Componentes do Sistema de Máquinas de Corte a Laser: Análise Aprofundada e Funções Principais

Como um equipamento crucial na fabricação industrial moderna, as máquinas de corte a laser são amplamente utilizadas em inúmeros campos, como processamento de metais, fabricação automotiva e aeroespacial. Sua excelente precisão de corte e capacidades de corte em alta velocidade dependem de múltiplos sistemas precisos e coordenados. Esses sistemas juntos formam a estrutura central da máquina de corte a laser, garantindo sua operação estável e precisa. O seguinte detalhará os principais componentes do sistema das máquinas de corte a laser e suas funções.

1. Sistema de Geração de Laser

• Gerador de Laser: Dependendo do material de trabalho, os tipos comuns incluem geradores de laser de dióxido de carbono (CO₂) e geradores de laser de fibra. Os geradores de laser CO₂ têm uma ampla faixa de potência de saída e são adequados para cortar uma variedade de materiais não metálicos e alguns materiais metálicos. Os geradores de laser de fibra, por outro lado, têm maior eficiência de conversão eletro-óptica e boa qualidade do feixe, mostrando vantagens significativas no campo do corte de metais. Por exemplo, no corte de metais de peças automotivas, os geradores de laser de fibra podem alcançar corte de alta precisão e alta eficiência, enquanto na produção de letreiros de publicidade feitos de materiais não metálicos como acrílico, os geradores de laser CO₂ são mais comumente usados.
• Fonte de Alimentação: Fornece energia elétrica estável ao gerador de laser, e sua estabilidade afeta diretamente a estabilidade da potência de saída do laser. O corte de alta precisão requer estabilidade extremamente alta da potência do laser. A fonte de alimentação precisa ter capacidades precisas de controle de corrente e tensão para garantir flutuações mínimas na potência de saída do laser.
• Dispositivo de Resfriamento: Uma grande quantidade de calor é gerada durante a operação do gerador de laser. O dispositivo de resfriamento remove o calor circulando o líquido de arrefecimento, garantindo que o gerador de laser opere de forma estável dentro de uma faixa de temperatura apropriada. Se o sistema de resfriamento falhar e a temperatura do gerador de laser estiver muito alta, isso levará a uma diminuição da potência de saída, deterioração da qualidade do feixe e até mesmo danos ao equipamento.

2. Sistema de Transmissão de Caminho Óptico

• Espelhos: Eles mudam a direção de transmissão do feixe de laser por meio da reflexão. A planicidade da superfície e a refletividade dos espelhos têm um impacto significativo na perda e precisão da transmissão do laser. Espelhos de alta precisão podem minimizar a perda de reflexão do laser e garantir que o feixe de laser seja transmitido com precisão ao longo do caminho predeterminado.
• Lentes de Foco: Elas focam o feixe de laser paralelo na superfície do material para formar um ponto muito pequeno, aumentando a densidade de energia para um corte eficiente. Lentes de foco com diferentes distâncias focais são adequadas para cortar materiais de diferentes espessuras e precisam ser selecionadas de acordo com os requisitos reais de corte. Por exemplo, ao cortar materiais de placa fina, lentes de foco de curta distância focal são frequentemente usadas para obter um ponto menor e maior densidade de energia.
• Modeladores de Feixe: Eles ajustam a distribuição de energia do feixe de laser para torná-lo mais uniforme ou atender a requisitos específicos do processo de corte, melhorando a qualidade do corte e reduzindo a rugosidade da superfície e a zona afetada pelo calor do corte.

3. Sistema de Movimento Mecânico

• Mesa de Trabalho: Suporta o material a ser cortado e requer planicidade de alta precisão e boa rigidez para evitar que o material se deforme durante o processo de corte, o que afetaria a precisão do corte. Algumas mesas de trabalho de alta qualidade também são equipadas com dispositivos automáticos de carga e descarga para melhorar a eficiência da produção.
• Trilhos de Guia e Fusos de Esferas: Os trilhos de guia fornecem orientação de movimento linear precisa para a cabeça de corte, e os fusos de esferas convertem o movimento rotacional do motor no movimento linear da cabeça de corte. Sua precisão determina a precisão do movimento da cabeça de corte. Trilhos de guia e fusos de esferas de alta precisão podem controlar a precisão de posicionamento da cabeça de corte dentro de uma faixa muito pequena, garantindo a precisão das linhas de corte.
• Motores e Dispositivos de Transmissão: Servomotores são comumente usados para fornecer energia para o movimento da cabeça de corte. A potência do motor é transmitida aos fusos de esferas e trilhos de guia por meio de dispositivos de transmissão (como correias, correntes, etc.). Servomotores têm uma velocidade de resposta rápida e alta precisão de controle e podem controlar com precisão a velocidade de movimento e a aceleração da cabeça de corte de acordo com o programa de corte.

4. Sistema de Controle

• Computador de Controle: Ele executa o programa de controle de corte, recebe e processa instruções do software operacional e envia sinais de controle para vários sistemas para obter controle preciso de parâmetros como potência do laser, velocidade de corte e a trajetória de movimento da cabeça de corte.
• Software Operacional: Ele fornece uma interface homem-máquina para os operadores. Por meio da interface gráfica, os operadores podem facilmente importar gráficos de corte, definir parâmetros de corte e monitorar o processo de corte. O software operacional avançado também possui funções como programação automática e simulação de corte, melhorando a eficiência e precisão do corte.
• Sensores: Estes incluem sensores de posição, sensores de potência, sensores de temperatura, etc. O sensor de posição monitora a posição da cabeça de corte em tempo real para garantir que ela se mova ao longo da trajetória predeterminada; o sensor de potência monitora a potência do laser e a envia de volta ao sistema de controle para ajuste em tempo real; o sensor de temperatura monitora a temperatura de componentes-chave, como o gerador de laser e o motor, para evitar superaquecimento e danos.

5. Sistema de Gás Auxiliar

• Fonte de Gás: Diferentes gases são selecionados de acordo com o material de corte e o processo. Por exemplo, o oxigênio é usado para o corte de aço carbono. Ele pode reagir com metal de alta temperatura por meio da oxidação, liberando energia adicional e acelerando a velocidade de corte. O nitrogênio é frequentemente usado para o corte de aço inoxidável para evitar que a superfície de corte oxide e obter uma superfície de corte de alta qualidade.
• Tubulações de Gás: Eles transportam o gás da fonte de gás para a cabeça de corte. As tubulações devem ter bom desempenho de vedação para evitar vazamentos de gás que afetem o efeito de corte.
• Controlador de Fluxo de Gás: Ele controla com precisão a taxa de fluxo e a pressão do gás para garantir que uma quantidade apropriada de gás seja fornecida à área de corte em diferentes condições de corte. A taxa de fluxo e a pressão corretas do gás podem efetivamente soprar a escória, resfriar a área de corte, melhorar a qualidade da superfície de corte e reduzir a adesão da escória e a zona afetada pelo calor.

  
  

  
  

• Conclusão

  
  
  Uma máquina de corte a laser é composta por vários sistemas-chave, incluindo o sistema de geração de laser, sistema de transmissão de caminho óptico, sistema de movimento mecânico, sistema de controle e sistema de gás auxiliar. Esses sistemas cooperam entre si e são indispensáveis, garantindo em conjunto que a máquina de corte a laser alcance corte de alta precisão e alta eficiência. Com o progresso contínuo da tecnologia, o desempenho de cada sistema também está melhorando continuamente, promovendo o desenvolvimento de máquinas de corte a laser em direção a uma direção mais inteligente, eficiente e precisa, fornecendo forte suporte técnico para a manufatura moderna.