Novinky a události

Co je to vláknový laserový řezací stroj?

Co je to vláknový laserový řezací stroj? Vláknový laserový řezací stroj je laserový řezací stroj, který jako zdroj světla používá generátor vláknového laseru. Vláknový laserový řezací stroj je druh zařízení, které k řezání využívá laserové paprsky s vysokou energií emitované vláknovými lasery.

Je široce používán v kovovýrobě, leteckém průmyslu, elektronické výrobě a dalších oblastech. Na trhu je oblíbený pro svou vysokou efektivitu, přesnost a flexibilní možnosti zpracování a je jedním z důležitých nástrojů v moderní průmyslové výrobě.

1. Představení vláknového laserového řezacího stroje

Ten/Ta/To cnc vláknový laserový řezací stroj Může provádět jak ploché, tak šikmé řezání s úhlednými a hladkými hranami, vhodné pro vysoce přesné řezání kovových plechů a dalších materiálů. Mechanické rameno navíc může provádět trojrozměrné řezání namísto původního importovaného pětiosého laseru.

Ve srovnání s běžnými laserovými řezacími stroji na oxid uhličitý šetří více místa a spotřebuje plyn, má vysoký fotoelektrický převodní poměr, je novým energeticky úsporným a ekologickým produktem a je také jedním z předních světových technologických produktů.

Vláknový laser je mezinárodně nově vyvinutý typ vláknového laseru, který vydává laserový paprsek s vysokou hustotou energie, který je koncentrován na povrchu obrobku, což způsobuje, že oblast osvětlená ultrajemným ohniskem na obrobku se okamžitě roztaví a odpaří.

Automatického řezání se dosahuje pohybem polohy bodu pomocí CNC mechanického systému. Ve srovnání s objemnými plynovými lasery a lasery na pevné látky mají plynové lasery zjevné výhody a postupně se staly důležitými kandidáty v oblastech, jako je vysoce přesné laserové zpracování, systémy LiDAR, kosmická technologie a laserová medicína.

1) Princip fungování vláknového laserového řezacího stroje

Vysokoenergetický laserový paprsek generovaný vláknovým laserovým přenosem je zaostřen na povrch materiálu, takže se ve velmi krátkém čase zahřeje na bod tání nebo bod odpařování a roztavený nebo odpařený materiál je odfouknut pomocným plynem (jako je kyslík, dusík nebo vzduch), čímž se dosáhne řezání.

2) Hlavní komponenty

Vláknový laser:

Jádrová součástka, která poskytuje laserový paprsek s vysokou hustotou energie.

Řezná hlava:

Včetně zaostřovací čočky, trysky a senzoru, které jsou zodpovědné za zaostření laserového paprsku na povrch materiálu.

Přenosová soustava:

Včetně servomotoru, vodicí lišty a ozubeného hřebene pro zajištění přesného pohybu řezací hlavy.

Řídicí systém:

CNC systém se používá k řízení parametrů, jako je řezná dráha, rychlost a výkon.

Pomocný plynový systém:

Dodává kyslík, dusík nebo vzduch k podpoře procesu řezání.

Chladicí systém:

Používá se k chlazení laseru a řezací hlavy pro zajištění stabilního provozu zařízení.

Tělo stroje:

Poskytuje stabilní platformu pro zpracování, obvykle vyrobenou z vysoce pevných materiálů pro zajištění přesnosti zpracování.

2. Hlavní vlastnosti vláknového laserového řezacího stroje

Jaká je funkce řezacího stroje s vláknovým laserem? Můžeme analyzovat následovně:

Vláknový laser má vysokou elektrooptickou účinnost konverze s účinností konverze přes 30%. Nízkoenergetické vláknové lasery nevyžadují chladič a používají vzduchové chlazení, což může výrazně ušetřit spotřebu energie během provozu, ušetřit provozní náklady a dosáhnout nejvyšší efektivity výroby.

Laser během provozu vyžaduje pouze elektrickou energii a negeneruje z laseru žádný další plyn, s nejnižšími provozními a údržbovými náklady.

Vláknový laser využívá polovodičovou modularitu a redundantní konstrukci, bez optických čoček v rezonanční dutině, bez nutnosti spouštění a s výhodami, jako je absence seřizování, údržba a vysoká stabilita, což snižuje náklady na příslušenství a dobu údržby, což je nesrovnatelné s tradičními lasery.

Výstupní vlnová délka vláknového laseru je 1,064 mikrometru, což je 1/10 vlnové délky CO2. Kvalita výstupního paprsku je dobrá, hustota výkonu je vysoká a laser velmi dobře absorbuje kovové materiály. Má vynikající řezací a svařovací schopnosti, čímž minimalizuje náklady na zpracování.

Celý stroj je přenášen optickým vláknem, bez nutnosti složitých systémů pro vedení světla, jako jsou reflektory. Optická cesta je jednoduchá, konstrukce stabilní a vnější optická cesta nevyžaduje údržbu.

Řezná hlava obsahuje ochranné čočky, které minimalizují spotřebu cenného spotřebního materiálu, jako jsou například zaostřovací čočky.

Světlo je exportováno optickými vlákny, což značně zjednodušuje návrh mechanických systémů a umožňuje snadnou integraci s roboty nebo vícerozměrnými pracovními stoly.

Po přidání závěrky k laseru jej lze použít pro více strojů. Díky rozdělení optických vláken jej lze rozdělit do více kanálů pro simultánní práci, což usnadňuje rozšíření jeho funkcí a snadnou a jednoduchou modernizaci.

Vláknový laser má malý objem, nízkou hmotnost, pohyblivou pracovní polohu a malý půdorys.

1) Přizpůsobený nosník

Přizpůsobený tvar paprsku u vláknových laserových řezacích strojů je založen na principu, že ve srovnání s tradičním laserovým řezáním s použitím jediného kruhového laserového paprsku nový řezací proces využívá složitý tvar laserového paprsku.

Využitím jedinečných zaostřovacích charakteristik vysoce výkonných jednomódových vláknových laserů se generují složité tvary paprsku, které umožňují oddělit část celkové laserové energie a vytvořit tak „klíčovou díru“ pro laserové svařování nebo řezání. Zbývající energie se rozdělí do taveniny. Dříve se hlavní paprsek používal k vytvoření vhodného rozložení vysokého tlaku par na povrchu roztaveného materiálu.

To umožňuje vyvíjet lokální tlak na roztavený materiál vytékající z řezu, který daleko převyšuje tlak koaxiálního vstřikování plynu běžně používaného při laserovém řezání. Výsledkem je, že řez je velmi úzký. Nový proces má velký potenciál, protože neprodukuje otřepy v širokém rozsahu řezných rychlostí a umožňuje také vysokorychlostní řezání v úzkých konturách, čímž se dosahuje vysoce kvalitních řezů.

2) Rychlé prototypování

Technologie rychlého prototypování ve vláknových laserových řezacích strojích je obecný termín pro technologii přímé výroby vzorků nebo dílů na základě CAD modelů. Integruje moderní technologické pokroky, jako je CAD technologie, CNC technologie, laserová technologie a materiálová technologie, a je důležitou součástí pokročilé výrobní technologie.

Dokáže automaticky, přímo, rychle a přesně zhmotnit konstrukční nápady do prototypů nebo přímo vyrobených dílů s určitými funkcemi založenými na CAD modelech (elektronických modelech), generovat téměř jakoukoli složitou součástku bez použití forem a nástrojů a řešit tak problém rychlého propojení od návrhu až po výrobu.

Tato technologie proto dokáže rychle vyhodnotit a upravit design produktu, efektivně zkrátit cyklus vývoje produktu, snížit náklady na vývoj, splnit požadavky dnešního silně konkurenčního trhu na rychlý vývoj a výrobu nových produktů a zlepšit konkurenceschopnost produktů na trhu a komplexní konkurenceschopnost podniků.

3) Vodní chlazení

Jako podpůrné chladicí zařízení pro vláknové laserové řezací stroje zajišťuje chladič, že vláknový laserový řezací stroj pracuje normálně při konstantní teplotě. Tento specializovaný chladič pro vláknové laserové řezací stroje patří do kategorie průmyslových chladicích jednotek s dvěma provozními režimy konstantní teploty a inteligentním nastavením teploty s přesností regulace teploty ± 0,3 ℃.

Bohatá konfigurace, včetně přepínačů vstupního a výstupního řízení, pokročilých funkcí, jako je průtok chladicí vody a alarmy vysoké a nízké teploty, stabilní a odolný výkon a obzvláště vynikající v oblasti úspory energie a ochrany životního prostředí.

Technické parametry:

Plně automatická inteligentní regulace teploty na jednom místě: Uživatelé mohou automaticky přepínat na vhodnou regulovanou teplotu, aniž by ji museli měnit v různých prostředích.

CW-6100AT: Lze použít k chlazení jednoho vláknového laseru o výkonu 300 W–1000 W.

Vybaveno ohřívačem a konfigurací pro kontrolu kvality čištěné vody.

3. Jaká je výhoda řezacího stroje s vláknovým laserem?

Hlavní charakteristiky

Efektivní přeměna energie:

Účinnost elektrooptického převodu vláknových laserů dosahuje až 30%, což je energeticky účinnější než tradiční CO₂ lasery.

Vysoká přesnost:

Laserový paprsek má po zaostření malý průměr, úzkou štěrbinu a přesnost řezání ±0,1 mm.

Vysokorychlostní řezání:

Obzvláště vhodné pro rychlé zpracování tenkých plechů, rychlost řezání je vyšší než u tradičních metod.

Nízké náklady na údržbu:

Vláknové lasery mají bezúdržbovou konstrukci, dlouhou životnost a nízké provozní náklady.

Silná přizpůsobivost materiálu:

Může řezat různé kovové materiály, jako je uhlíková ocel, nerezová ocel, hliníkové slitiny, měď atd.

Ochrana životního prostředí:

Žádný hluk, žádné znečištění během zpracování, v souladu s požadavky na zelenou výrobu.

Výhody řezacího stroje s vláknovým laserem oproti řezacímu stroji s CO2 laserem

Vynikající kvalita paprsku: menší zaostřovací bod, jemnější řezné linie, vyšší efektivita práce a lepší kvalita zpracování.
Extrémně vysoká řezná rychlost: dvojnásobný výkon oproti CO2 laserovým řezacím strojům stejného výkonu.
Extrémně stabilní: použití prvotřídních importovaných vláknových laserů se stabilním výkonem a životností klíčových komponent až 100 000 hodin.
Extrémně vysoká účinnost elektrooptické konverze: Účinnost fotoelektrické konverze vláknového laserového řezacího stroje je přibližně 30%, což je třikrát více než u CO2 laserového řezacího stroje, což je úspora energie a šetrnost k životnímu prostředí.
Extrémně nízké provozní náklady: Spotřeba energie celého stroje je pouze 20-30% oproti podobným CO2 laserovým řezacím strojům.
Extrémně nízké náklady na údržbu: žádný laserový pracovní plyn. Přenos optickými vlákny bez nutnosti reflexních čoček. Může ušetřit spoustu nákladů na údržbu.
Snadná obsluha a údržba produktu: Přenos optickými vlákny, není třeba upravovat optickou dráhu.
Super silný flexibilní světlovodný efekt: kompaktní velikost, kompaktní konstrukce, snadné splnění flexibilních požadavků na zpracování.

Samozřejmě, ve srovnání s řezacími stroji na bázi oxidu uhličitého je řezný rozsah optických vláken relativně úzký. Vzhledem k vlnové délce mohou řezat pouze kovové materiály a nekovy je neabsorbují snadno, což ovlivňuje jejich řezný rozsah.

Výhody ve srovnání s laserovými řezacími stroji YAG

Rychlost řezání: Rychlost řezacího stroje s vláknovým laserem je 4–5krát vyšší než rychlost YAG, což je vhodné pro velkoobjemové zpracování a výrobu.
Náklady na použití: Náklady na použití vláknového laserového řezacího stroje jsou nižší než u řezání laserem YAG
Účinnost optoelektronické konverze: Účinnost fotoelektrické konverze vláknového laserového řezacího stroje je přibližně 10krát vyšší než u YAG

Cena odpovídajících vláknových laserů je relativně vysoká, takže cena vláknových laserových řezacích strojů je mnohem vyšší než u laserových řezacích strojů YAG, ale mnohem nižší než u laserových řezacích strojů s oxidem uhličitým. Jejich nákladová efektivita je však skutečně nejvyšší ze všech tří.

4. Jaká je nevýhoda řezacího stroje s vláknovým laserem?

Přestože mají vláknové laserové řezací stroje mnoho výhod při zpracování kovů, mají také určité nevýhody a omezení, která se projevují především v následujících aspektech:

1) Vysoké náklady na vybavení

Počáteční pořizovací náklady na řezací stroje s vláknovým laserem jsou vysoké, zejména u zařízení s vysokým výkonem.

U malých a středních podniků může trvat dlouho, než se investiční náklady vrátí.

2) Problémy s řezáním vysoce reflexních materiálů

Při řezání vysoce reflexních materiálů (jako je měď, hliník, stříbro, zlato atd.) se laser může částečně odrážet, což snižuje účinnost řezání. Pro snížení poškození zařízení způsobeného laserovým odrazem jsou nutné speciální procesy nebo konfigurace (například antireflexní zařízení).

V tomto případě vám profesionální výrobci doporučí použít vysoce kvalitní stříhací stroj.

3) Omezená schopnost řezat silné plechy

Řezací stroje s vláknovým laserem dosahují dobrých výsledků na tenkých a středně silných plechech (obvykle menších než 25 mm), ale u silnějších kovových plechů nemusí být rychlost a kvalita řezání tak dobrá jako u plazmového řezání nebo řezání vodním paprskem. Pro řezání silných plechů jsou zapotřebí lasery s vyšším výkonem, což dále zvyšuje náklady.

4) Vysoké požadavky na prostředí zpracování

Pro zajištění normálního provozu zařízení je vyžadován stabilní zdroj napájení a chladicí systém. Prostředí zpracování je třeba udržovat čisté, aby se zabránilo vlivu prachu a oleje na optický systém.

5) Náklady na údržbu a spotřební materiál

Přestože samotný vláknový laser má nízké nároky na údržbu, ostatní komponenty (jako jsou řezací hlavy, čočky a trysky) stále vyžadují pravidelnou údržbu a výměnu. Spotřeba pomocných plynů (jako je dusík, kyslík) také zvyšuje provozní náklady, zejména při řezání po dlouhou dobu a s vysokou intenzitou.

6) Provozní a technický práh

Obsluha vyžaduje kvalifikované techniky, zejména pro programování a nastavování parametrů složitých součástí. Nesprávná obsluha může vést ke snížení kvality řezu nebo poškození zařízení.

7) Omezení materiálu

Omezené možnosti zpracování nekovových materiálů, jako je dřevo, sklo nebo některé plasty, obvykle vyžadují jiné typy laserových řezacích zařízení (například řezací stroje CO₂ laserem). Některé povlaky nebo kompozitní materiály mohou mít nepříznivý vliv na výsledky řezání.

8) Závislost přesnosti obrábění na stabilitě obráběcího stroje

Přesnost řezu je vysoce závislá na strukturální stabilitě a přesnosti pohybu obráběcího stroje. Pokud je obráběcí stroj nízké kvality nebo se po dlouhodobém používání opotřebuje, ovlivní to přesnost obrábění.

9) Složité počáteční nastavení a ladění

U složitých dílů nebo specifických materiálů je nutné parametry upravovat několikrát, aby se dosáhlo nejlepšího řezného efektu. Nesprávné nastavení parametrů může vést k nestabilní kvalitě řezu.

Navzdory těmto nevýhodám jsou vláknové laserové řezací stroje stále nenahraditelnými nástroji v mnoha průmyslových odvětvích díky své vysoké účinnosti a vysoké přesnosti. Potenciální nevýhody lze překonat výběrem vysoce kvalitního zařízení, optimalizací procesních parametrů, posílením údržby a školením obsluhy.

Počáteční náklady na zařízení jsou vysoké. Při řezání vysoce reflexních materiálů (jako je měď a hliník) může být vyžadována speciální konfigurace.

5. Klíčové faktory pro výběr vláknového laserového řezacího stroje

– Napájení

Vyberte vhodný výkon laseru podle typu a tloušťky materiálu.

– Velikost pro zpracování

Vyberte si stůl stroje, který odpovídá velikosti obrobku.

– Značka a služby

Vyberte si značku s vyspělou technologií a perfektním poprodejním servisem.

– Pomocné funkce

Například automatické nakládání a vykládání, funkce řezání trubek atd., mohou zlepšit efektivitu výroby.

6. Závěr

Co je to vláknový laserový řezací stroj? Odpověď zní následující. Vláknový laserový řezací stroj představuje technologickou revoluci ve zpracování plechů a „obráběcí centrum“ pro zpracování plechů. Laserové řezací stroje se vyznačují vysokou úrovní flexibility, vysokou řeznou rychlostí, vysokou účinností spotřeby a krátkými cykly spotřeby produktu, což si získalo široké uplatnění na trhu.

Řezací stroj s vláknovým laserem nevyvíjí žádnou řeznou sílu ani deformaci během zpracování. Žádné opotřebení nástroje, dobrá shoda s daty. Ať už se jedná o jednoduchý nebo složitý díl, lze jej jemně a rychle tvarovat a řezat laserem v jednom kroku. Má úzký řezný šev, dobrou kvalitu řezu, vysokou úroveň automatizace, jednoduchou obsluhu, nízkou pracovní náročnost a žádné znečištění. Dokáže automaticky rozvrhnout a vnořit řezy, čímž se zlepšuje rychlost aplikace dat, snižují se náklady na spotřebu a zvyšuje se ekonomická efektivita. Efektivní životnost této technologie je dlouhá.

V současné době se v zahraničí vláknové laserové řezací stroje používají převážně pro plechy o tloušťce přesahující 2 mm. Mnoho zahraničních odborníků analyzuje, že příštích 30–40 let je zlatým obdobím pro rozvoj technologie laserového zpracování (což je směr expanze zpracování plechů).

Další související informace o řezání vláknovým laserem: