Naujienos ir įvykiai

Lazerinio pjovimo staklių veikimo principas – kaip jis veikia?

Pastaraisiais dešimtmečiais, sparčiai tobulėjant lazerinio pjovimo technologijoms, lazerinio pjovimo staklių taikymas gamybos pramonėje tapo vis labiau paplitęs. Lazerinis pjovimas pakeičia tradicinius mechaninius peilius nematomais šviesos spinduliais, pasižyminčiais dideliu tikslumu, greitu pjovimu, neapsiribojant pjovimo šablono apribojimais, automatiniu išdėstymu, taupančiu medžiagas, sklandžiu pjovimu ir mažomis apdorojimo sąnaudomis. Tai palaipsniui tobulins arba pakeis tradicinę metalo pjovimo įrangą. Lazerinio pjovimo staklių veikimo principas yra toks, kad lazerio ašmenų mechaninė dalis neliečia ruošinio ir darbo metu nesukelia įbrėžimų ant darbinio paviršiaus. Lazerinio pjovimo greitis yra didelis, pjūvis lygus ir plokščias, paprastai nereikalauja tolesnio apdorojimo. Pjovimo terminio poveikio zona yra maža, plokštės deformacija maža, o pjovimo siūlė siaura. Pjūvis neturi mechaninio įtempio ir šlyties atplaišų. Lazerinio pjovimo staklės pasižymi dideliu apdirbimo tikslumu, geru pakartojamumu ir nepažeidžia medžiagos paviršiaus. CNC programavimas gali apdoroti bet kokį plokščią brėžinį ir gali pjauti dideles ištisas plokštes be formų, o tai yra ekonomiška ir taupo laiką.

Kadangi lazerinio pjovimo staklės turi tiek daug privalumų, vis daugiau žmonių nori įsigyti lazerinio pjovimo stakles. Tačiau daugelis žmonių, kurie nėra susidūrę su lazerinės įrangos pramone, vis dar nėra susipažinę su lazerinio pjovimo staklių principu ir sudėtimi. Šiandien šiame straipsnyje mes supažindinsime su aktualiomis lazerinio pjovimo staklių žiniomis su visais.

Lazerinio pjovimo staklės veikimo principas

Lazerinio pjovimo staklės darbui naudoja fokusuotą didelės galios tankio spindulį, kuris leidžia apšvitintai medžiagai greitai išsilydyti, išgaruoti, abliuoti arba užsidegti, o ruošinį pjauti nupučiant išlydytą medžiagą didelio greičio oro srautu, koaksialiu su spinduliu.

Kai lazerio spindulys sąveikauja su medžiaga, vyksta keli procesai. Lazerio spindulio skleidžiama stipri šiluma greitai padidina medžiagos temperatūrą, dėl ko ji išsilydo, išgaruoja arba vyksta cheminės reakcijos. Konkreti sąveika priklauso nuo medžiagos savybių, tokių kaip sugerties koeficientas ir lydymosi temperatūra, taip pat nuo lazerio parametrų, tokių kaip galios tankis ir impulso trukmė.

Žemos lydymosi temperatūros medžiagoms, tokioms kaip plastikai, lazerio spindulys gali išlydyti medžiagą prasiskverbimo metu. Tada išsilydžiusi medžiaga nupučiama dujų srove, suformuojant pjūvį (pjovimo plotis). Aukštesnės lydymosi temperatūros medžiagų (pvz., metalų) atveju lazerio spindulys tiesiogiai išgarina medžiagą, suformuodamas siaurą ir tikslų pjūvį.

Pjovimas lazeriu dažniausiai naudojamas siekiant pagerinti pjovimo procesą, naudojant dujas. Dujos, tokios kaip deguonis arba azotas, pučiamos ant medžiagos paviršiaus per pjovimo galvutės antgalį. Dujos padeda pašalinti išsilydžiusias arba išgaravusios medžiagas iš pjovimo vietos, ataušina medžiagą ir apsaugo nuo šerpetočių ar putų susidarymo. Dujų pasirinkimas priklauso nuo pjaunamos medžiagos ir reikiamos pjovimo kokybės.

Pjūvio plotį arba pjūvio plotį lemia keli veiksniai, įskaitant lazerio galią, židinio taško dydį, medžiagos storį ir pjovimo greitį. Pjūvio plotį galima valdyti reguliuojant šiuos parametrus, kad būtų pasiektas norimas pjovimo tikslumas. Be to, lazerinis pjovimas gali sukelti reiškinį, vadinamą kūgiškumu, kai pjovimas šiek tiek kūgiškas. Kūgio kampas priklauso nuo medžiagos savybių ir lazerio parametrų, ir jį galima sumažinti optimizuojant pjovimo sąlygas.

Pagrindinės žinios apie lazerį

Lazeris (stimuliuotos spinduliuotės stiprinimo lazeris) yra prietaisas, generuojantis koherentinius šviesos pluoštus. Jį sudaro trys pagrindiniai komponentai: aktyvioji terpė, energijos šaltinis ir optinis rezonatorius. Aktyvioji terpė gali būti kieta, skysta arba dujinė, kuri, sužadinta energijos šaltinio, skleidžia fotonus. Optiniai rezonatoriai atspindi fotonus pirmyn ir atgal per aktyviąją terpę, stiprindami ir suderindami šviesos bangas. Šis procesas sukuria galingą ir koherentinį lazerio spindulį.

Lazerinio pjovimo mašinų tipai

Lazerinio pjovimo mašinose yra keletas lazerių tipų, įskaitant CO2 lazerius, Nd:YAG lazerius ir skaidulinius lazerius. CO2 lazeris yra labiausiai paplitęs tipas, kuriame kaip aktyvioji terpė naudojamas anglies dioksido, azoto ir helio mišinys. Nd:YAG lazeriuose kaip aktyvioji terpė naudojami kietojo kūno kristalai, pavyzdžiui, neodimiu legiruotas itrio aliuminio granatas. Kita vertus, skaiduliniuose lazeriuose kaip aktyvioji terpė naudojami retųjų žemių elementais legiruoti pluoštai. Kiekvienas lazerio tipas pasižymi unikaliomis savybėmis, tinkamomis konkrečioms pjovimo reikmėms.

Šiuo metu pagrindiniai lazeriai yra CO2 ir skaiduliniai lazeriai.

CO2 lazeris

CO2 lazeris yra vienas iš ankstyviausių ir populiariausių lazerių tipų. Dujų išlydis nėra vien tik anglies dioksidas. Jame yra anglies dioksido, azoto, vandenilio, ksenono ir helio.

Yra du CO2 lazerio pjovimo variantai: naudojant deguonį arba azotą. Deguonis yra tinkamesnis storesnėms medžiagoms pjauti lazeriu. Azotas yra tinkamesnis plonoms plokštėms pjauti lazeriu. Naudokite deguonies CO2 lazerio pjovimą, kad ant pjovimo paviršiaus susidarytų oksido sluoksnis. Siekiant išvengti šios situacijos, ruošinys apdorojamas iš anksto, pavyzdžiui, smėliasrove. CO2 lazerio pjovimas dažniausiai naudojamas nemetalinėms medžiagoms, tokioms kaip mediena, plastikas, stiklas ir tekstilė, pjauti. Taip pat, tinkamai nustačius, galima pjauti metalus, tokius kaip mažai anglies turintis plienas, nerūdijantis plienas ir aliuminis.

Pluošto lazerinis pjovimas

Pluošto lazerinio pjovimo staklių veikimo principas yra kietojo lazerio naudojimas metalams išlydyti ir prasiskverbti, užtikrinant tikslų ir efektyvų pjovimą. Šios technologijos lazerio terpė yra pluoštas, o ne dujos ar kristalas. Lazeris yra koncentruotos šviesos tipas, o šviesolaidis yra aktyvaus stiprinimo terpė, kuri gali padidinti lazerio galią.

Pluošto lazerinis pjovimas yra terminio pjovimo metodas, kurio metu kaip pagrindinis šilumos šaltinis naudojamas sufokusuotas didelės galios lazerio spindulys. Pluošto lazerio generatorius naudoja didelės galios šviesolaidinius komponentus, kad praleistų stiprius šviesos spindulius. Lazerio spindulys sufokusuojamas į plotą, o medžiaga greitai išsilydo ir išgaruoja. Pluošto lazerinio pjovimo staklės gali pjauti daugumą skirtingo storio medžiagų pagal įrangos funkciją.

Pluošto lazerinis pjovimo įrenginys – tai lazerinio pjovimo procesas, kurio metu medžiagoms pjauti naudojamas optinis lazerio generatorius. Juo galima tiksliai ir kokybiškai pjauti įvairias medžiagas. Nors pagrindinis pluošto lazerinio pjovimo įrenginio principas iš esmės nesiskiria nuo kitų lazerinio pjovimo įrenginių, pagrindinis skirtumas yra tai, kaip energija perduodama ir sutelkiama į ruošinį.

Labai sufokusuotas šviesos spindulys skleidžiamas per šviesolaidinį lazerio generatorių. Tada lazerio spindulys, sufokusuotas į lęšį, nukreipiamas į pjaunamą medžiagą. Sufokusavus lazerio spindulį, susidaro nedidelis, bet stiprus šilumos šaltinis. Sulyginus medžiagos paviršių, medžiaga gali greitai išsilydyti ir išgaruoti, taip užtikrinant didelio tikslumo pjovimą.

Kiti svarbūs mašinos komponentai yra jos programinės įrangos valdymas ir komponentai, kurie valdo bei palaiko pjovimo medžiagas. Be to, pluošto lazerinio pjovimo mašinos gali būti komplektuojamos su įvairių dydžių ir galios pjovimo galvutėmis. Atsižvelgiant į jūsų konkrečius poreikius ir pritaikytą lazerinio pjovimo mašiną, ji gali pasiekti laukiamą našumą ir rezultatus.

Lazerinio pjovimo technologijos ir lazerinio pjovimo staklių veikimo principo klasifikacija

Lazerinis garinimo pjovimas

Ruošinys kaitinamas didelio energijos tankio lazerio spinduliu, ir temperatūra sparčiai kyla. Medžiaga per trumpą laiką pasiekia virimo temperatūrą ir pradeda garuoti, sudarydama garus. Šie garai išmetami dideliu greičiu ir išmetami medžiagoje sudaro siaurus plyšius. Medžiagų garavimo šiluma paprastai yra didelė, todėl lazeriniam dujofikaciniam pjovimui reikalinga didesnė galia ir galios tankis.

Lazerinis garinimo pjovimas dažniausiai naudojamas labai ploniems metaliniams ir nemetaliniams medžiagoms pjauti.

Lazerinis lydymo pjovimas

Lazerinio lydymo ir pjovimo metu metalas išlydomas lazeriu kaitinant, o tada per šviesos spinduliui koaksialinį antgalį purškiamos neoksiduojančios dujos. Skystas metalas išleidžiamas stipriu dujų slėgiu ir susidaro plyšys. Lazeriniam lydymui ir pjovimui nereikia visiškai išgarinti metalo, o reikalinga energija sudaro tik 1/10 garinimo pjovimo energijos.

Lazerinis lydymo pjovimas daugiausia naudojamas kai kurioms neoksiduojančioms medžiagoms arba aktyviems metalams pjauti.

Lazerinis deguonies pjovimas

Lazerinio deguonies pjovimo principas yra panašus į deguonies acetileno pjovimo principą. Jame lazeris naudojamas kaip išankstinio pašildymo šilumos šaltinis, o aktyviosios dujos, tokios kaip deguonis, – kaip pjovimo dujos. Įpurškiamos dujos reaguoja su pjaunamu metalu, viena vertus, sukurdamos didelį oksidacijos šilumos kiekį. Kita vertus, išsilydę oksidai ir išlydytos medžiagos išpučiamos iš reakcijos zonos, sudarydamos metale tarpus. Dėl pjovimo proceso metu susidariusios oksidacijos susidaro didelis šilumos kiekis, o lazeriniam deguonies pjovimui reikalinga energija yra tik pusė to, kas reikalinga lydymui ir pjovimui, o pjovimo greitis yra daug didesnis nei lazerinio garinimo ir lydymo pjovimo. Lazerinį deguonies pjovimą daugiausia naudoja metalo lazerinio pjovimo mašinos, skirtos pjauti lengvai oksiduojamoms metalinėms medžiagoms, tokioms kaip anglinis plienas, titano plienas ir termiškai apdorotas plienas.

Lūžių kontroliuojamas pjovimas

Lūžio kontroliuojamas pjovimas taip pat žinomas kaip terminis įtempio įtrūkimas. Jis tinka trapioms medžiagoms pjauti. Kai veikiama nekontroliuojama jėga ar temperatūra, trapios medžiagos dažnai suskyla į fragmentus. Lūžio kontroliuojamo pjovimo metu labai siauras lazerio spindulys sufokusuojamas į mažo ruošinio paviršių. Jis sukurs terminį gradientą, dėl kurio ruošinyje toje vietoje atsiras įtrūkimų. Tada lazeris labai greitai ir kontroliuojamai juda, skleisdamas įtrūkimus išilgai pjūvio.

Pjaunant stiklą ir keramiką, dažniausiai naudojamas lūžių kontrolės pjovimas. Lazeris nevisiškai įsiskverbė į medžiagos storį. Buvo nupjauta tik dalis storio, o likusi dalis atsiskyrė dėl plyšimo.

Nematomas pjovimas

Nematomas pjovimas yra pažangi lazerinio pjovimo technologija, naudojama puslaidininkių lustams pjauti. Ji veikia dviem etapais – lazerio spinduliuotės etape ir plėtimo etape. Lazeris netirpdo ruošinio, nes susidaro nepageidaujama išlydyta medžiaga. Priešingai, spinduliuotės etape naudojamas lazerio bangos ilgis, kuris visiškai praeina per ruošinį.

Tačiau šis bangos ilgis sukuria vidinę deformaciją ir įtrūkimus ruošinyje. Tuomet, plėtimosi etape, ruošinyje atsiranda plėtimosi įtempis. Šis įtempis padalija ruošinį į daugelį blokų vidinių defektų srityje. Galutinis rezultatas – švariai supjaustyta plokštelė be jokių likučių.

Vektorių įvertinimas

Vektorinis graviravimas yra lazerinio pjovimo technika, naudojama ruošiniams drožti. Lazeris neprasiskverbia pro visą medžiagos storį. Priešingai, lazeris juda vektoriaus nurodyta kryptimi.

Defokusuojant lazerio spindulį, galima lengvai reguliuoti raižinio storį. Taip pat galima reguliuoti raižinio gylį. Vektorinė raižinysena gali sukurti sudėtingus, paprastus ir tiesius dizainus.

Lazerinio pjovimo staklės paprastai susideda iš šių komponentų

Lazeris: reiškia lazerio generatorių, elektrooptinę konversiją ir įrangą, skleidžiančią lazerio energiją.
Pjovimo galvutė: apima tokias dalis kaip antgalis, fokusavimo lęšis ir fokusavimo sekimo sistemos programinė įranga.
Šviesos pralaidumo komponentas: atspindinčių lęšių atvaizdavimas, siekiant užtikrinti reikiamą lazerinio valdymo orientaciją.
CNC sistema: valdykite stakles, kad pasiektumėte X, Y ir Z ašių judėjimą, kartu valdydami lazerio išėjimo galią.
Šaldymo sistema: cirkuliuojantis aušinimo įtaisas, naudojamas lazeriui ir pjovimo galvutei aušinti, pašalinant nereikalingą šilumą, kad būtų palaikomas normalus įrangos veikimas ir užtikrinama sklandi spindulių perdavimo kokybė.
Įtampos reguliatorius: stabilizuoja lazerinio pjovimo įrangos maitinimo įtampą, užtikrindamas sklandų veikimą ir apsauginį poveikį.
Oro kompresorius: Pjovimo metu jis suteikia įrangai oro šaltinį, kad būtų užtikrintas reikiamas slėgis ir srautas.
Dujų kaupimo bakas: įskaitant medžiagų dujų baką ir pagalbinį dujų baką lazerinio pjovimo staklių veikimo metu, naudojamas cheminėms dujoms, kurias sukelia lazerio svyravimai, užpildyti ir pjovimo galvutėms tiekti pagalbines dujas.
Filtravimo įtaisas: naudojamas švarioms, sausoms dujoms tiekti į lazerio generatorių ir šviesos kanalą, kad būtų palaikomas normalus kanalo ir reflektoriaus lęšio veikimas.

Dulkių šalinimo įranga: išsiurbia gamybos ir perdirbimo metu susidariusias dulkes ir dūmus bei juos išfiltruoja.

Lazerinio pjovimo staklėje lazerinio pjovimo galvutė juda ant metalinės plokštės norimos detalės forma ir taip išpjauna detalę iš plokštės. Talpinė aukščio reguliavimo sistema palaiko labai tikslų atstumą tarp antgalio galo ir pjaustomos plokštės. Šis atstumas yra svarbus, nes jis lemia fokusavimo padėtį plokštės paviršiaus atžvilgiu. Pjovimo kokybę gali paveikti fokusavimo pakėlimas arba nuleidimas iš viršaus, ties arba po metalo lakšto paviršiumi.

Lazerinio pjovimo staklių veikimo principas – sufokusuoti lazerio spindulį į medžiagos gabalą. Lazerio galia yra tokia didelė, kad sufokusuotas jis pakankamai įkaitina pjaustomą medžiagą, todėl medžiaga išsilydo arba išgaruoja nedideliame plote, kuriame sufokusuotas spindulys. Paprastai naudojamos pagalbinės dujos, kurios padeda išstumti išsilydžiusias medžiagas iš pjovimo zonos. Tai ypač aktualu pjaunant storus lakštus, tokius kaip metalas ar fanera.

Norėdami išpjauti formą, perkelkite lazerio galvutę ir naudokite tam tikrą portalą, kad nukreiptumėte spindulį ant naujos medžiagos, taip pjaudami liniją, o ne mažą skylutę. Judesio sistemų tipai yra krumpliastiebiai ir krumpliaračiai, rutuliniai sraigtai ir linijiniai varikliai. Linijiniai varikliai yra brangiausi, tačiau jie pasižymi didžiausiu greičiu ir didžiausiu tikslumu. Krumpliastiebinis ir krumpliaratis užtikrina beveik tokį patį greitį ir tikslumą, bet už mažesnę kainą. Kai kurie mažų lazerių entuziastai taip pat gali naudoti paskirstymo diržus ir žingsninius variklius lazerio galvutėms judinti. Bet kokiu atveju, sistema su servo ir kodavimo grįžtamuoju ryšiu gali gerokai pagerinti lazerinio pjovimo sistemos tikslumą, o standus rėmas taip pat gali būti izoliuotas nuo vibracijos.

Lazerinio pjovimo operacijoms svarbu pasirinkti bangos ilgį, kuris labai gerai sugeria pjaustomą medžiagą.

Kai lazerio energija nukreipiama į medžiagos paviršių, medžiaga sugeria tiek daug energijos, kad greitai įkaista virš lydymosi temperatūros ir pasiekia degradacijos temperatūrą.

Skilimo temperatūroje medžiaga skaidysis ir skaidysis. Kai tai vyksta, paprastai išsiskiria dūmai.

Pjūvio kraštas gali būti įkaitintas iki žemesnio lygio ir netgi išlydytas bei modifikuotas. Tai gali būti naudojama kaip naudingas pluoštinių medžiagų sandarinimo mechanizmas, pavyzdžiui, siūlų nepraradimui.

Kai lazerinio pjovimo staklės veikia, geriausia lazerį pakreipti taip, kad pjovimo metu susidarantys dūmai nesikauptų kaip suodžiai ant lazerio optinių komponentų. Be to, pjaunant (arba virinant) stipriai atspindinčius paviršius, svarbu neleisti lazerio spinduliui atsispindėti nuo paviršiaus į lazerio optinius komponentus, nes tai gali juos pažeisti.

CNC lazerinio pjovimo staklių darbo procesas

Lazerinio apdirbimo technologija suteikia daug skirtingų funkcijų skirtingoms pramonės šakoms. Nepriklausomai nuo šių mašinų charakteristikų, jų pagrindinis darbo procesas yra tas pats. Toliau pateikiami CNC lazerinės mašinos darbo etapai:

Įkelti G kodą

Kai operatorius į sistemą įkelia G kodą, mašina pradeda veikti. G kodas nurodo lazerinio pjovimo mašinos judėjimo kryptį.

Lazerio spindulio generavimas

Kai įrenginys pradės veikti, lazerinis rezonatorius sugeneruos šviesos spindulį. Įvairių tipų lazeriuose lazerio generavimo procesas gali skirtis. Lazerio spalva taip pat gali skirtis. Pavyzdžiui, CO2 lazeryje lazerio generatorius skleidžia infraraudonąją šviesą. Šio tipo lazerio spindulys yra visiškai matomas žmogaus akiai.

Gido lazeris

Krypties sistema nukreipia lazerio spindulį į fokusavimo sistemą. Veidrodžių serija gali keisti kryptį. Specialus spindulio lenkimo įtaisas taip pat gali sugeneruotą lazerio spindulį lenkti į fokusavimo sritį.

Lazerinis fokusavimas

Fokusavimo sistema sumažina lazerio spindulio plotį ir padidina jo galią. Tai pasiekiama naudojant lazerio fokusavimo galvutę ir fokusavimo lęšį. Fokusavimo sistema taip pat užtikrina, kad sufokusuotas lazerio spindulys būtų visiškai apskritas ir be pašalinės šviesos. Lazerio spindulys iš aparato iššaunamas per antgalį.

Medžiagų pjovimas

Sufokusuotas lazerio spindulys nukreipiamas į ruošinio medžiagą. Sąlyčio taškas lazerio spinduliu veikiamas pakankamai ilgai, kad medžiaga išsilydytų. Ekspozicijos laikas priklauso nuo medžiagos storio ir tipo.

Pjovimo galvutės judėjimas

Mechaninė sistema lazerio galvutę judina norima forma pagal G kodo instrukcijas. Judėjimo greitis priklauso nuo konkretaus darbo.

Išvada

CNC lazerinio pjovimo technologija yra gamybos pramonės priešakyje, užtikrinanti neprilygstamą tikslumą, greitį ir universalumą. Suprasdami lazerinio pjovimo staklių veikimo principą, vartotojai gali sužinoti, kokio tipo lazerinio pjovimo stakles jie turėtų įsigyti. Tobulėjant technologijoms, tokios įmonės kaip SC pirmauja tendencijose, siūlydamos novatoriškus sprendimus, kad patenkintų nuolat kintančius pramonės poreikius. Mes ne tik teikiame vieną rinkinį Parduodama metalo lakštų pluošto lazerinio pjovimo mašina bet taip pat galime suprojektuoti ir pagaminti lazerinio pjovimo staklių pakrovimo ir iškrovimo sistema kad patenkintų klientų automatizavimo reikalavimus. Nesvarbu, ar esate smulkaus verslo savininkas, mėgėjas, ar pramonės gamintojas, investicijos į CNC lazerinio pjovimo stakles gali pakeisti jūsų veiklą, atverdamos naujas projektavimo, prototipų kūrimo ir gamybos galimybes.

Susiję straipsniai:

Bendras įvadas: Kas yra lazerinio pjovimo staklės?

Kaip pasirinkti tinkamą pluošto lazerinio pjovimo staklių galią?

Kiek kainuoja lazerinio pjovimo staklės?

8 geriausių Kinijos lazerinio pjovimo staklių prekių ženklų reitingas

Lazerinio pjovimo greitį ir efektyvumą įtakojantys veiksniai