Експериментальне дослідження процесу лазерного різання матеріалів з використанням робота-маніпулятора
Вантажиться...
Дата
2025
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Хмельницький національний університет
Анотація
У статті представлено результати експериментального дослідження впливу швидкості переміщення лазерної
головки на глибину різу для різних матеріалів. Актуальність дослідження обумовлена необхідністю оптимізації параметрів лазерної обробки для забезпечення високої якості кінцевої продукції та підвищення ефективності виробничих процесів.
Дослідження проводилося із застосуванням роботизованої установки, що включає 6-осьовий маніпулятор з інтегрованою лазерною головкою. Така конфігурація дозволила забезпечити стабільні умови обробки та виключити вплив людського фактора на результат. Експериментальна частина охоплювала роботу з трьома типами матеріалів: фетром, фанерою та спіненим етиленвінілацетатом. Для кожного матеріалу було проведено серію різів із різною швидкістю переміщення лазерного інструмента. Отримані результати підтвердили правильність математичної моделі, яка описує залежність глибини різу від швидкості обробки та фізичних властивостей матеріалу. Було встановлено, що зі зменшенням швидкості руху лазера глибина
різу зростає, а також виявлено відмінності в характері взаємодії лазерного променя з кожним із досліджуваних матеріалів, зумовлені їхньою щільністю, теплопровідністю та структурою. Практична значимість дослідження полягає в доведенні доцільності застосування роботизованих лазерних систем для серійного виробництва: автоматизація процесу забезпечує безперервну роботу без втручання оператора, стабільність умов обробки та можливість швидкої переналаштування параметрів в залежності від конкретних властивостей матеріалу. Отримані емпіричні моделі глибини різу можуть бути використані як основа для розробки програмного забезпечення систем автоматичного керування лазерними установками, що
сприятиме подальшій оптимізації технологічних операцій, зниженню відходів матеріалів та підвищенню продуктивності виробництва.
The article presents the results of an experimental study of the effect of the laser head movement speed on the depth of cut for different materials. The relevance of the study is due to the need to optimize the parameters of laser processing to ensure high quality of the final product and increase the efficiency of production processes. The study was conducted using a robotic system that includes a 6- axis manipulator with an integrated laser head. This configuration ensured stable processing conditions and eliminated the influence of the human factor on the result. The experimental part included work with three types of materials: felt, plywood, and foamed ethylene vinyl acetate. For each material, a series of cuts were made at different laser tool traverse speeds. The results confirmed the correctness of the mathematical model describing the dependence of the depth of cut on the processing speed and physical properties of the material. It was found that the depth of cut increases with decreasing laser travel speed, and differences in the nature of the interaction of the laser beam with each of the materials under study due to their density, thermal conductivity, and structure were revealed. The practical significance of the study lies in proving the feasibility of using robotic laser systems for mass production: process automation ensures continuous operation without operator intervention, stability of processing conditions, and the ability to quickly reconfigure parameters depending on specific material properties. The obtained empirical models of the depth of cut can be used as a basis for the development of software for automatic control systems for laser installations, which will further optimize technological operations, reduce material waste and increase production productivity.
The article presents the results of an experimental study of the effect of the laser head movement speed on the depth of cut for different materials. The relevance of the study is due to the need to optimize the parameters of laser processing to ensure high quality of the final product and increase the efficiency of production processes. The study was conducted using a robotic system that includes a 6- axis manipulator with an integrated laser head. This configuration ensured stable processing conditions and eliminated the influence of the human factor on the result. The experimental part included work with three types of materials: felt, plywood, and foamed ethylene vinyl acetate. For each material, a series of cuts were made at different laser tool traverse speeds. The results confirmed the correctness of the mathematical model describing the dependence of the depth of cut on the processing speed and physical properties of the material. It was found that the depth of cut increases with decreasing laser travel speed, and differences in the nature of the interaction of the laser beam with each of the materials under study due to their density, thermal conductivity, and structure were revealed. The practical significance of the study lies in proving the feasibility of using robotic laser systems for mass production: process automation ensures continuous operation without operator intervention, stability of processing conditions, and the ability to quickly reconfigure parameters depending on specific material properties. The obtained empirical models of the depth of cut can be used as a basis for the development of software for automatic control systems for laser installations, which will further optimize technological operations, reduce material waste and increase production productivity.
Опис
Ключові слова
RoboDK, лазерне гравіювання, роботизована система, моделювання, симуляція, робот-маніпулятор, роботизована рука, laser engraving, robotic system, modeling, simulation, robot manipulator, robotic arm
Бібліографічний опис
Експериментальне дослідження процесу лазерного різання матеріалів з використанням робота-маніпулятора / Є. Гарбар, О. Поліщук, А. Поліщук, О. Дука // Herald of Khmelnytskyi National University. Technical sciences. – 2025. – Vol. 353, Iss. 3.2. – P. 218-223.