Guía definitiva de la máquina de corte láser CNC

En comparación con el oxiacetileno tradicional, el plasma y otros procesos de corte, la velocidad de corte con láser es rápida, la ranura es estrecha, la zona afectada por el calor es pequeña, el borde de la ranura es perpendicular y el borde de corte es suave. Al mismo tiempo, existen muchos tipos de materiales que pueden cortarse con láser, incluido el acero al carbono. , Acero inoxidable, acero aleado, madera, plástico, caucho, tela, cuarzo, cerámica, vidrio, materiales compuestos, etc. Con el rápido desarrollo de la economía de mercado y el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología, la tecnología de corte por láser se ha utilizado ampliamente en automóviles, maquinaria, electricidad, ferretería y electrodomésticos. En los últimos años, la tecnología de corte por láser se está desarrollando a una velocidad sin precedentes, con una tasa de crecimiento anual del 15% al ​​20%. Desde 1985, mi país ha crecido a una tasa cercana al 25% anual. En la actualidad, el nivel general de tecnología de corte por láser en mi país todavía tiene una gran brecha en comparación con los países avanzados. Por lo tanto, la tecnología de corte por láser en el mercado nacional tiene amplias perspectivas de desarrollo y un enorme espacio de aplicación.

Durante el proceso de corte delmáquina de corte por láser, la lente del cabezal de corte enfoca el haz en un pequeño punto focal, de modo que el punto focal puede alcanzar una alta densidad de potencia, y el cabezal de corte se fija en el eje z. En este momento, la entrada de calor por el haz excede con mucho la parte del calor reflejado, conducido o difundido por el material, y el material se calienta rápidamente a la temperatura de fusión y vaporización. Al mismo tiempo, un flujo de aire de alta velocidad se derretirá del lado coaxial o no coaxial. Y el material vaporizado se sopla para formar agujeros para cortar el material. Con el movimiento relativo del foco y el material, el agujero forma una hendidura continua con un ancho muy estrecho para completar el corte del material.

Actualmente, la parte de la trayectoria óptica exterior de la máquina de corte por láser utiliza principalmente el sistema de trayectoria óptica volante. El haz de luz emitido por el generador de láser llega a la lente de enfoque del cabezal de corte a través de los espejos reflectantes 1, 2 y 3 y forma un punto de luz en la superficie del material a procesar después del enfoque. La lente reflectante 1 se fija en el fuselaje sin moverse; el espejo reflectante 2 del rayo se mueve en la dirección x con el movimiento del rayo; la lente reflectante 3 en el eje z se mueve en la dirección y con el movimiento del eje z. No es difícil ver en la figura que en el proceso de corte, a medida que el rayo se mueve en la dirección xy el eje z se mueve en la dirección y, la longitud de la trayectoria de la luz cambia en cada momento.

Debido al costo de fabricación y otras razones, el rayo láser emitido por el generador de láser civil tiene un cierto ángulo de divergencia y es \"cónico \". Cuando la altura del \"cono \" cambia (equivalente a un cambio en la longitud de la trayectoria óptica de la máquina de corte por láser), el área de la sección transversal del rayo en la superficie de la lente de enfoque también cambia. Además, la luz también tiene las propiedades de las ondas. Por lo tanto, se producirá inevitablemente un fenómeno de difracción. La difracción hará que el haz se expanda lateralmente durante la propagación. Este fenómeno existe en todos los sistemas ópticos y puede determinar el rendimiento de estos sistemas. Valor límite. Debido al \"cono \" del haz de Gauss y la difracción de las ondas de luz, cuando cambia la longitud de la trayectoria óptica, el diámetro del haz que actúa sobre la superficie de la lente cambia todo el tiempo, lo que provocará cambios en el enfoque tamaño y profundidad, pero afectan la posición de enfoque Muy pequeño. Si el tamaño y la profundidad del enfoque cambian durante el procesamiento continuo, inevitablemente tendrá un gran impacto en el procesamiento. Por ejemplo, provocará anchos de hendidura de corte inconsistentes, corte incompleto o ablación de la tabla bajo la misma potencia de corte.

El láser es un tipo de luz, como cualquier otra luz natural, se produce por la transición de átomos (moléculas o iones, etc.). Sin embargo, se diferencia de la luz ordinaria en que el láser solo depende de la emisión espontánea durante un período de tiempo muy corto, y el proceso posterior está completamente determinado por la radiación de excitación. Por lo tanto, el láser tiene un color muy puro, casi sin divergencia y una intensidad luminosa extremadamente alta. Y alta coherencia.

El corte por láser se logra aplicando energía de alta densidad de potencia generada por el enfoque láser. Bajo el control de la computadora, el láser se descarga a través de pulsos para generar un láser pulsado de alta frecuencia repetitivo controlado para formar un rayo con una cierta frecuencia y un cierto ancho de pulso. El rayo láser pulsado es guiado y reflejado por la trayectoria óptica y enfocado por el grupo de lentes de enfoque. En la superficie del objeto procesado, se forma un pequeño punto de luz de alta densidad de energía. El punto focal se encuentra cerca de la superficie a procesar y derrite o vaporiza el material procesado a una temperatura alta instantánea. Cada pulso de láser de alta energía dispara instantáneamente un pequeño agujero en la superficie del objeto. Bajo el control de la computadora, el cabezal de procesamiento láser y el material procesado realizan un movimiento relativo continuo de acuerdo con los gráficos dibujados previamente, de modo que el objeto se procesará en la forma que desee.

Los parámetros del proceso (velocidad de corte, potencia del láser, presión del gas, etc.) y la trayectoria del movimiento durante el corte son controlados por el sistema de control numérico, y la escoria en la ranura es expulsada por una cierta presión de gas auxiliar.

1. Alta precisión: adecuado para cortar piezas de precisión y corte fino de diversos trabajos de artesanía y pinturas.

2. Velocidad rápida: más de 100 veces la del corte de alambre.

3. La zona afectada por el calor es pequeña y no se deforma fácilmente. La costura de corte es suave y hermosa, sin procesamiento posterior.

4. Rendimiento de alto costo: El precio es solo 1/3 del mismo rendimiento de la máquina de corte por láser de CO2 y 2/5 del mismo punzón CNC de rendimiento.

5. El costo de uso es muy bajo: solo 1/8 ~ 1/10 de una máquina de corte por láser de CO2 similar, el costo por hora es de solo 18 yuanes y el costo por hora de la máquina de corte por láser de CO2 es de 150-180 yuanes.

6. El costo de mantenimiento de seguimiento es muy bajo: solo 1/10 ～ 1/15 de la máquina de corte por láser de CO2 similar y 1/3 ～ 1/4 de la máquina punzonadora CNC equivalente.

7. Rendimiento estable para asegurar una producción continua. El láser YAG de estado sólido es uno de los productos más estables y maduros en el campo del láser.

8. En comparación con la punzonadora CNC, la cortadora láser YAG tiene las siguientes ventajas:

(1) Puede completar el procesamiento de varias estructuras complejas. Siempre que se pueda dibujar cualquier imagen en la computadora, la máquina puede completar el procesamiento.

(2) No es necesario abrir el molde, simplemente haga el dibujo en la computadora y el producto se puede lanzar inmediatamente, lo que puede desarrollar rápidamente nuevos productos y ahorrar costos.

(3) La máquina de corte YAG tiene un sistema de seguimiento automático, por lo que puede completar el corte plano, así como varias superficies curvas irregulares.

(4) El complejo proceso requiere que el punzón CNC sea difícil de completar y el corte por láser puede hacerlo.

(5) La superficie es muy lisa y la calidad del producto es muy alta, lo que es difícil para las punzonadoras CNC.

(6) La caja moldeada (con un grosor de 0,5 metros) debe procesarse con orificios y ranuras, que no se pueden procesar con una máquina punzonadora CNC, pero la máquina cortadora láser de metal CNC YAG puede resolverlo.

⒈1 Corte por vaporización: en el proceso de corte por vaporización con láser, la velocidad de la temperatura de la superficie del material que se eleva a la temperatura del punto de ebullición es tan rápida que es suficiente para evitar la fusión causada por la conducción de calor, por lo que parte del material se vaporiza y desaparece, y parte del material se descarga del corte La parte inferior de la ranura es expulsada por el flujo de gas auxiliar. En este caso, se requiere una potencia láser muy alta. Para evitar que el vapor del material se condense en la pared de la hendidura, el grosor del material no debe exceder en gran medida el diámetro del rayo láser. Por lo tanto, este proceso solo es adecuado para aplicaciones en las que se debe evitar la eliminación de material fundido. En realidad, este procesamiento solo se usa en áreas donde las aleaciones a base de hierro son muy pequeñas. Este proceso no se puede utilizar para materiales como la madera y ciertas cerámicas que no están en estado fundido y, por lo tanto, es poco probable que se recondensen el vapor del material. Además, estos materiales suelen requerir cortes más gruesos. En el corte por gasificación láser, el enfoque óptimo del haz depende del grosor del material y de la calidad del haz. La potencia del láser y el calor de vaporización tienen solo una cierta influencia en la posición de enfoque óptima. En el caso de un determinado espesor de chapa, la velocidad máxima de corte es inversamente proporcional a la temperatura de vaporización del material. La densidad de potencia del láser requerida es superior a 108 W / cm2 y depende del material, la profundidad de corte y la posición de enfoque del haz. En el caso de un cierto espesor de hoja, asumiendo suficiente potencia láser, la velocidad máxima de corte está limitada por la velocidad del chorro de gas.

⒉ Corte de fusión: Encorte por fusión por láser, la pieza de trabajo se funde parcialmente y el material fundido se pulveriza con la ayuda del flujo de aire. Debido a que la transferencia del material solo ocurre en su estado líquido, el proceso se llama fusión y corte por láser. El rayo láser se combina con gas de corte inerte de alta pureza para impulsar el material derretido para que salga de la ranura, y el gas en sí no participa en el corte. El corte por fusión por láser puede obtener una velocidad de corte más alta que el corte por gasificación. La energía necesaria para la gasificación suele ser superior a la energía necesaria para fundir el material. En la fusión y el corte por láser, el rayo láser solo se absorbe parcialmente. La velocidad máxima de corte aumenta con el aumento de la potencia del láser y disminuye casi a la inversa con el aumento del grosor de la hoja y la temperatura de fusión del material. En el caso de una determinada potencia láser, los factores limitantes son la presión del aire en la rendija y la conductividad térmica del material. La fusión y el corte con láser pueden obtener incisiones sin oxidación para materiales de hierro y metales de titanio. La densidad de potencia del láser que produce fusión pero no gasificación está entre 104 W / cm2 y 105 W / cm2 para materiales de acero.

⒊Fusión y corte por oxidación (corte por llama láser): Generalmente, se utiliza gas inerte para fundir y cortar. Si se usa oxígeno u otros gases activos en su lugar, el material se encenderá bajo la irradiación del rayo láser y una reacción química feroz con oxígeno generará otra fuente de calor. , Para que el material se caliente aún más, se denomina corte por fusión por oxidación. Debido a este efecto, para acero estructural del mismo espesor, la velocidad de corte que se puede obtener por este método es mayor que la del corte por fusión. Por otro lado, este método puede tener una peor calidad de corte en comparación con el corte por fusión. De hecho, producirá un corte más ancho, una aspereza obvia, una mayor zona afectada por el calor y una peor calidad del borde. El corte con llama láser no es bueno cuando se procesan modelos de precisión y esquinas afiladas (existe el peligro de quemar las esquinas afiladas). Se puede utilizar un láser pulsado para limitar la influencia térmica y la potencia del láser determina la velocidad de corte. En el caso de una determinada potencia láser, el factor limitante es el suministro de oxígeno y la conductividad térmica del material.

⒋Corte de fractura controlado: para materiales frágiles que se dañan fácilmente por el calor, el corte controlable y de alta velocidad se realiza mediante calentamiento por rayo láser, que se denomina corte de fractura controlado. El contenido principal de este proceso de corte es: el rayo láser calienta una pequeña zona de material quebradizo, provocando un gran gradiente térmico y una severa deformación mecánica en esta zona, provocando que el material forme grietas. Mientras se mantenga un gradiente de calentamiento uniforme, el rayo láser puede guiar las grietas en cualquier dirección deseada.

La precisión de corte es el primer elemento para juzgar la calidad de una máquina de corte por láser CNC. Cuatro factores que afectan la precisión de corte de las máquinas de corte por láser CNC:

⒈ El tamaño del generador de láser condensado por láser. Si el punto de luz es muy pequeño después de la recolección, la precisión de corte es muy alta y el espacio después del corte también es muy pequeño. Muestra que la precisión de la máquina de corte por láser es muy alta y la calidad es muy alta. Pero el rayo emitido por el láser tiene forma de cono, por lo que el corte de la hendidura 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.

⒉La precisión del banco de trabajo. Si la precisión de la mesa es muy alta, también se mejorará la precisión del corte. Por lo tanto, la precisión del banco de trabajo también es un factor muy importante para medir la precisión del generador láser.

⒊ El rayo láser se condensa en un cono. Al cortar, el rayo láser se estrecha hacia abajo. En este momento, si el grosor de la pieza de trabajo cortada es muy grande, la precisión de corte se reducirá y el espacio de corte será muy grande.

⒋Diferentes materiales para cortar también afectarán la precisión de la máquina de corte por láser. En las mismas circunstancias, la precisión de corte de acero inoxidable y aluminio será muy diferente, la precisión de corte de acero inoxidable será mayor y la superficie de corte será más suave.

En términos generales, la calidad del corte por láser se puede medir con los siguientes 6 estándares.

⒈ Rugosidad de la superficie de corte Rz

⒉ Tamaño de escoria de corte

⒊ Perpendicularidad y pendiente del filo u

⒋ Borde de corte esquina redonda tamaño r

⒌ Arrastre después de las rayas n

⒍ Planitud F

La aplicación de la máquina de corte por láser de metal es muy extensa, cubre muchas industrias, y es uno de los equipos necesarios para muchas empresas, incluida la producción de carteles publicitarios (estos son principalmente LOGO y corte de logotipos de acero inoxidable), procesamiento de chapa (procesamiento de chapa metálica básicamente incluye todos los materiales metálicos. Estos generalmente incluyen doblado, pulido, etc., y el corte es el proceso más importante), producción de chasis y gabinetes (en este sentido, el acero al carbono o el acero inoxidable es generalmente útil, pero también principalmente el doblado y el corte 2 procesos de corte), resortes (pertenecientes al proceso de acabado), partes del metro, y la producción de carcasas de ascensores, carcasas de equipos mecánicos y utensilios de cocina (en su mayoría acero inoxidable), que superan a los láseres. También participó el montaje de la cortadora láser de la empresa en la producción de la nave espacial Seven Gods Eight, que en realidad involucra varios aspectos. Ampliamente utilizado en el procesamiento de chapa, producción de letreros publicitarios, producción de gabinetes eléctricos de alto y bajo voltaje, piezas mecánicas, utensilios de cocina, automóviles, maquinaria, artesanías en metal, hojas de sierra, piezas eléctricas, industria de vidrios, resortes, placas de circuito, hervidores eléctricos, micro médicos. Electrónica, ferretería, herramientas de medición de cuchillos y otras industrias.

⒈El cabezal de corte por láser de doble enfoque es un elemento frágil en la máquina de corte por láser. El uso prolongado dañará el cabezal de corte por láser.

⒉Verifique la rectitud de la pista de la máquina de corte por láser de fibra y la verticalidad de la máquina cada seis meses, y si se encuentra anormal, se mantendrá y depurará a tiempo. Si no se hace esto, es posible que el efecto de corte no sea tan bueno, el error aumentará y la calidad del corte se verá afectada. Esta es la máxima prioridad y debe hacerse.

⒊Use una aspiradora para aspirar el polvo y la suciedad de la máquina una vez a la semana, y todos los gabinetes eléctricos deben estar cerrados y a prueba de polvo.

⒋Verifique el cinturón de acero de la fibra.máquina de corte por lásercon frecuencia para asegurarse de que esté apretado. De lo contrario, si algo sale mal durante la operación, las personas pueden resultar heridas o incluso la muerte puede ser grave. La correa de acero parece una cosa pequeña, pero el problema sigue siendo un poco serio.

⒌Los rieles de guía de la máquina de corte por láser de fibra deben limpiarse con frecuencia para eliminar el polvo y otros escombros para garantizar que el equipo funcione correctamente. La rejilla debe limpiarse con frecuencia y lubricarse para garantizar una lubricación sin residuos. Los rieles de guía deben limpiarse y lubricarse con frecuencia, y el motor también debe limpiarse y lubricarse con frecuencia. La máquina se puede mover mejor y cortar con mayor precisión, y se mejorará la calidad de los productos cortados.