Комплетен водич за CNC ласерски машини за сечење: прецизност, моќ и профитабилност

Како CNC Ласерски машини за сечење Работ: Технологија и основни принципи

Дефиниција и работен принцип на CNC ласерско сечење

Машини за ласерско сечење контролирани од компјутерски бројчени системи работат со фокусирање на моќни ласерски зраци врз материјали за да прават прецизни сечења. Кога дизајнерите креираат делови користејќи CAD софтвер, овие дизајни се преведуваат во посебен код наречен G-код кој им кажува на машината точно каде да се движи и кои функции да извршува за време на операциите на сечење. Внатре во машината, ласерскиот резонатор произведува многу силен светлински зрак. Кај фибер ласерите, овој зрак патува низ оптички влакна, додека кај CO2 системите се засноваат на процеси на гасен електричен прекин. Зракот потоа минува низ леќа и се концентрира во екстремно мала точка врз било која материја што треба да се сече. Во оваа мала точка, нивоата на енергија можат да достигнат повеќе од еден милион вати по квадратен центиметар, брзо загревајќи ја материјата додека не се стопи или дури испари по планираната линија на сечење. За да тече сè глатко, различни гасови како кислород, азот или само обичен компримиран воздух помагаат да ги отстранат стопените делови од областа на сечење, оставајќи чисти рабови без никакви нерамнотии. Со CNC технологија која го води сè, главата за сечење се движи со неверојатна прецизност, рамно до околу 0,1 милиметар, овозможувајќи на работилниците повторно и повторно да произведуваат сложени форми.

Основни технички термини: Kerf, фокусна должина, асистентен гас, G-code/M-code, режим на зрак, нестинг и системи за ладење

Клучни технички концепции вклучуваат:

• Керф : Широчината на материјалот што се отстранува при резањето — определена од фокусот на зракот, брановата должина и својствата на материјалот
• Фокусна должина : Растојание помеѓу сочилото за фокусирање и површината на предметот; критично за постигнување на оптимална моќност на густината
• Помошен гас : Притиснат гас кој го отстранува стопениот материјал од kerf-от; азот го спречува оксидирањето на нерѓосувачки челик и алуминиум, додека кислородот го зголемува брзината на резање на мек челик
• G-code/M-code : Стандардизирани програмски јазици кои го контролираат патот на алат, брзина, моќност и споредни функции
• Режим на зрак : Шема на распоред на енергијата во просторот — TEM режимот овозможува најтесен фокус и највисока интензитет, што е суштинско за прецизно резање
• Нестинг : Софтверско-помошна оптимизација на распоредот што максимално је користи материјалот и минимално је намалува отпадот
• Системи за ладење : Прецизни уреди за контрола на температурата кои ја одржуваат ласерската изворна и оптичка компонента во опсег од ±0,5°C за да се осигури стабилност на зракот и долготрајна повторливост

Типови на CNC ласерски машини за сечење: Фибер, CO2 и Кристал – споредба

Фибер спрема CO2 спрема Кристален ласер: Бранова должина, квалитет на зрак и ефикасност

Фибер ласерите работат во опсегот од 1.060 до 1.080 nm и се познати по одличното квалитет на зракот со вредности на M квадрирано под 1,1. Тие исто така се пофалуваат со впечатлива електрична ефикасност која достигнува околу 50% и извонредно работат при резење на рефлективни материјали како алуминиум и бакар. CO2 ласерите работат на многу подолги бранови должини околу 9.400 до 10.600 nm, што ги прави одлични за работа со неметални материјали вклучувајќи акрил, дрво и кожи. Сепак, овие системи не се толку ефикасни, само 10 до 15%, и обично бараат построга контрола на оптичката порамнување. Ласери врз основа на кристали како Nd:YAG или Nd:YVO4 кои работат на 1.064 nm можат да се справат со голем број на материјали, но имаат проблеми како термално леќење и бараат редовни проверки за одржување, што ја ограничило нивната распространетост во производствените средини. Квалитетот на ласерскиот зрак всушност влијае колку чисти ќе бидат работните рабови и колку широко ќе биде резот. Фибер ласерите обично произведуваат резови потесни од 0,1 mm на потенки метални лимови, што значи дека после првичниот рез е потребна многу помала завршна обработка.

Ласерска моќ и перформанси со компромиси низ различни типови на машини

Кога станува збор за ласерско сечење, поголема моќ значи побрзи резултати. На пример, еден 6 kW влакнест ласер може да сече 3 мм нерѓосувачки челик со брзина од околу 25 метри во минута, што е практично три пати побрзо од 4 kW CO2 систем. Но, има прилов - овие моќни системи имаат значително повисоки почетни трошоци и трошоци за одржување. Влакнестите ласери обично се постабилни на подолг рок, одржувајќи нивната перформанска моќ за околу 100.000 часа непрекинато. CO2 цевки пак не се толку среќни, губејќи околу 2-3% од моќноста секоја година и имаат потреба од замена на секои неколку години. Кристалните ласери соочуваат се со друг проблем. Кога достигнуваат моќност од околу 3 kW, започнуваат да развиваат термални деформации што го ограничуваат скалирањето. Поради тоа, производителите мора да ги разгледаат сите овие фактори при избор на опрема.

• Брзина спрему трошоци : Фибер системите овозможуваат поголем проток кај метали, но имаат иницијална инвестиција за 15–20% повисока од соодветните CO2 машини
• Пресност спрема всевидност : CO2 истакнува при гравирање на органски материјали и сечење на дебели неметали (до 25 мм акрил); фибер доминира кај тенки до средни дебелини на метал (до 30 мм челик) со потесни допустими отстапувања

Компатибилност со материјали и капацитет на дебелина според типот на ласер

Компатибилноста со материјали останува првичен фактор при изборот на ласер:

Влакнестите ласери обработуваат нерѓосувачки челик од 1 мм со брзина од 25 м/мин со асистенција на азот — надминувајќи ги CO2 ласерите по прашање на брзина, квалитет на работ и потрошувачка на енергија. CO2 задржува предности кај високо детално гравирање и производство на дебели не-метални делови.

CNC ласерско сечење: Од CAD дизајн до готов дел

Постапка корак по корак: CAD моделирање, CAM програмирање, подготовка на материјалот и поставување на машината

Се почнува со создавање на CAD модел кој точно дефинира како треба да изгледа делот и какви димензии му се потребни. Откако ќе бидат готови овие дигитални планови, тие се внесуваат во CAM софтверот каде што техничарите поставуваат сите видови на параметри за сечење. На пример, нивото на ласерска моќ, брзината на движење на главата низ материјалот, каде се наоѓа фокусната точка, каков тип на помошник се користи при кој притисок зависи во голема мера од материјалот со кој работиме и колку е дебел. CAM програмата ги зема сите овие информации и изплева оптимизирани G-код инструкции додека исто така сфаќа како најдобро да ги поместиме делови заедно така што губиме што е можно помалку материјал. Пред да се исече нешто, неопходно е да се подготви соодветно материјалот. Мора да избереме вистинска материја за работата, да провериме дали е убава и рамна без деформација, да се увериме дека површината е доволно чиста за сечење, а потоа да го задржиме се како што треба или со вакуумско всакување или со добри стари механички скоки. Последно, но не и најмалку важно е финалната фаза на поставување на машината. Техниците поминуваат време проверувајќи дали фокусното растојание е точно, проверувајќи ги брзините на проток на гасот, регулирајќи ја растојанието помеѓу млазницата и делото и следејќи дали ладилникот одржува стабилна температура во текот на целата работа.

Степени на сечење, ладење, инспекција и пост-процесирање

Кога процесот на сечење започнува, ласерот или топи или го претвора материјалот во пара по програмираната патека со G-код, додека во исто време, гасот помага да се очисти областа на сечење позната како рез. Повеќето продавници ги одржуваат температурите на ладилникот околу 20 до 25 степени Целзиусови благодарение на вградените ладилници. Ова ги одржува оптичките компоненти стабилни и ги намалува тие досадни топлини погодени области, особено важни кога се работи со деликатни метални легури. Откако ќе се исече делот, влегува во игра контролата на квалитетот. Техниците ги проверуваат димензиите со оптички скенери или оние големи машини за CMM кои сите ги знаеме и ги сакаме. Стандардните спецификации обично остануваат во рамките на плюс или минус 0,1 милиметар во текот на редовни производи. Што ќе се случи потоа? Повеќето делови треба да се исчистат после сечење. Обичните чекори за обработка на поправите вклучуваат отстранување на брки, заоблување на острите ивици и пасивирање на компонентите од нерѓосувачки челик за да се спречи корозија. Некои клиенти исто така сакаат дополнителни завршувања да се применат во зависност од тоа што им е потребно функционално или само за да изгледаат. Полекарството му дава убав сјај, додека прашно покривање му дава заштита од износ.

Клучни предности: Прецизност, автоматизација, нема навреда на алатот, минимален отпад и сложена геометрија

CNC ласерско сечење нуди различни оперативни предности:

• Прецезност : Повторуваност под 0,1 mm и резолуција на карактеристики на микроново ниво, незасегната од механичко ношење
• Автоматизација : Безпроблемна интеграција со роботизирани платформи за товарње/исгрупување и MES ги поддржува производството на светла
• Нема облека на алатката : Ги елиминира трошоците за консумирачки алатки и време на пауза поврзани со прободници или фрези
• Минимален отпад : Напредните алгоритми за гнездење го намалуваат отпадот од материјали за 1520% во споредба со рачното распоредување
• Комплексна геометрија : Обезбедува внатрешни контури, остри агли и микро-особености непрактични со конвенционална обработка

Индустриски апликации и технолошки напредоци во CNC ласерско сечење

Примена во производството, воздухопловството, медицинските уреди, електрониката и знаците

CNC ласерско сечење денес е практично задолжително во сите видови на прецизно производство. Индустријата за возила го користи во голема мерка за работи како што се делови од шаси и системи за греење и вентилација, бидејќи ова технологија брзо дава сигурни резултати. За компаниите од аерокосмичката индустрија, оваа технологија сече низ тешки материјали како титан и инконел со неверојатна прецизност. Тие мора да ги исполнат строгите стандарди AS9100 и да одржат допустими отстапувања од околу половина милиметар. Производителите на медицините уреди исто така се потпираат на ласерско сечење. Размислете за хируршки инструменти, мали стентови и импланти направени од специјални легири, каде што дури и најмала несовршеност може да биде опасна. Производителите на електроника ја искористуваат ултрафина ласерска технологија за деликатна работа на флексибилни коли и за создавање на микроскопски дупки во заштитни материјали. Во исто време, архитектите и производителите на знаци ја сакаат можноста за работа со метали и акрил. Ласерското сечење им овозможува да создаваат детални декоративни панели, осветлени знаци и уникатни фасади на згради, кои би биле невозможно да се направат со традиционални методи.

Интеграција на вештачка интелигенција, автоматизација и паметна производство во современите ласерски системи

Денешните CNC ласерски машини доаѓаат со вградени паметни функции како оптимизација преку вештачка интелигенција, постојано следење и саморегулирачки контроли кои совршено се вклопуваат во операциите од Индустрија 4.0. Вградената вештачка интелигенција ги анализира податоците од разни сензори, како на пример перформансите на ласерскиот зрак, белешки за промени во притисокот на гасот и електричното работење на моторите. На основа на овие податоци, системот може да ја прилагодува поставката за сечење додека трае работата и всушност може да предвиди кога некој дел ќе откаже, дури три дена пред тоа да се случи. Овој систем за рано предупредување ги намалува неочекуваните прекини за околу 30%. Кога станува збор за движење на материјали, роботите преземаат задача со помош на камери кои прецизно ги насочуваат. Ова им овозможува на фабриките автоматско изведување на производствени задачи од почеток до крај без човечко вмешателство. Со вградена интернет конекција, техничарите можат оддалеку да проверуваат состојба на системот, да инсталираат ажурирања на софтверот и да пристапуваат до статистиката за производството сместена во облакот. Сите овие напредни функции прават производствените линии многу повеќе флексибилни. Тие можат брзо да преминуваат од една серија производи на друга, истовремено задржувајќи строги стандарди за квалитет како ISO 2768 за секое произведено парче.

Често поставувани прашања

Што е CNC ласерско сечење?

CNC (Computer Numerical Control) ласерско сечење е процес кој користи моќни ласерски зраци, контролирани од компјутер, за да прави прецизни сечења на разни материјали врз основа на даден дизајн.

Кои се типовите на CNC ласерски машини за сечење?

Основните типови се Фибер, CO2 и Кристални ласерски машини за сечење, од каде што секој има посебни предности во поглед на бранова должина, ефикасност и компатибилност со материјали.

Кои материјали можат да се сечат со CNC ласерски машини?

Материјалите се движат од метали како што се челик и алуминиум до неметали како што се акрил, дрво и керамика, во зависност од типот на ласер.

Зошто CNC ласерското сечење е претпочитано во индустријските апликации?

CNC ласерското сечење е претпочитано поради неговата прецизност, можноста да се справи со комплексни геометриски форми, автоматизација, минимална продукција на отпад и отсуство на трошење на алатите.