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

Flemmer, John; Witt, Gerd; Poprawe, Reinhart

doi:10.18154/RWTH-2018-226292

CAM-NC-Datenkette für die Laserbearbeitung von Freiformflächen mit simultaner Bewegung mechanischer Achsen und galvanometrischem Laserscanner = CAM-NC Data Chain for Laser Processing of Freeform Surfaces with Simultaneous Movement of Mechanical Axes and Galvanometric Laser Scanner

Flemmer, John^RWTH*

2018

VerantwortlichkeitsangabeJohn Flemmer

Ausgabe1st. ed

ImpressumAachen : Apprimus Verlag 2018

Umfang1 Online-Ressource (II, 114, A-11 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

ISBN978-3-86359-644-6

ReiheErgebnisse aus der Lasertechnik

Dissertation, RWTH Aachen University, 2018

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Poprawe, Reinhart (Thesis advisor) ; Witt, Gerd (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2018-07-02

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2018-226292
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/729268/files/729268.pdf
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/729268/files/729268.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Lehrstuhl für Lasertechnik (418710)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Laserbearbeitung (frei) ; Freiformflächen (frei) ; Simultanbearbeitung (frei) ; CAM (frei) ; Datenkette (frei) ; Steuerung (frei) ; 3D (frei) ; Synchronisierung (frei) ; Werkzeugmaschine (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Galvanometrische Laserscanner ermöglichen eine hohe Prozessgeschwindigkeit für die Lasermaterialbearbeitung. Allerdings besitzen sie ein eingeschränktes Arbeitsvolumen und müssen für die 3D Bearbeitung mit einem mechanischen Achssystem kombiniert werden. Für die Mikro-Oberflächenbearbeitung (z. B. Laserpolieren, Laserstrukturieren) wird ein Laserscanner mit einer 5-Achs-Werkzeugmaschine kombiniert, um Freiformflächen mit hoher Dynamik und Präzision bearbeiten zu können. Bisher ist kein Verfahren bekannt, bei dem eine simultane Bewegung dieser beiden Systeme mit hoher Präzision realisiert wird. 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. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer durchgängigen CAM-NC-Datenkette, bei der eine solche Simultanbearbeitung möglich ist. Die Aufteilung der Bewegung auf beide Systeme findet dabei über einen im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Algorithmus statt. Um das NC Programm von der Werkstückposition und Kinematik zu entkoppeln, wird zusätzlich eine CAM Programmierung in Werkstückkoordinaten durch Integration einer sechsten virtuellen Achse in die Werkzeugmaschine realisiert. Für das Beispiel des Laserpolierens wird die gesamte Datenkette im industriellen Einsatz getestet, wobei die in dieser Arbeit entwickelte Software zur Bahnplanung und Steuerung zur Anwendung kommt.

Galvanometric laser scanners enable a high process speed for laser material processing. However, they have a limited working volume and must be combined with a mechanical axis system for 3D processing. For micro-surface processing (e.g. laser polishing, laser structuring) a laser scanner is combined with a 5-axis machine tool to process free-form surfaces with high dynamics and precision. So far, no method is known in which a simultaneous movement of these two systems is realized with high precision. This means that processing without interruption is not possible, which has a negative effect on the surface quality during laser polishing and increases non-productive times during laser structuring by repeatedly positioning the workpiece relative to the laser scanner. The aim of this work is the development of a continuous CAM-NC data chain, in which such a simultaneous processing is possible. The distribution of the movement to both systems takes place via a filter algorithm. In order to decouple the NC program from the workpiece position and kinematics, a CAM programming in workpiece coordinates is realized by integrating a sixth virtual axis into the machine tool. For the example of laser polishing, the entire data chain is tested in industrial applications using the software that has been developed for path planning and control.

OpenAccess:
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