В последние десятилетия, с быстрым развитием технологий лазерной резки, применение станков лазерной резки в обрабатывающей промышленности становится все более распространенным. Обработка лазерной резки заменяет традиционные механические ножи невидимыми световыми лучами, которые обладают характеристиками высокой точности, быстрой резки, не ограничиваясь ограничениями схемы резки, автоматической компоновкой материалов, экономией материалов, плавностью резки и низкими затратами на обработку. Оно постепенно улучшит или заменит традиционное оборудование для резки металла. Принцип работы станка для лазерной резки заключается в том, что механическая часть лазерного лезвия не касается заготовки и не оставляет царапин на рабочей поверхности во время работы. Скорость лазерной резки высокая, разрез получается гладкий и ровный и, как правило, не требует последующей обработки. Зона термического воздействия при резке небольшая, деформация пластины небольшая, режущий шов узкий. Разрез не подвергается механическому воздействию и не имеет срезных заусениц. Станок для лазерной резки обладает высокой точностью обработки, хорошей повторяемостью и отсутствием повреждений поверхности материала. Программирование с ЧПУ позволяет обрабатывать любые плоские чертежи и резать большие целые плиты без необходимости использования форм, что является экономичным и экономит время.
Поскольку станки для лазерной резки имеют множество преимуществ, все больше и больше людей хотят приобрести станок для лазерной резки. Однако многие люди, не сталкивавшиеся с индустрией лазерного оборудования, все еще очень незнакомы с принципом и составом станков для лазерной резки. Сегодня в этой статье мы будем популяризировать соответствующие знания о станках лазерной резки для всех.
Оглавление
Принцип работы станка для лазерной резки
Станок для лазерной резки использует для работы сфокусированный луч высокой плотности мощности, что позволяет облученному материалу быстро плавиться, испаряться, аблировать или воспламеняться, а также разрезать заготовку, сдувая расплавленный материал через высокоскоростной поток воздуха, соосный с лучом.
При взаимодействии лазерного луча с материалом происходит несколько процессов. Сильное тепло, генерируемое лазерным лучом, быстро повышает температуру материала, заставляя его плавиться, испаряться или подвергаться химическим реакциям. Конкретное взаимодействие зависит от характеристик материала, таких как коэффициент поглощения и температура плавления, а также параметров лазера, таких как плотность мощности и длительность импульса.
Для материалов с низкой температурой плавления, таких как пластмассы, лазерный луч может расплавить материал во время проникновения. Затем расплавленный материал сдувается струей газа, образуя разрез (ширину реза). В случае материалов с более высокими температурами плавления (например, металлов) лазерный луч непосредственно испаряет материал, образуя узкую и точную резку.
Газовая резка обычно используется при лазерной резке для улучшения процесса резки. Газ, такой как кислород или азот, подается на поверхность материала через сопло режущей головки. Газ помогает удалить расплавленные или испарившиеся материалы из зоны резки, охлаждает материал, предотвращает появление заусенцев и накипи. Выбор газа зависит от разрезаемого материала и требуемого качества резки.
Ширина разреза или ширина разреза определяется несколькими факторами, включая мощность лазера, размер фокусного пятна, толщину материала и скорость резки. Шириной разреза можно управлять, регулируя эти параметры для достижения желаемой точности резки. Кроме того, лазерная резка может вызвать явление, называемое конусностью, когда рез имеет небольшую конусность. Угол конуса зависит от свойств материала и параметров лазера и может быть минимизирован за счет оптимизации условий резания.
Базовые знания о лазере
Лазер (стимулированное усиление излучения) — устройство, генерирующее когерентные пучки света. Он состоит из трех основных компонентов: активной среды, источника энергии и оптического резонатора. Активной средой может быть твердое тело, жидкость или газ, излучающий фотоны при возбуждении источником энергии. Оптические резонаторы отражают фотоны взад и вперед через активную среду, усиливая и выравнивая световые волны. Этот процесс приводит к образованию мощного и когерентного лазерного луча.
Типы станков для лазерной резки
В станках лазерной резки используется несколько типов лазеров, включая CO2-лазеры, Nd:YAG-лазеры и волоконные лазеры. CO2-лазер является наиболее распространенным типом, в котором в качестве активной среды используется смесь углекислого газа, азота и гелия. Nd:YAG-лазеры используют твердотельные кристаллы, такие как иттрий-алюминиевый гранат, легированный неодимом, в качестве активной среды. С другой стороны, в волоконных лазерах в качестве активной среды используются волокна, легированные редкоземельными элементами. Каждый тип лазера имеет свои уникальные характеристики, подходящие для конкретных задач резки.
В настоящее время основными лазерами являются CO2 и волоконные лазеры.
CO2-лазер
CO2-лазер — один из первых и самых популярных типов лазеров. Выбросы газа не являются полностью углекислым газом. Он содержит углекислый газ, азот, водород, ксенон и гелий.
Существует два варианта лазерной резки CO2: с использованием кислорода или азота. Кислород предпочтителен для лазерной резки более толстых материалов. Азот предпочтителен для лазерной резки тонких пластин. Используйте кислородную лазерную резку CO2, чтобы сформировать оксидный слой на поверхности резки. Чтобы избежать такой ситуации, заготовку проводят такие процессы предварительной обработки, как пескоструйная обработка. Лазерная резка CO2 обычно используется для резки неметаллических материалов, таких как дерево, пластик, стекло и текстиль. При правильных настройках также можно резать такие металлы, как низкоуглеродистая сталь, нержавеющая сталь и алюминий.
Волоконная лазерная резка
Принцип работы станка для резки волоконным лазером заключается в использовании твердого лазера для плавления и проникновения металлов, обеспечивая точную и эффективную резку. Лазерной средой для этой технологии является волокно, а не газ или кристалл. Лазер — это тип концентрированного света, а оптоволокно — это активная усиливающая среда, которая может поднять лазер до состояния более высокой мощности.
Резка волоконным лазером — это метод термической резки, в котором в качестве основного источника тепла используется сфокусированный мощный лазерный луч. Генератор волоконного лазера использует мощные оптоволоконные компоненты для передачи сильных лучей света. Лазерный луч фокусируется на нужной области, материал быстро плавится и испаряется. Волоконный лазер для резки может резать большинство материалов разной толщины в зависимости от функции оборудования.
Станок для волоконной лазерной резки — это процесс лазерной резки, в котором для резки материалов используется оптический лазерный генератор. Он может точно и качественно резать различные материалы. Хотя основной принцип работы станка для лазерной резки в основном такой же, как и у других станков для лазерной резки, основное отличие заключается в том, как энергия передается и фокусируется на заготовке.
Излучайте высокосфокусированный луч света через генератор волоконного лазера. Затем лазерный луч направляется на разрезаемый материал, фокусируясь на линзе. Фокусировка лазерного луча создаст небольшой и сильный источник тепла. После выравнивания поверхности материала он может быстро плавить и испарять материал, обеспечивая высокую точность резки.
Другие важные компоненты станка включают в себя систему управления программным обеспечением и компоненты, направляющие и поддерживающие резку материалов. Кроме того, станки для волоконной лазерной резки могут быть оснащены различными размерами и механическими режущими головками. В зависимости от ваших конкретных потребностей и индивидуального станка для лазерной резки он может достичь ожидаемой производительности и результатов.
Классификация технологий лазерной резки и принцип работы станка для лазерной резки
Лазерная вапоризационная резка
Заготовка нагревается лазерным лучом высокой плотности, и температура быстро повышается. Материал за короткое время достигает точки кипения и начинает испаряться с образованием пара. Эти пары выбрасываются с высокой скоростью и при выбрасывании образуют узкие щели в материале. Теплота испарения материалов обычно высока, поэтому лазерная газификационная резка требует более высокой мощности и плотности мощности.
Лазерная резка испарением обычно используется для резки очень тонких металлических и неметаллических материалов.
Лазерная плавящая резка
При лазерной плавке и резке металлический материал расплавляется лазерным нагревом, а затем через сопло, соосное лучу света, распыляется неокисляющий газ. Жидкий металл выбрасывается под сильным давлением газа, образуя щель. Лазерная плавка и резка не требуют полного испарения металла, а требуемая энергия составляет всего 1/10 от энергии испарительной резки.
Лазерная резка плавлением в основном используется для резки некоторых неокисляемых материалов или активных металлов.
Лазерная кислородная резка
Принцип лазерной кислородной резки аналогичен кислородно-ацетиленовой резке. Он использует лазер в качестве источника тепла для предварительного нагрева и активные газы, такие как кислород, в качестве режущих газов. Впрыскиваемый газ вступает в реакцию с режущим металлом с одной стороны, выделяя большое количество тепла окисления. С другой стороны, расплавленные оксиды и расплавленные материалы выдуваются из зоны реакции, образуя разрывы в металле. Из-за окисления, образующегося в процессе резки, выделяется большое количество тепла, а энергия, необходимая для лазерной резки кислорода, составляет лишь половину энергии, необходимой для плавления и резки, при этом скорость резки намного выше, чем при лазерной резке испарением и плавящаяся резка. Лазерная кислородная резка в основном используется на станках для лазерной резки металла для резки легко окисляющихся металлических материалов, таких как углеродистая сталь, титановая сталь и термообработанная сталь.
Резка с контролируемым разрушением
Резка с контролируемым разрушением также известна как растрескивание под термическим напряжением. Подходит для резки хрупких материалов. При приложении неконтролируемой силы или температуры хрупкие материалы часто разрушаются на фрагменты. Резка с контролем разрушения фокусирует очень узкий лазерный луч на поверхности небольшой заготовки. Это создаст температурный градиент, вызывающий появление трещин в заготовке в этом месте. Затем лазер движется очень быстро и контролируемо, распространяя трещины вдоль разреза.
При резке стекла и керамики обычно применяют резку с контролем разрушения. Лазер не полностью проник в толщу материала. Была срезана только часть толщины, а остальная часть отделилась из-за разрыва.
Невидимая резка
Невидимая резка — это передовая технология лазерной резки, используемая для резки полупроводниковых чипов. Он работает в два этапа – этап лазерного облучения и этап расширения. Лазер не плавит заготовку, поскольку образует нежелательный расплавленный материал. Напротив, на этапе облучения используется длина волны лазера, которая полностью проходит через заготовку.
Однако эта длина волны приводит к внутренней деформации и образованию трещин в заготовке. Затем на этапе расширения на заготовке создается напряжение расширения. Это напряжение делит заготовку на множество блоков в зоне внутреннего дефекта. Конечным результатом является чистый разрез пластины без остатков.
Векторный рейтинг
Векторная гравировка — это метод лазерной резки, используемый для вырезания заготовок. Лазер не проникает на всю толщину материала. Напротив, лазер будет следовать в направлении, заданном вектором.
Расфокусировав лазерный луч, можно легко регулировать толщину резьбы. Глубину резьбы также можно регулировать. Векторная резьба позволяет создавать сложные, простые и прямые конструкции.
Станки для лазерной резки обычно состоят из следующих компонентов
- Лазер: относится к лазерному генератору, электрооптическому преобразованию и оборудованию, излучающему лазерную энергию.
- Режущая головка: включает в себя такие детали, как сопло, фокусирующую линзу и программное обеспечение системы отслеживания фокусировки.
- Компонент передачи света: отображение отражающих линз для обеспечения необходимой ориентации для лазерного наведения.
- Система ЧПУ: управляйте станком для достижения движения по осям X, Y и Z, а также контролируйте выходную мощность лазера.
- Система охлаждения: циркуляционное охлаждающее устройство, используемое для охлаждения лазера и режущей головки, отводя ненужное тепло для поддержания нормальной работы оборудования и обеспечения плавного качества передачи луча.
- Регулятор напряжения: стабилизирует напряжение питания оборудования для лазерной резки, обеспечивая плавную работу и защитный эффект.
- Воздушный компрессор: во время воздушной резки он обеспечивает устройство источника воздуха для оборудования, обеспечивающее необходимое давление и скорость потока.
- Резервуар для хранения газа: включает бак для материала и вспомогательный газовый баллон во время работы станка для лазерной резки, используемый для заполнения химического газа, вызванного лазерными колебаниями, и подачи вспомогательного газа для режущих головок.
- фильтрующее устройство: используется для подачи чистого сухого газа в лазерный генератор и световой канал для поддержания нормальной работы канала и линзы отражателя.
- Оборудование для удаления пыли: извлекайте пыль и дым, образующиеся в процессе производства и обработки, и фильтруйте их.
На станке лазерной резки головка лазерной резки перемещается по металлической пластине по форме нужной детали, тем самым вырезая деталь из пластины. Емкостная система контроля высоты поддерживает очень точное расстояние между концом сопла и режущей пластиной. Это расстояние важно, поскольку оно определяет положение фокуса относительно поверхности пластинки. На качество резки может повлиять поднятие или опускание фокуса сверху, на или под поверхностью металлического листа.
Принцип работы станка для лазерной резки заключается в фокусировке лазерного луча на куске материала. Мощность лазера настолько высока, что при фокусировке она повышает температуру разрезаемого материала до достаточно высокой температуры, тем самым плавя или испаряя материал на небольшой площади, где фокусируется луч. Обычно вспомогательные газы используются для вытеснения расплавленных материалов из зоны резки. Особенно это актуально для резки толстых листов, таких как металл или фанера.
Чтобы вырезать форму, переместите лазерную головку и используйте какой-либо портал, чтобы расположить луч на новом материале, таким образом вырезая линию вместо небольшого отверстия. К типам систем движения относятся реечные и шестерни, шариковые винты и линейные двигатели. Линейные двигатели самые дорогие, но они обладают самой быстрой скоростью и высочайшей точностью. Реечная передача обеспечивает почти такую же скорость и точность, но по более низкой цене. Некоторые маленькие энтузиасты лазеров могут также использовать зубчатые ремни и шаговые двигатели для перемещения лазерных головок. В любом случае система с обратной связью с сервоприводом и энкодером может значительно повысить точность системы лазерной резки, а жесткая рама также может быть изолирована от вибрации.
Для операций лазерной резки важно выбрать длину волны, которая хорошо поглощает разрезаемый материал.
Когда энергия лазера направляется на поверхность материала, материал поглощает столько энергии, что быстро нагревается за пределы температуры плавления и достигает температуры разложения.
При температуре разложения материал будет разлагаться и разлагаться. Когда возникает такая ситуация, обычно выделяется дым.
Край разреза можно нагреть до более низкого уровня, а затем расплавить и изменить. На самом деле это можно использовать в качестве полезного механизма герметизации волокнистых материалов, например, для предотвращения образования ниток.
Во время работы станка для лазерной резки лучше всего наклонять лазер, чтобы дым, образующийся в процессе резки, не накапливался в виде сажи на оптических компонентах лазера. Кроме того, при резке (или сварке) поверхностей с высокой отражающей способностью важно предотвратить отражение лазерного луча обратно от поверхности к оптическим компонентам лазера, что может привести к их повреждению.
Рабочий процесс станка для лазерной резки с ЧПУ
Технология лазерной обработки предоставляет множество различных функций для разных отраслей промышленности. Независимо от характеристик этих машин, их основной рабочий процесс одинаков. Ниже приведены рабочие этапы лазерного станка с ЧПУ:
Загрузить G-код
Когда оператор загружает G-код в систему, машина начинает работать. Код G указывает направление движения станка для лазерной резки.
Генерация лазерного луча
Как только машина начнет работать, лазерный резонатор будет генерировать луч света. Для разных типов лазеров процесс лазерной генерации может быть разным. Цвет лазера также может быть разным. Например, в CO2-лазере лазерный генератор излучает инфракрасный свет. Этот тип лазерного луча полностью виден человеческому глазу.
Направляющий лазер
Система направления направляет лазерный луч в сторону фокусирующей системы. Ряд зеркал может менять направление. Специальное устройство изгиба луча также может направлять генерируемый лазер в зону фокусировки.
Лазерная фокусировка
Система фокусировки уменьшает ширину лазерного луча и увеличивает его мощность. Это достигается с помощью лазерной фокусирующей головки и фокусирующей линзы. Система фокусировки также гарантирует, что сфокусированный лазерный луч имеет полностью круглую форму и не содержит постороннего света. Лазерный луч выходит из машины через сопло.
Резка материала
Сфокусированный лазерный луч направляется на материал заготовки. Точка контакта подвергается воздействию лазерного луча в течение времени, достаточного для расплавления материала. Время воздействия варьируется в зависимости от толщины и типа материала.
Режущее движение головки
Механическая система перемещает лазерную головку в желаемую форму в соответствии с инструкциями G-кода. Скорость движения варьируется в зависимости от конкретной работы.
Заключение
Технология лазерной резки с ЧПУ находится на переднем крае обрабатывающей промышленности, обеспечивая непревзойденную точность, скорость и универсальность. Понимание принципа работы станка для лазерной резки может помочь пользователям узнать, какой тип станка для лазерной резки им следует приобрести. С развитием технологий такие компании, как SC, лидируют в этой тенденции, предлагая инновационные решения для удовлетворения постоянно меняющихся потребностей отрасли. Мы не только предоставляем один комплект Продам станок для лазерной резки листового металла но также мы можем проектировать и производить система загрузки и разгрузки для станка лазерной резки для удовлетворения требований клиентов к автоматизации. Независимо от того, являетесь ли вы владельцем малого бизнеса, любителем или промышленным производителем, инвестиции в станки для лазерной резки с ЧПУ могут изменить вашу деятельность, открыв новые возможности для проектирования, прототипирования и производства.
Russian 
English 
Spanish 
Portuguese 
German 
Arabic 
Italian 
French 
Chinese 
Vietnamese 
Thai