Приложение "ТЕХНОЛОГИИ ОБОРУДОВАНИЕ
МАТЕРИАЛЫ" к журналу "Экономика и производство"
Сафонов А.Н.
Отечественные лазерные технологические
комплексы на базе мощных СО2-лазеров
Мощные СО2-лазеры МТЛ-2, ТЛ-1,5,
ТЛ-5, ⌠Иглан■, ⌠Комета■ и др., способные работать в производственных условиях,
были созданы в нашей стране в конце 80-х годов. Многолетняя практика показала,
что положительный эффект от применения лазерных технологий достигается
только при использовании лазерных технологических комплексов (ЛТК), которые
кроме технологического лазера содержат в своем составе программируемый
манипулятор изделия и/или оптики, системы транспортировки и фокусировки
лазерного излучения, а также устройства вспомогательной технологической
оснастки.
Ниже в порядке наиболее распространенной
классификации рассмотрены ЛТК и их основные характеристики.
ЛТК на базе двухкоординатных столов-манипуляторов
изделий. Лазерные технологические комплексы данного типа разрабатывались
на базе двухкоординатных столов производства Черкасского НПО ⌠Ротор■ АП-400
с линейными двигателями, укомплектованных УЧПУ ⌠Микролид 20-1Л■, имеющих
следующие характеристики: рабочий ход стола 400х500 мм, скорость перемещения
до 15 м/мин, точность позиционирования 20 мкм, грузоподъемность до 10 кг.
Впервые комплекс такого типа в соста-ве: лазер ЛН-1 2НО-И1 (⌠Плутон-1■),
стол АП-400, расположенный в защитной кабине, осуществлял опе-рации закалки
и маркировки поверхности штамповой оснастки. Такой же комплекс для лазерной
закалки, резки и сварки был введен в действие в Новосибирском филиале НИИХИММАШ.
Специалисты ГИЦТЛ и ВНИИЭТО совместно
с организациями станкостроительной промышленности (Киевский ВИСП, Каунасское
станкостроительное ПО) создали универсальные ЛТК на базе координатных столов-манипуляторов
изделий типа 124А,125А и 126А, осуществляющие кроме трех линейных перемещений
два вращательных. ЛТК на базе манипулятора 125А с лазерами МТЛ-2 и ТЛ-1,5
имеют следующие характеристики: диапазон линейных перемещений 630х630х400
мм, вращательные перемещения 360 град и 180 град, скорость перемещения
до 10 м/мин, грузоподъемность до 160 кг.
С целью повышения грузоподъемности
и расширения технологических возможностей на Вятском МП ⌠Авитек■ разработан
типоряд манипуляторов в виде двухкоординатных столов типа СК с техническими
характеристиками, приведенными ниже.
Лазерные технологические комплексы,
у которых перемещение обрабатываемого изделия осуществляется с помощью
роботов-манипуляторов, широкого распространения в промышленности не имеют
в связи со сложностью конструкции захватов, невысокой точностью и большими
потерями времени на вспомогательные операции.
ЛТК с манипуляторами оптики.
Большое внимание уделяется созданию ЛТК с манипуляторами оптики мостового
типа, когда обработка производится при перемещении оптики по двум линейным
координатам при неподвижном обрабатываемом изделии.
Так, были разработаны, изготовлены
и поставлены заказчикам ЛТК для раскроя листовых ма-териалов на базе лазеров
ТЛ-1,5 и рамочных роботов РБ 282 с размерами рабочей зоны 1,6х2,5 м и 3,2х6,3
м. Эти ЛТК успешно работают в Московском и Алма-Атинском инженерных центрах
по лазерной технологии, на Бирской фабрике ⌠Агидель■ и на других предприятиях.
Следует выделить ЛТК для раскроя листовых
материалов на базе лазера ТЛ-1,5 и двухкоординатного стола ЕЛП. Такие ЛТК
успешно работают в НИЦТЛ, Московском и Алма-Атинском инженерных центрах.
С учетом опыта стыковки лазера ТЛ-1,5 и стола ЕЛП в НИЦТЛ разработаны и
выпускаются ЛТК со столами собственного производства типа СР-0812 и СР-1712
с габаритами рабочей зоны 0,8х1,2 м и 1,2х1,7 м соответственно. Такими
ЛТК оснащены Научно-производственный центр ⌠Экономика и жизнь■, Московский
деревообрабатывающий комбинат ╧ 13, ряд малых предприятий.
ЛТК смешанного типа. К этому
типу ЛТК относятся комплексы, в процессе работы которых перемещается и
изделие, и оптика. Подобные ЛТК разработаны НИЦТЛ совместно с Ижевским
НИТИ ⌠Прогресс■ (ЛМС7И-1000, рабочий ход 1,2х2 м, максимальная скорость
20 м/мин, точность позиционирования 0,1 мм) и со Стерлитамакским станкостроительным
ПО (АЛТК-Р 1500, рабочий ход 1,5х2 м, максимальная скорость 15 м/мин, точность
позиционирования 0,05 мм).
Оригинальный комплекс для раскроя листовых
материалов РТМ 1502 разработан в НИЦТЛ совместно с болгарским предприятием.
Здесь по одной координате перемещается оптико-фокусирующая головка для
резки, а по другой с помощью специальной захватной системы движется лист
по неподвижному столу с шаровыми опорами.
Лазерные обрабатывающие центры (ЛОЦ)
имеют
в своем составе устройство для автоматической смены оптико-фокусирующих
головок. В состав ЛОЦ-01, разработанного в НИЦТЛ, входят портал с перемещающимся
вертикальным манипулятором, координатный стол, устройство для автоматической
смены оптико-фокусирующих головок, магазин для оптико-фокусирующих головок,
система ЧПУ с управлением по пяти координатам типа ТСУ-900М. Восемь оптико-фокусирующих
головок расположены на вращающемся столе, а крепление головок на вертикальном
манипуляторе осуществляется с помощью байонетного или цангового разъема.
Предложена конструкция вращающегося стола, имеющего светочувствительные
датчики для фиксирования оптико-фокусирующих головок в гнездах ма-газина,
а также разработана схема двухпортального ЛОЦ с повышенной производительностью.
Создан стыковочный узел ЛОЦ-01 с лазерами МТЛ-2, ТЛ-1,5, ТЛ-5М.
Гибкие производственные системы
(ГПС) с использованием лазеров обеспечивают выпол-нение многих операций
в автоматическом режиме. Предложенный в НИЦТЛ эскизный проект лазерной
ГПС отличается большими технологическими возможностями, что обусловлено
при-менением в ней четырех лазеров мощностью от 0,2 до 20 кВт и четырех
столов-манипуляторов, один из которых выполнен в виде лазерного обрабатывающего
центра.
Разработка специализированных ЛТК.
Кроме универсальных ЛТК, предназначенных для вы-полнения многих операций,
большое внимание уделяется разработке специализированных ЛТК для осуществления
одной операции в условиях массового и крупносерийного производства.
Во ВНИИЭТО и на Вятском машиностроитель-ном
предприятии разработан комплекс обору дования для лазерной наплавки шеек
коленчатых валов автомобилей и тракторов при их восстановлении. Такие ЛТК
на базе лазеров ⌠Иглан■ успешно эксплуатируются на Борском предприятии
сельхозтехники, на базе лазера ⌠Плутон■ ЛТК поставлены на Московский авторемонтный
за-вод и другие предприятия.
Кроме того, во ВНИИЭТО создан ЛТК для закалки гильз цилиндров, осуществлена
его поставка на КАМАЗ. В НИЦТЛ разработан и изготовлен опытный образец
автоматической линии для закалки колец подшипников турбобуров.
Таким образом, в нашей стране разработаны лазерные технологические комплексы
всех основных типов на базе мощных СО2-лазеров. В настоящее
время первоочередными являются задачи повышения их надежности, качества
и эффективности эксплуатации, конкурентоспособности.
|