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Introducción a la máquina de corte por láser de fibra del principio de funcionamiento y el conocimiento teórico

Número Navegar:3     Autor:Iris Tao     publicar Tiempo: 2021-01-19      Origen:motorizado

I.Introducción

La velocidad de corte del láser es alta, la hendidura es estrecha, el área afectada por el calor es pequeña, el borde de la hendidura es perpendicular, el filo es liso y hay muchos tipos de materiales que pueden cortarse con láser, incluido el acero al carbono, inoxidable acero, acero de aleación, madera, plástico, caucho, tela, cuarzo, cerámica, vidrio, acero compuesto, acero compuesto, la tecnología de corte por láser se ha utilizado ampliamente en vehículos, maquinaria, energía, hardware y equipos eléctricos con el rápido crecimiento de la economía de consumo y rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología.


El haz es dirigido por la lente del cabezal de corte hacia un pequeño punto focal durante el proceso de corte del sistema de corte por láser, de modo que el punto focal pueda alcanzar una alta densidad de potencia, y el cabezal de corte se fija en el eje z. En este momento, la entrada de calor del rayo excede en gran medida la parte del calor del material reflejado, conducido o difundido, y el material se calienta rápidamente a la temperatura de fusión y vaporización. Un flujo de aire de alta velocidad del lado coaxial o no coaxial puede derretirse al mismo tiempo.

Máquina de corte por láser de fibra económica de nivel básico DTF-E (1)

IPrincipio

El láser, como cualquier otra luz natural, es un tipo de luz producida por la transferencia de átomos (moléculas o iones, etc.). Pero se diferencia de la luz ordinaria en que, durante un período de tiempo muy corto, el láser se basa solo en la emisión espontánea y la fase posterior está totalmente determinada por la radiación de excitación. Por lo tanto, el láser tiene un tono muy puro, prácticamente sin divergencia y una intensidad de luz excepcionalmente alta. Y coherencia elevada.


Aplicando energía de densidad de alta potencia producida por el enfoque láser, se logra el corte por láser. El láser se descarga mediante pulsos bajo la guía de la máquina para enviar un láser pulsado repetido y regulado de alta energía para formar un rayo con una cierta frecuencia y una cierta duración del pulso. La trayectoria óptica es dirigida y reflejada por el rayo láser pulsado y centrada por el grupo de lentes de enfoque. Se forma un pequeño punto de luz de alta densidad de energía en la superficie del objeto procesado. El punto focal se ubica cerca de la superficie a procesar y, a alta temperatura inmediata, funde o vaporiza el material procesado. Un pequeño agujero chisporrotea instantáneamente en la superficie del objetivo con cada pulso láser de alta energía. El cabezal de procesamiento láser y el material aplicado realizan un movimiento relativo continuo junto con los gráficos dibujados previamente bajo el control de la máquina, de modo que el objeto se procesa en la forma que desee.


Los parámetros del proceso (velocidad de corte, fuerza del láser, presión del gas, etc.) y la dirección del movimiento durante la división son controlados por el sistema de control numérico y una cierta presión de gas auxiliar se expulsa de la escoria en la rotura.


III.Proceso principal

1.Cortar derretir

La pieza de trabajo se derrite parcialmente durante la fusión y el corte con láser, y luego el material fundido se expulsa a través del flujo de aire. El método se llama fusión y corte por láser ya que la transferencia del material solo ocurre en su estado líquido.


Para forzar al material fundido a salir de la ranura, el rayo láser se mezcla con gas de corte inerte de alta pureza, y el gas en sí no entra en el corte. El corte por fusión por láser puede tener una velocidad de corte más alta que el corte por gasificación. Por lo general, la energía necesaria para la gasificación es mayor que la energía necesaria para fundir el material.El rayo láser solo se absorbe parcialmente durante la fusión y el corte con láser. La velocidad máxima de corte aumenta con el aumento de la potencia del láser y, con el aumento del grosor de la hoja y la temperatura de fusión del material, disminuye casi a la inversa. El factor limitante para una determinada potencia láser es la presión del aire en la rotura y la conductividad térmica del material. Las incisiones libres de oxidación para materiales de hierro y metales de titanio se pueden obtener mediante fusión y corte con láser. Para los materiales de acero, la densidad de potencia del láser que causa la fusión, pero no la gasificación, está entre 104 W / cm2 y 105 W / cm2.

2.Corte por oxidación (corte por llama láser)


El gas inerte se usa comúnmente para fundir cortes. La sustancia se enciende bajo la irradiación de un rayo láser si es reemplazada por oxígeno u otros gases activos, y una reacción química feroz con oxígeno produce otra fuente de calor, llamada corte por fusión oxidativa, para calentar aún más el material.


Debido a este efecto, la velocidad de corte que se puede obtener con este método es mayor que la del corte por fusión para acero estructural del mismo espesor. Por otro lado, a diferencia del corte por fusión, esta técnica podría tener una menor eficiencia de corte. De hecho, produce hendiduras más anchas, aspereza aparente, mayor área afectada por el calor y peor calidad del borde. El corte con llama láser no es agradable cuando se procesan modelos de precisión y esquinas afiladas (existe el peligro de quemar las esquinas afiladas). Para minimizar el efecto térmico, se puede utilizar un láser pulsado y la potencia del láser determina la velocidad de corte. El factor limitante en el caso de cierta potencia láser es la disponibilidad de oxígeno y la conductividad térmica del material.

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IV.Tecnología clave

Tecnología de control del lugar de concentración


La alta intensidad energética del rayo, normalmente de 10 W / cm2, es una de las ventajas del corte por láser. Como la densidad de energía es inversamente proporcional al área, el diámetro del punto focal es lo más pequeño posible para crear una rendija estrecha; al mismo tiempo, el diámetro del punto focal también es proporcional a la profundidad focal del objetivo. Cuanto menor sea la profundidad focal de la lente de enfoque, menor será el diámetro del punto focal. Sin embargo, hay salpicaduras en el proceso de corte y la lente está demasiado cerca de la pieza de trabajo para dañar la lente. La distancia focal de 5 \"~ 7.5 \" (127 ~ 190 mm) también se usa comúnmente en aplicaciones industriales de máquinas de corte por láser de CO2 de alta potencia en general. El diámetro real del punto focal es de 0,1 ~ 0,4 mm. La profundidad focal exitosa para un corte de alta calidad a menudo está relacionada con el diámetro de la lente y el material que se corta. Por ejemplo, con una lente de 5 pulgadas, cortando acero al carbono, la profundidad focal está dentro del + 2% de la distancia focal, que es de alrededor de 5 mm. Por lo tanto, es muy importante controlar la ubicación del enfoque en relación con la superficie del material que se está cortando. Teniendo en cuenta factores como la calidad de corte y la velocidad de corte, la atención se centra en la superficie, en principio, materiales metálicos de 6 mm; Acero al carbono de 6 mm.


V.Calidad de corte

El primer factor para evaluar la eficiencia de la máquina de corte por láser CNC es la precisión de corte. Cuatro factores que influyen en la precisión del corte de las máquinas de corte por láser CNC:


1. La escala de la aglomeración láser del generador láser. La precisión de corte es muy buena si el punto de luz es muy pequeño después de la selección y la distancia después del corte también es muy pequeña. Demuestra que la precisión de la máquina de corte por láser es muy buena y la eficiencia es muy alta. El rayo producido por el láser, sin embargo, tiene forma de cono, por lo que la hendidura cortada también tiene forma de cono. En esta condición, cuanto mayor sea el grosor de la pieza de trabajo, menor será la precisión, por lo que mayor será la ranura.


2.La precisión del banco de trabajo. Si la precisión de la mesa es muy buena, también aumentará la precisión de corte. Por lo tanto, para calcular la precisión del generador láser, la precisión del banco de trabajo también es una consideración muy importante.


3. Condensa el rayo láser en un cono. El rayo láser se estrecha hacia abajo al cortar. En este momento, la precisión de corte disminuirá si el grosor de la pieza de trabajo cortada es muy alto y la distancia de corte será muy grande.


4.La precisión del sistema de corte por láser también afectaría a los diferentes materiales a cortar. En las mismas condiciones, la precisión del corte de acero inoxidable y el corte de aluminio será algo diferente, la precisión del corte de acero inoxidable será mayor y la superficie del corte será más suave.


VI.Ccomponente


El dispositivo de la máquina de corte por láser normalmente consta de un generador de láser, una transmisión de haz parcial (externo), un banco de trabajo (máquina herramienta), un gabinete de control numérico para la microcomputadora, un enfriador y una computadora (hardware y software).

1.El componente principal de la máquina de la máquina herramienta: el componente de la máquina de corte por láser, el elemento mecánico que comprende el movimiento de los ejes X, Y y Z, incluido el marco para el trabajo de corte. Se utiliza para colocar la pieza de trabajo a cortar y, normalmente operada por un servomotor, puede cambiar de manera correcta y precisa de acuerdo con el software de control.

2.Generador de láser: dispositivo que genera una fuente de luz láser.

3.Trayectoria externa de la luz: espejo refractivo, utilizado para guiar el láser en la dirección necesaria. Todos los espejos deben estar cubiertos por una cubierta protectora para evitar que la ruta del haz funcione mal, y se introduce un gas protector limpio de presión positiva para proteger la lente de la contaminación.

4.Sistema de monitor numérico: controle la máquina herramienta para comprender el movimiento de los ejes X, Y, Z y controle también la potencia de salida del láser.

5.Fuente de alimentación estabilizada: el láser, la máquina herramienta CNC y el sistema de alimentación están conectados. Para evitar la interferencia de la red externa, principalmente desempeñan un papel.

6.Cabezal de corte: Se incluyen principalmente secciones como la cavidad, el soporte de la lente de enfoque, la lente de enfoque, el sensor capacitivo y la boquilla de gas auxiliar. Según el programa, el mecanismo de accionamiento del cabezal de corte se utiliza para empujar el cabezal de corte para que se desplace a lo largo del eje Z y consta de un servomotor, un tornillo o engranaje y otros componentes de transmisión.

7.Mesa de operaciones: se utiliza para controlar todo el proceso de trabajo del dispositivo de corte.

8.Enfriador de agua: se utiliza para enfriar el cabezal del generador láser y el láser.

9.Compresor de aire, tanque de almacenamiento de aire: se suministra y almacena aire comprimido.

10.Ventilador: Durante el procesamiento, eliminar el humo producido.

VII.Aplicación industrial


La aplicación de las máquinas de corte por láser de metal es muy extensa, cubre muchas industrias, y para muchas empresas es uno de los equipos requeridos, incluida la producción de carteles publicitarios (en su mayoría son LOGO y corte de logotipos de acero inoxidable), procesamiento de chapa (chapa El procesamiento de metales involucra esencialmente todos los materiales metálicos. Estos son doblar, pulir, etc. en general, y cortar es el corte., la configuración de la máquina de corte por láser de la compañía también participó en el desarrollo de la nave espacial Seven Gods Eight, que en realidad incluye diferentes elementos. Las carcasas de maquinaria mecánica y utensilios de cocina (en su mayoría de acero inoxidable) que superan los láseres. Se utiliza comúnmente en la fabricación de chapa, producción de letreros publicitarios, producción de armarios eléctricos de alta y baja tensión, componentes mecánicos, menaje de cocina, automóviles, maquinaria, artesanías en metal, hojas de sierra, partes eléctricas, industria del vidrio, resortes, tableros de circuitos, hervidores eléctricos, microelectrónica médica, hardware, herramientas de medición de cuchillos y otras industrias.

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En la industria publicitaria, la aplicación de la tecnología de procesamiento láser requiere específicamente dos métodos de trabajo: corte y grabado láser.


1.Grabado por láser: se realiza predominantemente en la superficie del objeto, dividido en dos tipos: grabado de mapa de bits y grabado de vector:

1) Grabado de mapa de bits: Primero realizamos el procesamiento de pantalla de los gráficos que necesitamos grabar y convertir en formato BMP monocromo en PHOTOSHOP, y luego abrimos el archivo gráfico en el programa especial para grabado y corte láser.Podemos configurar los parámetros necesarios de acuerdo con el material que estamos procesando, y luego hacer clic en Ejecutar, la máquina de grabado láser grabará de acuerdo con el efecto de matriz de puntos creado por el archivo gráfico.

2)Grabado vectorial: utilice software de vectores como Coreldraw, AutoCad, Illustrator y otros diseños de composición tipográfica para exportar gráficos a formato PLT, DXF, AI, máquina de etiquetado, y luego utilice un software especial de corte y grabado láser para abrir el archivo gráfico y enviarlo a la máquina para procesamiento de grabado láser.

Es principalmente adecuado para procesar madera, tableros de dos colores, plexiglás, papel de color y otros materiales en la industria publicitaria.

2.Corte por láser: como la separación de bordes, podemos agarrarlo. Primero debemos renderizar gráficos en forma de líneas vectoriales en CORELDRAW, AUTOCAD, máquina de marcado neumático para tales fines de procesamiento, y luego guardar el formato PLT, DXF correspondiente, usar el software operativo de la máquina de corte láser para abrir el archivo, de acuerdo con Nuestro El material procesado se puede controlar después de configurar parámetros como la energía y la velocidad. Después de recibir instrucciones de la computadora, el sistema de corte por láser cortará automáticamente de acuerdo con la ruta de vuelo que produce el programa.Por ejemplo, según la computadora, el sistema de corte por láser actual dibujará una plantilla y luego ingresará la computadora directamente para cortar automáticamente los gráficos. Generalmente, el sistema de corte por láser existente tiene su propio disco duro, que puede ingresar grandes fuentes de datos.


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