Systeemcomponenten van lasersnijmachines: diepgaande analyse en belangrijkste functies

Als een cruciaal onderdeel van de moderne industriële productie worden lasersnijmachines veel gebruikt in tal van gebieden zoals metaalbewerking, automobielproductie en lucht- en ruimtevaart. Hun uitstekende snijnauwkeurigheid en hoge-snelheid snijmogelijkheden zijn afhankelijk van meerdere precieze en gecoördineerde systemen. Deze systemen vormen samen het kernframework van de lasersnijmachine en zorgen voor een stabiele en nauwkeurige werking. Het volgende zal de belangrijkste systeemcomponenten van lasersnijmachines en hun functies in detail beschrijven.

1. Lasergeneratiesysteem

• Lasergenerator: Afhankelijk van het werkmateriaal zijn veelvoorkomende typen onder meer koolstofdioxide (CO₂) lasergeneratoren en fiberlasergeneratoren. CO₂ lasergeneratoren hebben een breed uitgangsvermogensbereik en zijn geschikt voor het snijden van een verscheidenheid aan niet-metalen materialen en sommige metalen materialen. Fiberlasergeneratoren daarentegen hebben een hogere elektro-optische conversie-efficiëntie en een goede straalkwaliteit, wat aanzienlijke voordelen oplevert op het gebied van metaalsnijden. In het metaalsnijden van auto-onderdelen kunnen fiberlasergeneratoren bijvoorbeeld zeer nauwkeurig en efficiënt snijden, terwijl bij de productie van reclameborden van niet-metalen materialen zoals acryl, CO₂ lasergeneratoren vaker worden gebruikt.
• Voeding: Het levert stabiele elektrische energie aan de lasergenerator en de stabiliteit ervan heeft direct invloed op de stabiliteit van het laseruitgangsvermogen. Zeer nauwkeurig snijden vereist een extreem hoge stabiliteit van het laservermogen. De voeding moet beschikken over precieze stroom- en spanningsregelmogelijkheden om minimale schommelingen in het laseruitgangsvermogen te garanderen.
• Koelapparaat: Er wordt een grote hoeveelheid warmte gegenereerd tijdens de werking van de lasergenerator. Het koelapparaat verwijdert de warmte door koelvloeistof te laten circuleren, waardoor de lasergenerator stabiel binnen een geschikte temperatuurbereik werkt. Als het koelsysteem uitvalt en de temperatuur van de lasergenerator te hoog is, leidt dit tot een afname van het uitgangsvermogen, een verslechtering van de straalkwaliteit en zelfs schade aan de apparatuur.

2. Optisch padtransmissiesysteem

• Spiegels: Ze veranderen de transmissierichting van de laserstraal door reflectie. De oppervlaktevlakkigheid en reflectiviteit van de spiegels hebben een aanzienlijke impact op het laserverlies en de nauwkeurigheid. Zeer nauwkeurige spiegels kunnen laserreflectieverlies minimaliseren en ervoor zorgen dat de laserstraal nauwkeurig langs het vooraf bepaalde pad wordt getransporteerd.
• Focuslenzen: Ze focussen de parallelle laserstraal op het oppervlak van het materiaal om een zeer kleine spot te vormen, waardoor de energiedichtheid voor efficiënt snijden wordt verhoogd. Focuslenzen met verschillende brandpuntsafstanden zijn geschikt voor het snijden van materialen met verschillende diktes en moeten worden geselecteerd op basis van de werkelijke snijvereisten. Bijvoorbeeld, bij het snijden van dunne plaatmaterialen worden vaak focuslenzen met een korte brandpuntsafstand gebruikt om een kleinere spot en een hogere energiedichtheid te verkrijgen.
• Straalvormers: Ze passen de energieverdeling van de laserstraal aan om deze uniformer te maken of om te voldoen aan specifieke snijprocesvereisten, waardoor de snijkwaliteit wordt verbeterd en de oppervlakteruwheid en de warmte-beïnvloede zone van de snede worden verminderd.

3. Mechanisch bewegingssysteem

• Werktafel: Het draagt het te snijden materiaal en vereist een hoge precisie vlakheid en goede stijfheid om te voorkomen dat het materiaal tijdens het snijproces vervormt, wat de snijnauwkeurigheid zou beïnvloeden. Sommige high-end werktafels zijn ook uitgerust met automatische laad- en losinrichtingen om de productie-efficiëntie te verbeteren.
• Geleiderails en kogelomloopspindels: De geleiderails bieden nauwkeurige lineaire bewegingsgeleiding voor de snijkop en de kogelomloopspindels zetten de roterende beweging van de motor om in de lineaire beweging van de snijkop. Hun nauwkeurigheid bepaalt de bewegingsnauwkeurigheid van de snijkop. Zeer nauwkeurige geleiderails en kogelomloopspindels kunnen de positioneringsnauwkeurigheid van de snijkop binnen een zeer klein bereik regelen, waardoor de nauwkeurigheid van de snijlijnen wordt gewaarborgd.
• Motoren en transmissie-inrichtingen: Servomotoren worden vaak gebruikt om de beweging van de snijkop van stroom te voorzien. De kracht van de motor wordt via transmissie-inrichtingen (zoals riemen, kettingen, enz.) overgebracht op de kogelomloopspindels en geleiderails. Servomotoren hebben een snelle reactiesnelheid en een hoge regelnauwkeurigheid en kunnen de bewegingssnelheid en -versnelling van de snijkop nauwkeurig regelen volgens het snijprogramma.

4. Besturingssysteem

• Besturingscomputer: Deze draait het snijbesturingsprogramma, ontvangt en verwerkt instructies van de besturingssoftware en stuurt besturingssignalen naar verschillende systemen om een precieze besturing van parameters zoals laservermogen, snijsnelheid en het bewegingstraject van de snijkop te bereiken.
• Besturingssoftware: Het biedt een mens-machine-interface voor operators. Via de grafische interface kunnen operators eenvoudig snijgrafieken importeren, snijparameters instellen en het snijproces bewaken. Geavanceerde besturingssoftware heeft ook functies zoals automatische programmering en snijsimulatie, waardoor de snij-efficiëntie en -nauwkeurigheid worden verbeterd.
• Sensoren: Deze omvatten positiesensoren, vermogenssensoren, temperatuursensoren, enz. De positiesensor bewaakt de positie van de snijkop in real-time om ervoor te zorgen dat deze langs het vooraf bepaalde traject beweegt; de vermogenssensor bewaakt het laservermogen en geeft dit terug aan het besturingssysteem voor real-time aanpassing; de temperatuursensor bewaakt de temperatuur van belangrijke componenten zoals de lasergenerator en de motor om oververhitting en schade te voorkomen.

5. Hulp-gassysteem

• Gasbron: Verschillende gassen worden geselecteerd op basis van het snijmateriaal en het proces. Zo wordt zuurstof gebruikt voor het snijden van koolstofstaal. Het kan reageren met metaal op hoge temperatuur door oxidatie, waardoor extra energie vrijkomt en de snijsnelheid wordt versneld. Stikstof wordt vaak gebruikt voor het snijden van roestvrij staal om te voorkomen dat het snijoppervlak oxideert en een hoogwaardig snijoppervlak te verkrijgen.
• Gasleidingen: Ze transporteren het gas van de gasbron naar de snijkop. De leidingen moeten goed afdichtend zijn om te voorkomen dat gaslekkage het snij-effect beïnvloedt.
• Gasstroomregelaar: Deze regelt de gasstroomsnelheid en -druk nauwkeurig om ervoor te zorgen dat een geschikte hoeveelheid gas aan het snijgebied wordt geleverd onder verschillende snijcondities. De juiste gasstroomsnelheid en -druk kunnen slak effectief wegblazen, het snijgebied koelen, de kwaliteit van het snijoppervlak verbeteren en slakhechting en de warmte-beïnvloede zone verminderen.

  
  

  
  

• Conclusie

  
  
  Een lasersnijmachine is samengesteld uit meerdere belangrijke systemen, waaronder het lasergeneratiesysteem, het optische padtransmissiesysteem, het mechanische bewegingssysteem, het besturingssysteem en het hulp-gassysteem. Deze systemen werken met elkaar samen en zijn onmisbaar, waardoor de lasersnijmachine gezamenlijk zeer nauwkeurig en efficiënt kan snijden. Met de voortdurende technologische vooruitgang verbetert ook de prestatie van elk systeem continu, waardoor de ontwikkeling van lasersnijmachines in een meer intelligente, efficiënte en precieze richting wordt bevorderd, wat sterke technische ondersteuning biedt voor de moderne productie.