Проекты

Модель мобильного лазерно-гравировального станка для выполнения работ на вертикальных поверхностях

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Приборостроение, микроэлектроника и схемотехника» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Приборостроение
Авторы работы: ГБОУ Школа «Дмитровский»
Предметы: Физика
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 18−20 апреля 2019 года

Цель

Создание модели лазерно-гравировального станка для выполнения гравировальных работ на вертикальных поверхностях.

Задачи

  1. Провести сравнительный анализ существующего оборудования и инструментов.
  2. Проанализировать сильные и слабые стороны действующего оборудования.
  3. Изучить технические характеристики, предъявляемые к лазерно-гравировальному оборудованию.
  4. Расширить функциональные возможности существующего лазерно-гравировального оборудования.
  5. Изготовить модель мобильного лазерно-гравировального станка, осуществляющего гравировку на вертикальных поверхностях.
  6. Провести проверку работы станка.

Описание

В современном станкостроении большое внимание уделяется производству станков и оборудования для выполнения лазерно-гравировальных работ. Крупное стационарное оборудование отличается множеством различных производимых операций.

Для улучшения производительности труда требуется модернизация существующего оборудования с применением новых технологий производства. Автор решил создать действующую модель лазерно-гравировального станка для проведения работ, трудновыполнимых в условиях существующего оборудования.

Работа над созданием модели лазерного станка проводилась в несколько этапов:

  1. Конструкторский этап. Определение технических параметров будущего станка и граничных показателей. Создание чертежей деталей будущего станка в программе AutoCAD. Расчёт размеров.
  2. Изготовление деталей станка из алюминия − фрезеровка на ЧПУ-станках, изготовление пластиковых деталей на 3D-принтере.
  3. Сборочный этап. Сборка рамной портальной конструкции станка, установка направляющих валов, установка штифтов, крепление ремня, крепление шаговых двигателей и наладка кинематики.
  4. Электронный этап. Сборка электроники и автоматики управления. Программирование рабочего механизма станка, тестирование программы. Наладка. Апробация. Проверка работы станка, пробная гравировка изделий.

Результат

В результате работы над проектом нами был создан мобильный лазерно-гравировальный станок, имеющий следующие технические характеристики:

Габариты − 500х500х200(мм Ш/Д/В)

Рабочее поле – 400х400 (мм Ш/Д)

Точность позиционирования − 0,1 мм

Приводы осей – ШД Nema 17 х 3шт

Лазерная головка – 5,5 Вт, 450 нм

Блок питания – 12В 30А

Потребление – 10Вт. 220В 50гц

Общая стоимость – 22 000,00 рублей

Оснащение и оборудование

  • Фрезерный станок с ЧПУ;
  • Токарный станок с ЧПУ;
  • Шаговый двигатель NEMА 17;
  • Винты М3;
  • Шарико-винтовая передача;
  • Программируемый контроллер аrduino UNO, с CNC шилдом и драйверами А4988;
  • Лазерная головка мощностью 5.5 ВТ и длиной волны 450 нм.

Перспективы использования результатов работы

В дальнейшем планируется модернизация лазерно-гравировального станка, на раму которого будут установлены крепления для возможности гравировки на вертикальных поверхностях.

Сотрудничество

МГТУ «Станкин».

Награды/достижения

Открытый городской конкурс «Инженерный старт-2018» − призёр.

Особое мнение

«Проект «Инженерный класс в московской школе» позволяет получить предметные знания и познакомиться с будущей профессией, обучаясь в школе»