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Was ist eine Laserschneidmaschine?

Derzeit ist die Laserschneidmaschine die beliebteste Metallschneidemaschine in der Blechumformmaschinenindustrie. Mit dem technologischen Durchbruch von Faserlaserschneidemaschinen in China ab 2010 sanken die Preise für Laserschneidemaschinen dramatisch, und immer mehr Kunden entscheiden sich für den Kauf einer Laserschneidemaschine anstelle anderer herkömmlicher Metallschneidemaschinen, wie z. B. einer Plasmaschneidemaschine. Plattenschermaschine und Wasserstrahlschneidemaschine usw.

Kurze Einführung in die Laserschneidmaschine

Eine Laserschneidmaschine fokussiert den vom Laser emittierten Laser über ein optisches Pfadsystem in einen Laserstrahl mit hoher Leistungsdichte. Der Laserstrahl bestrahlt die Oberfläche des Werkstücks, wodurch dieses seinen Schmelz- oder Siedepunkt erreicht, während das zum Strahl koaxiale Hochdruckgas das geschmolzene oder verdampfte Metall wegbläst.

Da sich der Lichtstrahl relativ zum Werkstück bewegt, bildet er letztendlich eine Schnittnaht im Material und erfüllt so den Zweck des Schneidens.

Die Laserschneidbearbeitung ersetzt herkömmliche mechanische Klingen durch unsichtbare Lichtstrahlen. Es zeichnet sich durch hohe Präzision, schnelles Schneiden, nicht nur durch Schnittmusterbeschränkungen, automatische Layouteinsparung von Materialien, reibungsloses Schneiden und niedrige Verarbeitungskosten aus. Es wird nach und nach die traditionelle Metallschneideausrüstung verbessern oder ersetzen.

Hauptmerkmale von Laserschneidmaschinen

Der mechanische Teil der Laserklinge kommt nicht mit dem Werkstück in Kontakt und verursacht daher während des Betriebs keine Kratzer auf der Oberfläche des Werkstücks.
Die Geschwindigkeit des Laserschneidens ist hoch, der Schnitt ist glatt und flach und erfordert im Allgemeinen keine Nachbearbeitung.
Die durch die Schneidwärme beeinflusste Zone ist klein, die Plattenverformung ist gering und die Schnittnaht ist schmal (0,1 mm bis 0,3 mm).
Der Schnitt weist keine mechanische Belastung und keine Schergrate auf.
Hohe Bearbeitungsgenauigkeit, gute Wiederholgenauigkeit und keine Beschädigung der Materialoberfläche.
Die CNC-Programmierung kann jede flache Zeichnung verarbeiten und große ganze Platinen schneiden, ohne dass Formen erforderlich sind, was wirtschaftlich und zeitsparend ist.

Prinzip der Laserschneidmaschine

Laser ist eine Lichtart, die wie anderes natürliches Licht durch den Übergang von Atomen (Molekülen oder Ionen usw.) erzeugt wird. Der Unterschied zu gewöhnlichem Licht besteht jedoch darin, dass der Laser nur für einen sehr kurzen Zeitraum auf spontane Emission angewiesen ist und der nachfolgende Prozess vollständig von der Anregungsstrahlung bestimmt wird. Daher hat der Laser eine sehr reine Farbe, nahezu keine divergierende Richtung, eine extrem hohe Lichtintensität und eine hohe Kohärenz.

Das Laserschneiden wird durch die Nutzung der durch Laserfokussierung erzeugten Energie mit hoher Leistungsdichte erreicht. Unter der Steuerung eines Computers wird der Laser durch Impulse entladen, um einen kontrollierten, repetitiven Hochfrequenz-Impulslaser auszugeben, der einen Lichtstrahl mit einer bestimmten Frequenz und Impulsbreite erzeugt. Der gepulste Laserstrahl wird durch den optischen Pfad übertragen und reflektiert und durch eine Fokussierlinsengruppe auf die Oberfläche des bearbeiteten Objekts fokussiert, wodurch feine Lichtpunkte mit hoher Energiedichte entstehen. Die Brennpunkte befinden sich in der Nähe der zu bearbeitenden Oberfläche und schmelzen oder verdampfen das bearbeitete Material bei hohen Temperaturen im Handumdrehen. Jeder hochenergetische Laserimpuls sprüht sofort ein kleines Loch in die Oberfläche des Objekts. Computergesteuert bewegen sich der Laserbearbeitungskopf und das bearbeitete Material entsprechend der vorgezeichneten Form kontinuierlich relativ zueinander und bearbeiten so das Objekt in die gewünschte Form.

Die Prozessparameter (Schnittgeschwindigkeit, Laserleistung, Gasdruck usw.) und die Bewegungsbahn beim Schneiden werden vom CNC-System gesteuert und die Schlacke an der Schneidstelle wird durch Hilfsgas mit einem bestimmten Druck weggeblasen.

Zusammensetzungsteil der Laserschneidmaschine

Das Laserschneidmaschinensystem besteht im Allgemeinen aus einem Lasergenerator, (externen) Strahlübertragungskomponenten, einer Werkbank (Werkzeugmaschine), einem numerischen Mikrocomputer-Steuerschrank, einem Kühler und einem Computer (Hardware und Software).

1) Werkzeugmaschinen-Hostteil: Der Werkzeugmaschinenteil der Laserschneidmaschine, der der mechanische Teil ist, der die Bewegung der X-, Y- und Z-Achsen realisiert, einschließlich der Schneidarbeitsplattform. Wird verwendet, um das geschnittene Werkstück zu platzieren und es entsprechend dem Steuerprogramm korrekt und genau zu bewegen, normalerweise angetrieben durch einen Servomotor.

2) Lasergenerator: ein Gerät, das eine Laserlichtquelle erzeugt. Für den Einsatz des Laserschneidens werden, abgesehen von einigen wenigen Fällen, in denen YAG-Festkörperlaser verwendet werden, vor 2010 in der überwiegenden Mehrheit CO2-Gaslaser mit hoher elektrooptischer Umwandlungseffizienz und der Fähigkeit, hohe Leistungen abzugeben, verwendet. Aufgrund der hohen Anforderungen Hinsichtlich der Strahlqualität beim Laserschneiden können nicht alle Laser zum Schneiden verwendet werden. Der Gaußsche Modus eignet sich für CO2-Laser unter 1500 W, CO2-Laser im Low-Order-Mode zwischen 100 W und 3000 W und Multimode-CO2-Laser über 3000 W. Nach 2010, seit der Entwicklung von Faserlasern in China, wurde die C02-Laserschneidmaschine jedoch nach und nach durch ersetzt Fiber Laserschneidmaschine. Derzeit ist die Faserlaserschneidmaschine die gängige Wahl auf dem Lasermarkt.

3) Externer optischer Pfad: ein brechender Spiegel, der dazu dient, den Laser in die gewünschte Richtung zu lenken. Um sicherzustellen, dass der Strahlengang nicht gestört wird, müssen alle Spiegel durch Schutzabdeckungen geschützt werden und es sollte sauberes Überdruck-Schutzgas eingeleitet werden, um die Linsen vor Verschmutzung zu schützen. Ein Satz Hochleistungslinsen bündelt einen Lichtstrahl ohne Divergenzwinkel auf einen unendlich kleinen Punkt. Im Allgemeinen wird ein Objektiv mit einer Brennweite von 5,0 Zoll verwendet. 7,5-Zoll-Objektive werden nur für Materialien mit einer Dicke von mehr als 12 mm verwendet.

4) CNC-System: Steuert die Werkzeugmaschine, um X-, Y- und Z-Achsenbewegungen zu erreichen, und steuert gleichzeitig die Ausgangsleistung des Lasers.

5) Stabilisierte Stromversorgung: Verbindung zwischen Laser, CNC-Werkzeugmaschine und Stromversorgungssystem. Dient hauptsächlich der Vermeidung von Störungen durch externe Stromnetze.

6) Schneidkopf: Enthält hauptsächlich Komponenten wie Hohlraum, Fokussierlinsensitz, Fokussierspiegel, kapazitiver Sensor und Hilfsgasdüse. Die Schneidkopf-Antriebsvorrichtung wird verwendet, um den Schneidkopf gemäß dem Programm so anzutreiben, dass er sich entlang der Z-Achsen-Richtung bewegt, und besteht aus Servomotoren und Getriebekomponenten wie Schrauben oder Zahnrädern.

7) Bedienkonsole: dient zur Steuerung des gesamten Arbeitsprozesses des Schneidgeräts.

8) Kühleinheit: dient zur Kühlung des Lasergenerators. Ein Laser ist ein Gerät, das elektrische Energie in Lichtenergie umwandelt. Beispielsweise hat ein CO2-Gaslaser typischerweise eine Umwandlungsrate von 20% und die restliche Energie wird in Wärme umgewandelt. Kühlwasser leitet überschüssige Wärme ab, um den normalen Betrieb des Lasergenerators aufrechtzuerhalten. Die Kühleinheit kühlt auch den externen Lichtwegreflektor und den Fokussierspiegel der Werkzeugmaschine, um eine stabile Strahlübertragungsqualität zu gewährleisten und Verformungen oder Explosionen durch hohe Linsentemperaturen wirksam zu verhindern.

9) Gasflasche: einschließlich der Arbeitsmedium-Gasflasche und der Hilfsgasflasche der Laserschneidmaschine, die als Ergänzung zu Industriegas für Laservibrationen und Hilfsgas zur Versorgung von Schneidköpfen verwendet werden.

10) Luftkompressoren und Lagertanks: Bereitstellung und Speicherung von Druckluft.

11) Luftkühlungstrockner und -filter: werden verwendet, um dem Lasergenerator und dem Strahlengang saubere, trockene Luft zuzuführen, um den normalen Betrieb des Pfads und des Reflektors aufrechtzuerhalten.

12) Abgasstaubsammler: Saugen Sie den bei der Verarbeitung entstehenden Rauch und Staub ab und filtern Sie ihn, um sicherzustellen, dass die Abgasemissionen den Umweltschutzstandards entsprechen.

13) Schlackenentfernungsmaschine: Entfernt Restmaterialien und Abfallstoffe, die bei der Verarbeitung entstehen.

Lasergenerator

CO2-Gaslaser

Seit der Einführung der Lasertechnologie zum Schneiden von Blechen dominierten von 1995 bis 2005 CO2-Laser den Markt. CO2-Laserlichtquellen benötigen viel Energie, um Stickstoffmoleküle zur Kollision mit CO2-Molekülen (Lasergas) anzuregen, wodurch sie Photonen aussenden und letztendlich einen Laserstrahl bilden, der Metalle durchschneiden kann. Die molekulare Aktivität im Resonanzhohlraum setzt sowohl Licht als auch Wärme frei, was ein Kühlsystem zur Kühlung des Lasergases erfordert. Dies bedeutet, dass während des Kühlvorgangs mehr Energie verbraucht werden muss, was die Energieeffizienz weiter verringert.

Faserlaser

Ab 2010 war die Faserlasertechnologie ein Durchbruch und Faserlaser begannen, den Laserschneidmarkt zu dominieren. Maschinen, die Faserlaser verwenden, benötigen weniger Platz und das Volumen der Laserquelle und des Kühlsystems ist ebenfalls kleiner. Es gibt keine Lasergasleitung und es besteht keine Notwendigkeit, die Linsen anzupassen. Faserlaserquellen mit einer Leistung von 2 kW oder 3 kW benötigen nur 50% des Energieverbrauchs von 4 kW- oder 6 kW-CO2-Laserquellen, um die gleiche Leistung zu erzielen, bei höherer Geschwindigkeit, geringerem Energieverbrauch und weniger Auswirkungen auf die Umwelt. Derzeit bringen immer mehr Laserschneidmaschinenfabriken eine Leistung von 10.000 Watt auf den Markt Blattfaser-Laserschneidemaschine, die zum Ersatz einer Plasmaschneidemaschine oder einer Brennschneidemaschine werden kann.

Der Faserlaser verwendet Festkörperdioden, um die Moleküle innerhalb der doppelt ummantelten Ytterbium-dotierten Faser zu pumpen. Das stimulierte emittierte Licht durchläuft den Faserkern mehrmals und bildet dann einen Laserausgang durch die Übertragungsfaser zum Schneidfokussierungskopf. Da alle Kollisionen zwischen Molekülen innerhalb der Faser stattfinden, ist kein Lasergas erforderlich, was zu einer erheblichen Reduzierung des Energiebedarfs führt – etwa ein Drittel des Energiebedarfs eines CO2-Lasers. Aufgrund der geringeren Wärmeentwicklung kann das Volumen des Kühlers entsprechend reduziert werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Gesamtenergieverbrauch von Faserlasern bei gleicher Leistung um 70% niedriger ist als der von CO2-Lasern.

Marktaussichten für Laserschneidmaschinen

Die Marktaussichten für Laserschneidmaschinen sind breit gefächert, vor allem aufgrund der folgenden Faktoren:

Verbrauchernachfrage und technologische Entwicklung in der Fertigungsindustrie: Mit der Entwicklung von Technologien wie Industrie 4.0 und künstlicher Intelligenz werden Laserschneidmaschinen Automatisierung und digitale Bearbeitungsvorgänge erreichen und so die Bearbeitungseffizienz und -genauigkeit verbessern.
Innovation in der Laserlichtquellentechnologie: Die Schnittgeschwindigkeit und die Kosten von Laserschneidmaschinen werden verbessert, und die schnelle Entwicklung industrieller Faserlaser und Scheibenlaser wird zu technologischen Veränderungen führen.
Breites Anwendungsgebiet: Die Laserschneidmaschine eignet sich zum Schneiden verschiedener Materialien, einschließlich metallischer und nichtmetallischer Materialien, und wird häufig in den Bereichen Automobil, Luft- und Raumfahrt, elektronische Kommunikation, Computer und anderen Bereichen eingesetzt.
4. Zukünftige Markterwartungen: Es wird erwartet, dass der weltweite Markt für Laserschneidmaschinen bis 2025 eine Größe von 10 Milliarden US-Dollar erreichen wird, wobei die Marktgröße in China 4 Milliarden US-Dollar erreichen wird und die Marktnachfrage weiterhin schnell wachsen wird.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Marktaussichten für Laserschneidmaschinen sehr breit gefächert sind, mit breiten Anwendungsaussichten und zu einer der Schlüsseltechnologien im zukünftigen Zeitalter der intelligenten Fertigung werden.

Branchenanwendungen

Der Einsatz von Metall-Laserschneidmaschinen ist sehr umfangreich, deckt viele Branchen ab und gehört für viele Unternehmen zu den wesentlichen Geräten. Dazu gehören die Herstellung von Werbeschildern (hauptsächlich Logos aus Edelstahl und Ausschneiden von Kennzeichnungen), die Blechverarbeitung (die Blechverarbeitung umfasst grundsätzlich alle Metallmaterialien, zu denen im Allgemeinen Biegen, Polieren usw. gehören, wobei das Schneiden einer der wichtigsten Prozesse ist). ), Die Herstellung von Chassis und Schränken (in der Regel handelt es sich um Kohlenstoffstahl oder Edelstahl und umfasst hauptsächlich zwei Schneidprozesse: Biegen und Schneiden), Federplatten (die zum Präzisionsbearbeitungsprozess gehören), U-Bahn-Teile, Aufzugsgehäuse und Gehäuse für mechanische Geräte und Küchenutensilien (meist Edelstahl). Weit verbreitet in der Blechverarbeitung, der Herstellung von Werbeschildern, der Herstellung von Hoch- und Niederspannungs-Schaltschränken, mechanischen Teilen, Küchengeschirr, Automobilen, Maschinen, Metallhandwerk, Sägeblättern, elektrischen Teilen, Brillenindustrie, Federblättern, Leiterplatten, Wasserkochern und der Medizintechnik Mikroelektronik, Hardware, Messer und Messwerkzeuge und andere Branchen.

Die Anwendung der Laserbearbeitungstechnologie in der Werbebranche umfasst hauptsächlich zwei Arbeitsmethoden: Laserschneiden und Lasergravieren.

Laser-Gravur

Lasergravur: Wird hauptsächlich auf der Oberfläche von Objekten durchgeführt und ist in zwei Typen unterteilt: Bitmap-Gravur und Vektorgravur:

Bitmap-Gravur: Wir hängen die Grafiken, die wir zum Schnitzen benötigen, zunächst in Photoshop auf und konvertieren sie in das monochrome BMP-Format. Anschließend öffnen wir die Grafikdatei in einer speziellen Lasergravur- und -schneidesoftware. Basierend auf den von uns verarbeiteten Materialien können wir entsprechende Parameter festlegen und dann auf „Ausführen“ klicken. Die Lasergravurmaschine schnitzt entsprechend dem durch die Grafikdatei erzeugten Punktmatrixeffekt.

Vektorgravur: Verwenden Sie Vektorsoftware wie Coreldraw, AutoCad, Illustrator usw. für die Layoutgestaltung, exportieren Sie die Grafiken in die Formate PLT, DXF, AI oder Markiermaschinen und verwenden Sie dann spezielle Laserschneid- und Gravursoftware, um die Grafikdatei zu öffnen und Übertragen Sie es zur Bearbeitung an die Lasergravurmaschine.

In der Werbebranche eignet es sich vor allem für die Verarbeitung von Materialien wie Holzplatten, zweifarbigen Platten, organischem Glas und farbigem Papier.

Laser schneiden

Laserschneiden: Wir können darunter das Trennen von Kanten verstehen. Für solche Verarbeitungszwecke sollten wir die Grafiken zunächst in CORELDRAW und AUTOCAD in Vektorlinien umwandeln, pneumatische Markierungsmaschinen verwenden und sie dann in den entsprechenden PLT- und DXF-Formaten speichern. Öffnen Sie die Datei mit der Betriebssoftware für die Laserschneidmaschine, stellen Sie die Energie- und Geschwindigkeitsparameter entsprechend dem von uns verarbeiteten Material ein und führen Sie sie dann aus. Nach Erhalt der Anweisungen vom Computer schneidet die Laserschneidmaschine automatisch entsprechend der von der Software generierten Flugbahn. Beispielsweise können bestehende Laserschneidemaschinen automatisch Muster schneiden, indem sie Vorlagen auf einem Computer zeichnen und diese direkt in den Computer eingeben. Bestehende Laserschneidmaschinen verfügen im Allgemeinen über eigene Festplatten, die umfangreiche Datenquellen verarbeiten können.

Laserschneidmaschinen umfassen 3 Haupttypen. Blechlaserschneidemaschine dient zum Schneiden der Blechplatten. Laserschneidmaschine für Rohre Ist die professionelle Laserschneidmaschine das Schneiden von Rohren und Rohren? Laserschneidmaschine für Bleche und Rohre kombiniert die beiden oben genannten Funktionen und kann sowohl Bleche als auch Rohre auf einer Maschine schneiden.