LASER v procesech mikroobrábění monolitních řezných nástrojů

Ing. Adam ČERMÁK

Doctoral thesis

.

Anotácia:

Disertační práce LASER v procesech mikroobrábění monolitních řezných nástrojů se zabývá vývojem a integrací technologie radiálního laserového mikroobrábění pro výrobu makro-geometrických prvků, jenž jsou vytvářeny do obecných ploch monolitních řezných nástrojů. Hlavní cíl práce klade důraz na eliminaci současných nevýhod technologie laserového mikroobrábění, mezi které lze zařadit nízkou produktivitu samotné technologie a její složitou integraci do procesního řetězce výroby monolitních řezných nástrojů. Řešení takovéto komplexní úlohy je rozděleno do třech jednotlivých parciálních cílů. V první části práce je charakterizovaný návrh metodiky pro zvýšení efektivity ablačních procesů, kde je řešena produktivita mikroobrábění na základě parametrů laserového zdroje s ultrakrátkými pulsy vůči mikroobráběným řezným materiálům. Druhá část pojednává o metodickém návrhu, jenž slouží pro 3D zaměřování břitů monolitních řezných nástrojů v pracovním prostoru laserového stroje s následným velmi precisním polohováním 3D makrogeometrických prvků určených k laserovému mikroobrábění. Třetí část práce řeší návrh technologie výroby makrogeometrických prvků z pohledů strategie rozmítání laserového paprsku a procesních parametrů laseru, kde lze využít dva přístupy polohování: v režimu synchronizace kinematiky stroje a galvo-skeneru (řízení os 5+1), popř. v režimu indexace kinematiky stroje a galvo-skeneru (řízení os 2+4). V závěru práce byly ověřeny všechny autorem navržené metodiky pomoci případové studie, kde byly úspěšně evaluovány výsledky makrogeometrických úprav provedených na dvou monolitních řezných nástrojích. Na jejich obecných plochách byly aplikovány oba zmíněné přístupy polohování.

Abstract:

Dissertation thesis LASER in Micromachining Processes of Monolithic Cutting Tools deals with development and integration of radial laser micromachining technology for manufacturing of macrogeometrical features, which are manufactured into general surfaces of monolithic cutting tools. The main goal of the thesis is focused on elimination of current disadvantages of laser micromachining technology. Especially a low productivity of the technology and its complicated integration into process chain of monolithic cutting tools are solved. Due to such a complex task, this problem is divided into three individual goals. In the first part of thesis a designed methodology for increasing of the ablation process efficiency is characterized. Micromachining productivity is solved on the basis of ultra-short laser source with dependence on micromachined cutting materials. Next part of thesis deals with a methodical design, which serves for 3D targeting of cutting edges on monolithic cutting tools in the workspace of the laser machine. Very precise positioning of 3D macrogeometry features against cutting edges for laser micromachining purposes is the main benefit of this multi-axis positioning methodology. A design of manufacturing technology for creation of macrogeometrical features from the view of scanning strategy of laser beam and its process parameters is solved in the third part of thesis. Two positioning approaches during laser micromachining can be used: synchronization mode of kinematics and galvo-scanner (axis control 5+1); indexing mode of kinematics and galvo-scanner (axis control 2+4). All designed methodologies were verified by case study at the end of the thesis, where the result of macrogeometrical preparations on two monolithic cutting tools were performed and successfully evaluated. Both of these positioning approaches were applied to their general surfaces.

Kľúčové slová

laserové mikroobrábění, laserový systém, ablační procesy, precisní mikroobrábění, víceosé polování, makrogeometrické prvky

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 24. 8. 2017

Zverejniť od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 26. 10. 2017

University of West Bohemia

Faculty of Mechanical Engineering

Doctoral programme / odbor:
Mechanical Engineering / Technology of Metal Cutting