كيف تقوم ماكينات القطع بالليزر بإنجاز المهمة

I. مقدمة

مع تطور الأتمتة والذكاء في التصنيع, ماكينات القطع بالليزر تتفوق على طرق القطع التقليدية بحوافها على الدقة والكفاءة والمرونة. وبالتالي، تصبح الخيار الأفضل لمعالجة المعادن وغير المعادن.

في الوقت الحاضر، تم تطبيق قواطع الليزر في قطاعات متعددة، مثل السيارات والفضاء والإلكترونيات وأشباه الموصلات والأدوات الطبية، لإنتاج مكونات ومنتجات عالية الدقة.

وفقًا للإحصاءات، وصل حجم السوق العالمي لآلات القطع إلى مليار دولار بمعدل نمو قدره 201 تيرابايت 3 تيرابايت سنويًا.

في مواجهة التطور السريع والإمكانات الكبيرة لتكنولوجيا القطع بالليزر، من المهم جداً لشركات التصنيع والأفراد معرفة مبادئ عملها ورياشها وتطبيقاتها.

تابع القراءة؛ دعنا نتعلم المزيد.

II. مكونات ماكينة القطع بالليزر

مصدر الليزر (ثاني أكسيد الكربون، الألياف، إلخ)

يولد مصدر الليزر، باعتباره الجزء الأساسي من آلة القطع بالليزر، شعاع ليزر عالي الطاقة. وتشمل الأنواع العادية ليزر ثاني أكسيد الكربون وليزر الألياف وليزر YAG. تتميز ليزرات ثاني أكسيد الكربون التي تحقق كفاءة تحويل 20% بكفاءة إخراج عالية، لذا فهي مناسبة للمواد السميكة.

في حين أن ليزر الألياف يتمتع بكفاءة تحويل كهروضوئية عالية وأشعة ليزر عالية الجودة وتكاليف صيانة منخفضة، لذلك أصبحت هي السائدة في السوق.

نظام توصيل الشعاع (المرايا والعدسات)

تتمثل وظيفة الشعاع ونظام التوصيل في توجيه أشعة الليزر إلى الاتجاهات المطلوبة. تركز عدسات التركيز أشعة الليزر في بقعة ضوئية صغيرة ذات كثافة طاقة عالية لإنهاء القطع بالليزر.

يبلغ الطول البؤري للعدسة 5 بوصات بشكل عام، وتستخدم العدسة مقاس 7.5 بوصة لقطع المواد التي يزيد سمكها عن 12 مم. ويحتاج مسار الضوء إلى غازات واقية لمنع تلوث العدسة وغطاء واقي لمنع التلف.

رأس القطع والفوهة

يشتمل رأس القطع على نيزل وعدسات تركيز بؤري ونظام متابعة ومكونات أخرى.

تنقسم أشكال الفوهات إلى متوازية ومتقاربة ومخروطية الشكل، ووظيفتها هي توجيه غازات القطع المساعدة.

يحافظ النظام التالي على ثبات المسافة بين رأس القطع وسطح المادة وينقسم إلى نوعين سعوي (غير تلامسي) واستقرائي (تلامسي).

تتكون أجهزة المحرك لرأس القطع من محرك مؤازر وبرغي رصاصي وأجزاء أخرى تدفع رأس القطع للتحرك على طول المحور Z.

نظام التحكم باستخدام الحاسب الآلي الرقمي (CNC)

يتحكم نظام التحكم بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي في سرير القطع للتحرك على طول المحاور X وY وZ، باعتباره العقل المدبر لماكينة القطع بالليزر. وفي الوقت نفسه، يتحكم في قواطع الليزر لإخراج الطاقة، مما يحقق مسارات قطع دقيقة.

تحدد جودة المكونات دقة وثبات القطع. تشتمل أنظمة التحكم بنظام التحكم الرقمي CNC الشائعة على أنظمة Beckhoff و PA و Frank.

سرير التقطيع أو الطاولة

يُستخدم سرير أو طاولة القطع لوضع المواد المراد قطعها، ويتحرك وفقًا لنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي. تؤثر الصلابة والثبات على دقة القطع.

تشمل هياكل أسرّة التقطيع ماكينات القطع العملاقة والكابولي والعارضة وما إلى ذلك. وهناك أيضًا أنواع أخرى من آلات القطع الخاصة. على سبيل المثال، الماكينات ثلاثية الأبعاد خماسية المحاور خاصة بصناعة المركبات.

الأجزاء الأخرى

إلى جانب ذلك، تم تجهيز ماكينات القطع بالليزر أيضًا بمكونات أخرى تشمل نظام التبريد، وجهاز إمداد الغاز، وضاغط الهواء، وضاغط الهواء، ومرشح تجفيف الهواء، ونظام إزالة الغبار والعادم، وجهاز تفريغ الخبث وغيرها من المعدات المساعدة كوسيلة للحفاظ على التشغيل الثابت للماكينة.

وبهذه الطريقة، من الواضح أن ماكينة القطع بالليزر تتكون من أدوات عالية الدقة. كل جزء هو جزء لا يتجزأ من الماكينة بأكملها، مما يضع متطلبات عالية على عملية التجميع وتقنيات التصنيع.

ثالثًا. أنواع آلات القطع بالليزر

قواطع ليزر CO2

مبادئ العمل: تستخدم آلات القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون تيارًا كهربائيًا لإثارة ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والهيدروجين والهيليوم لتوليد أشعة ليزر بطول موجي يبلغ 10.6 ميكرون.

الخصائص: تُعد آلات القطع بالليزر CO2 من بين أدوات القطع الأكثر شيوعًا وفعالية من حيث التكلفة، حيث تتراوح طاقتها من 25 إلى 100 واط.

الخصائص: تُعد آلات القطع بالليزر CO2 من بين أدوات القطع الأكثر شيوعًا وفعالية من حيث التكلفة، حيث تتراوح طاقتها من 25 إلى 100 واط.

المواد القابلة للتطبيق: تشمل المواد المعدنية المعادن غير الحديدية، مثل ألواح الألومنيوم الرقيقة. وتشمل المواد غير المعدنية الخشب والورق والأكريليك والجلد والأقمشة وورق الجدران.

قطاعات التطبيق: وقد تم تطبيقه على نطاق واسع في تقطيع المواد غير المعدنية ومعالجة الأغذية، مثل معالجة الجبن والكستناء.

قواطع ألياف الليزر

مبدأ العمل: تستخدم القواطع الليزرية الليزرية الليزرية الليزرية الليزرية البذرية والألياف البصرية المتخصصة لتوليد أشعة ليزر عالية الكثافة ذات طاقة عالية بطول موجي يبلغ 1.064 ميكرون.

الخصائص:: آلات القطع بالليزر الليفي تنتمي إلى الليزر الصلب لذلك ليس من الضروري صيانتها بشكل متكرر. تجاوزت مدة خدمتها 25000 ساعة. كفاءة القطع الخاصة بها هي 3 أضعاف كفاءة آلة القطع بليزر CO2. إلى جانب ذلك، تسمح رؤوس القطع لماكينات القطع بليزر الألياف بالضوء المستمر أو النبضي وتؤدي أداءً جيدًا في القدرة على التكيف.

المواد القابلة للتطبيق: المعادن والسبائك وغير المعدنية (الزجاج والخشب والبلاستيك). إنها مناسبة للمواد الرقيقة.

قطاعات التطبيق: وسم المعادن والنقش ووسم البلاستيك وغيرها من المجالات. يتم تطبيق طاقة أكبر نسبيًا من ليزر الألياف على نطاق أوسع.

الاختلافات والتطبيقات المحددة

وعمومًا، تُستخدم قواطع ليزر ثاني أكسيد الكربون ذات الفعالية العالية من حيث التكلفة بشكل أساسي لقطع المعادن غير المعدنية؛ أما قواطع ألياف الليزر ذات القدرة العالية على التكيف والكفاءة فهي أسهل في الصيانة.

عند اختيار ماكينات القطع بالليزر، يجب أن تأخذ المواد المراد قطعها والكفاءة والصيانة والتكلفة في الاعتبار.

ومع ذلك ، مع الأداء المثالي ، فإن آلات القطع بالليزر الليفي تحل تدريجياً محل آلات القطع بالليزر CO2 لتظهر كمنتج سائد في السوق.

مع تطور التكنولوجيا وانخفاض التكاليف، سيتم تطبيق ماكينات القطع بالليزر على نطاق أوسع في الصناعة.

رابعاً. كيف يعمل القطع بالليزر: خطوة بخطوة

توليد الليزر

الليزر هي المكونات الأساسية لماكينات القطع بالليزر. وهي تحتوي عادة على ليزر ثاني أكسيد الكربون وليزر الألياف وليزر YAG. خذ ليزر ثاني أكسيد الكربون كمثال.

وهي تتكون من أنبوب زجاجي مملوء بغازات ثابتة مثل ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والهيليوم. عندما تمر تيارات كهربائية عالية الضغط عبر هذه الغازات، يتم استلهام جزيئات ثاني أكسيد الكربون لتصل إلى مستوى طاقة مرتفع.

في حين تعود جزيئات ثاني أكسيد الكربون ذات مستوى الطاقة الأعلى إلى مستوى طاقة منخفض، يتم إطلاق ضوء الأشعة تحت الحمراء بطول موجي 10.6 ميكرومتر، وهو ليزر ثاني أكسيد الكربون.

تركيز الشعاع واتجاهه

تنعكس أشعة الليزر الناتجة عن الليزر أولاً بواسطة سلسلة من العاكسات لتغيير اتجاهات الإشعاع. بعد ذلك، تقوم عدسات التركيز بتركيز أشعة الليزر في بقعة ضوئية صغيرة قطرها أقل من 0.3 مم.

وأخيرًا، يمكن لأشعة الليزر المركزة ذات كثافة الطاقة العالية أن تسخن المادة إلى نقاط انصهار أو تبخر بسرعة.

انصهار المواد أو احتراقها أو تبخرها

عند تشعيعها بأشعة الليزر بكثافة طاقة عالية، تصل المواد الممتصة للطاقة إلى درجة حرارة عالية.

ومع ذلك، تستجيب المواد المختلفة بشكل مختلف لأشعة الليزر، لذا فهي تحتاج إلى قوى ليزر مختلفة، تتراوح عمومًا بين 1-6 كيلو واط.

عندما تتجاوز درجة الحرارة درجة انصهارها، تبدأ المواد في الذوبان؛ وعندما تتجاوز درجة الغليان، تبدأ في التبخر وتشكيل البخار. ستتم إزالة المواد الذائبة والمتبخرة من طمي القطع، مما يشكل شقوقًا.

الغاز المساعد لإزالة المواد

لتسريع عملية إزالة المواد الذائبة والمبخرة، تقوم قواطع الليزر بحقن غاز عالي الضغط، مثل الأكسجين والنيتروجين، أثناء القطع. يمكن للغازات أن تنفخ الذوبان من الطمي لمنع إعادة اللحام وحماية عدسات التركيز من التلف.

أما بالنسبة لبعض المواد النشطة بالأكسجين، مثل المواد غير القابلة للصدأ، فعادةً ما يتم اعتماد الغازات الخاملة، مثل النيتروجين، لمنع تأكسد الشقوق.

التحكم باستخدام الحاسب الآلي الرقمي (CNC) لمسارات قطع دقيقة

تحت تحكم نظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي، يتحرك رأس القطع بدقة وفقًا لمسارات القطع المبرمجة مسبقًا.

تصل دقة تحديد المواقع الحديثة لماكينة القطع بالليزر إلى 0.052 مم. وبالتالي، فهي قادرة على قطع الأنماط المعقدة والدقيقة.

وبالإضافة إلى ذلك، يمكن لأنظمة التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي أيضًا ضبط المعلمات مثل قوى الليزر وسرعة القطع وتدفق الغاز لتحقيق التشغيل الآلي الكامل، مما يحسن الإنتاجية بشكل كبير.

V. مزايا القطع بالليزر

دقة ودقة عالية

نظرًا لصغر أقطار شعاع الليزر، يمكنه قطع النمط بدقة. أقطار البقع الضوئية المركزة أقل من 0.33 مم.

يعني اعتماد المعالجة غير التلامسية أن القطع بالليزر لا يتطلب ارتداء أدوات القطع. وبالتالي، لن تنخفض دقة القطع بسبب فترات القطع الممتدة.

يمكن تشغيل قواطع الليزر المدمجة مع نظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي تلقائيًا. يمكن أن تصل دقة تحديد المواقع إلى 0.05 مم، أي أقل بكثير من المعالجة الميكانيكية التقليدية.

تشير المناطق الضيقة المتأثرة بالحرارة إلى أن المواد المحيطة بقطع الطمي بالكاد تتأثر. لذلك، يضمن التشوه الصغير لقطعة العمل دقة الحجم.

براعة في قطع مختلف المواد

تسمح قواطع الليزر بقطع العديد من المواد، بما في ذلك المعادن واللافلزات والمواد المركبة المختلفة.

نظرًا لاختلاف امتصاصية المواد المختلفة، يجب تعديل معلمات القطع وفقًا لذلك. ومع ذلك، يجب أن تدرك أنه يجب تعديل معلمات الإخراج فقط دون تغيير أدوات القطع.

يمكن لماكينات القطع بالليزر ثلاثية الأبعاد أن تقطع على أي سطح دون تعديل الزاوية الاصطناعية، مما يوسع نطاق المواد القابلة للتطبيق.

تقليل نفايات المواد والقطع النظيف

وبفضل الجودة والمرونة العالية، يمكن للقطع بالليزر أن يقلل من النفايات قدر الإمكان وينتج قطعًا نظيفًا.

تتميز بقصات ضيقة تتراوح بين 0.1 و0.3 مم، مما يؤدي إلى معدلات استخدام عالية. وهي مدمجة مع نظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي، وتسمح بالتنضيد التلقائي لتقليل الفاقد.

يتم حقن غازات عالية الضغط أثناء القطع لتفجير الذوبان حتى لا يلتصق بالقطع. لذلك، تكون أسطح القطع ناعمة ونظيفة.

يمكن استخدام الغاز الخامل لحماية المواد التي تتأكسد بسهولة، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ، لمنع تغير لون القطع الناجم عن الأكسدة.

أوقات إنتاج أسرع

وبفضل سرعة القطع السريعة والكفاءة العالية، يمكن لآلات القطع بالليزر أن تقلل من أوقات الإنتاج بشكل كبير. يمكن أن تصل سرعة القاطع بالليزر إلى عدة أمتار في الدقيقة، وهو ما يعادل عدة أضعاف سرعة طرق القطع التقليدية.

بدون تثبيت وتثبيت قطعة العمل وتثبيت الشغل، فإن قاطع الليزر يكون خاليًا من تحميل وتفريغ المواد لتوفير الوقت. وبدعم من نظام التحميل والتفريغ الأوتوماتيكي فإن قواطع الليزر تتمتع بكفاءة أعلى.

تتيح القواطع بالليزر إمكانية التشكيل لمرة واحدة دون معالجة مرتين، مما يوفر الوقت اللازم للمعالجة اللاحقة.

الأتمتة والتكرار

يمكن أتمتة قواطع الليزر وتوحيدها بسهولة، لذا فهي مناسبة للإنتاج على دفعات.

يمكن أن تعمل معظم ماكينات القطع بالليزر الحديثة المزودة بأنظمة التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب آلياً، مما يقلل من تكاليف العمالة.

يمكن لأنظمة التحكم بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي التي تخزن برامج القطع أن تحقق استدعاءات سريعة وتضمن تكرار المعالجة واتساقها

تعني الصيانة المنخفضة عدم الحاجة إلى عمالة إضافية، لأنك تحتاج فقط إلى تغيير مياه التبريد وصيانة الأنظمة البصرية بانتظام.

وبصفة عامة، فإن ريشة آلة القطع بالليزر ذات الدقة العالية والكفاءة والفعالية والتكاليف المنخفضة هي المفضلة في التصنيع، مما يعزز التطور الذكي والأخضر لصناعة التصنيع.

سادساً. تطبيقات القطع بالليزر

صناعة السيارات

قطع أجزاء جسم السيارة:: يمكن لقواطع الليزر قطع ألواح الهيكل مثل الأبواب والخطافات وأغطية صندوق الأمتعة بسرعة ودقة. وهي تنتج قطعًا عالي الجودة وتسبب تشوهًا بسيطًا.

قطع الديكورات الداخلية: يتم إنتاج معظم الديكورات الداخلية، بما في ذلك لوحات العدادات ولوحات التحكم المركزية وإطارات المقاعد، بواسطة آلات القطع بالليزر القادرة على إنتاج أنماط معقدة ودقيقة.

الفضاء والدفاع

قطع جلد الطائرة: يمكن لليزر قطع جلود الطائرات بدقة وكفاءة عالية، خاصةً تلك التي تحتوي على منحنيات معقدة وثقوب ذات أشكال خاصة.

قطع المنتجات العسكرية: يمكنهم إنتاج المكونات الأساسية للمنتجات العسكرية، بما في ذلك قطع غيار الأسلحة النارية والذخيرة والمركبات المدرعة والسفن الحربية.

الإلكترونيات وأشباه الموصلات

قطع رقائق أشباه الموصلات: يمكن استخدام قواطع الليزر أثناء تغليف أشباه الموصلات لقطع الرقائق وفصل الرقائق بأقل ضرر وسرعة عالية.

قطع المكونات الإلكترونية: يمكنهم معالجة السيراميك والركائز البلاستيكية للمكونات الإلكترونية، مثل المقاومات والمكثفات والموصلات.

الأجهزة الطبية

قطع الأجهزة الطبية: يمكن إنتاج مشرط ومنشار تقويم العظام والمقصات الطبية وغيرها من الأدوات بواسطة قاطع ليزر، مما يضمن نعومة وسلاسة حافة القطع.

قطع الغرسات الطبية: عادةً ما تكون المفاصل الاصطناعية والأطر المثبتة للعظام وغيرها من الغرسات مصنوعة من مواد معالجة صلبة، مثل التيتانيوم، لذا فإن القطع بالليزر هو طريقة ذكية للتشكيل.

سابعاً. الخاتمة

في المقال بأكمله، قمت بشرح التعريف ومبادئ العمل وأنواعه وتطبيقاته ومزاياه لماكينات القطع بالليزر التي توفر لك دليلاً شاملاً للماكينة.

كواحدة من أكبر المصدرين في الصين، تفتخر شركتنا بتاريخ 4 عقود من تاريخ البحث والتطوير لآلات القطع بالليزر. قواطع الليزر لدينا ذات الأداء الممتاز هي خيار حكيم بالنسبة لك. إذا كنت مهتمًا بمنتجاتنا، فيمكنك تصفح صفحة منتجاتنا. مرحبًا بك في اتصل بنا

قم بتنزيل الإنفوجرافيك بدقة عالية