Как станки для лазерной резки выполняют свою работу

I. Введение

С развитием автоматизации и интеллекта в производстве, станки лазерной резки вытесняют традиционные методы резки благодаря своей точности, эффективности и гибкости. Таким образом, он становится лучшим выбором для обработки металлов и неметаллов.

В настоящее время лазерные резаки применяются во многих отраслях, таких как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, электроника, полупроводники и медицинские инструменты, для производства высокоточных компонентов и изделий.

Согласно статистике, мировой масштаб рынка режущих машин достиг 1 миллиарда долларов с темпами роста 20% в год.

Перед лицом стремительного развития и огромного потенциала технологии лазерной резки производственным компаниям и частным лицам крайне важно изучить принципы ее работы, перья и области применения.

Продолжайте читать, давайте узнаем больше.

II. Компоненты станка лазерной резки

Источник лазера (CO2, волоконный и т.д.)

Лазерный источник, являющийся основной частью станка для лазерной резки, генерирует мощный лазерный луч. Обычные типы включают CO2-лазеры, волоконные лазеры и YAG-лазеры. CO2-лазеры с эффективностью преобразования 20% имеют высокую выходную эффективность, поэтому они подходят для работы с толстыми материалами.

В то время как волоконные лазеры имеют высокую эффективность фотоэлектрического преобразования, высококачественные лазерные лучи и низкие эксплуатационные расходы, поэтому они стали основным направлением на рынке.

Система доставки луча (зеркала и линзы)

Функция луча и системы доставки заключается в том, чтобы вести лазерные лучи в необходимых направлениях. Фокусирующие линзы фокусируют лазерные лучи в небольшое световое пятно с высокой плотностью мощности для завершения лазерной резки.

Фокусное расстояние объектива обычно составляет 5 дюймов, а 7,5-дюймовый объектив используется для резки материалов толщиной более 12 мм. Световод нуждается в защитных газах для предотвращения загрязнения линзы и защитном кожухе для предотвращения повреждений.

Режущая головка и насадка

Режущая головка включает в себя зажим, фокусирующие линзы, систему слежения и другие компоненты.

По форме сопла делятся на параллельные, сходящиеся и конические, а их функция заключается в подаче вспомогательных газов для резки.

Следующая система поддерживает постоянное расстояние между режущей головкой и поверхностью материала и подразделяется на емкостную (бесконтактную) и индуктивную (контактную).

Приводные устройства режущей головки состоят из серводвигателя, ведущего винта и других деталей, приводящих режущую головку в движение вдоль оси Z.

Система управления ЧПУ

Являясь "мозгом" станка лазерной резки, система управления ЧПУ контролирует перемещение режущей плиты по осям X, Y и Z. В то же время она контролирует мощность лазерных резаков, добиваясь точной резки.

Качество компонентов определяет точность и стабильность резки. Распространенные системы управления ЧПУ включают в себя Beckhoff, PA и Frank.

Режущая станина или стол

Режущая станина или стол используются для размещения материалов, подлежащих резке, и перемещаются в соответствии с системой управления ЧПУ. Жесткость и устойчивость влияют на точность резки.

Конструкции раскройных станин включают портальные, консольные, балочные и т.д. Существуют и другие специальные типы режущих станков. Например, трехмерные пятиосевые станки специально предназначены для автомобильной промышленности.

Другие части

Кроме того, станки лазерной резки оснащены и другими компонентами, включая систему охлаждения, устройство подачи газа, воздушный компрессор, фильтр осушения воздуха, систему удаления пыли и выхлопа, устройство выгрузки шлака и другое вспомогательное оборудование для поддержания стабильной работы станка.

Таким образом, очевидно, что станок лазерной резки состоит из высокоточных инструментов. Каждая деталь является неотъемлемой частью всего станка, что предъявляет высокие требования к процессу сборки и технологиям производства.

III. Типы станков для лазерной резки

Лазерные резаки CO2

Принципы работы: Станки для лазерной резки CO2 используют электрический ток для возбуждения CO2, азота, водорода и гелия для генерации лазера с длиной волны 10,6 микрона.

Характеристики: Станки лазерной резки CO2 являются одними из самых распространенных и экономичных инструментов для резки, их мощность варьируется от 25 до 100 Вт.

Характеристики: Станки лазерной резки CO2 являются одними из самых распространенных и экономичных инструментов для резки, их мощность варьируется от 25 до 100 Вт.

Применяемые материалы: К металлическим материалам относятся цветные металлы, например, тонкие алюминиевые пластины. К неметаллическим материалам относятся дерево, бумага, акрил, кожа, ткани и обои.

Сектора применения: Он широко применяется для резки неметаллических материалов и в пищевой промышленности, например, для обработки сыра и каштанов.

Волоконно-лазерные резаки

Принцип работы: В волоконных лазерных резаках используются затравочные лазеры и специальные оптические волокна для генерации мощных лазерных пучков высокой плотности с длиной волны 1,064 микрона.

Характеристики: волокна лазерной резки машины принадлежат к твердым лазеров, так что это не нужно часто поддерживать. Его срок службы превысил 25000h. Его эффективность резки в 3 раза больше, чем у станка лазерной резки CO2. Кроме того, режущие головки волоконно-лазерных резаков позволяют использовать непрерывный или импульсный свет и хорошо работают в адаптации.

Применяемые материалы: металлы, сплавы, неметаллы (стекло, дерево и пластик). Подходит для тонких материалов.

Сектора применения: Маркировка металла, гравировка, маркировка пластика и другие области. Относительно большая мощность волоконных лазеров применяется шире.

Различия и особенности применения

В целом, лазерные резаки CO2 с более высокой экономической эффективностью в основном используются для резки неметаллов; волоконные лазерные резаки с высокой адаптивностью и эффективностью проще в обслуживании.

При выборе станков для лазерной резки следует учитывать материал, из которого будет производиться резка, эффективность, техническое обслуживание и стоимость.

Тем не менее, с идеальной производительностью, волокна лазерной резки машины постепенно заменяют CO2 лазерные резаки, чтобы появиться в качестве основного на рынке.

По мере развития технологий и снижения стоимости станки лазерной резки будут все шире применяться в промышленности.

IV. Как работает лазерная резка: Шаг за шагом

Генерация лазера

Лазеры являются основными компонентами станков для лазерной резки. Обычно они содержат CO2-лазеры, волоконные лазеры и YAG-лазеры. Возьмем для примера CO2-лазер.

Они состоят из стеклянной трубки, заполненной фиксированными газами, такими как CO2, азот и гелий. Когда через эти газы проходит электрический ток высокого давления, молекулы CO2 получают вдохновение, достигая высокого уровня энергии.

В то время как молекулы CO2 с более высоким уровнем энергии возвращаются на низкий уровень энергии, высвобождается инфракрасный свет с длиной волны 10,6 мкм, который и является CO2-лазером.

Фокусировка и направление луча

Лазерные лучи, генерируемые лазером, сначала отражаются от ряда отражателей, чтобы изменить направление их облучения. Затем фокусирующие линзы фокусируют лазерные лучи в небольшое световое пятно диаметром менее 0,3 мм.

Наконец, сфокусированные лазерные лучи высокой плотности мощности могут быстро нагреть материал до температуры плавления или испарения.

Плавление, горение или испарение материала

При облучении лазерными лучами с высокой плотностью мощности энергопоглощающие материалы достигают высокой температуры.

Однако разные материалы по-разному реагируют на лазеры, поэтому им требуется разная мощность лазера, обычно в пределах 1-6 кВт.

Когда температура превышает температуру плавления, материалы начинают плавиться, а когда температура превышает температуру кипения, они начинают испаряться и образовывать пар. Расплавленный и испарившийся материал будет удаляться из разрезаемого ила, образуя выемки.

Вспомогательный газ для удаления материала

Чтобы ускорить удаление расплавленных и испарившихся материалов, лазерные резаки во время резки нагнетают газ под высоким давлением, например кислород и азот. Газы могут выдувать расплав из илов, предотвращая повторную сварку ножей и защищая фокусирующие линзы от повреждений.

Для предотвращения окисления надрезов на некоторых кислородоактивных материалах, таких как нержавеющая сталь, обычно используются инертные газы, например, азот.

Система ЧПУ для точной резки

Под контролем системы управления CNC режущая головка перемещается точно по запрограммированным патам резки.

Современная точность позиционирования станков лазерной резки достигает 0,052 мм. Таким образом, они способны вырезать сложные и точные детали.

Кроме того, системы управления ЧПУ могут регулировать такие параметры, как мощность лазера, скорость резки и расход газа, что позволяет добиться полной автоматизации работы, значительно повышающей производительность.

V. Преимущества лазерной резки

Высокая точность и аккуратность

Благодаря малому диаметру лазерного луча, он может точно вырезать рисунок. Диаметр сфокусированных световых пятен составляет менее 0,33 мм.

Бесконтактная обработка означает, что лазерная резка не требует износа режущих инструментов. Таким образом, точность резки не снижается из-за длительных периодов резания.

Интегрированные с системой управления ЧПУ, лазерные резаки могут работать в автоматическом режиме. Точность позиционирования может достигать 0,05 мм, что намного меньше, чем при традиционной механической обработке.

Узкие зоны термического воздействия указывают на то, что материалы вокруг режущего ила почти не затрагиваются. Поэтому небольшая деформация заготовки обеспечивает точность размеров.

Универсальность при резке различных материалов

Лазерные резаки позволяют резать множество материалов, включая металлы, неметаллы и различные композитные материалы.

В связи с различной поглощающей способностью материалов параметры резки должны быть скорректированы соответствующим образом. Однако следует помнить, что без замены режущего инструмента можно регулировать только выходные параметры.

Станки трехмерной лазерной резки могут резать на любой поверхности без искусственной регулировки угла, что расширяет диапазон применяемых материалов.

Сокращение отходов материала и чистые срезы

Благодаря высокому качеству и гибкости лазерная резка позволяет максимально сократить количество отходов и получить чистые срезы.

Он имеет узкие резы в диапазоне 0,1-0,3 мм, что обеспечивает высокий коэффициент использования. Интегрированный с системой управления ЧПУ, он позволяет автоматически набирать текст для сокращения отходов.

Во время резки впрыскиваются газы под высоким давлением, которые выдувают расплав, чтобы он не прилипал к срезам. Поэтому поверхности разрезов получаются гладкими и чистыми.

Инертный газ можно использовать для защиты легко окисляемых материалов, например нержавеющей стали, чтобы предотвратить обесцвечивание срезов в результате окисления.

Ускоренное производство

Благодаря высокой скорости резки и высокой эффективности лазерные резаки позволяют значительно сократить время производства. Скорость лазерного резака может достигать нескольких метров в минуту, что в несколько раз превышает скорость традиционных методов резки.

Не устанавливая и не зажимая заготовки, лазерный резак освобождается от необходимости загружать и выгружать материалы, что экономит время. Благодаря автоматической системе загрузки и выгрузки лазерные резаки обладают более высокой эффективностью.

Лазерные резаки позволяют выполнять одноразовую формовку без двойной обработки, что экономит время на последующую обработку.

Автоматизация и повторяемость

Лазерные резаки можно легко автоматизировать и стандартизировать, поэтому они подходят для серийного производства.

Большинство современных станков для лазерной резки, оснащенных системами ЧПУ, могут работать в автоматическом режиме, что снижает трудозатраты.

Системы управления ЧПУ, хранящие программы резки, позволяют добиться быстрых вызовов и обеспечивают повторяемость и стабильность обработки

Неприхотливость в обслуживании означает отсутствие дополнительных трудозатрат, поскольку требуется только замена охлаждающей воды и регулярное обслуживание оптических систем.

Вообще говоря, лазерная резка машина перо высокой точностью, эффективностью и fexibility и низкие затраты благоприятствуют производства, способствуя интеллектуальной и зеленой развития промышленности изготовления.

VI. Применение лазерной резки

Автомобильная промышленность

Резка кузовных деталейЛазерные резаки позволяют быстро и точно вырезать кузовные панели, такие как двери, крюки и крышки багажника. Они производят высококачественную резку и вызывают небольшую деформацию.

Нарезка декоративных элементов интерьера: Большинство декоративных элементов интерьера, включая приборные панели, центральные панели управления и каркасы сидений, производятся на станках лазерной резки, которые способны создавать сложные и точные детали.

Аэрокосмическая и оборонная промышленность

Вырезание кожи для самолетов: Лазеры могут точно и эффективно разрезать обшивку самолетов, особенно с замысловатыми изгибами и отверстиями особой формы.

Резка военной продукции: Они могут производить основные компоненты военной продукции, включая детали огнестрельного оружия, боеприпасы, бронетехнику и военные корабли.

Электроника и полупроводники

Резка полупроводниковых чипов: Лазерные резаки могут использоваться при упаковке полупроводников для резки пластин и разделения чипов с минимальными повреждениями и высокой скоростью.

Резка электронных компонентов: Они могут обрабатывать керамические и пластиковые подложки для электронных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы и разъемы.

Медицинские приборы

Резка медицинских изделий: Скальпель, ортопедическая пила, медицинские ножницы и другие инструменты могут быть изготовлены с помощью лазерного резака, который обеспечивает терпкость и гладкость режущей кромки.

Резка медицинских имплантатов: Искусственные суставы, каркасы для фиксации костей и другие имплантаты обычно изготавливаются из твердых обработанных материалов, таких как титан, поэтому лазерная резка является разумным способом формовки.

VII. Заключение

В этой статье я рассказал об определении, принципах работы, типах, применении и преимуществах станков для лазерной резки, что позволит вам получить подробное руководство по работе с ними.

Как один из крупнейших китайских экспортеров, наша компания может похвастаться 4 десятилетиями истории исследований и разработок станков лазерной резки. Наши лазерные резаки с отличной производительностью являются мудрым выбором для вас. Если вы заинтересованы в нашей продукции, вы можете просмотрите страницу нашей продукции. Добро пожаловать в свяжитесь с нами.

VIII. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Какие факторы влияют на скорость и качество лазерной резки?

Вот пять элементов, которые могут повлиять на скорость и качество лазерной резки:

Мощность лазера: Чем выше мощность лазерного резака, тем быстрее происходит резка. Лазерная резка высокой мощности позволяет быстро испарять материалы, чтобы свести к минимуму зоны термического воздействия и получить более гладкие срезы.

Ориентированное местоположение: относительное положение между точками фокусировки и поверхностью заготовки имеет значение. При правильном расположении фокусирующих точек режущие илы становятся более узкими и эффективными, что приводит к повышению производительности резки.

Скорость резки: Скорость резки прямо пропорциональна плотности мощности, что означает, что более высокая плотность мощности может повысить скорость резки. Однако скорость резки обратно пропорциональна плотности и толщине материалов.

Давление вспомогательных газов: Вспомогательные газы необходимы при лазерной резке, и давление газов является важным фактором. Вспомогательные газы распыляются вместе с лазерным лучом на одной оси, чтобы защитить линзы от загрязнения и выдуть расплавленный шлак.

Особенности материала: Различные материалы по-разному реагируют на поглощение. Для тонких и мягких материалов, таких как бумага и пластик, резка на малой мощности предотвращает плавление и горение материалов, а для толстых материалов, таких как металлы, резка на высокой мощности с низкой скоростью позволяет получить чистые срезы.

Как вспомогательный газ улучшает процесс лазерной резки?

Расплав и лом: вспомогательный газ выдувает плавящиеся материалы и обрезки из зон резания, чтобы сгладить процесс резки и предотвратить повторное затвердевание, которое может забить режущий ил.

Предотвращение окисления: Инертные газы, такие как азот, могут предотвратить окисление материалов во время резки. Например, азот обеспечивает чистоту и отсутствие окисления при резке, что способствует получению высококачественной режущей кромки.

ОхлаждениеКонтрастный воздух обычно используется для резки неметаллов, таких как дерево, пластик и акрил, для охлаждения материалов и очистки мест резки от обрезков.

Сколько обычно стоят станки для лазерной резки?

Цена станка для лазерной резки варьируется в широких пределах - от нескольких тысяч долларов до миллионов долларов.

Лазерные резаки начального уровня небольшого размера стоят около 4000-15000, подходят для мелкосерийного производства или зеленых рук.

Лазерные резаки для промышленного использования обычно стоят от 20000 до 45000 долларов, подходят для массового производства и точной обработки.

Вообще говоря, при покупке станков для лазерной резки многие факторы, такие как мощность лазера, размеры и конфигурация, основываются на реальных требованиях и бюджетах, чтобы выбрать станок с наилучшими ценовыми характеристиками.