Componenti di sistema delle macchine di taglio laser: analisi approfondita e funzioni chiave

Come componente cruciale nella moderna produzione industriale, le macchine per il taglio laser sono ampiamente utilizzate in numerosi settori come la lavorazione dei metalli, la produzione automobilistica e l'aerospaziale. L'eccellente precisione di taglio e le capacità di taglio ad alta velocità si basano su molteplici sistemi precisi e coordinati. Questi sistemi insieme formano il quadro di riferimento principale della macchina per il taglio laser, garantendone il funzionamento stabile e preciso. Di seguito saranno dettagliati i principali componenti del sistema delle macchine per il taglio laser e le loro funzioni.

1. Sistema di generazione laser

• Generatore laser: A seconda del materiale di lavoro, i tipi comuni includono generatori laser a biossido di carbonio (CO₂) e generatori laser a fibra. I generatori laser CO₂ hanno un'ampia gamma di potenza in uscita e sono adatti per il taglio di una varietà di materiali non metallici e di alcuni materiali metallici. I generatori laser a fibra, d'altra parte, hanno una maggiore efficienza di conversione elettro-ottica e una buona qualità del fascio, mostrando vantaggi significativi nel campo del taglio dei metalli. Ad esempio, nel taglio dei metalli di componenti automobilistici, i generatori laser a fibra possono ottenere un taglio ad alta precisione e ad alta efficienza, mentre nella produzione di insegne pubblicitarie realizzate con materiali non metallici come l'acrilico, i generatori laser CO₂ sono più comunemente utilizzati.
• Alimentatore: Fornisce energia elettrica stabile al generatore laser e la sua stabilità influisce direttamente sulla stabilità della potenza in uscita del laser. Il taglio di alta precisione richiede un'elevatissima stabilità della potenza del laser. L'alimentatore deve avere precise capacità di controllo della corrente e della tensione per garantire fluttuazioni minime nella potenza in uscita del laser.
• Dispositivo di raffreddamento: Una grande quantità di calore viene generata durante il funzionamento del generatore laser. Il dispositivo di raffreddamento rimuove il calore facendo circolare il refrigerante, assicurando che il generatore laser funzioni stabilmente entro un intervallo di temperatura appropriato. Se il sistema di raffreddamento si guasta e la temperatura del generatore laser è troppo alta, ciò porterà a una diminuzione della potenza in uscita, al deterioramento della qualità del fascio e persino al danneggiamento dell'apparecchiatura.

2. Sistema di trasmissione del percorso ottico

• Specchi: Cambiano la direzione di trasmissione del raggio laser attraverso la riflessione. La planarità della superficie e la riflettività degli specchi hanno un impatto significativo sulla perdita di trasmissione del laser e sulla precisione. Specchi ad alta precisione possono ridurre al minimo la perdita di riflessione del laser e garantire che il raggio laser venga trasmesso con precisione lungo il percorso predeterminato.
• Lenti di focalizzazione: Focalizzano il raggio laser parallelo sulla superficie del materiale per formare un punto molto piccolo, aumentando la densità di energia per un taglio efficiente. Le lenti di focalizzazione con diverse lunghezze focali sono adatte per tagliare materiali di diverso spessore e devono essere selezionate in base alle effettive esigenze di taglio. Ad esempio, quando si tagliano materiali a lastra sottile, le lenti di focalizzazione a breve lunghezza focale vengono spesso utilizzate per ottenere un punto più piccolo e una maggiore densità di energia.
• Modellatori di fascio: Regolano la distribuzione dell'energia del raggio laser per renderla più uniforme o soddisfare specifici requisiti del processo di taglio, migliorando la qualità del taglio e riducendo la rugosità superficiale e la zona termicamente alterata del taglio.

3. Sistema di movimento meccanico

• Piano di lavoro: Supporta il materiale da tagliare e richiede un'elevata planarità di precisione e una buona rigidità per impedire la deformazione del materiale durante il processo di taglio, il che influirebbe sulla precisione del taglio. Alcuni piani di lavoro di fascia alta sono anche dotati di dispositivi automatici di carico e scarico per migliorare l'efficienza della produzione.
• Guide e viti a ricircolo di sfere: Le guide forniscono una guida precisa del movimento lineare per la testa di taglio e le viti a ricircolo di sfere convertono il movimento rotatorio del motore nel movimento lineare della testa di taglio. La loro precisione determina la precisione del movimento della testa di taglio. Guide e viti a ricircolo di sfere ad alta precisione possono controllare la precisione di posizionamento della testa di taglio entro un intervallo molto piccolo, garantendo la precisione delle linee di taglio.
• Motori e dispositivi di trasmissione: I servomotori sono comunemente utilizzati per fornire potenza per il movimento della testa di taglio. La potenza del motore viene trasmessa alle viti a ricircolo di sfere e alle guide attraverso dispositivi di trasmissione (come cinghie, catene, ecc.). I servomotori hanno una velocità di risposta rapida e un'elevata precisione di controllo e possono controllare con precisione la velocità di movimento e l'accelerazione della testa di taglio in base al programma di taglio.

4. Sistema di controllo

• Computer di controllo: Esegue il programma di controllo del taglio, riceve ed elabora le istruzioni dal software operativo e invia segnali di controllo a vari sistemi per ottenere un controllo preciso di parametri come la potenza del laser, la velocità di taglio e la traiettoria di movimento della testa di taglio.
• Software operativo: Fornisce un'interfaccia uomo-macchina per gli operatori. Attraverso l'interfaccia grafica, gli operatori possono facilmente importare grafici di taglio, impostare i parametri di taglio e monitorare il processo di taglio. Il software operativo avanzato ha anche funzioni come la programmazione automatica e la simulazione del taglio, migliorando l'efficienza e la precisione del taglio.
• Sensori: Questi includono sensori di posizione, sensori di potenza, sensori di temperatura, ecc. Il sensore di posizione monitora la posizione della testa di taglio in tempo reale per garantire che si muova lungo la traiettoria predeterminata; il sensore di potenza monitora la potenza del laser e la retroaziona al sistema di controllo per la regolazione in tempo reale; il sensore di temperatura monitora la temperatura dei componenti chiave come il generatore laser e il motore per prevenire il surriscaldamento e i danni.

5. Sistema di gas ausiliario

• Sorgente di gas: Diversi gas vengono selezionati in base al materiale di taglio e al processo. Ad esempio, l'ossigeno viene utilizzato per il taglio dell'acciaio al carbonio. Può reagire con il metallo ad alta temperatura attraverso l'ossidazione, rilasciando energia aggiuntiva e accelerando la velocità di taglio. L'azoto viene spesso utilizzato per il taglio dell'acciaio inossidabile per impedire l'ossidazione della superficie di taglio e ottenere una superficie di taglio di alta qualità.
• Tubazioni del gas: Trasportano il gas dalla sorgente di gas alla testa di taglio. Le tubazioni devono avere buone prestazioni di tenuta per impedire la fuoriuscita di gas che influirebbe sull'effetto di taglio.
• Regolatore di flusso del gas: Controlla con precisione la portata e la pressione del gas per garantire che una quantità appropriata di gas venga fornita all'area di taglio in diverse condizioni di taglio. La giusta portata e pressione del gas possono soffiare efficacemente via la scoria, raffreddare l'area di taglio, migliorare la qualità della superficie di taglio e ridurre l'adesione della scoria e la zona termicamente alterata.

  
  

  
  

• Conclusione

  
  
  Una macchina per il taglio laser è composta da più sistemi chiave, tra cui il sistema di generazione laser, il sistema di trasmissione del percorso ottico, il sistema di movimento meccanico, il sistema di controllo e il sistema di gas ausiliario. Questi sistemi cooperano tra loro e sono indispensabili, garantendo congiuntamente che la macchina per il taglio laser raggiunga un taglio ad alta precisione e ad alta efficienza. Con il continuo progresso della tecnologia, anche le prestazioni di ciascun sistema migliorano continuamente, promuovendo lo sviluppo delle macchine per il taglio laser verso una direzione più intelligente, efficiente e precisa, fornendo un forte supporto tecnico per la produzione moderna.