Модернизация конструкции корпуса лазерной головки с учетом возможностей аддитивного оборудования

Рассматривается вопрос усовершенствования конструкции корпуса лазерной головки для обеспечения ее компактности с учетом возможностей аддитивного оборудования, позволяющего изготовить более конструктивно сложные детали корпуса из пластика. Изготовление такого корпуса лазерной головки из пластика позволяет снизить его материалоемкость по сравнению с корпусом, изготовленным из алюминиевого сплава Д16. Дополнительно снизить материалоемкость пластикового корпуса предлагается за счет введения в его конструкцию специальных выборок и ребер жесткости. С использованием CAE-модуля CAD/CAM-системы SolidWorks был проведен сравнительный анализ прочности и жесткости вариантов конструкции корпуса, собранного из деталей с выборками и ребрами жесткости, а также без них. Результаты моделирования процесса деформации показали, что возможна замена материала деталей корпуса из алюминиевого сплава на пластик и что снижение материалоемкости и изменение конструкции корпуса не приводит к потере его прочности и жесткости, вызывающей недопустимое отклонение лазерного луча от вертикали, т.е. не отражается на функционировании лазерной головки. Предлагается внедрить такую лазерную головку в состав вертикального обрабатывающего центра, чтобы наряду с традиционными способами обработки заготовок из различных материалов методом резания на нем была доступна широкая гамма различных видов лазерной обработки. Это позволит не только расширить технологические и функциональные возможности такого оборудования с числовым программным управлением и сократить время изготовления продукции, но и улучшить технологические, точностные и функциональные характеристики производимого изделия.

1. Модернизация обрабатывающих центров посредством интерграции в их состав лазерных систем / А. Д. Николаев, П. А. Пьяе, К. П. Помпеев, О. С. Васильев // Современное машиностроение: Наука и образование: Материалы 7-й Междунар. науч.-практ. конф. / Под ред. А. Н. Евграфова и А. А. Поповича. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2018. С. 506—515.

2. Картавцев И. С. Расширение функциональных возможностей у ЧПУ токарного станка по расчету параметров процесса текущего контроля и подналадки оборудования // Современное машиностроение. Наука и образование: Материалы 3-й Междунар. науч.-практ. конф. / Под ред. М. М. Радкевича и А. Н. Евграфова. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2013. С. 905—914.

3. Nikolaev A. D., Pyae P. A., Pompeev K. P., Vasilev O. S. Laser processing systems in machines with numerical control // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2019. Vol. 1, N 378.

4. Внедрение систем лазерной обработки в состав многооперационных обрабатывающих центров / А. Д. Николаев, К. П. Помпеев, П. А. Пьяе, О. С. Васильев, С. Г. Горный // Металлообработка. 2019. Т. 113, № 5. С. 26—33.

5. Петкова А. П., Ганзуленко О. Ю. Технологические аспекты маркировки изделий машиностроения прецизионным импульсным лазером // Современное машиностроение. Наука и образование: Материалы 4-й Междунар. науч.-практ. конф. / Под ред. М. М. Радкевича и А. Н. Евграфова. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2014. С. 1177—1187.

6. Vasilev O. S., Ruzankina J. S. Laser forming micro geometric structures on the surface of roller rolling mill // J. of Physics: Conf. Series. 2016. Vol. 1, N 735.

7. Olt J. J., Maksarov V. V., Efimov A. E. Impacts of gradient structure on the dynamic characteristics of machining process system // 29th DAAAM Intern. Symp. on Intelligent Manufacturing and Automation. 2018. Vol. 1, N 1. Р. 190—196.

8. Andreev A. O., Kosenko M. S., Petrovskiy V. N., Mironov V. D. Prototyping of Dental Structures Using Laser Milling // J. of Physics: Conf. Series. 2016. Vol. 1, N 691.

9. Mohd Noor Firdaus Bin Haron, Fadlur Rahman Bin Mohd Romlay. Parametric study of laser engraving process of AISI 304 Stainless Steel by utilizing fiber laser system // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 1, N 469.

10. Przestacki D., Jankowiak M. Surface roughness analysis after laser assisted machining of hard to cut materials // J. of Physics: Conf. Series 2014. Vol. 1, N 483.

11. Zeng Jie Ma, Yigang Wang, Yukun Li. Processing of Three-Dimensional Models for the Crystal Laser Engraving // Nicograph International: IEEE Conf. 2016. DOI: 10.1109/NicoInt.2016.21.

12. Лазерная установка для микроструктурирования поверхности металла с использованием волоконного лазера / О. С. Васильев, В. П. Вейко, С. Г. Горный, Ю. С. Рузанкина // Оптич. журн. 2015. Т. 82, № 12. С. 70—77.

13. Васильев О. С., Горный С. Г. Технология создания поверхностных микроструктур на листовых материалах с использованием волоконного лазера // Металлообработка. 2016. № 3 (93). С. 20—25.

14. Nasedkin Yu. V., Khmelnitsky A. K. Laser cutting of carbon fiber-reinforced plastic thin sheets // J. of Physics: Conf. Series. 2018. Vol. 1, N 1109.

15. Larin M. V., Pevzner Y. B., Grinin O. I., Lasota I. T. The use of single-mode fiber laser for welding of stainless steel thin thickness // J. of Physics: Conf. Series. 2018. Vol. 1, N 1109.

16. Efimov A. E., Timofeev D. Y., Maksarov V. V. Modeling dynamic processes at stage of formation of parts previously subjected to high-energy laser effects // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 1, N 327.

17. Maksarov V. V., Khalimonenko A. D. Quality assurance during milling of precision elements of machines components with ceramic cutting tools // Intern. Review of Mechanical Engineering. 2018. Vol. 12, N 5. Р. 437—441.

18. Maksarov V. V., Khalimonenko A. D. Forecasting performance of ceramic cutting tool // Key Engineering Materials. 2017. Vol. 1, N 736. Р. 86—90.

19. Maksarov V. V., Timofeev D. Y., Khalimonenko A. D. Machining quality when lathing blanks with ceramic cutting tools // Agronomy Research. 2014. Vol. 1, N 12. Р. 269—278.

20. Maksarov V. V., Keksin A. I. Forming conditions of complex-geometry profiles in corrosion-resistant materials // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 4, N 194.

21. Singh I., Amara Y., Melingui A., Pathak P. M., Merzouki R. Modeling of Continuum Manipulators Using Pythagorean Hodograph Curves Soft Robotics. 2018 [Электронный ресурс]: https://www.researchgate.net/publication/323955949..