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Cos'è la macchina per il taglio laser a fibra?

Cos'è una macchina per il taglio laser a fibra? La macchina per il taglio laser a fibra è una macchina per il taglio laser che utilizza un generatore laser a fibra come sorgente luminosa. La macchina per il taglio laser a fibra è un tipo di apparecchiatura che utilizza raggi laser ad alta energia emessi da laser a fibra per il taglio.

È ampiamente utilizzato nella lavorazione dei metalli, nell'industria aerospaziale, nella produzione elettronica e in altri settori. È favorito dal mercato per la sua elevata efficienza, precisione e capacità di lavorazione flessibili, ed è uno degli strumenti importanti nella moderna produzione industriale.

1. Introduzione alla macchina per il taglio laser a fibra

IL macchina per taglio laser a fibra cnc può eseguire sia il taglio piano che il taglio obliquo, con bordi puliti e lisci, adatti per il taglio ad alta precisione di piastre metalliche e altri materiali. Inoltre, il braccio meccanico può eseguire il taglio tridimensionale al posto del laser a cinque assi originale importato.

Rispetto alle normali macchine per il taglio laser ad anidride carbonica, consente di risparmiare più spazio e gas, ha un elevato tasso di conversione fotoelettrica, è un nuovo prodotto a risparmio energetico e rispettoso dell'ambiente ed è anche uno dei prodotti tecnologici leader a livello mondiale.

Il laser a fibra è un tipo di laser a fibra di recente sviluppo a livello internazionale che emette un raggio laser ad alta densità di energia, che si concentra sulla superficie del pezzo in lavorazione, provocando la fusione e la vaporizzazione istantanea dell'area illuminata dal punto focale ultra-sottile sul pezzo in lavorazione.

Il taglio automatico si ottiene spostando la posizione del punto tramite un sistema meccanico CNC. Rispetto ai laser a gas ingombranti e ai laser solidi, i laser a gas presentano evidenti vantaggi e si sono gradualmente evoluti in importanti candidati in campi quali l'elaborazione laser ad alta precisione, i sistemi LiDAR, la tecnologia spaziale e la medicina laser.

1) Principio di funzionamento della macchina per il taglio laser a fibra

Il raggio laser ad alta energia generato dalla trasmissione laser a fibra viene focalizzato sulla superficie del materiale, in modo da riscaldarlo fino al punto di fusione o di vaporizzazione in un tempo molto breve, e il materiale fuso o vaporizzato viene soffiato via dal gas ausiliario (come ossigeno, azoto o aria), ottenendo così il taglio.

2) Componenti principali

Laser a fibra:

Componente centrale, che fornisce un raggio laser ad alta densità energetica.

Testa di taglio:

Inclusi lente di focalizzazione, ugello e sensore, responsabili della focalizzazione del raggio laser sulla superficie del materiale.

Sistema di trasmissione:

Inclusi servomotore, guida di scorrimento e cremagliera per garantire il movimento preciso della testina di taglio.

Sistema di controllo:

Il sistema CNC viene utilizzato per controllare parametri quali percorso di taglio, velocità e potenza.

Sistema gas ausiliario:

Fornisce ossigeno, azoto o aria per facilitare il processo di taglio.

Sistema di raffreddamento:

Utilizzato per raffreddare il laser e la testa di taglio per garantire il funzionamento stabile dell'apparecchiatura.

Corpo macchina:

Fornisce una piattaforma di elaborazione stabile, solitamente realizzata con materiali ad alta resistenza per garantire la precisione dell'elaborazione.

2. Caratteristiche principali della macchina per il taglio laser a fibra

Quali sono le caratteristiche della macchina per il taglio laser a fibra? Possiamo analizzare come segue:

Il laser a fibra ha un'elevata efficienza di conversione elettro-ottica, con un'efficienza di conversione di oltre 30%. I laser a fibra a bassa potenza non richiedono un refrigeratore e utilizzano il raffreddamento ad aria, che può far risparmiare significativamente il consumo di energia durante il funzionamento, risparmiare sui costi operativi e raggiungere la massima efficienza di produzione.

Durante il funzionamento, il laser richiede solo energia elettrica e non genera gas aggiuntivo, con costi di esercizio e manutenzione minimi.

Il laser a fibra adotta la modularità dei semiconduttori e il design ridondante, senza lenti ottiche nella cavità risonante, non necessita di tempi di avviamento e presenta i vantaggi di nessuna regolazione, nessuna manutenzione e un'elevata stabilità, riducendo i costi degli accessori e i tempi di manutenzione, il che è incomparabile ai laser tradizionali.

La lunghezza d'onda di uscita del laser a fibra è di 1,064 micrometri, che è 1/10 della lunghezza d'onda della CO2. La qualità del raggio di uscita è buona, la densità di potenza è elevata ed è molto favorevole all'assorbimento di materiali metallici. Ha eccellenti capacità di taglio e saldatura, riducendo così al minimo i costi di lavorazione.

L'intera macchina viene trasmessa tramite fibra ottica, senza la necessità di complessi sistemi di guida della luce come i riflettori. Il percorso ottico è semplice, la struttura è stabile e il percorso ottico esterno non richiede manutenzione.

La testina di taglio è dotata di lenti protettive che riducono al minimo il consumo di materiali di consumo preziosi, come le lenti di messa a fuoco.

La luce viene esportata tramite fibre ottiche, rendendo la progettazione di sistemi meccanici molto semplice e facile da integrare con robot o banchi di lavoro multidimensionali.

Dopo aver aggiunto un otturatore al laser, può essere utilizzato per più macchine. Tramite la divisione in fibra ottica, può essere suddiviso in più canali per lavorare simultaneamente, rendendo facile espandere le sue funzioni e aggiornarlo facilmente e semplicemente.

Il laser a fibra ha un volume ridotto, è leggero, ha una posizione di lavoro mobile e occupa poco spazio.

1) Trave personalizzata

La forma personalizzata del raggio nelle macchine per il taglio laser a fibra si basa sul principio secondo cui, rispetto al taglio laser tradizionale che utilizza un singolo raggio laser circolare, il nuovo processo di taglio adotta una forma complessa del raggio laser.

Utilizzando le caratteristiche di focalizzazione uniche dei laser a fibra monomodale ad alta potenza, vengono generate forme di fascio complesse, rendendo possibile separare una parte dell'energia laser complessiva, al fine di creare un "buco della serratura" per applicazioni di saldatura o taglio laser. L'energia rimanente verrà distribuita alla fusione. Prima di questo, il fascio principale veniva utilizzato per creare un'adeguata distribuzione di alta pressione di vapore sulla superficie del materiale fuso.

Ciò consente di applicare una pressione locale al materiale fuso che fuoriesce dall'incisione, che supera di gran lunga la pressione dell'iniezione di gas coassiale comunemente utilizzata nel taglio laser. Il risultato è che l'incisione è molto stretta. Il nuovo processo ha un grande potenziale, poiché non produce sbavature entro un ampio intervallo di velocità di taglio e può anche eseguire tagli ad alta velocità nel taglio di contorni stretti, producendo tagli di alta qualità

2) Prototipazione rapida

La tecnologia di prototipazione rapida nelle macchine per il taglio laser a fibra è un termine generico per la tecnologia di produzione diretta di campioni o parti basati su modelli CAD. Integra i moderni risultati tecnologici come la tecnologia CAD, la tecnologia CNC, la tecnologia laser e la tecnologia dei materiali, ed è una componente importante della tecnologia di produzione avanzata.

Può materializzare automaticamente, direttamente, rapidamente e accuratamente idee di progettazione in prototipi o parti prodotte direttamente con determinate funzioni basate su modelli CAD (modelli elettronici), generando quasi tutti i componenti complessi senza l'uso di stampi e utensili, risolvendo il problema del rapido collegamento dalla progettazione alla produzione.

Pertanto, questa tecnologia può valutare e modificare rapidamente la progettazione del prodotto, abbreviare efficacemente il ciclo di sviluppo del prodotto, ridurre i costi di sviluppo, soddisfare i requisiti dell'attuale mercato fortemente competitivo per lo sviluppo e la produzione rapidi di nuovi prodotti e migliorare la competitività di mercato dei prodotti e la competitività complessiva delle imprese.

3) Raffreddamento ad acqua

Come apparecchiatura di raffreddamento di supporto per macchine da taglio laser a fibra, il refrigeratore assicura che la macchina da taglio laser a fibra funzioni normalmente a una temperatura costante. Il refrigeratore dedicato per la macchina da taglio laser a fibra appartiene al tipo di refrigeratore industriale di refrigerazione, che ha due modalità di lavoro di temperatura costante e regolazione intelligente della temperatura, con una precisione di controllo della temperatura di ± 0,3 ℃.

Ricco di configurazioni, tra cui interruttori per apparecchiature di controllo di ingresso e uscita, funzioni avanzate come il flusso dell'acqua di raffreddamento e allarmi di alta e bassa temperatura, prestazioni stabili e durature e particolarmente eccezionale nel risparmio energetico e nella protezione ambientale.

Parametri tecnici:

Controllo intelligente della temperatura completamente automatico in un'unica soluzione: gli utenti possono passare automaticamente alla temperatura di controllo appropriata senza modificarla in base all'ambiente.

CW-6100AT: può essere utilizzato per raffreddare un singolo laser a fibra da 300 W-1000 W.

Dotato di riscaldatore e configurazione per la qualità dell'acqua purificata.

3. Quali sono i vantaggi della macchina per il taglio laser a fibra?

Caratteristiche principali

Conversione efficiente dell'energia:

L'efficienza di conversione elettro-ottica dei laser a fibra è pari a 30%, ovvero più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai tradizionali laser a CO₂.

Alta precisione:

Il raggio laser ha un diametro ridotto dopo la messa a fuoco, una fessura stretta e una precisione di taglio di ±0,1 mm.

Taglio ad alta velocità:

Particolarmente adatto per la lavorazione rapida di lamiere sottili, la velocità di taglio è maggiore rispetto ai metodi tradizionali.

Bassi costi di manutenzione:

I laser a fibra sono progettati per non richiedere manutenzione, hanno una lunga durata e bassi costi operativi.

Forte adattabilità dei materiali:

Può tagliare una varietà di materiali metallici, come acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, lega di alluminio, rame, ecc.

Tutela ambientale:

Nessun rumore, nessun inquinamento durante la lavorazione, in linea con i requisiti di produzione ecologica.

Vantaggi della macchina per il taglio laser a fibra rispetto alla macchina per il taglio laser a CO2

Eccellente qualità del fascio: punto di messa a fuoco più piccolo, linee di taglio più sottili, maggiore efficienza lavorativa e migliore qualità di elaborazione.
Velocità di taglio estremamente elevata: il doppio della potenza delle macchine per il taglio laser CO2 della stessa potenza.
Estremamente stabile: utilizza laser a fibra importati di prima qualità, con prestazioni stabili e una durata utile fino a 100.000 ore per i componenti chiave.
Efficienza di conversione elettro-ottica estremamente elevata: l'efficienza di conversione fotoelettrica della macchina per il taglio laser a fibra è di circa 30%, ovvero tre volte superiore a quella della macchina per il taglio laser a CO2, a risparmio energetico e rispettosa dell'ambiente.
Costi di utilizzo estremamente bassi: il consumo energetico dell'intera macchina è pari solo a 20-30% rispetto a quello di macchine per il taglio laser CO2 simili.
Costi di manutenzione estremamente bassi: nessun gas di lavoro laser. Trasmissione in fibra ottica senza la necessità di lenti riflettenti. Può far risparmiare molti costi di manutenzione.
Facile utilizzo e manutenzione del prodotto: trasmissione in fibra ottica, nessuna necessità di regolare il percorso ottico.
Effetto di guida della luce flessibile e super potente: dimensioni compatte, struttura compatta, facile da soddisfare i requisiti di lavorazione flessibile.

Naturalmente, rispetto alle macchine per il taglio laser ad anidride carbonica, la gamma di taglio delle fibre ottiche è relativamente ristretta. A causa della lunghezza d'onda, può tagliare solo materiali metallici e non viene facilmente assorbita dai non metalli, influenzando così la sua gamma di taglio.

Vantaggi rispetto alle macchine per il taglio laser YAG

Velocità di taglio: la velocità della macchina per il taglio laser a fibra è 4-5 volte quella dello YAG, adatta per lavorazioni e produzioni su larga scala
Costo di utilizzo: il costo di utilizzo della macchina per il taglio laser a fibra è inferiore a quello del taglio laser solido YAG
Efficienza di conversione optoelettronica: l'efficienza di conversione fotoelettrica della macchina per il taglio laser a fibra è circa 10 volte quella dello YAG

Il prezzo dei laser a fibra corrispondenti è relativamente alto, quindi il prezzo delle macchine per il taglio laser a fibra è molto più alto di quello delle macchine per il taglio laser YAG, ma molto più basso di quello delle macchine per il taglio laser ad anidride carbonica. Ma il suo rapporto costo-efficacia è davvero il più alto tra i tre.

4. Quali sono gli svantaggi della macchina per il taglio laser a fibra?

Sebbene le macchine per il taglio laser a fibra presentino numerosi vantaggi nella lavorazione dei metalli, presentano anche alcuni svantaggi e limitazioni, che si riflettono principalmente nei seguenti aspetti:

1) Elevato costo delle attrezzature

Il costo di acquisto iniziale delle macchine per il taglio laser a fibra è elevato, soprattutto per le apparecchiature ad alta potenza.

Per le piccole e medie imprese, il recupero dei costi di investimento potrebbe richiedere molto tempo.

2) Sfide nel taglio di materiali altamente riflettenti

Quando si tagliano materiali altamente riflettenti (come rame, alluminio, argento, oro, ecc.), il laser potrebbe essere parzialmente riflesso, riducendo l'efficienza del taglio. Sono necessari processi o configurazioni speciali (come dispositivi antiriflesso) per ridurre i danni all'attrezzatura causati dalla riflessione laser.

In questo caso, i produttori professionali ti consiglieranno di utilizzare un macchina di taglio di alta qualità.

3) Capacità limitata di tagliare lamiere spesse

Le macchine per il taglio laser a fibra funzionano bene su piastre sottili e piastre di medio spessore (solitamente inferiori a 25 mm), ma per piastre metalliche più spesse, la velocità e la qualità del taglio potrebbero non essere buone come quelle del taglio al plasma o del taglio a getto d'acqua. Per il taglio di piastre spesse sono necessari laser di potenza più elevata, il che aumenta ulteriormente i costi.

4) Elevati requisiti per l'ambiente di elaborazione

Per garantire il normale funzionamento dell'apparecchiatura sono necessari un alimentatore e un sistema di raffreddamento stabili. L'ambiente di elaborazione deve essere mantenuto pulito per evitare l'influenza di polvere e olio sul sistema ottico.

5) Costi di manutenzione e materiali di consumo

Sebbene il laser a fibra in sé abbia bassi requisiti di manutenzione, altri componenti (come teste di taglio, lenti e ugelli) necessitano comunque di manutenzione e sostituzione regolari. Il consumo di gas ausiliari (come azoto, ossigeno) aumenterà anche i costi operativi, specialmente quando si taglia per lungo tempo e ad alta intensità.

6) Operazione e soglia tecnica

Il funzionamento richiede tecnici qualificati, in particolare per la programmazione e la regolazione dei parametri di parti complesse. Un funzionamento improprio può causare una riduzione della qualità di taglio o danni all'attrezzatura.

7) Limitazioni materiali

Capacità di lavorazione limitate per materiali non metallici, come legno, vetro o alcune plastiche, solitamente richiedono altri tipi di apparecchiature di taglio laser (come le macchine di taglio laser CO₂). Alcuni rivestimenti o materiali compositi possono avere un effetto negativo sui risultati di taglio.

8) Dipendenza della precisione di lavorazione dalla stabilità della macchina utensile

La precisione del taglio dipende in larga misura dalla stabilità strutturale e dalla precisione del movimento della macchina utensile. Se la macchina utensile è di scarsa qualità o si usura dopo un uso prolungato, ciò influirà sulla precisione della lavorazione.

9) Configurazione iniziale e debug complessi

Per parti complesse o materiali specifici, i parametri devono essere regolati più volte per ottenere il miglior effetto di taglio. Impostazioni dei parametri non corrette possono causare una qualità di taglio instabile.

Nonostante questi svantaggi, le macchine per il taglio laser a fibra sono ancora strumenti insostituibili in molti settori grazie alla loro elevata efficienza e alta precisione. I potenziali svantaggi possono essere superati selezionando apparecchiature di alta qualità, ottimizzando i parametri di processo, rafforzando la manutenzione e formando gli operatori.

Il costo iniziale dell'attrezzatura è elevato. Quando si tagliano materiali altamente riflettenti (come rame e alluminio), potrebbe essere necessaria una configurazione speciale.

5. Fattori chiave per la scelta di una macchina per il taglio laser a fibra

- Energia

Scegliere la potenza laser appropriata in base al tipo e allo spessore del materiale.

– Dimensioni di elaborazione

Scegliere un tavolo macchina adatto alle dimensioni del pezzo da lavorare.

– Marchio e servizio

Scegli un marchio con tecnologia all'avanguardia e un servizio post-vendita perfetto.

– Funzioni ausiliarie

Funzioni come il carico e lo scarico automatici, il taglio dei tubi, ecc. possono migliorare l'efficienza produttiva.

6. Conclusion

Cos'è una macchina per il taglio laser a fibra? La risposta è la seguente. La macchina per il taglio laser a fibra è una rivoluzione tecnologica nella lavorazione della lamiera e un "centro di lavorazione" nella lavorazione della lamiera. Le macchine per il taglio laser hanno un elevato livello di flessibilità, una velocità di taglio elevata, un'elevata efficienza di consumo e brevi cicli di consumo del prodotto, che hanno conquistato un mercato diffuso per i clienti.

La macchina per il taglio laser a fibra non ha forza di taglio e nessuna deformazione durante la lavorazione. Nessuna usura degli utensili, buona conformità dei dati. Che si tratti di una parte semplice o complessa, può essere formata e tagliata finemente e rapidamente con il laser in una sola volta. La sua stretta cucitura di taglio, la buona qualità di taglio, l'elevato livello di automazione, il funzionamento semplice, la bassa intensità di manodopera e l'assenza di inquinamento. Può completare il layout di taglio automatico e l'annidamento, migliorando il tasso di applicazione dei dati, riducendo i costi di consumo e migliorando l'efficienza economica. La durata effettiva di questa tecnologia è lunga.

Attualmente, le macchine per il taglio laser a fibra sono utilizzate principalmente per spessori di lamiera superiori a 2 MM nei paesi stranieri. Molti esperti stranieri analizzano che i prossimi 30-40 anni sono il periodo d'oro per l'espansione della tecnologia di lavorazione laser (che è la direzione per l'espansione della lavorazione della lamiera).

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