NGHIÊN CỨU TỐI ƯU KẾT CẤU MÁY KHẮC LASER CO2 SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ CNC

Tóm tắt

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.

 

Title

RESEARCH ON OPTIMIZING THE STRUCTURE OF A CO2 LASER ENGRAVING MACHINE USING CNC TECHNOLOGY

Abstract

This paper presents a study on the design and optimization of a CO₂ laser engraving machine using CNC technology to improve accuracy, processing speed, and operational stability. Based on a survey of existing small-power CO₂ laser machines, the system is designed with four main parts: mechanical system, optical system, CNC control system, and cooling system. The machine frame structure is optimized using numerical simulation to increase rigidity, reduce vibration, and improve thermal stability.

The machine has overall dimensions of 1000×1000×500 mm, a working area of 600×600×200 mm, and uses a 40W CO₂ laser tube with a wavelength of 10.6 µm. Simulation and testing results show that the optimized structure ensures durability, reduces weight by approximately 12%, achieves machining accuracy of 0,01 mm, a maximum engraving speed of 500 mm/s, and stable operation within a temperature range of 25÷30°C. The results confirm the feasibility and effectiveness of the proposed solution for training and small-scale production.