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CAM-NC-Datenkette für die Laserbearbeitung von Freiformflächen mit simultaner Bewegung mechanischer Achsen und galvanometrischem Laserscanner

ISBN: 978-3-86359-644-6

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Kurzübersicht

Im Rahmen dieser Arbeit wir ein Verfahren entwickelt, um eine 5-Achs-Werkzeugmaschine mit einem Laserscanner zu synchronisieren, um Freiformflächen mit hoher Präzision und Geschwindigkeit unterbrechungsfrei bearbeiten zu können. Durch diese Simultanbearbeitung können selbst komplexe Flächen mittels Laserpolieren ohne sichtbare Ansätze bearbeitet werden und für das Laserstrukturieren ergibt sich eine Steigerung der Flächenrate von bis zu 30 Prozent.

CAM-NC-Datenkette für die Laserbearbeitung von Freiformflächen mit simultaner Bewegung mechanischer Achsen und galvanometrischem Laserscanner

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Details

Um Freiformflächen mit hoher Geschwindigkeit und Präzision mittels Laserstrahlung bearbeiten zu können, werden in der Praxis galvanometrische Laserscanner mit einem mechanischen Achssystem (z. B. 5-Achs-Werkzeugmaschine) kombiniert. In bisherigen Lösungen erfolgt die Bearbeitung allerdings bei stehenden mechanischen Achsen, weshalb die Fläche vorher in mehrere Teilflächen aufgeteilt werden muss, die sequentiell nacheinander bearbeitet werden. Dadurch ist eine unterbrechungsfreie Bearbeitung nicht möglich, was sich beim Laserpolieren negativ auf die Oberflächenqualität auswirkt und beim Laserstrukturieren erhöhte Nebenzeiten durch wiederholtes Positionieren des Werkstücks relativ zum Laserscanner mit sich bringt.
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine durchgängige CAM-NC-Datenkette inklusive entsprechender Software zur Bahnplanung entwickelt, bei der eine unterbrechungsfreie simultane Bewegung eines Laserscanners und einer 5-Achs-Werkzeugmaschine ermöglicht wird. Die Bewegung wird vorher über einen Dynamikfilter auf beide Systeme aufgeteilt. Dieses Verfahren der Simultanbearbeitung beruht auf einer präzisen Vorhersage der Bewegung der Werkzeugmaschine sowie einer Synchronisierung über einfache digitale Signale und ist somit ohne zusätzliche Hardware nutzbar.
Außerdem werden weitere Defizite bisheriger proprietärer Datenketten beseitigt. Hierbei stehen vor allem ein optimierter CAM-NC-Datenfluss und eine prozessunabhängige Umsetzung im Vordergrund. Ein optimierter CAM-NC-Datenfluss erlaubt es, NC-Programme unabhängig von der Kinematik und der Werkstückposition zu erstellen. Im Rahmen dieser Arbeit wird dies mit Hilfe einer zusätzlichen sechsten virtuellen Achse auf Seite der Werkzeugmaschine realisiert. Dadurch ist auch die Nutzung eines Messsystems zur automatisierten Erfassung der Position und Orientierung des zu bearbeitenden Werkstücks möglich. Außerdem wird ein Steuerungskonzept entwickelt, bei dem der Laserscanner steuerungstechnisch in die NC-Steuerung der Werkzeugmaschine eingebunden und damit eine prozessunabhängige Ablaufsteuerung ermöglicht wird.
Untersuchungen zur Bahngenauigkeit der Simultanbearbeitung zeigen, dass diese für die Prozesse Laserpolieren und Laserstrukturieren ausreichend ist. Für das Beispiel des Laserpolierens wird außerdem die gesamte Datenkette inklusive Simultanbearbeitung und virtueller Achse im industriellen Einsatz getestet, wobei die in dieser Arbeit entwickelte Software zur Bahnplanung und Steuerung zur Anwendung kommt.

Zusatzinformation

Autor Flemmer, John
ISBN/Artikelnr. 978-3-86359-644-6
Gewicht 0.206 kg
Erscheinungsdatum 08.08.2018
Lieferzeit 3-4 Tage
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