Технология и оборудование гравировальной установки

ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ГРАВИРОВАЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Гравировальные станки предназначены для нанесения графических изображений на различные изделия.  Возможна  гравировка на различных материалах       (дерево, стекло и др.) Источником исходного изображения может быть фотография, рисунок, картина или компьютерный файл. С помощью компьютерной программы исходное изображение легко доводится до вида, необходимого заказчику. Достигается стопроцентное соответствие оригиналу.

На рисунке 1 приведена конструкция лазерного сканирующего устройства с однолучевой записью формной пластины. Устройство работает следующим образом. Формная пластина 16 закрепляется на барабане 15, который вращается с частотой 240…600 об/мин, установлен на станине 14 и вращается электродвигателем 12 через механизм привода 13. На одном валу с барабаном 15 расположен оптоэлектронный преобразователь угловых перемещений в цифровой код 11. Вдоль образующей барабана на станине установлен ходовой винт 9, на валу которого расположен шаговый электродвигатель 10. При работе шагового электродвигателя 10 ходовой винт 9 вращается, за счет чего каретка 7 с записывающей головкой, содержащей фокусирующую линзу 6 и зеркало 3, перемещается вдоль образующей барабана. В качестве источника излучения используется твердотельный YAGлазер 1, работающий в ИКдиапазоне спектра на длине волны 1,064 нм с выходной мощностью 1520 Вт и оснащенный системой охлаждения 8. Лазерный луч модулируется акустооптическим модулятором 2 и далее через систему зеркал 3, диафрагму 4, телескоп 5 попадает на линзу 6, которая фокусирует его в пятно малого размера на поверхности формной пластины, закрепленной на вращающемся барабане 15. Развертка по строке осуществляется вращением барабана и контролируется оптоэлектронным преобразователем угловых перемещений 11, а развертка по кадру — вращением (с помощью шагового электродвигателя 10) прецизионного ходового винта 9, по которому движется каретка 7 записывающей головки. На основании анализа технологического процесса можно сделать вывод, что электродвигатель работает в длительном режиме с реактивным моментом статического сопротивления и обеспечивает диапазон регулирования скорости D=10. Для получения требуемого качества записи печатных форм необходимо обеспечить точную фокусировку лазерного луча в точке его падения на поверхность формной пластины, расположенной на барабане. На геометрические размеры точки оказывают влияние погрешности, появившиеся  при изготовлении барабана и при его установке. Более всего на это влияют отклонения барабана от идеальной формы и эксцентриситет, из-за чего при вращении барабана расстояние от поверхности формной пластины до записывающей головки изменяется на величину, что приводит к расфокусировке лазерного луча. В связи с этим современные формовыводные устройства оснащены системой автоматической фокусировки пятна лазерного излучения на поверхности формного барабана.

Рисунок 1 − Лазерное гравировальное устройство для записи формных пластин на внешней поверхности барабана

Рисунок 2 - Схематично изображена принципиальная схема гравировальной установки (вид сверху) двухкоординатного сканирующего устройства

Гравировальная установка относится к обработке поверхности крупногабаритных объектов, преимущественно каменных или бетонных плит, а более конкретно к средствам для переноса изображений на плоскую поверхность объектов из твердых материалов. Гравировальная установка содержит двухкоординатное сканирующее устройство 1, размещаемое на плоской обрабатываемой поверхности 2 объекта из твердого материала, преимущественно камня или бетона, и снабженное средствами для обработки поверхности объекта, а именно: рабочим инструментом 3 с исполнительным механизмом 4 (электромагнитным, магнитострикционным, пневматическим, гидравлическим) или лазером (на чертеже не показан), а также устройством 5 управления, в качестве которого предпочтительно используется персональный компьютер, содержащий подключенные к микроконтроллеру 6 монитор 7, клавиатуру 8 и предпочтительно (как в прототипе) блок 9 считывания изображения. Первый и второй выходы микроконтроллера 6 подключены соответственно к управляющему входу исполнительного механизма 10 для перемещения по первой координате и к управляющему входу исполнительного механизма 11 для перемещения по второй координате, а третий выход микроконтроллера 6 соединен с управляющим входом средств для обработки поверхности 2 объекта, а именно, с управляющим входом исполнительного механизма 4 или с управляющим входом лазера или с управляющим входом других из числа известных средств для обработки твердых материалов.

Рисунок 3 – Фрезерно гравировальный станок

Гравировальный станок состоит из основания 1 с закрепленным на нем портальным каркасом 2 с продольными направляющими 3, по которым перемещается траверса 4. На траверсе 4 установлена поперечная направляющая 5 для перемещения каретки 6, несущей одновременно гравировальные головки 7 и 8. На каждой гравировальной головке установлен электромагнит 9 с ударным инструментом в виде керна 10. Перемещение траверсы 4 осуществляет привод 11 с кадровой разверткой копируемого оригинала, а перемещение каретки 6 с гравировальными головками 7 и 8 осуществляет привод 12 со строчной разверткой копируемого оригинала. Вертикальное перемещение инструмента, в зависимости от высоты изделия, осуществляется вращением винта рукояткой 13. Настройка требуемого зазора между керном 10 и обрабатываемой поверхностью изделия осуществляется вращением винта рукояткой 14 механизма слежения, куда входят также две скалки 15 две лапки 16, которые постоянно контактируют с обрабатываемой поверхностью. Так как гравировальная головка 8 развернута на 180  по отношению к головке 7, то лапки головки 8 смещены относительно керна в направлении движения траверсы для непрерывного скольжения по необработанной поверхности изделия. На скалке 15 гравировальной головки 7 установлен Г-образный рычаг 17 с возможностью вертикального перемещения в зависимости от высоты изделия и фиксацией болтом 18, а на другом конце рычага 17 закреплен ролик 19.На траверсе 4 установлен П-образный кронштейн 20, к которому крепятся пластины 21. Основание станка 1 снабжено столом 22 для размещения и крепления изделий 23 и 24. Управляющая часть станка, состоящая из компьютера и блока управления, не показана.