O que é a máquina de corte a laser CNC: Um guia completo

CNC máquina de corte a laser é um equipamento moderno para corte e fabrico através de feixe laser. É composto por componentes como um laser, um sistema CNC e uma cabeça de corte, que pode efetuar um corte de alta precisão e alta eficiência em materiais metálicos e não metálicos.

O aparecimento de máquinas de corte a laser CNC melhora significativamente o nível automático e a eficiência da produção no fabrico e processamento e tem sido amplamente utilizado no fabrico de maquinaria, aeroespacial, automóvel, eletrónica e outras indústrias.

A nossa passagem irá introduzir o princípio de funcionamento, tipos e aplicações em várias indústrias de máquinas de corte a laser CNC.

Além disso, a nossa passagem irá discutir as tendências futuras da tecnologia das máquinas de corte a laser CNC e a forma como esta impulsiona a inovação e o desenvolvimento da indústria transformadora e de outras indústrias relacionadas.

II. Compreensão das máquinas de corte a laser CNC

Definição de corte a laser CNC

O corte a laser CNC é uma tecnologia de processamento térmico que utiliza um feixe de laser de alta densidade de potência para fundir, vaporizar ou fazer reagir quimicamente a peça de trabalho sob o controlo do sistema CNC.

Integra tecnologias ópticas, mecânicas, eléctricas e informáticas, representando a direção do desenvolvimento da tecnologia de fabrico moderna.

Como funcionam as máquinas de corte a laser CNC

O processo de trabalho de uma máquina de corte a laser CNC pode ser descrito como o feixe de laser de alta densidade de energia gerado por lasers que irradiam para a superfície da peça de trabalho através de um sistema ótico, fazendo com que o material seja rapidamente aquecido, derretido e vaporizado.

Ao mesmo tempo, o sistema CNC controla a cabeça de corte e move-se ao longo das calhas pré-determinadas, formando finalmente os padrões de corte na peça de trabalho.

Tipos de máquinas de corte a laser CNC

De acordo com as diferenças no tipo de laser e no formato de processamento, as máquinas de corte a laser CNC podem ser divididas nos seguintes tipos:

Máquina de corte a laser CO2: adopta lasers de gás CO2, um grande formato de processamento, adequado para cortar materiais não metálicos e partes de materiais metálicos.

Máquina de corte a laser de fibra: Adopta o laser de fibra e tem um feixe de laser de boa qualidade, pequeno ponto de luz e alta precisão de corte, especialmente adequado para cortar materiais metálicos.

Máquina de cortar planos: o objeto de processamento é uma peça de trabalho plana, como folhas, placas, etc.

Máquina de corte de tubos: especialmente adequado para o corte de produtos manufacturados como tubos redondos, tubos quadrados e tubos com formas especiais.

Vantagens em relação aos métodos de corte tradicionais

Em comparação com os métodos de corte tradicionais, como o corte por plasma e o corte por chama, a máquina de corte a laser CNC tem as seguintes vantagens:

Corte de alta qualidadeA zona afetada pelo calor é pequena, a fenda de corte é estreita e a verticalidade da superfície de corte é elevada, sem rebarbas, sem necessidade de proceder secundariamente.

Processamento de alta eficiênciaA velocidade de corte é rápida e a eficiência é várias vezes superior às abordagens de corte tradicionais.

Alta precisão: a precisão da posição pode ser de até ±0,05mm sob o controlo do sistema CNC, que é superior ao corte manual.

Materiais aplicáveis generalizados: A máquina de corte a laser CNC pode cortar materiais metálicos e não metálicos, como aço inoxidável, aço carbono, liga de alumínio, vidro orgânico, madeira, etc.

Funcionamento flexível: adopta a programação CNC, que pode formar diretamente códigos de corte a partir de padrões CAD, é rápida e precisa, e é conveniente para modificar.

Nível automático elevadoO processo de corte é controlado por um sistema CNC, o que reduz a intervenção manual, melhorando a eficiência da produção.

III. Componentes das máquinas de corte a laser CNC

Fonte de laser

O recurso laser é o componente central da máquina de corte a laser CNC, que é utilizado para gerar feixes de laser de alta densidade de potência. Os lasers mais comuns são os lasers de CO2 e de fibra.

Laser de CO2Utiliza o gás Co2 como substância de trabalho e é excitado por uma descarga de alta tensão, o comprimento de onda é o laser infravermelho de 10,6μm. Tem maior potência, adequado para cortar materiais não metálicos e materiais metálicos mais espessos.

Laser de fibraAdopta fibra dopada com elementos de terras raras como meio de ganho e gera laser infravermelho de 1,06μm através do bombeamento de díodo laser semicondutor. Tem feixes de laser de boa qualidade e alta densidade de energia, o que é adequado para cortar materiais metálicos.

Controlador CNC

O sistema CNC é o cérebro da máquina de corte a laser CNC, que é responsável pelo controlo de todas as partes dos componentes da máquina e pela realização do corte automático. É composto principalmente por um computador, placa de controlo de movimento, controlador, servomotor, etc.

Computador: é utilizado para programar, armazenar programas de processamento, enviar instruções de controlo, etc.

Placa de controlo de movimentos: utilizado para converter instruções de controlo do computador em sinais eléctricos para controlar o movimento de servomotores.

Condutor: é utilizado para receber o sinal elétrico da placa de movimento, fazendo funcionar o servo motor.

Servo motor: É utilizado para acionar o movimento da cabeça de corte e da bancada de trabalho, terminando o movimento de corte.

Sistema ótico

O sistema ótico é utilizado para transmitir e focar o feixe laser, concentrando a energia laser num pequeno ponto da superfície da peça de trabalho para efetuar o corte. É constituído por um refletor, um espelho de focagem, etc.

RefletorÉ utilizado para mudar a direção de transmissão do feixe laser, guiando o feixe laser para a cabeça de corte.

Espelho de focagemLente de focagem: é utilizada para focar o raio laser na superfície da peça de trabalho, formando o foco de alta densidade de energia. A distância focal da lente de focagem determina o tamanho do ponto de luz.

Sistema de fixação da peça de trabalho

Um sistema de fixação da peça de trabalho é utilizado para fixar e suportar a peça de trabalho a cortar, garantindo a estabilidade da peça de trabalho durante o processo de corte. A forma mais comum de fixação é a adsorção a vácuo e os grampos mecânicos.

Adsorção por vácuo: são abertos vários pequenos orifícios na plataforma de corte e a pressão atmosférica é utilizada para absorver firmemente a peça de trabalho na plataforma após a aspiração. Este método é adequado para peças de chapa fina.

Braçadeiras mecânicas: adopta vários grampos mecânicos, como morsa, mandril, etc., que podem fixar firmemente a peça de trabalho na plataforma de corte. Este método é adequado para peças com formas especiais, como tubos e perfis.

Sistema de escape

O sistema de exaustão é utilizado para absorver o fumo e os gases de exaustão gerados durante o processo de corte, mantendo a área de corte limpa e prolongando a vida útil do utilizador. É composto principalmente por ventiladores, dispositivos de filtragem, etc.

Fã: é utilizado para gerar pressão negativa e absorver os fumos e os gases de escape para a conduta de exaustão.

Dispositivos de filtragemO filtro é utilizado para filtrar o fumo inalado e os gases de escape e reduzir a poluição do ambiente. O dispositivo de filtragem de uso corrente inclui um filtro de alta eficiência (HEPA), um filtro de carvão ativado, etc.

Cama de corte

Uma mesa de corte é utilizada para localizar e suportar a superfície da peça de trabalho, adoptando normalmente a estrutura em favo de mel ou em tiras para reduzir a área de contacto com a peça de trabalho, o que é benéfico para a emissão de fumos e gases de escape. O tamanho da mesa de corte determina o tamanho do formato de processamento.

Sistema de gás de assistência

O gás assistente desempenha um papel importante nos cortes a laser CNC e tem principalmente as seguintes funções:

Proteção do componente ótico da cabeça de corte, para evitar a poluição por salpicos. Eliminar o material derretido e melhorar a qualidade do corte.

Baixa a temperatura da zona de corte e reduz o efeito de aquecimento. Evitar a oxidação da superfície do material e melhorar a qualidade da secção.

A utilização comum de gás auxiliar inclui azoto, oxigénio, ar, etc. A escolha do gás depende do tipo de material que está a ser cortado.

IV. Como utilizar uma máquina de corte a laser CNC

Configurar a máquina

Em primeiro lugar, a chapa metálica a cortar ou as placas tubulares devem ser fixadas na bancada de trabalho. Isto pode garantir a estabilidade do material e prepara-o para os procedimentos básicos de corte. Nos passos seguintes, abrir a máquina e utilizar o interrutor para iniciar a máquina de corte a laser. Ao mesmo tempo, abra o desodorizador de exaustão para manter o ambiente de trabalho limpo.

Carregar o ficheiro de projeto

Comece com um ficheiro de desenho simples. Descarregue o seu ficheiro de desenho favorito, importe-o para o seu software de desenho e prepare-o para o processamento a laser. Com base nos requisitos de trabalho, pode ser necessário trabalhar com ficheiros vectoriais, ficheiros de desenho CAD e 3D e, por vezes, ficheiros raster.

Ajustamento dos parâmetros de corte

A definição correcta do parâmetro de corte é a chave para conseguir um corte preciso.

Execução do processo de corte

Depois de todo o trabalho preparado estar concluído, o sistema CNC pode ser utilizado para controlar o processo de corte da máquina de corte a laser.

Estas etapas envolvem a operação precisa da máquina, incluindo, entre outros, a escolha do material, o programa e o corte.

Precauções de segurança a considerar

Respeitar rigorosamente as normas de segurança de funcionamento e de manutenção aquando da utilização da máquina de corte a laser CNC.

Isto inclui, mas não se limita a, garantir a fixação segura dos materiais de corte, ajustar os parâmetros do equipamento para se adequar ao tipo e espessura do material e formar o operador.

V. Vantagens do corte a laser CNC

Vantagens	Manifestações específicas
Alta precisão e boa qualidade de corte	-O feixe laser tem um diâmetro pequeno (0,1~0,2mm), alta densidade de energia após a focalização
	-Materiais não metálicos: acrílico, borracha, plástico, madeira, couro, papel, etc.
	-Corte plano e suave, praticamente sem rebarbas, sem necessidade de processamento secundário
	-Elevada precisão de posicionamento, até ± 0,05 mm
	-Pode processar padrões complexos e finos, tais como engrenagens, texto, padrões, etc.
Materiais amplamente aplicáveis e elevada flexibilidade de processamento	-Pode cortar materiais metálicos e não metálicos
	-Materiais metálicos: aço-carbono, aço inoxidável, liga de alumínio, cobre, titânio, etc.
	-Ajustando a potência do laser, a velocidade de corte e outros parâmetros, pode adaptar-se a diferentes materiais e espessuras
	-Ajustando a potência do laser, a velocidade de corte e outros parâmetros, pode adaptar-se a diferentes materiais e espessuras
	-Pode efetuar processamentos especiais, tais como cortes oblíquos e cortes irregulares
	-Pode cortar ao longo de qualquer curva e contorno complexo, com uma vasta gama de processamento
Elevada eficiência de produção e rentabilidade	-Velocidade de corte rápida, geralmente 1-10m/min, até 100m/min
	-Tempo de fixação curto, sem necessidade de substituir ferramentas e acessórios
	-Utilização de software CAD/CAM, programação simples e rápida
	-Elevado grau de automatização, controlado automaticamente pelo sistema CNC, reduzindo a intervenção manual
	-Melhor relação custo-eficácia do que os métodos de corte tradicionais

VI. Limitações e desafios das máquinas de corte a laser CNC

Limitações e desafios	Desempenho específico	Solução
Limite de espessura do material	- Máquina de corte a laser CO2:	-Utilização de outros métodos, como o corte por plasma ou por chama
	0,5-25 mm de aço-carbono
	0,5-12 mm de aço inoxidável
	Liga de alumínio de 0,5-6 mm
	- Máquina de corte a laser de fibra:
	Aço carbono 0,5-20mm
	0,5-10 mm de aço inoxidável
	Liga de alumínio de 0,5-8 mm
	- Quando a espessura aumenta, a eficiência e a qualidade diminuem.
Problemas de compatibilidade de materiais	- Materiais com elevada reflectância (alumínio, cobre, latão, etc.): baixa eficiência de corte, má qualidade de corte.	- Utilização de gás de assistência especializado. - Ajustar os parâmetros do laser. -Aplicação de um revestimento absorvente na superfície do material.
	- Materiais facilmente oxidáveis (ligas de titânio, etc.): propensos a formar película de óxido, afectando a qualidade do corte.
	- Materiais transparentes ou semi-transparentes (acrílico, vidro, etc.): o raio laser penetra facilmente, sendo difícil efetuar cortes.
	- Materiais compósitos reforçados com fibras (fibra de carbono, fibra de vidro, etc.): propensos a deformação e delaminação durante o processo de corte, resultando numa má qualidade de corte.
Elevados requisitos de manutenção	- O laser tem um tempo de vida limitado (CO2: 2000-4000 horas, Fibra: 50.000 horas ou mais).	- Equipado com pessoal de manutenção profissional - Efetuar uma manutenção preventiva regular - Substituição atempada das peças de desgaste
	- A lente de focagem está sujeita a contaminação e necessita de ser limpa e substituída regularmente.
	- As guias da plataforma de corte e os componentes da transmissão requerem lubrificação e calibração regulares.
	- O sistema de gás auxiliar e o sistema de escape necessitam de inspeção e manutenção regulares.
Elevado custo de investimento inicial	-O preço de uma máquina de corte a laser é elevado (variando de dezenas de milhares a vários milhões de RMB).	-A longo prazo, a elevada eficiência, a elevada qualidade e os baixos custos de funcionamento podem compensar o investimento inicial.
	-Requer equipamento auxiliar, como um compressor de ar, um refrigerador e um sistema de exaustão.
	- Materiais compósitos reforçados com fibras (fibra de carbono, fibra de vidro, etc.): propensos a deformação e delaminação durante o processo de corte, resultando numa má qualidade de corte.

VII. Conclusão

A máquina de corte a laser CNC é um equipamento essencial no fabrico moderno, que pode melhorar a eficiência da produção, garantir a qualidade do produto e alcançar um fabrico inteligente.

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