Түтік және пластина лазерлі кесу машиналарының көпқабілеттілігін зерттеу

Лазерлі кесу машиналарының түтіктер мен пластинкаларды қалай өңдейтіні: екі функциялылық

Түтік пен пластина өңдеудің бір уақытта жүргізілуі үшін интеграцияланған конструкцияны түсіну

Лазерлік кесу қондырғылары бүгінде жазық беттер мен дөңгелек заттарды орналастыру үшін арналған ерекше жобаланған рамалары арқасында әртүрлі материалдармен жұмыс істей алады. Жазық парақпен жұмыс істеген кезде X-Y осьтері бойынша қозғалысты жоғары дәлдіктегі сервомоторлар қамтамасыз етеді, ал арнайы ротациялық бекітпелер 20 дюймге дейінгі түтіктерді ұстап, айналдырады. Қондырғының лазерлік басы түзу беттерді немесе қисықтарды кесу кезінде де фокустың дұрыс қашықтығын сақтай отырып, барлық бағытта қозғалады, бұл жұқа 24-шы калибрлі болаттан бастап бір дюйм қалыңдықтағы қалың алюминий пластиналарға дейінгі материалдар арасында ауысқан кезде де 0,004 дюймге дейінгі нақтылықты сақтау мүмкіндігін береді. Бұл мүмкіндіктерді бір жүйеге біріктіру арқылы цехтарға әртүрлі тапсырмалар үшін әртүрлі қондырғылар қажеттілігі туындамайды. Бұл кеңістікті және ақшаны үнемдейді және өндірушілерге жиі құрылғы орнатуларын өзгертпей-ақ желдету каналдарынан бастап ғимараттың безендіру панельдеріне дейін барлығын шығаруға мүмкіндік береді.

Дамыған CNC басқару жүйелері арқылы тегіс режим ауысуы

Ақылды CNC жүйелері түтіктерден пластиналармен жұмыс істеуге өткен кезде өздері кесу параметрлерін реттей алады. Өндірісті баптаған кезде операторлар жазық парақтар мен дөңгелек немесе шаршы түтіктерді кесудің ерекшеліктерін, материалдың жарты миллиметрден отыз миллиметрге дейінгі қалыңдығын, сондай-ақ саңылаулар, бұрыштап кесу немесе тесіктер сияқты арнайы кесу түрлерін енгізеді. Машина бағдарламасы лазер сәулесінің мыңдаған үлес қалыңдығында фокусталуын, он бес пен жүз елу фунт квадрат дюймге дейінгі көмекші газ қысымын реттеуін және лазер басының нөлден қырық бестік бұрышқа дейін көлбеулігін қамтамасыз етеді. Осы барлық баптаулар әртүрлі жарық шағылдыратын металдармен, әртүрлі қалыңдықтармен және күрделі үш өлшемді пішіндермен жұмыс істеуге көмектеседі. Ірі жабдық жасаушы компания өткізген сынақтар бұл автоматтандырылған жүйелердің әртүрлі тапсырмалар үшін екі жеке машина талап ететін ескі әдістермен салыстырғанда баптау уақытын толығымен, шамамен тоқсан үш пайызға дейін қысқартатынын көрсетті.

Синхрондалған қозғалыс бақылау: Екі осьті және шеңберлі ось конфигурацияларын басқару

Екі қызмет атқаратын машиналар бір уақытта сегізге дейінгі әртүрлі осьтермен жұмыс істеуге қабілетті синхронданған қозғалыс бақылауыштарына тәуелді. X-Y порталдық жүйе жазық материал бетінде кесу басын жылжытады, ал түтікті бұйымдарды минутына 120 айналымға жететін елеулі жылдамдықпен айналдыратын С-осьтік бұрылыс жетегі деп аталатын басқа компонент бар. Бұрышты кесулермен жұмыс істегенде лазерлік басын көлбеу орнататын, бірақ сәулені өңделетін бөлшек арқылы түзу ұстайтын В-осьі де қолданылады. Барлық осы қозғалыстағы бөлшектер бірге жұмыс істей отырып, нақты өндірістік міндеттерді орындауға мүмкіндік береді. Әрбір иілуі 0,8 миллиметр қашықтықта болатын гидравликалық цилиндрлердегі спираль тәрізді кесулер немесе құрылымдық рамаларда жиі қажет болатын және дәлдігі плюс-минус 0,12 градустан аспайтын 45 градус бұрышты шаршы қосылыстар туралы ойланыңыз. Тіпті таңғажайып нәрсе — аустенитті болаттан жасалған қолшатырларға салынатын тесіктердің үлгілері, кейде өндірістік цикл кезінде әрбір минут сайын 500-ден астам жеке тесік жасалады.

Зерттеу жағдайы: Гибридті өңдеу ортасында өнімділікті арттыру

Орталық Америкадағы келісім-шартты өндіруші екі мақсатты лазерлік кескіштерді енгізгеннен кейін маңызды жақсарулар туралы хабарлады:

Метрика	Алдын ала	Соңырақ	Оңдеу
Айлық өткізу	820 бірлік	1 042 бірлік	+27%
Құрылыс қалдықтары	8,2%	5,1%	-38%
Энергия тұтыну	41 кВт·сағ/бірлік	33 кВт·сағ/бірлік	-20%

Түтік және жапырақ жүйелері арасындағы аударымдарды болдырмау арқылы кесу уақытынан тыс уақыт 63% -ға дейін төмендеді. Жүйе жазық панельдер мен дәл кесілген түтіктерді қосатын, мысалы, анық эмалдан жасалған химиялық реакторлар сияқты күрделі гибридті тапсырыстарды тиімді түрде өңдей алды.

Түтікшелер мен жазық бөлшектер үшін талшықты лазерлік кесудегі дәлдік пен тиімділік

Күрделі геометриялар бойынша жоғары дәлдік пен қатаң допусстарға қол жеткізу

Талшықты лазерлер спиральды түтіктер немесе бірнеше бұрыштары бар бөлшектер сияқты өте күрделі пішіндерде тіпті 0,05 мм дәлдікпен кесуге қабілетті. Қисық немесе түз сызықты беттермен жұмыс істеген кезде де фокусталған сәуле өзінің үшкірлігін сақтайды, осылайша таза шеттер алынады және өлшемдері дәл сақталады — мысалы, газ құйғыш жүйелері үшін бұл өте маңызды, себебі онда сорғылар мүлдем болмауы керек. Өткен жылғы кейбір зерттеулер өте елеулі нәтижелер көрсетті. Аэрокосмостық қиын алюминий жапырақтарын кесу кезінде талшықты лазерлер тек бірінші рет 98,4%-ке жуық сәттілік көрсетті. Бұл плазмалық кесуді түбегейлі жеңеді және сол зерттеулерге сәйкес өлшемдік бақылауда 31% жақсырақ нәтиже көрсетеді.

Фокусталған сәулені және кесу траекторияларын оптимизациялау арқылы материалдардың шығынын азайту

Ақылды орналастыру бағдарламасын қолдану материалдардың жоғалуын 22% шамасында, ал кейде 40%-ке жақын төмендетуге мүмкіндік береді, бұл қолмен бөлшектерді орналастырған кезде болатын нәтижеге қарағанда едәуір айырмашылық. Бұл әсіресе мыс немесе мырыш сияқты қымбат металдармен жұмыс істегенде, ондағы әрбір грамм маңызды болған кезде, үлкен айырмашылық жасайды. Лазердің өзі 20 микрон құрайтын өте кішкентай нүктесі бар, яғни кесілген жиектер өте тар - кейде миллиметрдің оннан бірінен кем. Осы дәл шектеулерге байланысты беттердің сапасын төмендетпей-ақ бөлшектерді парақтарда тығыз орналастыруға болады. Нақты түтіктермен жұмыс істегенде, машина жұмыс істеп тұрған кезде іске қосылатын нақты уақытта диаметрді түзету деген нәрсе бар. Ол түтіктің қабырғасы айналып тұрған кезде қалыңдығының өзгеруіне байланысты лазердің кесуін тұрақты түрде реттейді, бүкіл процестің барлық кезеңінде дәлдікті сақтауға көмектеседі.

Жұқа қабырғалы және қалың қабырғалы түтіктерді кесудегі қиындықтарды жеңу

Талшықты лазерлер мыс сияқты жоғары өткізгіштікке ие материалдарда (95% дейінгі шағылдыру) импульстік сәуле модуляциясы арқылы энергияның жұтылуын тұрақтандырады. Екі газды көмек стратегиясы әртүрлі қабырға қалыңдығына сәйкес келеді:

Түтік түрі	Көмекші газ	Қысым диапазоны	маңызды пайдасы
Жұқа қабырғалы (≤2 мм)	Азот	12–18 бар	Тотығуды болдырмау
Қалың қабырғалы (>5 мм)	Оттегі	6–10 бар	Экзотермиялық реакцияны арттырады

Бұл икемді тәсіл шланг өзгеріссіз ±0,1° бұрыштық дәлдікті 0,5–25 мм қабырға қалыңдығы бойынша қамтамасыз етеді.

Материалдың көптүрлілігі: болатты, алюминийді, мырышты және мысты тиімді өңдеу

Қазіргі заманғы лазерлік кесу қондырғылары өткізгіш және шағылдырушы металдарда ерекше икемділікті көрсетеді, болатты, алюминийді, мысты және мырышты үздіксіз өңдеуге мүмкіндік береді. Бұл көп түрлілік материалдардың әрқайсысы үшін арнайы жабдықтардың қажетін болдырмайды және ауыстыру кезінде тоқтап тұру уақытын едәуір қысқартады.

Өткізгіш және шағылдырушы металдармен сәйкестік

Талшықты лазерлік жүйелер мыстан тақташаларды шамамен 8 мм қалыңдықта және алюминий қорытпаларын шамамен 25 мм дейін кесе алады, сонымен қатар жұмыс істеу кезінде сәуле тұрақтылығын жоғалтпайды. Ескі кезде шағылдырушы материалдармен жұмыс істеу әрқашан энергияны теңсіз сіңіру мен осы қиын шағылуларға байланысты проблема болып табылды. Дегенмен, жағдайлар өзгерді. Өнеркәсіп сарапшыларының өткен жылғы Thermal Cutting Report (Жылулық кесу бойынша есеп) деректеріне сәйкес, жаңа 1-ден 2 кВт-қа дейінгі импульсті лазерлік модельдер мысты кесу кезінде шамамен 98% сенімділікке жетті. Көбінесе цехтар да өздерінің күнделікті жұмыстарында осы нәтижелерге ұқсас нәтижелерді байқайды.

Алюминий мен мыс сияқты қиын материалдар үшін лазерлік параметрлерді оптимизациялау

Алюминийдің жоғары жылу өткізгіштігі болатқа қарағанда 20–30% жоғары шыңдық қуатты талап етеді, ал мыс жылудың таралуын азайту үшін 2 кГц-тен төмен импульстік жиілікті пайдаланады. Адаптивті оптика автоматты түрде фокустық арақашықтықты (± 0,5 мм дәлдікпен) реттейді, ол автомобильдің қабырғасы жұқа түтіктері мен гидравликалық қалың қабырғалы бөлшектер үшін маңызды кесу енін сақтау үшін қажет.

Шағылдыру қаупін азайту және тұрақты кесу сапасын қамтамасыз ету стратегиялары

Мыс пен мырышта шағылдыруды азайту үшін өндірушілер үш дәлелденген әдісті қолданады:

1. Шағылдырудың алдын алу үшін покрытие (15–20 мкм қалыңдығы) энергияны жұту қабілетін 40% арттырады
2. Оттегісіз азот көмекші газдары электрлік контактілерде тотықтың пайда болуын болдырмау
3. Бұрышталған сәулелік берілу (5–10° түсу бұрышы) кері шағылдыруды азайтады

Бұл әдістер сапа жоғалтусыз тез материал ауыстыруды талап ететін операциялар үшін таласпай қажетті волоконды лазерлердің көмегімен әртүрлі материалдардан тұратын партияларда ±0,1 мм дәлдікті қамтамасыз етеді.

Қазіргі заманғы өндірісте лазерлік кесудің дәстүрлі әдістерге қарағандағы артықшылықтары

Лазердің пішікпен, плазмамен және су қойынмен салыстырмалы өнімділігі мен құны

Материалдарды кесу жағдайында одан бұрынғы әдістермен салыстырғанда, ең алдымен олардың жұмыс жылдамдығы, дәлдігі және пайдалану құны бойынша таласусыз ең жақсы нәтижелерді талшықты лазерлер көрсетеді. Мысалы механикалық кескіштерге қарағанда лазерлік жүйелер тапсырмаларды шамамен 40 пайызға тезірек аяқтайды және болат пен мыс сияқты металдарда әлдеқайда таза шеттер жасайды. Плазмалық кесу де жақсы емес, себебі ол әрбір кесуде процестің шамамен 15-20 пайызына дейін қосымша материал ысырап ететін кеңірек кесінділер қалдырады. Гидроабразивті кесу жүйелері диэлектриктермен жұмыс істеуге мүмкіндік беретіндіктен өз орны бар, бірақ олар әрбір кесуге кететін энергияның шамамен екі есесін жұмсайды. Сонымен қатар, өндірушілер өндірістік цикл кезінде жобаларға тез түзетулер енгізу қажет болған кезде гидроабразивті кесу жүйелері CNC-басқарылатын лазерлермен салыстырғанда нақтылық жағынан оларға теңелмейді.

Фактор	Механикалық кескіш	Плазмалық кесу	Су ағыны	Талшықты лазер
Ең аз қалыңдық	0,5 мм	0.8mm	0,1 мм	0.03MM
Кесу жылдамдығы (1 мм болат)	15 IPM	200 IPM	8 IPM	350 IPM
Энергия құны/сағат	$4.20	$12.80	$22.50	$8.75

Уақытты үнемдеу, құнын төмендету және операциялық икемділік артықшылықтары

Интеграцияланған CAD/CAM бағдарламасы дәстүрлі жүйелердегі қолмен баптаулармен салыстырғанда баптау уақытын 80% қысқартады. Бір автомобиль жеткізушісі плазмалық кескіштерді екі мақсатты лазерлік жүйелермен ауыстырғаннан кейін еңбекақы шығындарын 32% төмендетті , ал жасанды интеллект негізіндегі орналастыру материалды пайдалануды 99,3%-ке жеткізді.

Өнеркәсіп саласының үрдісі: Механикалықтан жоғары аралас өндірісте термиялық кесуге өту

2023 жылғы Фабрикация технологиясы сауалнамасы бойынша, өндірушілердің 58%-ден астамы аралас материалдардан партиялық өндіріс үшін лазерді енгізуге басымдық береді. Бұл ықпал механикалық жүйелерде қатаң құрал-жабдық шектеулеріне байланысты жеке машиналардың икемділігіне деген сұраныстың өсуін көрсетеді.

Автомобиль, әуежаңғыратқыш, құрылыс және басқа да салалардағы негізгі өнеркәсіптік қолданыстар

Автомобиль және әуе-космостық: рамалар мен шығару жүйелері үшін ерекше түтіктерді дайындау

Лазерлік кесу өндірушілердің автомобильдер мен ұшақтар үшін маңызды болып табылатын өте дәл түтікті бөлшектерді жасауына мүмкіндік береді. Көліктерді жасаған кезде, шығару жүйелері тек 0,1 мм дәлдікпен кесілетін бөлшектерді қажет етеді. Ал ұшақтар үшін гидравликалық түтіктер дәл дөңгелек болып, пісіру үшін дайын тегіс шеттермен болуы керек. Солтүстік Американың 2024 жылғы өнеркәсіп саласы бойынша соңғы есебіне сәйкес, автокөлік жасаушылардың үштен екісі шасси жұмыстары үшін волоконды лазерлерге ауысты. Бұл өзгеріс ескі механикалық кесу әдістерімен салыстырғанда өндірістік уақытты жартысына дейін қысқартты. Жылдамдықтағы өсу ғана қызмет көрсету орындары үшін операцияларын заманауылату қажеттілігін қарастырудың өзін құнды етеді.

Құрылыс және жиһаз: Дәл құрамдаратын парақты металл бөлшектер мен құрылымдық бөлшектер

Лазерлік кесу құрылыста құрылымдық аркалар мен күрделі әрі сәулеттік фасадтар жасау үшін қажет болып табылатын шамамен 25 мм-ге жуық қалың болат пластиналармен жұмыс істеудің негізгі әдісіне айналды. Шын мәніндегі ойынды өзгерткен не? Бұл үлкен көлемді жобаларда материалдардың шығынын 18-22 пайызға дейін азайтуға көмектесетін алдыңғы қатарлы нысана бағдарламалар. Бұл ұзақ мерзімді түрде ақша үнемдеуге әкеледі. Соңғы өнеркәсіптік есеп берулерге сәйкес, жинақталатын компаниялардың шамамен екі үштен бірі дәлдікті плазмалық кесу немесе қолмен пішіндеу сияқты ескі әдістерден асып түсетіндіктен болат элементтерін лазермен кесуге көшті. Барлығы сайтта идеалды түсіп жиналуы керек болған кезде дәлдіктегі айырмашылық маңызды.

Медициналық және механикалық инженерия: Маңызды қолданбалар үшін жоғары дәлдіктегі кесілістер

Медициналық құралдарды өндіруде лазерлік кесу хирургиялық аспаптар мен имплантаттар үшін ±0,05 мм дәлдікті қамтамасыз етеді. Науқастың жанаспауы ластануды болдырмаған және ISO Class 7 таза бөлмелер стандарттарына сәйкестікті қолдайды. Дәл осылай, механикалық инженерияда бұл технология шетінің беріктігі мен қайталануы ең маңызды болып табылатын жоғары қысымды сұйықтық жүйелерінің компоненттерін жасау үшін қолданылады.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

Түтіктер мен пластиналарды өңдейтін лазерлік кесу машиналарының пайдасы неде?

Негізгі пайда — ықшамдылық пен ыңғайлылық. Бір машина екі тапсырманы да орындай алатындықтан, кеңістік үнемделеді және бірнеше машиналарға деген қажеттілік азаяды, өндіріс жылдамдығы артады және жабдықтау шығындары төмендейді.

CNC басқару жүйелері лазерлік кесуді қалай жақсартады?

CNC басқару жүйелері автоматты түрде кесу параметрлерін реттейді, бұл дәлдікті арттырады, дайындау уақытын қысқартады және әртүрлі материалдар мен кесу тапсырмалары арасындағы үздіксіз ауысуды мүмкіндігін береді.

Неліктен талшықты лазерлік кесу белгілі бір салаларда қолдану үшін ұсынылады?

Талшықты лазерлер жоғары дәлдік пен ең аз қалдықпен өңдеу сапасын қамтамасыз етеді. Автокөлік, әуежаңбыр және медициналық сияқты өндірістерде дәл шектеулер мен материалдарды тиімді пайдалану маңызды болғандықтан, олар үшін мұндай лазерлер қажет.