Системные компоненты лазерных режущих машин: углубленный анализ и ключевые функции

Являясь важнейшим оборудованием в современном промышленном производстве, станки лазерной резки широко используются во многих областях, таких как обработка металла, автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность. Их превосходная точность резки и высокая скорость резки зависят от множества точных и скоординированных систем. Эти системы вместе образуют основную структуру станка лазерной резки, обеспечивая его стабильную и точную работу. Далее будут подробно рассмотрены основные компоненты системы станков лазерной резки и их функции.

1. Система генерации лазера

• Лазерный генератор: В зависимости от рабочего материала, распространенные типы включают лазерные генераторы на основе углекислого газа (CO₂) и волоконные лазерные генераторы. Лазерные генераторы CO₂ имеют широкий диапазон выходной мощности и подходят для резки различных неметаллических материалов и некоторых металлических материалов. С другой стороны, волоконные лазерные генераторы имеют более высокую эффективность электрооптического преобразования и хорошее качество луча, демонстрируя значительные преимущества в области резки металла. Например, при резке металлических деталей автомобилей волоконные лазерные генераторы могут обеспечить высокоточную и высокоэффективную резку, в то время как при производстве рекламных вывесок из неметаллических материалов, таких как акрил, чаще используются лазерные генераторы CO₂.
• Источник питания: Он обеспечивает стабильную электрическую энергию для лазерного генератора, и его стабильность напрямую влияет на стабильность выходной мощности лазера. Высокоточная резка требует чрезвычайно высокой стабильности мощности лазера. Источник питания должен иметь точные возможности управления током и напряжением, чтобы обеспечить минимальные колебания выходной мощности лазера.
• Устройство охлаждения: Большое количество тепла выделяется во время работы лазерного генератора. Устройство охлаждения отводит тепло путем циркуляции хладагента, обеспечивая стабильную работу лазерного генератора в подходящем температурном диапазоне. Если система охлаждения выйдет из строя и температура лазерного генератора будет слишком высокой, это приведет к снижению выходной мощности, ухудшению качества луча и даже повреждению оборудования.

2. Система передачи оптического пути

• Зеркала: Они изменяют направление передачи лазерного луча посредством отражения. Плоскостность поверхности и отражательная способность зеркал оказывают существенное влияние на потери и точность передачи лазера. Высокоточные зеркала могут минимизировать потери отражения лазера и обеспечить точную передачу лазерного луча по заданной траектории.
• Фокусирующие линзы: Они фокусируют параллельный лазерный луч на поверхности материала, образуя очень маленькое пятно, увеличивая плотность энергии для эффективной резки. Фокусирующие линзы с разными фокусными расстояниями подходят для резки материалов разной толщины и должны выбираться в соответствии с фактическими требованиями к резке. Например, при резке тонколистовых материалов часто используются фокусирующие линзы с коротким фокусным расстоянием для получения меньшего пятна и более высокой плотности энергии.
• Формирователи луча: Они регулируют распределение энергии лазерного луча, чтобы сделать его более равномерным или соответствовать конкретным требованиям процесса резки, улучшая качество резки и уменьшая шероховатость поверхности и зону термического влияния разреза.

3. Система механического движения

• Рабочий стол: Он поддерживает разрезаемый материал и требует высокой точности плоскостности и хорошей жесткости, чтобы предотвратить деформацию материала во время процесса резки, что повлияет на точность резки. Некоторые высококлассные рабочие столы также оснащены устройствами автоматической загрузки и выгрузки для повышения эффективности производства.
• Направляющие и шарико-винтовые пары: Направляющие обеспечивают точное линейное направление движения режущей головки, а шарико-винтовые пары преобразуют вращательное движение двигателя в линейное движение режущей головки. Их точность определяет точность движения режущей головки. Высокоточные направляющие и шарико-винтовые пары могут контролировать точность позиционирования режущей головки в очень небольшом диапазоне, обеспечивая точность линий резки.
• Двигатели и устройства передачи: Серводвигатели обычно используются для обеспечения питания движения режущей головки. Мощность двигателя передается на шарико-винтовые пары и направляющие через устройства передачи (например, ремни, цепи и т. д.). Серводвигатели имеют высокую скорость отклика и высокую точность управления и могут точно контролировать скорость движения и ускорение режущей головки в соответствии с программой резки.

4. Система управления

• Управляющий компьютер: Он запускает программу управления резкой, получает и обрабатывает инструкции от операционного программного обеспечения и отправляет управляющие сигналы различным системам для достижения точного управления такими параметрами, как мощность лазера, скорость резки и траектория движения режущей головки.
• Операционное программное обеспечение: Оно предоставляет интерфейс «человек-машина» для операторов. Через графический интерфейс операторы могут легко импортировать графику резки, устанавливать параметры резки и контролировать процесс резки. Современное операционное программное обеспечение также имеет такие функции, как автоматическое программирование и моделирование резки, повышающие эффективность и точность резки.
• Датчики: К ним относятся датчики положения, датчики мощности, датчики температуры и т. д. Датчик положения контролирует положение режущей головки в режиме реального времени, чтобы гарантировать, что она движется по заданной траектории; датчик мощности контролирует мощность лазера и передает ее обратно в систему управления для регулировки в режиме реального времени; датчик температуры контролирует температуру ключевых компонентов, таких как лазерный генератор и двигатель, чтобы предотвратить перегрев и повреждение.

5. Система вспомогательного газа

• Источник газа: Различные газы выбираются в соответствии с материалом резки и процессом. Например, кислород используется для резки углеродистой стали. Он может вступать в реакцию с высокотемпературным металлом посредством окисления, выделяя дополнительную энергию и ускоряя скорость резки. Азот часто используется для резки нержавеющей стали, чтобы предотвратить окисление поверхности резки и получить высококачественную поверхность резки.
• Газопроводы: Они транспортируют газ от источника газа к режущей головке. Газопроводы должны иметь хорошие герметизирующие характеристики, чтобы предотвратить утечку газа, влияющую на эффект резки.
• Регулятор потока газа: Он точно контролирует скорость потока и давление газа, чтобы обеспечить подачу соответствующего количества газа в зону резки в различных условиях резки. Правильная скорость потока и давление газа могут эффективно сдувать шлак, охлаждать зону резки, улучшать качество поверхности резки и уменьшать прилипание шлака и зону термического влияния.

  
  

  
  

• Заключение

  
  
  Станок лазерной резки состоит из нескольких ключевых систем, включая систему генерации лазера, систему передачи оптического пути, систему механического движения, систему управления и систему вспомогательного газа. Эти системы взаимодействуют друг с другом и являются незаменимыми, совместно обеспечивая достижение станком лазерной резки высокоточной и высокоэффективной резки. С непрерывным прогрессом технологий производительность каждой системы также постоянно улучшается, способствуя развитию станков лазерной резки в более интеллектуальном, эффективном и точном направлении, обеспечивая мощную техническую поддержку для современного производства.