Роботизированный лазерный комплекс для обработки промышленных материалов с использованием волоконного лазера

(диплом I степени в номинации «Лазерное оборудование и технологии для обработки промышленных материалов»)

В.П.Вейко, А.А.Петров, СПб ИТМО С.Г.Горный, ООО «Лазерный центр», С.Петербург А.К.Лозовой, Е.П.Маркин, С.Н.Смирнов, Ю.Г.Яхонтов, СЗЛРЦ, С.Петербург

В последние годы среди специалистов пристальный интерес, а часто и дискуссии вызывает волоконный лазер. Это вполне естественно для новой техники, хотя вряд ли можно подвергнуть сомнению ряд существенных преимуществ этих лазеров:

• большой ресурс работы;
• отсутствие промежуточных зеркал для передачи излучения к рабочей головке;
• высокая энергетическая эффективность (КПД до 30%.);
• возможность наращивания мощности;
• возможность реализации режима дистанционной обработки;
• компактность;
• минимальные затраты на обслуживание и эксплуатацию;
• универсальность (оперативная перестройка с одного технологического процесса на другой).

В то же время, необходимо отметить недостаточность данных по технологическим особенностям применения волоконных лазеров. Специалисты справедливо отмечают, что нельзя механически переносить опыт применения традиционных лазеров на волоконные. Существует также дефицит информации о технологических комплексах с применением новых лазеров. Незначительное количество публикаций на эти темы объясняют тем, что еще не закончился период тестирования волоконных лазеров в разных технологических центрах.
Тем не менее, уже имеющиеся сведения показывают, что перспективными областями применения таких лазеров являются:

• резка (в т.ч. трехмерная);
• сварка;
• маркировка;
• перфорация;
• закалка и наплавка;
• очистка поверхностей.

Полагаем, что это далеко не полный перечень их возможностей.
В России разработку и выпуск комплексов с волоконными лазерами ведут ряд известных компаний - «ВНИТЭП» (Дубна), «НИИ ЭСТО - Лазеры и аппаратура ТМ» (Зеленоград), НПФ «ТЕТА» (Москва), «Лазерный центр» (Санкт-Петербург), НПК «Рапид» (Воронеж), но предлагаемое ими оборудование - портального типа и предназначено только для резки.
Для сварки используется установленный в Лазерном центре Московского инженерно-физичес-кого института совместно с НТО «ИРЭ-Полюс» комплекс с роботом фирмы «Moto-man», 10-кВт волоконным лазером и сварочной ячейкой «Flex Lase Cell» фирмы «Wayne Trail Technology» (США).
Универсальное оборудование, позволяющее быстро переходить от раскроя лучом волоконного лазера трехмерных изделий к операциям лазерной сварки или лазерной наплавки, в России не представлено.
Необходимость изготовления широкой номенклатуры изделий небольшими партиями заставляет искать комплексный подход к технологической цепочке. Санкт-Петербургским государственным университетом информационных технологий, точной механики и оптики совместно с ООО «Лазерный центр» и Лазерным региональным северо-западным центром проведены работы по созданию роботизированного технологического комплекса для трехмерной обработки материалов с применением волоконного лазера (его технические характеристики приведены в табл.1)

Табл.1 Технические характеристики комплекса

Рис.1 Робот «Kawasaki» серии FA06E с контроллером D40

Цели разработки:

• создание лазерного технологического комплекса на базе волоконного лазера для трехмерной обработки материалов;
• определение технологических возможностей волоконных лазеров в области резки, сварки, термообработки и наплавки;
• адаптация комплекса к реальным производственным условиям;
• оснащение Учебно-производственного центра «Лазерные технологии» СПбГУ ИТМО современным лазерным технологическим оборудованием, отвечающего сегодняшним требованиям к подготовке специалистов.

В состав роботизированного лазерного комплекса входят:

• иттербиевый волоконный лазер модели ЛС-2 производства НТО «ИРЭ–Полюс»;
• промышленный робот компании «Kawasaki» серии FA06E с контроллером D40 (рис.1);
• холодильная машина (разработка ООО «СП «ЛАЗЕРТЕХ»;
• опт. головка фирмы «Scansonic» BO-FYQG-1,3;
• система подачи газов (охлаждающих, защитных) в ручном и автоматическом режиме (разработка ООО «СП «ЛАЗЕРТЕХ»).

В целях обеспечения безопасности обслуживающего персонала робот, манипулирующий лазерным лучом, установлен в отдельном помещении. При включенном лазерном излучении доступ в рабочую зону к роботу закрыт. Наблюдение за технологическим процессом ведется с помощью системы видеонаблюдения или через окно, изготовленное из специального защитного стекла.

Модульный подход при создании комплекса позволяет в зависимости от поставленных задач использовать волоконные лазеры мощностью 400 Вт, 2 кВт или 5 кВт, а также сменные оптические головки «Scansonic BO-FYQG-1,3», «Precitec НР 1,5», «RAYLASE».

Рис. 2 Образцы резки латуни и алюминия.

На роботизированном лазерном комплексе отработаны стабильные режимы резки сталей, алюминиевых и медных сплавов (рис.2).
В настоящее время ведутся работы по изучению процессов сварки и термообработки. В табл.2 приведены некоторые параметры технологических процессов.

Табл.2  Некоторые параметры технологических процессов

Роботизированный технологический комплекс, оснащенный волоконным лазером, смонтирован на производственной базе ООО «СП «Лазертех» по адресу С.Петербург, Коломяжский пр., 10.

Источники

• статья Роботизированный лазерный комплекс для обработки промышленных материалов с использованием волоконного лазера на сайте Лазерной ассоциации.
• PDF - версия на сайте компании ЛАЗЕРТЕХ

Видео: работа роботизированных лазерных комплексов

Лазерная маркировка и прошивка отверстий:

Лазерная резка:

Лазерная резка:

 

Взаимодействие двух роботов для операций по лазерной обработке:

 

Весь видеоархив >>>

Похожие материалы

• Роботизированные лазерные комплексы
• Роботизированные решения - 3d-технологии с применением 6-ти координатных роботов
• Открытие Учебно-производственного лазерного центр в Санкт-Петербургском университете информационных технологий, механики и оптики (ИТМО).

Робитизированные лазерные комплексы комплексного применения
Тел.: 8-800-5555-620 звонок по России бесплатный