Презентація 9ltft.kpi.ua/documents/SELTO/SELTO-lec-16-18.pdfПрезентація 9 Лекції16-18 Тема 12. Технологічнеоснащенняопераційлазерного

Презентація 9Лекції 16-18

Тема 12. Технологічне оснащення операцій лазерногозварювання През. №9, сл.№112.1. Пристосування для позиціювання заготовокв зоні обробки През. №9, сл.№212.2. Пристрої для формування зварювального шва

През. №9, сл№5Контрольні запитання та завдання През. №9, сл№8Бібліографічний опис През. №9, сл.№9

Тема 13. Технологічне оснащення операцій лазерногогравірування През. №9, сл.№1013.1. Нанесення змісту знаку (малюнка) методом його копіювання з маски (трафарету) През. №9. сл.№1213.2. Пристрої для гравірування малюнка шляхом обходупучком випромінювання його змісту та контуру

През. №9, сл.№1913.3. Пристрої для гравірування малюнка за комбінованою схемою

През. №9, сл.№24Контрольні запитання та завдання През. №9, сл.№27Бібліографічний опис През. №.9, сл.№30

2

Тема 12. Технологічне оснащення операцій лазерногозварювання

12.1. Пристосування для позиціювання заготовок в зоні обробки

Засоби для приварювання дроту до виробів

о

о

33

Рис.12.1. Схема зварювання дротів, які дотикаються вздовж осі

А

1

2

3

4

d

d

5

5

1

2

1 2 1 23

а) б) в)Рис.12.2(16.1).Схеми приварювання заготівок із проволоки до листу

3


12.1. Пристосування для позиціювання заготовок в зоні обробкиЗасоби для приварювання дроту до виробів

1

2

3

4

5

Рис.12.3(16.2).Засіб базування заготівки із проволоки при її зварюванні з втулкою

6

1 39

5 6 8

7

42

10

Рис.12.4. Схема пристрою для утримання листових або заготовок із дротув операціях зварювання лазерним променем

11

4


12.1. Пристосування для позиціювання заготовок в зоні обробкиЗасоби для зварювання листових заготівок

4 8

10 97 7

6 5

Рис.12.6.Схема пристрою для зварювання нежорстких заготовок встик

1 2

3

Рис.12.5(16.3).Схема пристрою для зварювання листів внапусток

1 2

3 4

5 6

7

8

7 7 7

39 10

а б в12

5


12.2. Пристрої для формування зварювального шва12.2.1. Пристосування для оптимізації форми зварювальної ванни

UU

12

3

4 5

6Рис.12.7(16.8,9).Зварювання листів у стик з компесацією зазору

1 2 3 4 5

6а) б)

[12.1] [12.2]

6



(подовження)

1

2

3 4I

II

N

1

2

3

45

D

Dц=0.7D

R

Rц1

2

3 4Рис.12.8(16.10).Лінза складного профілю для поглиблення зварного шва

Рис.12.9(16.12,13).Составні лінзи для керування повздожнім профілем зварного шва

[12.3]

[12.4] [12.5]

7

Тема 12. Технологічне оснащення операційлазерного зварювання


(подовження)

12 3 4

7 89 10

5

6

шляхом створення заклепокмигістральних трубопроводів

12.2.2. Пристосування для зварювання із складним контуром зхварювального шва

1

2

3

4S5

6

7

8

910

11 1231

Рис.12.10(16.11).ЛТУ для виконання операції кинжального зварювання

1

2

3

4 5

6

78

Рис.12.11(16.14).Зварювання внапустокРис.12.12(16.15).Схема ЛТУ для зварювання

[12.6]

[12.7] [12.8]

8

Тема 12. Пристрої для зварювання лазерним променемКонтрольні запитання та завдання

1. Які завдання повинні вирішуватися технологічними пристосуваннями в операціях

лазерного зварювання?2. Які умови опромінення дозволяють використати майже всю енергію

випромінювання при зварюванні заготовок із дроту вздовж контакту їх боковими

поверхнями?3. Яким чином підвищити міцність зварювання дротів із заготовкою із листа?4. Які властивості пучка лазерного випромінювання як інструменту дозволяють в

деяких випадках спрощувати конструкцію пристосувань для зварювання дроту з

кільцями? Навести схему оптичного пристрою для цього.5. Чим забезпечується щільний контакт між заготовками із тонкого та нежорсткого

листа?6. Навести технологічну схему лазерного зварювання листових заготовок в стик,

якщо неможливо забезпечити за якимись чинниками їх щільний контакт.7. Яким оптичним пристроєм можна забезпечити якісне зварювання листових

заготовок в стик, виключаючи можливість руйнування крайки заготовок

випаровуванням матеріалу та вплив нещільного контакту між ними?8. Якими за складом елементами ОПС можна:

– збільшити глибину зварювальної ванни;– надати їй заданої поперечної форми;– підвищеної однорідності матеріалу в зварювальному об’ємі.

9. Яким чином можна підвищити міцність та надійність точкового зварювання?10. Навести схему ЛТК для двохстороннього зварювання секцій магістрального

трубопроводу.11. Як забезпечується підвищена точність взаємної орієнтації пучка випромінювання

та зварювального стику?

9

Бібліографічний опис

12.1. Заявка Японії №61-255784, В23К 26/00, оп. 13.11.1986р.12.2. Заявка Японії №55-13835, В23К 26/06, оп. 11.04.1980р.12.3. Заявка Японії №63-295083, В23К 26/00, оп. 01.12.1988р.12.4. Заявка Японії №63-154284, В23К 26/06, оп. 27.06.1988р.12.5. Заявка Японії №63-299881, В23К 26/00, оп. 07.12.1988р.12.6. Заявка Японії №55-28789, В23К 26/00, оп. 1980р.12.7. Заявка Японії №58-68491, В23К 26/00, оп. 23.04.1983р.12.8. Заявка Японії №61-154784, В23К 26/04, оп. 14.01.1986р.

Презентація 9Лекція 18

Лекція 18:Тема 13. Технологічне оснащення операційлазерного гравірування

През. №9, сл.№1013.1. Нанесення змісту знаку (малюнка) методом його копіювання змаски (трафарету) През. №9, сл.№1213.2. Пристрої для гравірування малюнка шляхом обходу пучкомвипромінювання його змісту та контуру

През. №9, сл.№1913.3.Пристрої для гравірування малюнка за комбінованоюсхемою През. №9, сл.№24Контрольні запитання та завдання През. №9, сл.№27Бібліографічний опис През. №9, сл.№30

11

Тема 13. Технологічне оснащення операційлазерного гравірування

Для формування на поверхні виробу малюнка

(характеристики виробу, даних виробника, дати

виготовлення та іншої інформації) застосовують такі

схеми обробки:

• гравірування шляхом копіювання пучком

випромінювання змісту маски;• гравірування шляхом обходу контуру або змісту

малюнка пучком випромінювання;• комбіновані схеми гравірування – формування змісту

малюнка суперпозицією із елементарних складових.

12


13.1. Нанесення змісту знаку (малюнка) методом йогокопіювання з маски (трафарету)

13.1.1. Пристрої з розміщенням маски на поверхні заготівки

F4

5

6

1 2 3

Рис.13.1(17.8).Схема гравірування з маскою

F

на поверхні виробу

D=9

S=312

34567

Рис.13.3. Схема послідовного формування малюнку заготівці копіюванням змісту маски

b

l

на

В

Рис.13.4.Зразок гравірування логотипу виробу

3

2

1

4

56

9

11 12

1 23 78

Рис.13.2. Схема ЛТУ із сінхронізацією роботи лазера та приводу стола

[13.1] [13.2]

[13.3]

13



13.1.1. Пристрої з розміщенням маски на поверхні заготівки (подовження)

1

2

34

5 67

8 9

10

11

12

DF

Рис.13.5(17.10).Схема пристрою для послідовного нанесення змісту малюнка

13

1415

р

D Vа

[13.4]

14



Рис.13.6.Зразок виробу з деревини, виготовлений послідовним копіюванням

13.1.1. Пристрої з розміщенням маски на поверхні заготівки (подовження)

[13.5]

15



13.1.2. Пристрої з розміщенням маски на шляху пучка випромінювання

F

A

21 3

F

4

Рис.13.7. Оптична схема для копіювання змісту маски

1 2

D

D 1

l l 1

4

F

1

D

l

D

2 3

lF

D

5

Рис.13.8. Реальна схема оптичної системи для гравірування копіюванням

0

1

1

16

Тема 13. Технологічне оснащення операцій лазерногогравірування

13.1. Нанесення змісту знаку (малюнка) методом його копіювання змаски (трафарету)

13.1.2. Пристрої з розміщенням маски на шляху пучка випромінювання(подовження)

Алгоритм проектування об'єктиву [13.3]- мінімальне збільшення об'єктиву 4 (максимальне зменшення) визначається променевою

стійкістю матеріалу маски:

- максимальне збільшення об'єктиву (мінімальне зменшення), яке повинен забезпечитизадану максимальну роздільну здатність елементів профілю лунки dmin , обмежуєтьсядифракційними явищами на апертурі об'єктиву Dоб :

- розмір профілю в масці 3 при вибраному збільшенні об'єктиву:

- режим роботи лазера 1: інтенсивність пучка випромінювання на виході із лазера Ip (А –коефіцієнт поглинання поверхні заготівки):

- габаритний розрахунок елементів проекційної системи:

масp

загp

min W

W≥β

( ) FdDD

F

minобmax λ

λβ ≤

β1

=== 1

1

1

D

D

l

F

F

l

2

22 =×≥=

ββ

β Тзагр

тмаскз

лазpp

WWWAI

(bmin < b < bmax): β1= DD

17




Рис.13.10(17.11).Схема ЛТУ з формуванням змісту малючку системою лунок

1 2 3 4

5 а

1 2 3 4 5

67

Рис.13.11(17.11).Схема ЛТУ з можливістю керуванням масштабом малюнка

Рис.13.9(17.11_14). Схеми ЛТУ з пристроями для оперативного змінення змісту маски при гравіруванні копіюванням

z

б

xY

1 2 3 4

5678

910

1 2 3 4

5

[13.6] [13.7]

[13.8] [13.9]

18


13.1. Нанесення змісту знаку (малюнка) методом його копіюванняз маски (трафарету)


65 7

11

8

17

18

14

Рис.13.12(17.10).Схема ЛТУ формування малюнка

21 20

129

1310

19X

Y

16

15

1 32 4

послідовно на різних технологічних постах

[13.10]

19


13.2. Пристрої для гравірування малюнка шляхом обходупучком випромінювання його змісту та контуру

x

y

y

x

3

4

1

2

Рис. 13.13(17.16).Сканування пучка випромінювання сферичним дзеркалом

z

Рис. 13.16(18.2).Схема пристрою для гравірування заготівок

1 2

3

4

6

5

7

1 4 2 3

5

6

Рис. 13.15(17.18).Схема сканування пучком з керуванням шириною лінії

1

4

2

3

5

Рис.13.1417.17). Схема сканування двома плоскими дзеркалами

із призволящою формою поверхні, що обробляється

[13.11] [13.12]

[13.13] [13.14]

20



a

bc

BF

1 2

3

4

5

2

4

5

X

Y

а)

б)

Рис.13.17(18.1).Засіб збільшення робочої (малодефектної) зони двох дзеркального сканера

x

y

2B=(b+c)tg2 -a[ 2-Cosec( /4 - )]-b[1-tg( /4- )]

[13.15]

21



Рис.13.18. Схеми контурного гравірування

а б в

Рис.13.19. Схема сканера на циліндричних лінзах

F

1

2

7

3 4

8

56

X

Y

ААD

D

b

b

216 ])DF(

b[РІ зр θπ

=

24 D/РIсерр π=

2

24

)F(

b

І

І

р

зр

θπ=

Для b =10мм, F = 40; θ = 0,002 це співвідношення: 2×104.

[13.16]

22



1

Vx

5

Vy

6

2

3

Рис.13.20(18.3).Сканер в декартових координатах на циліндричних лінзах

[13.16]

23



А

А

А А

Рис.13.21. Схема опромінення для формування об'ємногосліду діяння променя на поверхню заготовки

1

2

34

5

F

F

Об'ємне гравірування на виробах ізтермопластмас

1. Потрібне значення коефіцієнта

Бугера – Ламберта:

2. Глибина заглиблення каустики:

3. Фокусна відстань об'єктиву:

4. Робоча швидкість гравірування:

пл

плpp

р Lk

WсB

⋅⋅⋅

=α=α

P

Wd

aF

плp

р ⋅⋅⋅π

−≤∆4

ln1

20

1

0

21

4−

−

⋅π⋅∆⋅≤ dW

PFDF

плp

00

4

LFd

PV

⋅∆⋅⋅π⋅≤

(за умови В < 0,1)

Рис. 13.22. Приклад об’ємного гравірування опуклої написи наповерхні заготовки із акрилу

[13.17]

24


13.3. Пристрої для гравірування малюнка за комбінованою схемою

Y

X

1

2

3

4

5

6

7Y

X

Рис.13.23(18.5).Схема комбінованого гравірування з мозаїчним дзеркалом

[13.18]

25



4

19 119.5*

39*

50

53

85

21

3

2

3

15

19

55

61

A A O4.3p6

45

A-A

50

4отв.

40

4050 O

5

M1:1

КлейБФ-2ГОСТ763-74ГОСТ14806-80-Н1-ПЗ0.5

0.0005

Рис.13.23К. Мозаїчне дзеркало з приводом від крокового двигуна для оптичної системи СОК-1

26



1 2

4 3

5

6

б).

Рис.13.24(18.4).Схеми комбінованого гравірування

а

7

68

4 5

9

321

б

[13.19] [13.20]

27


Контрольні запитання та завдання1. Навести схеми пристроїв, що працюють за методом копіювання, з

маскою на поверхні заготовки.2. Навести порівняльні характеристики гравірування скануванням пучка

випромінювання та копіюванням малюнка маски. Області застосуваннякожного з методів. Навести схеми пристроїв.

3. Навести схеми пристроїв з проекційною системою гравіруваннялазерним променем.

4. Навести схеми пристрою - сканеру на циліндричних лінзах длягравірування надписів.

5. Навести схеми пристроїв для гравірування зі скануванням променя.6. Надати конструкцію дзеркала у сканері гальванометричного типу, яка

дозволяє збільшити розміри зони якісного гравірування (з постійноюшириною контурної лінії). Навести схеми пристроїв.

7. Які є три схеми формування малюнків на поверхні заготовки? Навестиобласті їх використання в залежності від особливостей схем пристроїв.

8. Навести проекційні схеми пристроїв для гравірування. Які є засобиоперативного керування змістом малюнка, що наноситься? Навестисхеми пристроїв.

9. Навести схеми пристроїв для сканування пучка випромінювання уопераціях гравірування малюнка.

10. Навести схему пристрою для нанесення малюнку на складну заформою поверхню заготовки з високою якістю контурної лінії.

11. Навести схеми пристроїв для комбінованого гравірування малюнків наповерхні заготовки.

28


12. Розробити сканер в декартових координатах на двох циліндричнихлінзах з ручним та механізованим приводом.

13. Навести схеми пристроїв з комбінованою системою гравірування.14. Які технологічні схеми обробки застосовуються в операціях лазерного

поверхневого гравірування? 15. Які технологічні переваги має метод формування малюнка його

копіюванням з маски?16. Якими засобами можна підвищити гнучкість технологічної операції

гравірування методом копіювання? Навести схеми пристроїв.17. В яких випадках застосовується гравірування методом копіювання

маски при розташуванні останньої на поверхні заготовки? Навестисхеми пристроїв.

18. Навести схему обробки і пристрою для поверхневого гравіруваннячерез маску на поверхні заготовки при значній довжині малюнку.

19. Навести схему пристрою для поступового перенесення малюнка змаски, розташованій на поверхні заготовки, при масовому виробництвіпростих за формою виробів.

20. За яким алгоритмом визначають режими опромінення та параметриконструкції пристрою для поступового переносу малюнку маски, розташованій на заготовці? Виконати розрахунок необхіднихпараметрів обробки для формування малюнку розмірами b×l = 20 ×40мм на поверхні заготовки із ебоніту b×l = 40 × 100мм (Wризаг = 103Вт/см2) на ЛТУ з Е ∈2 – 30Дж, t ∈ 1,5 ÷ 8,0мс, θ = 4.10-3рад, Dл = 10мм).

21. Якими перевагами володіє схема гравірування з контурним відноснимпереміщенням пучка лазерного випромінювання та заготовки? Наведітьсхеми пристроїв.

22. Навести варіанти технологічних схем операцій з координатнимпереміщенням пучка випромінювання по поверхні плоскої заготовки ісхеми пристроїв.

29


23. Якою доробкою сканера гальванометричного типу можна збільшитиполе малюнку, в межах якого зберігається стабільність шириниконтурної ліній? Навести схеми пристроїв.

24. Які додаткові свободи координатного переміщення повинен матигравірувальний пристрій для нанесення малюнка на не плоскі поверхні? Навести схему ЛТУ.

25. За якими алгоритмами відносного переміщення пучка випромінюваннята заготовки можна формувати малюнка шляхом обходу його контуру?

26. Навести схеми реалізації комбінованого метода формування малюнка. Які переваги методів його гравірування копіюванням і контурнимобходом мають ці схеми?

27. Який механізм формування контурної лінії можна реалізувати привикористанні пучків лазерного випромінювання з об’ємним характеромпоглинання його енергії матеріалом заготовки? Навести схемупристрою.

28. За яким алгоритмом можна визначити параметри гравірування дляформування об’ємного сліду діяння пучка випромінювання на деякіпластмаси?

30


13.1. Заявка Японії №57-202992, В23К 26/06, оп. 13.12.1982р.13.2. Заявка Японії №63-2578, В23К 26/00, оп. 07.01.1988р.13.3. Котляров В. П. Лазерна технологія в поліграфії. В.П. Котляров,

П.О.Киричок - Київ : НТУУ «КПІ» ВПІ ВПК «Політехніка». – 2012. –324 с. : іл. ; 20 см. – Бібліогр.: с. 317-323. – Пред. показ.: с. 312–316. – 500 екз. – ISBN 978-966-622-494-4

13.4. Патент 42237 України, МПК7 В23К 26/08. Установка для лазерногогравіювання [Текст] / В. П. Котляров (Україна), Е. Вахдатінія (Іран) ; заявник та патентовласник НТТУ «КПІ» –№ u 2009 01024 ; заявл. 09.02.09 ; опубл. 25.06.09, Бюл. №12. – 3 с. : іл..

13.5. Eval. Еng.,1984, 23, №8 C.8813.6. Заявка Японії №63-80985, В23К 26/00, оп. 11.04.1988р.13.7. Заявка Японії №63-40691, В23К 26/00, оп. 22.2.1988р.13.8. Заявка Японії №63-76783, В23К 26/00, оп. 07.04.1988р.13.9. Заявка Японії №63-40690, В23К 26/00, оп. 22.02.1988р.13.10. Заявка Японії №63-84786, В23К 26/00, оп. 15.04.1988р.

31


13.11. Заявка Японії №55-45537, В23К 26/00, оп. 31.03.1980р.13.12. Патент 2350933 ФРН, В23К 26/02, оп. 05.04.1980р.13.13. Заявка Японії №58-205690 В23К 26/04, оп. 30.11.1983р.13.14. А.с. 1176525 СРСР, МКІ3 В26К 26/00. Установка для лазерної

обробки [Текст] / В.П.Котляров, В.С.Коваленко, М.І.Анякін (СРСР), №3717289/25-27; заявл. 05.02.1984р., (без публ.)

13.15. А.с. 1197277 СРСР, МКІ3 В26К 26/00. Установка для лазерноїобробки [Текст] / В.П.Котляров, В.С.Коваленко, М.І.Анякін (СРСР), №3717290/25-27; заявл. 27.01.1984р., (без публ.)


13.17. Патент 51707 України, МПК7 В23К 26/00. Спосіб лазерногогравіювання [Текст] / В.П. Котляров, Є.О. Лавриненков (Україна), Х. Моллабаші (Іран) ; заявник та патентовласник НТТУ «КПІ» –№ u 2010 01754 ; заявл. 10.02.10 ; опубл. 26.07.10, Бюл. №14. – 3 с. : іл.


13.19. Патент 4803336 США, В23К 26/00, оп. 07.02.1989р.13.20. Заявка Японії №63-299818, В23К 26/06, оп. 01.12.1988р.

Documents

Презентація 9ltft.kpi.ua/documents/SELTO/SELTO-lec-16-18.pdfПрезентація 9 Лекції16-18 Тема 12. Технологічнеоснащенняопераційлазерного