Казахский агротехнический университет

им. С.Сейфуллина

Технический факультет

Кафедра «Технологические машины и оборудование»

АНАЛИЗ ЗАВИСИМОСТИ СКОРОСТИ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ

ОТ ТОЛЩИНЫ РАЗРЕЗАЕМОГО ЛИСТА

Методические указания к выполнению лабораторной работы по

Дисциплине «Современная металлообработка», раздел «Основы технологии автоматизированного производства в машиностроении»

для студентов специальности: 6М072400 «Технологические машины и оборудование»

Составители: д. т. н., профессор Л.М. Акулович;

к.т.н., доцент С.И. Мендалиева;

к.т.н., доцент Л.Е. Сергеев

Астана 2015

Настоящая лабораторная работа предусматривает изучение студентами процесса лазерной резки различных материалов и анализ скорости лазерной резки листовых материалов различных толщин.

Цель работы:

Закрепить теоретические знания о видах лазерной резки материалов, изучить технические возможности современного технологического оборудования и проанализировать зависимость скорости лазерной резки от толщины разрезаемых листовых материалов.

Задачи работы:

1. Изучить теоретические основы лазерной резки листовых материалов.

2. Изучить технические возможности современного технологического оборудования.

3. Установить зависимость скорости лазерной резки от толщины разрезаемых листовых материалов.

4. Построить график и проанализировать зависимость скорости лазерной резки от толщины разрезаемых листовых материалов

Студент должен знать:

1. Принципы работы оптического квантового генератора (источника светового излучения) и передачи излучения.

2. Типовую структуру и компоновку раскройного комплекса.

3. Координатную систему раскройного комплекса.

Студент должен уметь:

1. Быстро читать чертежи машиностроительных деталей.

2. Анализировать траектории движения режущего инструмента в заданной координатной плоскости.

1. Основные положения

Основными технологическими процессами в машиностроении являются механическая обработка и сборка. На их долю приходится более половины общей трудоемкости изготовления машины. В ходе технологической подготовки производства (ТПП) на каждую деталь разрабатывается технологический процесс ее обработки, на каждую сборочную единицу разрабатывается технологический процесс ее сборки. Кроме этого, в ходе ТПП разрабатывают технологические процессы изготовления заготовок, термической обработки деталей, покраски изделий и т.п. В заготовительных производствах особую значимость имеют технологические процессы и оборудование для изготовления заготовок из листовых материалов.

Среди современных способов резки материалов особыми преимуществами обладает лазерная резка (рис. 1).

Рис. 1. Схема лазерной обработки:

1 – импульсная газоразрядная лампа рубинового стержня, генерирующего импульс красного цвета; 2 – диафрагма; 3 – оптическая система; 4 – защитное стекло; 5 – заготовка; 6 – источник импульсного тока; 7 – рубиновый стержень, состоящий из оксида Al₂O₃ и активированного хрома 0,05 %

Лазерная обработка основана на тепловом воздействии на поверхность заготовки 5 светового луча высокой энергии. Источником светового излучения является лазер – оптический квантовый генератор. Известно, что атом вещества находится в устойчивом состоянии, имея определенный запас энергии. Для того, чтобы вывести атом из устойчивого состояния, его возбуждают лампой 1. При подаче импульса электрического тока атомы рубинового стержня 7 излучают сразу по 2 фотона. В результате происходит цепная реакция генерации лазерного излучения. Время излучения составляет 10^-3 … 10^-5с. Подводимая энергия – 10 … 100 Дж. Так как световой луч концентрируется линзами 3, то диаметр луча составляет 0,01 мм, а плотность подводимой энергии достигает 10¹⁰ Вт/см². При этом в месте контакта луча с поверхностью заготовки возникает температура примерно 5500⁰ С, в результате чего происходит расплавление материалов и их испарение.

Способ применяется:

- для обработки чрезвычайно твердых труднообрабатываемых материалов (прошивка отверстий диаметром 0,01 … 0,5 мм в заготовках толщиной 0,1 … 6 мм, разрезка), а в последнее время используется также для вырезания сложнопрофильных контуров деталей из листового металла толщиной до 40 мм.;

- для нанесения на поверхности деталей износостойких покрытий и упрочнения поверхностей.