Nghiên cứu tối ưu kết cấu máy khắc laser CO₂ sử dụng công nghệ CNC = Research on optimizing the structure of a CO₂ laser engraving machine using CNC technology

Abstract

Bài báo trình bày nghiên cứu thiết kế và tối ưu kết cấu máy khắc laser CO₂ sử dụng công nghệ CNC nhằm nâng cao độ chính xác, tốc độ gia công và độ ổn định vận hành. Trên cơ sở khảo sát các máy laser CO₂ công suất nhỏ hiện có, hệ thống được thiết kế gồm bốn phần chính: hệ cơ khí, hệ quang học, hệ điều khiển CNC và hệ thống làm mát. Kết cấu khung máy được tối ưu bằng mô phỏng số nhằm tăng độ cứng vững, giảm rung động và ổn định nhiệt. Máy có kích thước tổng thể 1000×1000×500 mm, vùng làm việc 600×600×200 mm, sử dụng ống laser CO₂ công suất 40W, bước sóng 10,6 μm. Kết quả mô phỏng và thử nghiệm cho thấy kết cấu sau tối ưu đảm bảo điều kiện bền, giảm khối lượng khoảng 12%, độ chính xác gia công đạt 0,01 mm, tốc độ khắc tối đa 500 mm/s và vận hành ổn định trong dải nhiệt độ 25-30°C. Kết quả khẳng định tính khả thi và hiệu quả của giải pháp ứng dụng cho đào tạo và sản xuất quy mô vừa và nhỏ.