CC BY
4УДК 627.7
Сердюков Е.Д.
аспирант кафедры станков Московский государственный технологический институт «Станкин»
(г. Москва, Россия)
ПОГРЕШНОСТИ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ НА СТАНКЕ С ЧПУ
Аннотация: в работе представлено исследование погрешностей при резке на лазерном станке с ЧПУ. Представлен анализ колебаний в станке и отдельных его частях, при помощи вибродиагностики были найдены частоты, передающиеся на исполнительны орган станка.
Ключевые слова: лазерная резка, вибрации, погрешности резки, лазерный станок
ЧПУ.
Технологии лазерной резки и раскроя разнообразных материалов все шире применяются в различных отраслях промышленности. Повышаются требования к производительности и точности станков, реализующих эти технологии. Однако, при повышении скоростей подачи возникает волнистая поверхность, особенно при изменении направления движения лазерной головы по осям Х и У. На рис. 1 представлены примеры образования волнистости при резке фанеры (а) и стального квадрата размером 5х5 мм (б).
1658
а б
Рис. 1 Волнистость поверхности при лазерной резке фанеры (а) и стали (б).
Резка квадрата производилась на станке с ЧПУ Optimum Tube с подачей 1400 мм/мин и ускорением 0.98 мм/с2 (0.1g). При заданном ускорении установившееся значение подачи будет после прохождения пути 0,56 мм. С помощью микроскопа NORGAU NVM-3020 был измерен период волны на поверхности детали от точки установившегося движения, который составил 1,78 мм по координате Х и 2,68 мм по координате У. При подаче 1400 мм/мин (23,3 мм/с) частота волны на гранях квадрата составляет 13,1 Гц по оси Х и 8,7 Гц по оси У.
Предположения, что на волнистость оказывают влияние привода перемещения по координатам не подтвердились, поскольку записи вибраций при движении головки не имели спектральных составляющих с полученными частотами и основные вибрации от приводов были значительно выше частот волнистости поверхности.
Предположения о колебаниях лазерной головки на собственных частотах упругой системы проверялись по методике [1] следующим образом. Датчики вибраций (акселерометры) крепились на корпусе головки в направлении осей Х и У. Динамометрическим молотком наносились удары по корпусу головки отдельно по тем же осям. Сигналы с динамометрического молотка и датчиков вибраций регистрировались, оцифровывались и обрабатывалисть с помощью программ, разработанным в МГТУ «Станкин» [2]. Результатом были
1659
амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) упругой системы станка по упомянутым осям (рис. 2 и 3).
Рис. 2. АЧХ по виброперемещению лазерной головки по оси Х-Х
Рис. 3. АЧХ по виброперемещению лазерной головки по оси У-У
Анализ АЧХ показывает, что частотная составляющая 9,11 Гц близка к частоте волнистости 8,7 Гц, возможно на этой частоте и происходят колебания лазерной головки по оси У. Эта гипотеза требует подтверждения другими методами исследования.
Частота волнистости 13,1 Гц на АЧХ по оси Х в явном виде не проявилась.
Возможно причиной волнистости по оси Х являются качательные колебания лазерной головки. Проверка этого предположения требует более тщательного исследования, а именно определения форм колебаний каретки с лазерным модулем.
1660
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Кочинев Н.А., Сабиров Ф.С. Измерение динамических характеристик станков методом импульсного нагружения // Измерительная техника. 2009, № 6, с. 39-41;
2. Кочинев Н.А., Сабиров Ф.С., Козочкин М.П., Ривкин А.В., Садовова Ю.А., Григорьева Е.Ю. Программный комплекс обработки и анализа вибрационных сигналов ExpDynaPro // Св-во о госрегистрации программы для ЭВМ № 2015610599. Зарегистрировано в госреестре 14.01.2015.
Serdyukov E.D.
Moscow State Technological Institute «STANKIN» (Moscow, Russia)
ERRORS OF LASER CUTTING ON A CNC MACHINE TOOL
Abstract: paper presents a study of errors in laser cutting on a CNC laser machine. The analysis of vibrations in the machine tool and its separate parts is presented, frequencies transmitted to the machine tool actuator were found by means of vibrodiagnostics.
Keywords: laser cutting, vibrations, cutting errors, CNC laser machine.
1661
