Лазерлік кесу технологиясы: Дәлдік және жылдамдық

Лазер Қайрату Технологиясының Дамуы

Лазерлік кесу жүйелерінің тарихи дамуы

Лазерлік кесу алғашында CO2 лазерлеріне негізделіп, 1960 жылдары авиациялық қолданбалар үшін нишалық құрал ретінде пайда болды және бастапқыда металл емес материалдарды өңдеу үшін қолданылды. Ерте кезеңдегі жүйелер қуат пен басқаруда шектеулерге ия болды, бірақ 1980 жылдары CNC-мен интеграциялаудағы жетістіктер бағытты нақты реттеуге мүмкіндік берді және автомобиль және электроника өнеркәсібі салаларында оның қолданылуын кеңейтті.

Нақтылықты және кесу жылдамдығын жақсарту үшін лазер көздеріндегі жетістіктер

Талшықты лазерлер CO2 жүйелеріне қарағанда өндірістегі жұмыс істеу тәсілін толығымен өзгертті. Олар энергияны пайдалану тиімділігін 100 есе жақсартса да, бәрібір сапалы сәуле сапасын сақтайды. Бұл жетістіктер материалдарды қазіргі заманғы инженерлердің соңғы жетістіктерін ескерсек, 0,1 мм-ге дейінгі кесу енімен кесуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, жұқа металл парақтарды кесу жылдамдығы дәлме-дәл бөлшектерге жүргізілген бірнеше сынақтар бойынша шамамен 70% артты. Сондай-ақ, қатты денелі лазерлер де микрокесуде үлкен қадамдар жасап отыр, әсіресе дәлдік ең маңызды болып табылатын медициналық құрылғылардағы өте кішкентай детальдар үшін маңызы зор.

CO2, Талшықты және Қатты Денелі Лазерлі Кескіштердің Салыстырмасы

CO2 жүйелері қалың түсті металлдар үшін өзектілігін сақтайды, ал талшықты лазерлер жоғары көлемді жұқа қаңыл өңдеуде басымдық танытады. Қатты денелі нұсқалар микрон деңгейіндегі дәлдікті талап ететін арнайы қолданыстарда ерекше көрсеткіш береді, бұл лазерлі кесу технологиясының әртүрлі өнеркәсіптік талаптарға қалай бейімделетінін көрсетеді.

Лазерлі кесудегі дәлдік: Миллиметрден кіші дәлдікті қамтамасыз ету

CNC-басқарылатын жүйелер лазерлі кесудің тұрақты дәлдігін қалай қамтамасыз етеді

Бүгінгі CNC жүйелері оптикалық калибрлеу әдістерімен нақты уақыттағы қозғалысты басқаруды ұштастыру арқасында лазерлік кесуде шамамен 0,1 мм дәлдікке жетеді. Машиналар өндірістік ортада кездесетін материалдардың біркелкісіздігіне бейімделу үшін беру жылдамдығын автоматты түрде реттейді. Сонымен қатар, адам шашының жеке талынан да кіші болып келетін 20 микрондық фокустық дақтар туралы ұмытпауымыз керек! Бұл басқаша болса мүмкін емес болатын өте күрделі пішіндер мен ұсақ жұмыстарды жасауға мүмкіндік береді. Осындай жүйелердің сенімділігінің себебі — олардың мықты құрылымы. Қатты машина рамалары мен сызықтық бағыттаушылар вибрацияны 0,05 мм-ден төменге дейін азайтады, ал кейбір машиналар жұмыс істеу кезінде минутына 100 метрден астам жылдамдықпен жұмыс істейді дегенде де бұл өте қатты нәтиже.

Жұқа және қалың металл парақтарды кесу дәлдігі

Жұқа парақтар (<3 мм) жоғары жиілікті импульсті талшықты лазерлерді пайдаланып ±0,05 мм дәлдік сақталады, электроника компоненттері үшін идеалды. Қалың материалдар (10–25 мм) баяу жылдамдықты қажет етеді, бірақ газды көмекші жүйелері бар екі форсунка арқылы ±0,15 мм дәлдікке қол жеткізуге болады. CO2 лазерлері 15 мм болатта 0,2 мм ауытқу көрсетеді, ал талшықты лазерлер 5 мм алюминийді 0,08 мм қайталанымдылықпен кеседі.

Өнеркәсіптік қолданбаларда миллиметрден кіші дәлдіктің қажеттілігі туралы пікірталас

Аэросpace турбина жапырақшалары ауа ағынын оптимизациялау үшін 0,02 мм дәлдікті талап етсе де, құрылымдық болат компоненттердің 73% -і ±0,3 мм-де тиімді жұмыс істейді. 2023 жылғы зерттеу 40% өндірушілердің дәлдік талаптарын асыра бағалағанын, осының салдарынан шығындар 18–25% артып, бірақ өнімділікке артықшылық әкелмейтінін көрсетті. Алайда, медициналық құралдар мен жартылай өткізгіштер саласы постөңдеу жұмыстарын 92% қысқарту арқылы миллиметрден кіші дәлдікке инвестиция салуды оправдандырады.

Қазіргі заманғы лазерлік кесудегі жылдамдық пен өндірістік тиімділік

Қазіргі заманғы лазерлік кесу технологиясы өндірістік жылдамдықты ескермей, өнеркәсіптік қолданыста қатаң сапа стандарттарын сақтайды.

Жұқа металл конструкциялардағы жоғары жылдамдықты лазерлік кесу

Заманауи жүйелер 1–3 мм болатты минутына 100 метрден астам жылдамдықпен өңдейді, бұл өндірушілерге плазмалық кесуге қарағанда өндірістік циклдарды 50% дейін қысқартуға мүмкіндік береді. Бұл жылдамдық автомобиль жасауда маңызды, онда талшықты лазерлер жинақтау үшін қажетті ±0,1 мм орындалу дәлдігін сақтай отырып, 1,5 мм шасси компоненттерін 40 м/мин жылдамдықпен кеседі.

Талшықты лазерлер мен CO2: 40% дейін жылдам өңдеу (Дереккөз: SPI Lasers, 2023)

Талшықты жүйелер металдардағы 1070 нм толқын ұзындығының жоғары сіңіру қабілетіне байланысты нержавейкалық болатта 30–40% жылдамырақ кесу жылдамдығын көрсетеді. Бұл тиімділік 5 кВт талшықты лазерлердің 6 мм алюминийді 28 м/мин жылдамдықпен өңдеуіне мүмкіндік береді, ал CO2 лазерлерінің 20 м/мин жылдамдығымен салыстырғанда — бұл өнімділіктің өсуі энергия шығындарын сағатына 18–22 долларға дейін азайтады.

Кесу жылдамдығын материалдың бүтіндігі мен шетінің сапасымен үйлестіру

Операторлар көмекші газ қысымын (азот үшін 1,5–2 бар), шашқыш арақашықтығын (±0,2 мм дәлдікпен) және импульс жиілігін (жарық беттерге икемді металдар үшін 500–1000 Гц) реттеу арқылы нәтижелерді жақсартады. Бұл реттеу 35 м/мин-ден жоғары өңделген 2 мм-ден кіші мыс парақтарда шетінің тегістелмеуі сияқты ақауларды болдырмауға мүмкіндік береді және Ra 3,2 мкм бет өңдеуі аэрокосмостық саланың талаптарына сай болуын қамтамасыз етеді.

Талшықты лазерлік технология: Жоғары дәлдік пен жылдамдық

Талшықты лазерлер дәлдікті және кесу жылдамдығын қалай арттырады

Талшықты лазерлер CO2 аналогтарынан 10 есе тарырақ сәуле толқын ұзындығы арқылы миллиметрден кіші дәлдікке жетеді, осылайша 30 мм-ге дейінгі қалыңдықтағы металдарды дәл кесуге мүмкіндік береді. Олардың қатты денелі конструкциясы газдық жүйелерге тән туралау мәселелерін болдырмауға мүмкіндік береді және ұзақ жылдамдықта жұмыс істеу кезінде тұрақты өнімділікті қамтамасыз етеді — аэрокосмостық сияқты ±0,1 мм дәлдік талап етілетін салалар үшін бұл маңызды.

Энергияны тиімді пайдалану және тұрақты жоғары өнімділік үшін төмен сақтандыру шығындары

Қазіргі заманғы талшықты лазерлер CO2 лазерлеріне қарағанда 70% аз энергия тұтынады және 40% жылдам кесу жылдамдығын қамтамасыз етеді. Тікелей диодтық желілендіру жылу шығаруды және компоненттердің тозуын азайтады, бұл 25 000 сағаттан астам уақыт бойы аз қызмет көрсетумен жұмыс істеуге мүмкіндік береді — бұл үздіксіз өндіріс циклдерін қажет ететін автомобиль зауыттары үшін маңызды фактор.

Зерттеу жағдайы: Талшықты лазерлік жүйелерді пайдаланып автомобиль бөлшектерін өндіру

Электромобиль өндірушісі талшықты лазерлерді енгізгеннен кейін рама бөлшектерінің қалдығын 23% азайтты. Бұл технологияның 6 кВт қуаты 1,6 µm Ra-дан төменгі шеттің тегістігін сақтай отырып, болат парақтарды минутына 45 метр жылдамдықпен кесті. Бұл дәлдік пен жылдамдықтың тепе-теңдігі зауыттың сапа тексерістерін қосымша жүргізбей-ақ айлық өнім шығаруды 18% арттыруына мүмкіндік берді.

Лазерлік кесу жүйелеріндегі автоматтандыру мен CNC интеграциясы

Дәлдікті және өткізу қабілетін арттырудағы CNC мен автоматтандырудың рөлі

Қазіргі заманғы CNC жүйелері лазерлік параметрлерді роботтандырылған материал өңдеумен синхрондайды, 25 мм-ден астам қалыңдықтағы металдарды жоғары жылдамдықпен кесу кезінде дәл ±0,1 мм дәлдікті қамтамасыз етеді. Бұл интеграциялау орнату уақытын 35% қысқартады және күрделі геометриялық пішіндерді үздіксіз өндіруді мүмкіндігін береді.

Нақты уақыттағы дәлдік пен жылдамдықты реттеу үшін ЖИ-мен оптимизациялау

Машинаның үйрену алгоритмдері материалдың бүлінуі мен сәулелердің тарамдалуын болжап, кесу процесінің ортасында қуат пен беріліс жылдамдығын реттейді. Жоғары беріктіктегі болаттағы жылулық деформацияны түзететін ЖИ жүйесін енгізгеннен кейін бір автомобиль жеткізушісі қалдықтарды 22% азайтқанын хабарлады.

Бағыт: Толығымен автоматтандырылған лазерлік ұяшықтар адам қатесін 60% дейін азайтуда

Автоматты түрде жүктеу, кесу және сұрыптау станциялары енді өндірістің толық циклін 500 микроннан кем ауытқумен аяқтайды. 2023 жылғы зерттеу электрондық корпус өндіруде бұл ұяшықтардың бірінші өтудегі шығару көлемінің 98,6% құрайтынын және қолмен жұмыс істеуге қарағанда 60% қате азайғанын көрсетті.

ЖИҚ: Лазерлік кесу технологиясы

Талшықты лазерлердің CO2 лазерлеріне қарағандағы артықшылықтары қандай?

Талшықты лазерлер CO2 лазерлерімен салыстырғанда энергияны пайдалану тиімділігін, кесу жылдамдығын және дәлдікті арттырады. Олар электроника мен автомобиль жасау сияқты жоғары көлемді және нақты қолданыстар үшін ерекше пайдалы.

CNC интеграциясы лазерлік кесудің дәлдігін қалай жақсартады?

CNC интеграциясы нақты уақыт режиміндегі қозғалыс пен оптикалық калибрлеу арқылы лазерлік кесу операцияларын дәл басқаруға мүмкіндік береді, осылайша өндірістегі дәлдікті және жылдамдықты арттырады.

Барлық салалар үшін миллиметрден кіші дәлдік қажет пе?

Жоқ, миллиметрден кіші дәлдік барлық салалар үшін қажет емес. Аэрокосмостық және медициналық құрылғылар сияқты қолданыстарда ол маңызды болса да, көптеген өнеркәсіптік процестер төменірек дәлдік шектеулерімен тиімді жұмыс істей алады.