Novinky a události

Co je laserový řezací stroj?

V současné době je laserový řezací stroj nejoblíbenějším strojem na řezání kovů v odvětví tvářecích strojů na plech. S technologickým průlomem vláknových laserových řezacích strojů v Číně od roku 2010 dramaticky klesly ceny laserových řezacích strojů a stále více klientů si volí laserový řezací stroj namísto jiných tradičních strojů na řezání kovů, jako jsou plazmové řezací stroje. střihací stroj na plechy a řezací stroj vodním paprskem atd.

Stručný úvod do laserového řezacího stroje

Laserový řezací stroj zaostřuje laserový paprsek vyzařovaný z laseru do laserového paprsku s vysokou hustotou výkonu prostřednictvím optického systému. Laserový paprsek ozařuje povrch obrobku, čímž způsobuje jeho dosažení bodu tání nebo varu, zatímco plyn pod vysokým tlakem, který je s paprskem souosý, odfoukává roztavený nebo odpařený kov.

Jak se paprsek světla pohybuje vzhledem k obrobku, nakonec vytvoří v materiálu řezný šev, čímž se dosáhne účelu řezání.

Laserové řezání nahrazuje tradiční mechanické čepele neviditelnými paprsky světla. Vyznačuje se vysokou přesností, rychlým řezáním, neomezuje se pouze na řezné vzory, má automatické rozvržení, šetří materiál, je hladký a řezný a má nízké náklady na zpracování. Postupně zlepší nebo nahradí tradiční zařízení pro řezání kovů.

Hlavní vlastnosti laserových řezacích strojů

Mechanická část laserového kotouče nepřichází do kontaktu s obrobkem, takže během provozu nezpůsobuje škrábance na povrchu obrobku.
Rychlost řezání laserem je vysoká, řez je hladký a plochý a obecně nevyžaduje následné zpracování.
Zóna ovlivněná teplem při řezání je malá, deformace plechu je malá a řezný šev je úzký (0,1 mm ~ 0,3 mm).
Řez není mechanicky namáhán a nevznikají žádné smykové otřepy.
Vysoká přesnost obrábění, dobrá opakovatelnost a žádné poškození povrchu materiálu.
CNC programování dokáže zpracovat jakýkoli plochý výkres a řezat velké celé desky bez nutnosti forem, což je ekonomické a časově úsporné.

Princip laserového řezacího stroje

Laser je typ světla, které stejně jako jiné přirozené světlo vzniká přechodem atomů (molekul nebo iontů atd.). Od běžného světla se však liší tím, že laser spoléhá na spontánní emisi pouze po velmi krátkou dobu a následný proces je zcela určen excitačním zářením. Laser má proto velmi čistou barvu, téměř žádnou divergentní směrovost, extrémně vysokou intenzitu světla a vysokou koherenci.

Řezání laserem se dosahuje využitím energie s vysokou hustotou výkonu generované laserovým zaostřováním. Pod řízením počítače je laser vybíjen pulzy a vytváří řízený, opakující se vysokofrekvenční pulzní laser, který vytváří světelný paprsek s určitou frekvencí a šířkou pulzu. Pulzní laserový paprsek je propouštěn a odrážen optickou cestou a zaostřován na povrch zpracovávaného objektu pomocí skupiny zaostřovacích čoček, čímž vytváří jemné světelné skvrny s vysokou hustotou energie. Ohniskové skvrny se nacházejí v blízkosti zpracovávaného povrchu a při vysokých teplotách okamžitě roztaví nebo odpaří zpracovávaný materiál. Každý vysokoenergetický laserový pulz okamžitě vytvoří malý otvor na povrchu objektu. Pod řízením počítače se laserová obráběcí hlava a zpracovávaný materiál plynule pohybují vůči sobě navzájem podle předem nakresleného tvaru, čímž se objekt zpracovává do požadovaného tvaru.

Parametry procesu (řezná rychlost, výkon laseru, tlak plynu atd.) a trajektorie pohybu během řezání jsou řízeny CNC systémem a struska v místě řezu je odfoukána pomocným plynem pod určitým tlakem.

Část složení laserového řezacího stroje

Systém laserového řezacího stroje se obvykle skládá z laserového generátoru, (externích) komponent pro přenos paprsku, pracovního stolu (obráběcího stroje), skříně s numerickým řízením mikropočítače, chladiče a počítače (hardwaru a softwaru).

1) Hlavní část obráběcího stroje: Část obráběcího stroje laserového řezacího stroje, což je mechanická část, která realizuje pohyb os X, Y a Z, včetně řezací pracovní plošiny. Používá se k umístění řezaného obrobku a jeho správnému a přesnému pohybu podle řídicího programu, obvykle poháněného servomotorem.

2) Laserový generátor: zařízení, které generuje laserový zdroj světla. Pro laserové řezání, s výjimkou několika málo případů, kdy se používají YAG lasery v pevné fázi, se před rokem 2010 drtivá většina používala plynové CO2 lasery s vysokou účinností elektrooptického převodu a schopností produkovat vysoký výkon. Vzhledem k vysokým požadavkům na kvalitu paprsku při laserovém řezání nelze k řezání použít všechny lasery. Gaussův režim je vhodný pro CO2 lasery pod 1500 W, CO2 lasery s nízkým režimem mezi 100 W a 3000 W a multimódové CO2 lasery nad 3000 W. Po roce 2010, od vývoje vláknových laserů v Číně, však byl laserový řezací stroj C02 postupně nahrazován... Flaserový řezací stroj IberV současné době se vláknový laserový řezací stroj stal hlavní volbou na trhu s lasery.

3) Vnější optická dráha: refrakční zrcadlo používané k vedení laseru požadovaným směrem. Aby se zajistilo, že dráha paprsku nefunguje správně, musí být všechna zrcadla chráněna ochrannými kryty a do čoček by měl být zaveden čistý ochranný plyn s přetlakem, aby se zabránilo kontaminaci. Sada vysoce výkonných čoček zaostří paprsek světla bez úhlu divergence do nekonečně malého bodu. Obecně se používá čočka s ohniskovou vzdáleností 5,0 palce. Čočky s ohniskovou vzdáleností 7,5 palce se používají pouze pro materiály o tloušťce > 12 mm.

4) CNC systém: řídí obráběcí stroj pro dosažení pohybu v osách X, Y a Z a zároveň řídí výstupní výkon laseru.

5) Stabilizovaný zdroj napájení: připojený mezi laser, CNC obráběcí stroj a napájecí systém. Slouží především k prevenci rušení z externích elektrických sítí.

6) Řezná hlava: zahrnuje hlavně součásti, jako je dutina, sedlo zaostřovací čočky, zaostřovací zrcadlo, kapacitní senzor a pomocná plynová tryska. Pohon řezné hlavy slouží k pohonu řezné hlavy tak, aby se pohybovala ve směru osy Z podle programu, a skládá se ze servomotorů a převodových komponent, jako jsou šrouby nebo ozubená kola.

7) Ovládací konzole: slouží k ovládání celého pracovního procesu řezacího zařízení.

8) Chladicí jednotka: používá se k chlazení laserového generátoru. Laser je zařízení, které přeměňuje elektrickou energii na světelnou energii. Například plynový CO2 laser má typicky konverzní poměr 20% a zbývající energie se přeměňuje na teplo. Chladicí voda odvádí přebytečné teplo, aby se udržel normální provoz laserového generátoru. Chladicí jednotka také chladí vnější reflektor světelné dráhy a zaostřovací zrcadlo obráběcího stroje, aby byla zajištěna stabilní kvalita přenosu paprsku a účinně se zabránilo deformaci nebo explozi způsobené vysokou teplotou čočky.

9) Plynová láhev: včetně plynové láhve s pracovním médiem a pomocné plynové láhve laserového řezacího stroje, používané k doplnění technického plynu pro laserové vibrace a pomocného plynu pro napájení řezných hlav.

10) Vzduchové kompresory a skladovací nádrže: dodávají a skladují stlačený vzduch.

11) Sušička a filtr pro chlazení vzduchem: používá se k přívodu čistého suchého vzduchu do laserového generátoru a dráhy paprsku pro udržení normálního provozu dráhy a reflektoru.

12) Odsávací lapač prachu: Odsává kouř a prach vznikající během zpracování a filtruje je, aby emise výfukových plynů splňovaly normy ochrany životního prostředí.

13) Stroj na odstraňování strusky: odstraňuje zbytky materiálu a odpad vzniklý během zpracování.

Laserový generátor

CO2 plynový laser

Od zavedení laserové technologie pro řezání plechů dominovaly v letech 1995 až 2005 na trhu CO2 lasery. Zdroje světla CO2 laserů vyžadují velké množství energie k excitaci molekul dusíku, které se srážejí s molekulami CO2 (laserového plynu), což je vyvolává k emisi fotonů a nakonec vytváří laserový paprsek, který dokáže prořezávat kovy. Molekulární aktivita uvnitř rezonanční dutiny uvolňuje světlo i teplo, což vyžaduje chladicí systém pro chlazení laserového plynu. To znamená, že během procesu chlazení je třeba spotřebovat více energie, což dále snižuje energetickou účinnost.

Vláknový laser

Od roku 2010 zaznamenala technologie vláknových laserů průlom a začaly dominovat na trhu s laserovým řezáním. Stroje využívající vláknové lasery mají menší rozměry a objem laserového zdroje a chladicího systému je také menší; není zde žádný laserový plynovod a není třeba nastavovat čočky. Vláknové laserové zdroje s výkonem 2 kW nebo 3 kW vyžadují pouze 50% energie oproti 4 kW nebo 6 kW CO2 laserovým zdrojům k dosažení stejného výkonu s vyšší rychlostí, nižší spotřebou energie a menším dopadem na životní prostředí. V současné době stále více továren na laserové řezací stroje uvádí na trh výkon 10 000 wattů. laserový řezací stroj na plechové vlákno, což se může stát náhradou za plazmový řezací stroj nebo řezací stroj plamenem.

Vláknový laser využívá k čerpání molekul uvnitř dvojitě plátovaného vlákna dopovaného ytterbiem pevné diody. Stimulované emitované světlo několikrát prochází jádrem vlákna a poté vytváří laserový výstup přes přenosové vlákno k řezací zaostřovací hlavě. Protože ke všem srážkám mezi molekulami dochází uvnitř vlákna, není potřeba laserový plyn, což vede k významnému snížení spotřeby energie – přibližně o třetinu méně než u CO2 laseru. Díky menšímu množství generovaného tepla lze odpovídajícím způsobem snížit objem chladiče. Stručně řečeno, při dosažení stejného výkonu je celková spotřeba energie vláknových laserů o 70% nižší než u CO2 laserů.

Tržní vyhlídky laserových řezacích strojů

Tržní vyhlídky laserových řezacích strojů jsou široké, a to především díky následujícím faktorům:

Poptávka spotřebitelů a technologický rozvoj ve výrobním průmyslu: S rozvojem technologií, jako je Průmysl 4.0 a umělá inteligence, laserové řezací stroje dosáhnou automatizace a digitálního zpracování operací, čímž se zlepší efektivita a přesnost zpracování.
Inovace v technologii laserových světelných zdrojů: Zlepší se rychlost řezání a náklady na laserové řezací stroje a rychlý rozvoj průmyslových vláknových a diskových laserů přinese technologické změny.
Široké pole použití: laserový řezací stroj je vhodný pro řezání různých materiálů, včetně kovových a nekovových materiálů, a je široce používán v automobilovém, leteckém, elektronickém, počítačovém a dalších oblastech.
4. Očekávání budoucího trhu: Očekává se, že globální trh s laserovými řezacími stroji dosáhne do roku 2025 objemu 10 miliard amerických dolarů, přičemž čínský trh dosáhne objemu 4 miliard amerických dolarů a poptávka na trhu si bude i nadále udržovat vysoký růst.

Stručně řečeno, tržní vyhlídky laserových řezacích strojů jsou velmi široké, s velkým potenciálem uplatnění a stanou se jednou z klíčových technologií v budoucí éře inteligentní výroby.

Průmyslové aplikace

Použití laserových řezacích strojů na kov je velmi rozsáhlé, pokrývá mnoho odvětví a je jedním ze základních zařízení pro mnoho podniků. Patří mezi ně výroba reklamních cedulí (zejména loga z nerezové oceli a identifikační řezání), zpracování plechů (zpracování plechů v podstatě zahrnuje všechny kovové materiály, které obecně zahrnují ohýbání, leštění atd. a řezání je jedním z nejdůležitějších procesů), výroba podvozků a skříní (obvykle zahrnuje uhlíkovou ocel nebo nerezovou ocel a zahrnuje hlavně dva řezací procesy: ohýbání a řezání), pružinové desky (které patří do procesu přesného obrábění), díly metra, skříně výtahů, skříně mechanických zařízení a kuchyňské náčiní (většinou z nerezové oceli). Široce se používá při zpracování plechů, výrobě reklamních cedulí, výrobě elektrických skříní vysokého a nízkého napětí, mechanických dílů, kuchyňského nádobí, automobilů, strojů, kovových řemesel, pilových kotoučů, elektrických dílů, sklářského průmyslu, pružinových kotoučů, desek plošných spojů, elektrických konvic, lékařské mikroelektroniky, železářství, nožů a měřicích nástrojů a dalších odvětvích.

Aplikace laserové technologie v reklamním průmyslu zahrnuje hlavně dvě pracovní metody: laserové řezání a laserové gravírování.

Laserové gravírování

Laserové gravírování: provádí se hlavně na povrchu předmětů a dělí se na dva typy: bitmapové gravírování a vektorové gravírování:

Gravírování bitmap: Nejprve si grafiku, kterou potřebujeme vyřezat, zavěsíme do Photoshopu a převedeme ji do černobílého formátu BMP. Poté otevřeme grafický soubor ve specializovaném softwaru pro laserové gravírování a řezání. Na základě zpracovávaných materiálů můžeme nastavit vhodné parametry a poté kliknout na tlačítko Spustit. Laserový gravírovací stroj bude vyřezávat podle efektu bodové matice vygenerovaného grafickým souborem.

Vektorové gravírování: Pro návrh rozvržení použijte vektorový software, jako je Coreldraw, AutoCad, Illustrator atd., a exportujte grafiku do formátů PLT, DXF, AI, značkovacích strojů a poté pomocí specializovaného softwaru pro laserové řezání a gravírování otevřete grafický soubor a přeneste jej do laserového gravírovacího stroje ke zpracování.

V reklamním průmyslu je vhodný zejména pro zpracování materiálů, jako jsou dřevěné desky, dvoubarevné desky, organické sklo a barevný papír.

Řezání laserem

Řezání laserem: Můžeme to chápat jako oddělení hran. Pro účely takového zpracování bychom měli nejprve převést grafiku do vektorových čar v programech CORELDRAW a AUTOCAD, použít pneumatické značkovací stroje a poté ji uložit v odpovídajících formátech PLT a DXF. Soubor otevřete pomocí softwaru pro laserové řezací stroje, nastavte parametry energie a rychlosti podle zpracovávaného materiálu a poté jej spusťte. Po obdržení pokynů z počítače laserový řezací stroj automaticky řeže podle dráhy letu generované softwarem. Například stávající laserové řezací stroje dokáží automaticky řezat vzory nakreslením šablon na počítači a jejich přímým zadáním do počítače. Stávající laserové řezací stroje mají obvykle vlastní pevné disky, které dokáží vkládat obrovské množství datových zdrojů.

Laserové řezací stroje se dělí na 3 hlavní typy. Laserový řezací stroj na plechy používá se k řezání plechů. Laserový řezací stroj na trubky je laserový řezací stroj, který profesionálně řeže trubky a potrubí. Laserový řezací stroj na plechy a trubky kombinuje výše uvedené dva typy funkcí, které umožňují řezání plechů i trubek na jednom stroji.