения упрочнения сложных или специфических фигурных поверхностей в автоматическом режиме, существующие устройства не позволяют производить лазерную обработку, из-за габаритов этих устройств и недоступности зоны обработки.

Также явным недостатком таких устройств, является то, что они предназначены для СО₂-лазеров, которые существенно проигрывают волоконным лазерам.

Наиболее близким устройством для решения поставленной задачи является устройство для обработки волоконным лазером объемных деталей. Оно способно работать с применением более современного типа лазера, однако целевое назначение данной технологии обработка крупногабаритных изделий.

2.2 Предлагаемый способ решения поставленной задач

Предлагается разработать автоматизированную систему для лазерного упрочнения, которая могла бы автоматически осуществлять термическую обработку деталей сложной формы или с труднодоступными зонами. Это значительно поможет сократить вспомогательное время, тем самым увеличить производительность и снизить себестоимость.

Данное устройство состоит из волоконного лазера ЛС-4 серии YLR (ИРЭ-ПОЛЮС), чиллера GRS 150, промышленного робота KUKA KR 30 HA, системы управления KUKA KR C4, оптической головки Scansonic RLH, датчика положения RAS - TX -4, пирометра IGA 5/23 Advanced, видеокамеры JTR-160DN-B1.8 Jetek Pro, а так же двухосевого наклонно-поворотного стола, который будет спроектирован входе работы.



3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Параметры системы для реализации технологического процесса

Автоматизированный лазерный технологический комплекс состоит из следующих узлов и элементов:

1) Волоконный лазер ЛС-4 серии YLR (ИРЭ-ПОЛЮС).

2) Чиллер GRS 150.

3) Промышленный робот KUKA KR 30 HA.

4) Система управления KUKA KR C4.

5) Оптическая головка Scansonic RLH.

6) Датчик положения RAS - TX -4.

7) Пирометр IGA 5/23 Advanced .

8) Видеокамера JTR-160DN-B1.8 Jetek Pro.

9) Двухосевой наклонно-поворотный стол.

1. Волоконный лазер ЛС-4 серии YLR (ИРЭ-ПОЛЮС):

Иттербиевый волоконный лазер мощностью до 4 кВт.

Основные особенности:

Длина волны иттербиевых волоконных лазеров составляет 1,07 мкм - на порядок меньше, чем у СО2 лазеров. Это обеспечивает лучшее, чем у СО2 лазеров, взаимодействие с большинством металлов и сплавов, что повышает скорость обработки и снижает требования к уровню мощности лазера.

Волоконные лазеры отличает высокое качество выходных пучков, благодаря чему достигается большая плотность мощности в пятне, необходимая для скоростного высокоэффективного термоупрочнения. Модуляция излучения осуществляется за счет модуляции тока через диоды накачки - это гарантирует высокую скорость переключений (менее 50 мкс) и быстрый, без какого-либо разогрева, выход на рабочий режим.

Излучение волоконных лазеров передается к месту обработки по гибкому волоконному кабелю нужной длины, имеющему прочную защитную оболочку, поэтому не нужна «летающая» оптика и ее регулярное обслуживание и замена. КПД лазеров составляет 20-30%, волоконные лазеры не имеют расходных элементов и материалов (ламп, газов и др.), не требуется настройка или юстировка каких-либо узлов - все это гарантирует низкие эксплуатационные расходы. Ресурс узлов накачки превышает 50 000 часов на полной нагрузке, что гарантирует надежность и долговечность лазерной установки.

Таблица 3.1.

Технические характеристики лазера

Название	ЛС-4
Описание	Иттербиевый волоконный лазер
Режим работы	Непрерывный, квазинепрерывный, маломодовый, (ВРР 2мм*мрад)
Поляризация	Случайная
Максимальная выходная мощность	4 кВт
Длинна волны	1070 нм
Диаметр волокна	50 мкм
КПД	20-30%

2. Чиллер GRS 150:

Охладители воды «Ангара» серии GRS представляют собой фреоновые холодильные машины с воздушным (водяным) охлаждением конденсатора. Встроенный гидромодуль, включающий в себя водяной насос, накопительную емкость, необходимую автоматику и арматуру, обеспечивает циркуляцию хладоносителя по системе.



Таблица 3.2.

Технические характеристики чиллера

Холодопроизводительность, кВт	5,2
Компрессор	поршневой
Регулировка производительности компрессора	Нет
Потребляемая мощность компрессора, кВт	1,25
Охлаждение конденсатора	воздушное
Вентиляторы	осевые, d=350 мм
Мощность э/д вентилятора, кВт	0,13
Расход хладоносителя, м3/с	1
Давление хладоносителя, бар	3
Производительность насоса, м3/час	1
Размеры, мм	650х950х600
Вес, кг	70

3. Промышленный робот KUKA KR 30 HA:

Разработанные для удовлетворения требований высокой точности, роботы модельного ряда HA фирмы KUKA особенно подходят для применения в системах с лазерными технологиями и для измерения деталей.

Таблица 3.3.

Технические характеристики робота

Название	KUKA KR 30 HA
Полезная нагрузка	30 кг
Дополнительная нагрузка	35 кг
Максимальный радиус действия (рабочая зона)	2033 мм
Количество осей	6
Стабильность повторяемости	<±0,05 мм
Вес	665 кг
Монтажное положение	На полу, потолке



Таблица 3.4.

Параметры движения осей

Оси	Рабочий диапазон	Максимальная скорость
Ось 1	+185° -185°	140°/с
Ось 2	+35° -135°	140°/с
Ось 3	+158° -120°	140°/с
Ось 4	+350° -350°	280°/с
Ось 5	+119° -119°	245°/с
Ось 6	+350° -350°	322°/с

Рис. 3.1.Направления Рис. 3.2. KUKA KR 30 HA. вращения осей KUKA KR 30 HA.

поворотный лазерный привод электрический

4. Система управления KUKA KR C4:

Более производительная, надежная, гибкая и, прежде всего, более интеллектуальная. Революционная концепция KR C4 создает надежный фундамент для систем автоматизации завтрашнего дня. Чтобы снизить расходы на интеграцию автоматизации, а также на техническое обслуживание и уход. И при этом постоянно повышать эффективность и гибкость систем. Для этого компания KUKA разработала принципиально новую, четко структурированную архитектуру системы, сфокусированную на открытых и эффективных стандартах данных. Архитектуру, в которой все интегрированные системы управления - SafetyControl, RobotControl, MotionControl, LogicControl и ProcessControl - имеют общую базу данных и инфраструктуру, которые они рационально используют и распределяют. Для достижения максимальной мощности, масштабируемости и гибкости.

Обзор основных характеристик:

· Простота планирования, управления и обслуживания;

· Продолжение развития зарекомендовавших себя технологий управления на базе ПК;

· Быстрое и легкое обслуживание за счет совершенствования апробированных стандартов;

· Расширение набора команд для более комфортного программирования траекторий движения;

· Высокая совместимость с существующими программами;

· Системы RobotControl, MotionControl, LogicControl, ProcessControl и SafetyControl, объединенные в единой системе управления;

· Взаимодействие и обмен данными между специализированными системами управления в режиме реального времени;

· Максимальная целостность и согласованность данных благодаря центральным базовым сетевым службам;

· Органично интегрированная техника безопасности для совершенно новых областей применения;

· Интегрированный программный брандмауэр для повышения безопасности работы в сети;

· Инновационные программные функции для оптимизированной энергоэффективности;

· Технологическая платформа, соответствующая требованиям завтрашнего дня, без использования запатентованного оборудования;

· Поддержка многоядерного процессора для масштабируемой мощности;

· Быстрый обмен данными по сети Gigabit Ethernet;

· Интегрированные карты памяти для сохранения важных системных данных;

· Рассчитана на напряжение 400-480 В переменного тока;

· Новая концепция вентилятора для максимальной энергоэффективности;

· Не требующая техобслуживания система охлаждения без фильтрующих матов;

· Максимальная мощность в минимальном пространстве;

· Максимальная эксплуатационная готовность.

5. Оптическая головка Scansonic RLH:

Особенности:

· Позволяет упрочнение сложных составляющих;

· Переменные параметры регулируемого процесса: диаметр пятна, температура закалки, расфокусировка, мощность излучения, параметры могут регулироваться в процессе обработки;

· Обеспечение глубокого и качественного упрочнения благодаря высокодинамичному контролю температуры путем изменения скорости сканирования зеркала и плавно регулируемой мощности лазера;

· Простота настройки; регулировка процесса выполняется легко, дополнительный модуль автофокусировки позволяет изменение диаметра пятна , не изменяя рабочего расстояния;

· Благодаря scapacs® - элементы оптической системы оптимально согласованы с параметрами процесса лазерного излучения(диаметр волокна, источника лазерного излучения, требуемое распределение мощности);

· Возможность интеграции со камерой наблюдения.



Таблица 3.5.

Технические характеристики оптической головки Scansonic RLH

Рабочее напряжение	±24 В/ max.10А
Вес	Ок.15 кг
класс защиты	IP64
Масса охлаждающей жидкости	2 л / мин (приблизительно) при 6 бар
Вид охлаждающей жидкости	Дистиллированная вода
Температура окружающей среды	Хранения: -25°C ... 70°C, при смене охлаждающей жидкости; Рабочая температура: 10°C ... 45°C, без конденсации
Рабочая длина волн	1030 ... 1080 нм, для волоконных лазеров
Допустимая мощность лазера	Макс. 4 кВт
Полные углы расхождения	250 мрад

6. Датчик положения RAS - TX - 4:

Лазерные датчики RAS покрывают диапазон измерения от 1 до 13000 мм. Встроенный микроконтроллер предоставляет точный выходной сигнал, пропорциональный обнаруженному расстоянию. Внешний анализатор для расчета сигнала не требуется. Надежное функционирование, независимо от цвета или других характеристик поверхности, обеспечено сложными электронными элементами интегрированными в систему. Маленькое видимое пятно лазера обеспечивает простую и точную работу датчика. Расстояния до шероховатых поверхностей могут быть измерены, путем использования узкой линии лазера вместо пятна.

Принцип измерения:

Лазерный луч в форме маленького пятна появляется на поверхности цели, в это время детектор системы захватывает его позицию. Расстояние вычисляется исходя из изменения угла. Возможные разрешение и точность в основном зависят от расстояния: вблизи датчика может быть получено большое изменение угла, тогда как большие значения приводят к меньшему углу, что уменьшает точность. Приемное устройство датчика представляет собой фотодиодную матрицу, высокоскоростные версии используют PSD-элемент. Приемное устройство напрямую взаимодействует с микроконтроллером, являясь частью системы. Этот микроконтроллер анализирует распределение света на элементе, вычисляет точный угол и из него расстояние до объекта.

Вычисленное расстояние либо предается на серийный порт или конвертируется в пропорциональный выходной ток. Микроконтроллер гарантирует очень высокую линейность и точность. Комбинация фотодиодной матрицы и микроконтроллера позволяет уменьшить нежелательные отражения и обеспечивает надежный результат даже на самых критичных поверхностях. Датчик автоматически адаптируется к цвету поверхности путем изменения внутренней чувствительности. Таким образом, влияния связанные с цветом цели почти исключены.

Интегрированный цифровой выход активизируется каждый раз, когда датчик не получает достаточно света (загрязнение сигнала), или в измеряемом диапазоне нет объекта.

7. Пирометр IGA 5/23 Advanced:

Стационарный цифровой пирометр для бесконтактного измерения температуры.

Рис. 3.7. Пирометр IGA 5/23 Advanced.

Особенности:

* Широкий диапазон температур для простой адаптации к различным процессам;

* Лучшие показатели точности и повторяемости в своем классе;

* Цифровая оболочка для определения диапазонов с адаптированным аналоговым выходом;

* Время отклика 0,5 мс для применения в быстрых динамичных процессах;

* Оптика high-end с ручной фокусировкой;

* Светодиодный дисплей с 4 цифрами;

* Надежный датчик из нержавеющей стали для работы в агрессивной среде (IP65/NEMA4).

Пирометры IGA 5/23 - это цифровые компактные инфракрасные инструменты с высоким быстродействием для бесконтактного измерения температуры на металлических, керамических и графитовых поверхностях. Для оптимального соответствия рабочим приложениям, устройство оборудовано оптикой класса high-end с ручной фокусировкой.

Малое время отклика, всего 0,5 мс, обеспечивает работу в быстрых динамичных процессах и измерение коротких температурных пиков.

Встроенный дисплей LED с 4 цифрами отображает текущую измеряемую температуру или настоящее расстояние до объекта.

Для точного выравнивания пирометр оснащается на выбор лазерным наведением или видоискателем.

Пирометр может быть подключен к компьютеру через соединение RS485-USB, давая возможность изменения параметров с использованием программного обеспечения InfraWin. Данное программное обеспечение используется для отображения значений температуры, записи данных, последующего анализа завершенных измерений.

Таблица 3.6.

Технические характеристики пирометра IGA 5/23 Advanced

Температурный диапазон	От 150 до 1800?С
Вспомогательный диапазон	Любой диапазон в пределах температурного диапазона, минимальный интервал 50?С
Ширина спектра	От 2 до 2,6 пм (основная длина волны 2,3 пм)
Разрешение измерений	От 0,1?С или 0,2?F на поверхности контакта; <0,0015% от выбранного вспомогательного диапазона на аналоговом выходе, 16 бит; 1?С или 1?F на дисплее
Излучательная способность	От 0,050 до 1,000 с шагом 1/1000
Коэффициент пропускания	От 0,050 до 1,000 с шагом 1/1000
Время выдержки	0,5 мс; (с динамической настройкой при низких уровнях сигнала) регулируется на: 1 мс; 3 мс; 5 мс; 10 мс; 50 мс; 250 мс; 1 с; 3 с; 10 с
Погрешность измерения	<1500єС: 0,3% от показаний в єС +2 єС; >1500 єС: 0,6% от показаний в єС
Повторяемость	0,15% от показаний в єС+1єС

8. Видеокамера JTR-160DN-B1.8 Jetek Pro:

JTR-160DN-B1.8 Jetek Pro - Цветная цилиндрическая видеокамера высокого разрешения с очень широким углом обзора 170. Камера JTR-160DN-B1.8 построена на цветной 1/3” матрице Sony Super HAD CCD и формирует видеоизображение с разрешением 600 ТВЛ.. В камере JTR-160DN-B1.8 есть электронный режим день/ночь, а минимально необходимый уровень светочувствительности составляет Цвет - 0.1 Лк. Ч/б 0.02 Лк.

Таблица 3.7.

Технические характеристики видеокамеры JTR-160DN-B1.8 Jetek Pro

Система сканирования	2:1 чересстрочная
Частота горизонтальной развертки	PAL=15,625КГц(Г) и 50,00Гц(В)
Матрица	1/3'' Sony Super HAD-II
Синхронизация	Внутренняя
Эффективное число пикселей	PAL=752(Г)*582(В)
Горизонтальное разрешение	600
Выходной сигнал	Композитный: 1.0В/75Щ
Отношение сигнал/шум	Более 52дБ
Объектив	Фиксированный объектив f=1.8 мм
Минимальная освещенность	0.1lux 0.02lux
Система день/ночь	On/Auto Iris Selectable(Electrical)
Баланс белого	ATW/ABW/Manual/AWC>SET
Компенсация задней подсветки (BLC)	Low/Middle/High/Off Selectable
Скорость элект. затвора	Авто(1/50с~1/120,000 с)
Диапазон рабочих температур	-10 ~ +50 єС. RH 95% max
Питание	dc 12v
Размеры	21*62 мм
Вес	60г

9. Двухосевой наклонно-поворотный стол.

В состав разрабатываемого автоматизированного лазерного технологического комплекса входит двухосевой наклонно-поворотный стол, который будет спроектирован в ходе работы. Создание данного устройства направлено на повышение производительности, точности позиционирования и расширения возможности термоупрочнения деталей сложной формы.

Данный стол должен соответствовать требованиям, предложенные в проекте, то есть возможность работы со скоростями в диапазоне 1-80 мм/с и нагрузкой не менее 40 кг.



4. РАСЧЕТНО - КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Расчет поворотного привода

Рассчитаем привод по следующим исходным данным:

Масса детали(вал карданный) составляет 40 кг - берем с запасом для увеличения прочностных и др. характеристик привода, диаметр вала 84,5 мм, а длинна вала 850 мм согласно конструкторской документации. Коэффициент трения качения =0,1. Задаем линейную скорость вращения вала =80 мм/с=0,08 м/с. Максимальное ускорение недолжно превышать 0,5 м/с². Масса вращающего диска равна 50 кг, диаметр диска 235 мм, а его толщена 110 мм. Масса патрона 5 кг, диаметр патрона 100 мм, а его толщена 40 мм. Допустимое отклонение положения составляет ±2мм. Упрощенная схема вращения вала, для расчета, представлена на рис.4.1.

Рис.4.1. Схема вращения вала

1.Определение необходимых величин для выбора двигателя:

1.1. Определение вращающего момента.

Как видно из схемы(Рис.4.1) вращающий момент М будет равен:

М=?m•g•r,где

?m - сумма масс диска, патрона и заготовки, кг

?m=m_д+m_п+m_з=50кг+5кг+40кг=95кг,

g=9,81 м/с² - ускорение свободного падения,

r - плечо момента, r=235 мм=0,235 м.

Отсюда получаем, что вращающий момент равен

М=95кг•9,81м/с²•0,235м=219 Н•м.

1.2.Определение частоты вращения и угловой скорости.

Угловая скорость определится, как

,

где n - требуемая частота вращения, об/мин.

,

где - линейная скорость обработки; = 0,08 м/с.

- длина обрабатываемой зоны детали.

В нашем случае она будет определяться, как

,



где - диаметр обрабатываемой детали, =0,0845 м.

Но регулируемая частота должна быть больше:

об/мин;

Отсюда

рад/с.

1.3.Определение времени разгона и ускорения нагрузки.

Ускорение нагрузки находится по формуле

, где

- угловое ускорение,

- время разгона двигателя.

Время разгона t_разг определяется, как

, где

- линейная скорость обработки; = 0,08 м/с.

а - заданное ускорение; а=0,5 м/с².

Тогда

с.

Получаем

рад/с².

1.4.Определение момента инерции нагрузки.

Вычислим момент инерции нагрузки по формуле

, где

М - вращающий момент; М=219 Н•м,

t_разг - время разгона двигателя,

щ - угловое ускорение.

Значит

кг•м².

1.5.Определение мощности двигателя.

Мощность двигателя определяется как

Р=Р_дин+Р_ст, где

Р_дин - динамическая мощность,

Р_ст - статическая мощность.

Динамическая мощность находится по формуле

кВт.

Статическая мощность находится по формуле

,где

?m - сумма масс диска, патрона и заготовки, ?m=95кг,

g=9,81 м/с² - ускорение свободного падения,

=0,1 - коэффициент трения качения,

r - плечо момента, r=0,235м,

n - требуемая частота вращения, 18,1 об/мин.

Получаем,

кВт.

Значит, что мощность двигателя должна превышать

Р=0,414+0,042=0,456кВт.

2. Выбор двигателя.

2.1. Выбираем двигатель соответствующий рассчитанным параметрам.

Технические характеристики асинхронного трехфазного электродвигателя типа АИР80B16:

Мощность - 0,55 кВт;

Максимальная частота вращения - 350 об/мин;

Ток - 17,6А;

Момент инерции двигателя - 0,09 кг•м²;

Пусковой вращающий момент - 36 Н м.

2.2. Расчет дополнительных характеристик двигателя.

Внешний момент инерции J_В вычислим по формуле:

, где

J - момент инерции нагрузки;

n - частота вращения нагрузки;

n_М - максимальная частота вращения.



Рассчитаем статический вращающий момент:

Динамический момент находится по формуле:

, где

J_д - момент инерции двигателя, J_д=0,09 кг•м²;

J_В - внешний момент инерции;

n_М - максимальная частота вращения;

t_разг - время разгона двигателя;

М_ст - статический вращающий момент.

Получаем, что динамический момент равен:

Номинальный вращающий момент М_N, определяется как:

И равен:

При этом обеспечивается надежный разгон.

3. Проверка точности остановки.

Двигатель останавливается механическим тормозом, а время торможения вычисляется по формуле:

, где

J_д - момент инерции двигателя, J_д=0,09 кг•м²;

J_В - внешний момент инерции;

n_М - максимальная частота вращения;

М_п - пусковой вращающий момент, М_п=36 Н м

М_ст - статический вращающий момент.

Отсюда

При этом замедление при торможении равно:

График разгона и торможения представлен на рис. 4.2.



Рис. 4.2. График разгона и торможения двигателя поворотного привода.

Длина тормозного пути находится как:

,

где V - линейная скорость обработки;

t_торм - время торможения;

t_х - время торможения обеспечиваемое двигателем на холостом ходу, t_х=0,003с.

Значит

А точность остановки равна:

Стоит отметить, что в данном значении учитывается время наложения тормоза, но не учитываются внешние причины возможной задержки.

4.2 Расчет редуктора поворотного привода

Редуктор необходим для понижения частоты вращения и увеличения момента в приводе. Для этой цели выберем червячный редуктор.

Для выбора подходящего редуктора необходимо определить передаточное число. Сделать это можно применяя следующее выражение:

где J_д- момент инерции двигателя, J_д=0,09 кг•м²;

М_Д=33,22 Н·м;

J_н=18,44 кг·м²;

Е_н=11,9 рад/с².

Значит передаточное число i редуктора равно:

Так как такое значение передаточного числа не корректное принимаем его равным 16.

Выбираем редуктор червячный NMRV030-16-0,55.

Мощность - 0,55 кВт;

Передаточное число - 16;

Вес - 1,2 кг.

Проектный расчет червячной передачи произведен в компьютерной программе КОМПАС V13, библиотека КОМПАС - Shaft 2D для расчета механических передач. Результаты расчета приведены в табл. 4.1



Таблица 4.1.

Проектный расчет цилиндрической червячной передачи.



4.3 Расчет наклонного привода

Расчет наклонного привода осуществляется по тем же исходным данным, за исключением линейной скорости вращения вала, которая в данном случае принимается равной =150 мм/с=0,15 м/с, и с учетом стола, масса которого равна 250 кг, а длинна 300 мм.

Упрощенная схема наклона вала, для расчета, представлена на рис.4.3.

Рис.4.3. Схема наклона вала

1.Определение необходимых величин для выбора двигателя:

1.1. Определение вращающего момента.

Как видно из схемы(Рис.4.2) вращающий момент М будет равен:

М=?m•g•d,где

?m - сумма масс стола, диска, патрона и заготовки, кг

?m=m_c+m_д+m_п+m_з=250кг+50кг+5кг+40кг=345кг,

g=9,81 м/с² - ускорение свободного падения,

d - плечо момента, равный

d=300мм+110мм+40мм+850мм=1300мм=1,3м,

Отсюда получаем, что вращающий момент равен

М=345кг•9,81м/с²•1,3м=4458,8 Н•м.

1.2.Определение частоты вращения и угловой скорости.

Угловая скорость определится, как

,

где n - требуемая частота вращения, об/мин.

,

где - линейная скорость обработки; = 0,15 м/с.

- длина обрабатываемой зоны детали.

В нашем случае она будет определяться, как

,

где - длинна обрабатываемой детали, =0,850 м.

Но регулируемая частота должна быть больше:

об/мин;

Отсюда

рад/с.

1.3.Определение времени разгона и ускорения нагрузки.

Ускорение нагрузки находится по формуле

, где



- угловое ускорение,

- время разгона двигателя.

Время разгона t_разг определяется, как

, где

- линейная скорость обработки; = 0,15 м/с.

а - заданное ускорение; а=0,5 м/с².

Тогда

с.

Получаем

рад/с².

1.4.Определение момента инерции нагрузки.

Вычислим момент инерции нагрузки по формуле

, где

М - вращающий момент; М=4458,8 Н•м,

t_разг - время разгона двигателя,

щ - угловое ускорение.

Значит

кг•м².

1.5.Определение мощности двигателя.

Мощность двигателя определяется как



Р=Р_дин+Р_ст, где

Р_дин - динамическая мощность,

Р_ст - статическая мощность.

Динамическая мощность находится по формуле

кВт.

Статическая мощность находится по формуле

,где

?m - сумма масс диска, патрона и заготовки, ?m=345кг,

g=9,81 м/с² - ускорение свободного падения,

=0,1 - коэффициент трения качения,

d - плечо момента, d=1,3м,

n - требуемая частота вращения, 3,7 об/мин.

Получаем,

кВт.

Значит, что мощность двигателя должна превышать

Р=1,9124+0,1705=2,1кВт.

2. Выбор двигателя.

2.1. Выбираем двигатель соответствующий рассчитанным параметрам.

Технические характеристики асинхронного трехфазного электродвигателя типа АИР90M16:

Мощность - 2,2 кВт;

Максимальная частота вращения - 350 об/мин;

Ток - 18,3А;

Момент инерции двигателя - 0,1 кг•м²;

Пусковой вращающий момент - 150 Н м.

2.2. Расчет дополнительных характеристик двигателя.

Внешний момент инерции J_В вычислим по формуле:

, где

J - момент инерции нагрузки;

n - частота вращения нагрузки;

n_М - максимальная частота вращения.

Рассчитаем статический вращающий момент:

Динамический момент находится по формуле:

, где

J_д - момент инерции двигателя, J_д=0,1 кг•м²;

J_В - внешний момент инерции;

n_М - максимальная частота вращения;

t_разг - время разгона двигателя;

М_ст - статический вращающий момент.

Получаем, что динамический момент равен:

Номинальный вращающий момент М_N, определяется как:

При этом обеспечивается надежный разгон.

3. Проверка точности остановки.

Двигатель останавливается механическим тормозом, а время торможения вычисляется по формуле:

, где

J_д - момент инерции двигателя, J_д=0,1 кг•м²;

J_В - внешний момент инерции;

n_М - максимальная частота вращения;

М_п - пусковой вращающий момент, М_п=130 Н м

М_ст - статический вращающий момент.

Отсюда

При этом замедление при торможении равно:



График разгона и торможения представлен на рис. 4.4.

Рис. 4.4. График разгона и торможения двигателя наклонного привода.

Длина тормозного пути находится как:

,

где V - линейная скорость обработки;

t_торм - время торможения;

t_х - время торможения обеспечиваемое двигателем на холостом ходу, t_х=0,003с.



А точность остановки равна:

Стоит отметить, что в данном значении учитывается время наложения тормоза, но не учитываются внешние причины возможной задержки.

4.4 Расчет редуктора наклонного привода

Редуктор необходим для понижения частоты вращения и увеличения момента в приводе. Для этой цели выберем червячный редуктор, так как у него есть такие несомненные преимущества как: большое передаточное число, обеспечение плавности хода, он более экономичный и менее габаритный, по сравнению, например, с цилиндрическим редуктором.

Для выбора подходящего редуктора необходимо определить передаточное число. Сделать это можно применяя следующее выражение:

где J_д- момент инерции двигателя, J_д=0,1 кг•м²;

М_Д=58,64 Н·м;

J_н=3822 кг·м²;

Е_н=1,67 рад/с².

Значит передаточное число i редуктора равно:

Так как такое значение передаточного числа не корректное принимаем его равным 30.

Выбираем редуктор червячный NMRV090-30-2,2.

Мощность - 2,2 кВт;

Передаточное число - 30;

Диаметр выходного вала - 35 мм;

Вес - 13 кг.

Проектный расчет червячной передачи произведен в компьютерной программе КОМПАС V13, библиотека КОМПАС - Shaft 2D для расчета механических передач. Результаты расчета приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2.

Проектный расчет цилиндрической червячной передачи.



4.5 Разработка, описание и принцип работы АЛТК

Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения на базе шести осевого робота и двух осевого наклонно-поворотного стола (см. ВлГУ.220301.02.1.02.ВО) состоит из:

1. Двух осевого наклонно-поворотного стола;

2. Трехкулачкового патрона;

3. Лазерной головки для термоупрочнения Scansonic RLH;

4. Защитного кожуха;

5. Промышленного шести осевого робота KUKA KR30 HA;

6. Чиллера GSP150;

7. Системы управления KUKA KR C4;

8. Волоконного лазера ЛС-4.

Конструктивной особенностью проектируемого лазерного комплекса является применение современнейшего промышленного оборудования и наличие в нем шести осевого промышленного робота(4) и разработанного двух осевого наклонно-поворотного стола(1), что создает возможности обработки деталей различной, в том числе сложной специфической формы, в результате увеличения степеней свободы. Применение специализированной головки для термоупрочнения(2) и волоконного лазера(6) повышает качество выполнения работ по обработке деталей.

Волоконный лазер - лазер, активная среда и резонатор которого являются элементами оптического волокна.

Волоконный лазер состоит из модуля накачки (широкополосные светодиоды или лазерные диоды), световода, в котором происходит генерация, и резонатора. Световод содержит активное вещество (легированное оптическое волокно) и волноводы накачки.

Лазеры генерируют луч и предают его с помощью оптоволокна на оптические головки, которые начинают непосредственно обработку деталей.

Проследим, как работает АЛТК на примере упрочнения вала карданного(рис. 4.5.).

Рис. 4.5. Деталь "Вал карданный"

Во время запуска лазера(6) и вывода его на рабочий режим происходит установка вала на стол. Далее происходит подвод лазерной головки(2) в зону обработки, на поверхность требуемого термоупрочнения вала. Происходит термоупрочнение поверхности первой сферической канавки вала по выбранной схеме термоупрочнения, по определенной программе ЭВМ. По окончанию обработки первой канавки происходит отвод лазерной головки(2) и поворот вала. Далее по аналогичному алгоритму и в соответствии с программой упрочняются остальные канавки. После упрочнения последней из них головка(2) подводится к центральной сфере и за счет одновременного поворота вала столом(1) и движения робота(4)(а как результат и головки(2)) упрочняется поверхность сферы. По окончанию упрочнения одной стороны вал перебазируется другим концом и алгоритм повторяется. Все передвижения (и контроль за термоупрочнением) в АЛТК осуществляются системой автоматизированного управления. Использование шести осевого робота(4) и двух осевого наклонно-поворотного стола(1) позволяет сократить вспомогательное время, связанное с дополнительной перебазировкой детали, а так же ограничить обслуживающий персонал от поражающего воздействия излучения.



4.6 Разработка циклограммы работы АЛТК

Циклограмма представлена на чертеже ВлГУ.220301.02.1.04.ДИ.

В начале рабочего дня происходит запуск лазера (включение всех систем лазера и вспомогательных систем). В первую очередь в начале включается входной трансформатор (5 с.), подается питание на лазер. Далее включается система охлаждения лазера (10 с.) и местная механическая вытяжная вентиляция (10 с.).

После этого включают высокое напряжение, чтобы началась генерация лазерного излучения, и выводят его на рабочий режим упрочнения (90 с.), включая систему управления (20 с.).

Во время запуска лазера происходит установка вала на стол (10 с). Оператор запускает созданную ранее программу, и она приводиться в исполнение. Начинается процесс подвода лазерной головки к зоне обработки, осуществляемый манипулятором, который составляет 5 с. За подачу излучения в зоне обработки отвечает оптический затвор. Открытие и закрытие его составляет 0,5 с. Таким образом, процесс упрочнения начинается включением затвора, а заканчивается его выключением.

Обработка поверхности вала начинается с упрочнения первой сферической канавки время ее обработки составляет приблизительно 18 секунд. По окончанию обработки первой канавки происходит поворот вала столом(5 с) для упрочнения следующей сферической канавки. Далее по аналогичному алгоритму и в соответствии с программой упрочняются остальные пять канавок. После упрочнения последней из них головка подводится к центральной сфере(5 с) и за счет одновременного поворота вала столом и движения робота (а как результат и головки) упрочняется поверхность сферы(21 с). По окончанию упрочнения одной стороны происходит отвод лазерной головки(5 с) и вал перебазируется(10 с) другим концом и алгоритм повторяется. После обработки второй стороны вал снимается со стола(10 с).