Что такое станок для лазерной резки волоконным лазером?

Станок для лазерной резки волоконным лазером Это устройство, использующее высокую плотность энергии лазерных лучей для резки материалов. Оно фокусирует лазерный луч в чрезвычайно тонкий высокоэнергетический луч с помощью оптической системы и облучает поверхность заготовки, вызывая мгновенное плавление, испарение или воспламенение материала. Одновременно с этим, используя высокоскоростной поток воздуха, соосный с лучом, он сдувает расплавленный материал, обеспечивая тем самым резку.

1. Как работает станок для лазерной резки волоконным лазером?

Станок для лазерной резки волоконным лазером Это станок для лазерной обработки, используемый в основном для резки листового металла на заготовки желаемой формы. Это устройство, использующее тепловую энергию лазерного луча для осуществления резки.
Лазерная резка — это процесс, при котором энергия, выделяемая при облучении поверхности заготовки лазерным лучом, расплавляет и испаряет материал, обеспечивая резку и гравировку. Она характеризуется высокой точностью, быстротой резки, отсутствием ограничений по шаблонам резки, автоматической настройкой для экономии материалов, гладкими разрезами и низкими затратами на обработку. В будущем она будет постепенно совершенствовать или заменять традиционное оборудование для резки.

Оригинальное китайское название лазера — “laser”, транслитерация его английского названия LASER. Это аббревиатура, составленная из первых букв каждого слова английского слова Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Усиление света путем стимулированного излучения). Она означает “усиление света путем стимулированного излучения”. Что такое “стимулированное излучение”? Оно основано на новом наборе теорий, предложенных великим ученым Эйнштейном в 1916 году. Эта теория гласит, что в атомах, составляющих материю, существует различное количество частиц (электронов), распределенных на разных энергетических уровнях. Когда частицы на высоких энергетических уровнях стимулируются определенными фотонами, они перескакивают (переходят) с высоких энергетических уровней на низкие. В это время они излучают свет той же природы, что и стимулирующий их свет, и при определенных условиях слабый свет может стимулировать сильный свет. Это называется “усиление света путем стимулированного излучения”, или сокращенно лазер. Лазеры обладают четырьмя основными характеристиками: высокой яркостью, высокой направленностью, высокой монохроматичностью и высокой когерентностью.
Высокая яркость лазеров: яркость твердотельных лазеров может достигать 10¹¹ Вт/см²·ср. Более того, после фокусировки линзой лазерный луч высокой яркости может генерировать высокую температуру в тысячи или даже десятки тысяч градусов вблизи фокусной точки, что позволяет обрабатывать практически все материалы.
Высокая направленность лазера: Высокая направленность лазера позволяет ему эффективно передавать сигнал на большие расстояния, обеспечивая при этом фокусировку на очень высокой плотности мощности. Оба эти условия важны для лазерной обработки.
Высокая монохроматичность лазера: Благодаря чрезвычайно высокой монохроматичности лазера обеспечивается точная фокусировка луча в фокусной точке и получение очень высокой плотности мощности.
Высокая когерентность лазера: Когерентность в основном описывает фазовое соотношение между различными частями световой волны. Именно благодаря описанным выше уникальным характеристикам лазера он получил широкое применение в промышленной обработке.
Лазеры широко используются в лазерной сварке, лазерной резке, лазерном сверлении (включая сверление наклонных отверстий, отверстий различного диаметра, сверление штукатурки, пробковой бумаги, стальных пластин, упаковочной и полиграфической продукции и т. д.), лазерном охлаждении, лазерной термообработке, лазерной маркировке, гравировке стекла, лазерной точной настройке, лазерной литографии, лазерном производстве пленок, лазерной обработке тонких пленок, лазерной упаковке, лазерном ремонте схем, лазерной электромонтажной технике, лазерной очистке и т. д.

2. Каковы основные компоненты станка для лазерной резки волоконным лазером?

Станок для лазерной резки волоконным лазером реализует весь процесс от генерации энергии до точной резки благодаря скоординированной работе пяти систем: “генерация лазера – оптическая передача – механическое перемещение – интеллектуальное управление – вспомогательный газ”. В зависимости от материала и требований к точности конфигурация оборудования (например, мощность лазера, точность системы управления, тип вспомогательного газа) будет различной, а конструкция станины и система безопасности являются основой для обеспечения стабильной работы оборудования.

2.1 Лазерный передатчик: В зависимости от принципа работы, его можно разделить на CO2-лазер (подходит для неметаллических и некоторых металлических материалов), волоконный лазер (высокая эффективность резки металла), YAG-лазер (в основном импульсная резка) и т. д. Мощность лазера определяет толщину и скорость резки. Например, мощность волоконного лазера обычно составляет от 1000 Вт до 20000 Вт. 2.2 Серводвигатель: Получает команды системы управления, приводит в движение направляющую для обеспечения высокоскоростного, точного позиционирования и интерполяционного перемещения (скорость серводвигателя может достигать тысяч оборотов в минуту), передает мощность двигателя на каждую ось через шестерни, зубчатые рейки или синхронные ремни для обеспечения плавного движения.
2.3 Охладитель: Лазер выделяет много тепла во время работы, поэтому его необходимо охлаждать с помощью водяного или воздушного охлаждения, чтобы избежать перегрева и повреждения оборудования (например, водяные чиллеры отводят тепло путем циркуляции чистой воды).
2.4 Контроллер: Координирует работу различных систем и выполняет программу резки. Он является “мозгом” оборудования. Широко используемые системы, такие как Beckhoff, Haibao и отечественная Baichu, поддерживают импорт чертежей CAD/CAM, генерацию траекторий резки, а также управление движением двигателя и лазерным лучом. Интерфейс взаимодействия человека с компьютером используется для ввода параметров (таких как мощность, скорость, давление газа) и мониторинга рабочего состояния. Включает датчики положения (определяющие координаты режущей головки), датчики температуры (контролирующие состояние оборудования), датчики столкновения (предотвращающие столкновение режущей головки с материалами) и т. д., для обеспечения безопасной работы оборудования.
2.5 Вспомогательный газ: Выберите тип газа в зависимости от обрабатываемого материала, например, кислород (поддержка горения, используется для резки углеродистой стали), азот (защита, используется для нержавеющей стали/алюминиевых сплавов), сжатый воздух (недорогой, подходит для тонких материалов).

3. Какие существуют типы станков для лазерной резки волоконным лазером?

3.1 Волоконно-лазерный станок для резки: В нем используется волоконный лазер и легированное редкоземельными элементами волокно в качестве активной среды, с эффективностью фотоэлектрического преобразования более 301 ТП3Т (у традиционного CO₂-лазера она составляет всего около 101 ТП3Т). Длина волны составляет 1,06 мкм, что обеспечивает высокую степень поглощения при резке металлических материалов (особенно углеродистой стали, нержавеющей стали, алюминиевых сплавов) и высокую скорость резки (например, скорость резки углеродистой стали толщиной 1 мм может достигать более 10 м/мин).
3.2 Волоконно-оптический лазерный станок для резки CO₂: В качестве рабочей среды используется CO₂-газ с длиной волны 10,6 мкм. Он обладает высокой степенью поглощения для неметаллических материалов (таких как акрил, дерево, ткань), но эффективность резки металла ниже, чем у волоконного лазера. Диапазон мощности широк (500–20000 Вт), а мощные модели могут резать толстые металлы (например, углеродистую сталь толщиной более 20 мм), но энергопотребление выше.
3.3 Волоконно-оптический станок для резки YAG-лазером: В нем используется твердотельный YAG-лазер (иттрий-алюминиевый гранат) с длиной волны 1,06 мкм, он в основном работает в импульсном режиме (высокая пиковая мощность) и имеет низкую непрерывную мощность (обычно ≤2000 Вт). Он может передавать лазерный луч по оптическому волокну, обладает высокой гибкостью, но имеет низкую эффективность фотоэлектрического преобразования (около 31Т3Т-51Т3Т) и требует системы водяного охлаждения.

3.4 Сравнительная таблица различных типов станков для лазерной резки волоконным лазером

Существует множество типов станков для лазерной резки волоконным лазером. При выборе необходимо учитывать тип материала (металл/неметалл), толщину, точность обработки, производительность и бюджет. Например, станки для лазерной резки волоконным лазером предпочтительны для обработки металла, станки CO2 — для обработки неметаллов, а для прецизионных деталей требуются сверхбыстрые лазеры или трехмерное оборудование. С развитием технологий, высокомощные, интеллектуальные и многофункциональные интегрированные системы (например, интегрированная резка труб и листового металла) стали основной тенденцией.

4. Как работать на станке для лазерной резки волоконным лазером с ЧПУ?

4.1. Обычный процесс запуска и остановки
Этапы запуска: Сначала запустите стабилизатор напряжения, затем включите водяное охлаждение, воздушный компрессор, осушитель, ЧПУ, лазер и баллон с азотом (клапан регулирования давления составляет около 0,5 МКА), и, наконец, откройте панель управления. В начале запуска необходимо выполнить операцию возврата в нулевое положение, чтобы убедиться, что аварийная остановка завершена и сигнал тревоги устранен, а затем начать возврат в нулевое положение. Если во время процесса возврата в нулевое положение возникает сигнал тревоги, необходимо сначала сбросить сигнал тревоги, а затем продолжить возврат в нулевое положение. Если возврат в нулевое положение невозможен или возврат в нулевое положение не завершен и останавливается, введите SIEMENS→Запуск→NCK Reset→YES для перезапуска системы ЧПУ, дождитесь, пока загорятся все красные индикаторы на ручном устройстве, нажмите SETZERO для возврата в нулевое положение или выключите главный управляющий компьютер и перезапустите его для возврата в нулевое положение. Режим ожидания: Если оборудование необходимо временно отключить, его можно перевести в режим ожидания, выключив HV ON и нажав кнопку аварийной остановки. Процесс отключения: Сначала снизьте высокое напряжение, выключите лазер, затем выключите панель управления, систему водяного охлаждения, осушитель воздуха и т. д., и, наконец, выключите все газовые баллоны. Кроме того, необходимо ежедневно сливать воду из воздушного компрессора и осушителя воздуха. Если оборудование работает 24 часа в сутки, воду следует сливать не реже одного раза в 6 часов. Летом, когда воздух влажный, воду следует сливать каждые 4 часа.
4.2. Опыт работы на станках и в процессе резки.
Перед началом производства необходимо скопировать программу в оборудование и отрегулировать соответствующие параметры резки в зависимости от материала и толщины. Выберите подходящую насадку, выполните центрирование и регулировку фокуса, а затем, убедившись в правильности программы и включении подачи газа, начните резку. Обратите внимание, что центрирование требует многократной практики для освоения техники, позволяющей быстро выравнивать свет.
Что касается выбора сопел, то для резки углеродистой стали толщиной менее 6 мм можно использовать сопла 1,0 мм, для углеродистой стали толщиной 8 мм и 12 мм — сопла 1,5 мм, а для углеродистой стали толщиной более 14 мм — сопла 2,0 мм. Для нержавеющей стали для материалов толщиной менее 4 мм можно использовать сопла 2,0 мм, а для материалов толщиной более 5 мм — сопла 2,5 мм. При резке углеродистой стали рекомендуется использовать двухслойные сопла, а для нержавеющей стали — однослойные.
Что касается газа для резки, давление кислорода необходимо контролировать с помощью ЧПУ, но выходное давление на стороне редукционного клапана не должно превышать 0,5 МПа (в противном случае электронный клапан не сможет открыться). Давление азота следует контролировать в пределах 25 кг.
4.3. Выбор и регулировка перфорационного газа
При резке нержавеющей или углеродистой стали выбор перфорационного газа имеет решающее значение. Для нержавеющей стали толщиной менее 3 мм рекомендуется использовать азот для перфорации. При резке нержавеющей или углеродистой стали толщиной более 4 мм следует использовать кислород.
После перфорации необходимо дополнительно отрегулировать давление азота для резки нержавеющей стали. В частности, при резке нержавеющей стали толщиной менее 2 мм давление азота следует поддерживать на уровне 8 кг; при резке нержавеющей стали толщиной 3 мм и 4 мм давление азота должно достигать 10 кг; для нержавеющей стали толщиной 5 мм и 6 мм давление азота устанавливается на уровне 12 кг; при резке нержавеющей стали толщиной 8 мм требуемое давление азота составляет 15 кг.
При резке нержавеющей стали кислородом метод работы аналогичен резке углеродистой стали и не требует специальных настроек.

Кроме того, перед резкой необходимо убедиться в точной настройке положения фокуса. Рекомендуется для пробной резки использовать образец материала той же толщины, чтобы добиться наилучшего результата перед началом резки изделия. Одновременно следует использовать компенсацию инструмента, руководствуясь принципом внутреннего обратного хода и внешней гладкости, и при необходимости корректировать значение ширины пропила в параметрах. Для резки неметаллических материалов необходим механический датчик.
Вентиляция лазера также является важной частью ежедневного технического обслуживания. Лазер необходимо заменять газом каждые 72 часа. При появлении аварийного сигнала GASCHANGE IN MAX24h замену газа следует выполнить немедленно. При замене газа убедитесь, что лазерный блок включен, и выполните замену газа в порядке F7→F6→F2→F7. Обратите внимание, что лазер можно использовать в течение 24 часов после появления этого аварийного сигнала, но для обеспечения качества луча рекомендуется как можно скорее заменить газ.
Кроме того, использование программного обеспечения SHAPE также имеет решающее значение. После создания графики в САПР её необходимо обнулить и сохранить в формате .dxf. После импорта графики САПР необходимо изменить инструмент, добавить линии, восстановить графику, изменить порядок и, наконец, сохранить её как файл .nxf для генерации программы. Если вам необходимо дополнительно отформатировать или обработать отдельный графический элемент, вы можете выполнить соответствующие операции в программе SHAPE, а затем сгенерировать программу. Расчет длины линии: импортируйте графику, для которой необходимо рассчитать длину линии, в программу, сохраните её как файл .nxf, и вы сможете узнать длину линии резки.
4.4. Техническое обслуживание и ремонт
Для поддержания чистоты фокусирующей линзы необходимо регулярно ее чистить.
Проверяйте траекторию движения внешнего источника света каждый месяц. Если вы обнаружите смещение, своевременно внесите корректировку.
Чистите отражатель каждые три месяца. Если вы обнаруживаете загрязнения ежедневно, следует также немедленно его очистить.
Следуйте инструкциям по эксплуатации и регулярно проводите техническое обслуживание станка, системы водяного охлаждения и лазера, чтобы обеспечить их оптимальное состояние.
За каждые две тысячи часов работы лазера отдел послепродажного обслуживания FARLEY LASERLAB будет проводить профессиональное техническое обслуживание.
Техническое обслуживание и ремонт воздушного компрессора:
Ежедневно перед запуском машины проверяйте уровень масла, убедившись, что он находится в положении «3/4». После выключения необходимо сливать сточные воды.
Для поддержания чистоты очищайте сетку для отвода тепла и воздушный фильтр каждую неделю.
Для предотвращения засорения очищайте маслоохладитель и воздухоохладитель каждые 1000 часов.
Проверяйте натяжение ремня каждые 1000 часов и своевременно регулируйте его.
Для обеспечения смазки заменяйте воздушный фильтр, масляный фильтр и компрессорное масло каждые 4000 часов.
Температура работающего оборудования не должна превышать 110 градусов, а в нормальных условиях эксплуатации её следует поддерживать на уровне 80-90 градусов.
Во избежание чрезмерного износа количество запусков двигателя не должно превышать 20 раз в час.
Для обеспечения безопасной эксплуатации не используйте кнопку аварийной остановки в ситуациях, не связанных с аварийными ситуациями.
Вращение лопастей вентилятора против часовой стрелки указывает на то, что линия не перевернута, и необходимо проверить правильность подключения.
Меры предосторожности при использовании сушилки для белья в холодном состоянии:

Для обеспечения хорошей вентиляции вокруг сушилки для белья должно быть расстояние более 50 см.
Во избежание снижения эффективности работы сушилки для белья температура в помещении не должна превышать 35 градусов.
Для поддержания чистоты сушилки для белья необходимо ежедневно сбрасывать сточные воды.
Еженедельно очищайте вентиляционные отверстия и продувайте их сжатым воздухом.
Фильтр следует чистить ежемесячно мягкой щеткой и мыльной водой.
4.5. Безопасность и защита
При работе с режущим станком, особенно в зоне, где присутствует кислород, курение должно быть строго запрещено во избежание опасностей, таких как пожар.
Правила техники безопасности при работе с лазером:
Перед включением лазерного освещения убедитесь, что персонал находится вдали от оптического тракта, чтобы избежать потенциальных угроз безопасности.
При настройке внешнего оптического тракта необходимо следить за тем, чтобы свет не попадал на персонал, и контролировать мощность и время освещения в разумных пределах.
После завершения регулировки внешнего оптического тракта обязательно установите все защитные крышки перед резкой.
При замене газа необходимо сначала сбросить высокое давление, а затем немедленно закрыть баллон со смешанным газом и дверцу лазерного отсека. При этом нельзя произвольно открывать дверцу электрического шкафа лазерного отсека, чтобы избежать прикосновения к внутренним схемам и электронным компонентам.
Меры предосторожности при перестановке верстака:
Рекомендуется избегать использования функции автоматического переключения и следить за тем, чтобы персонал находился вдали от рабочего стола во время процесса переключения.
При переключении убедитесь, что режущая головка поднята, и внимательно следите за процессом переключения. В случае аварийной ситуации немедленно остановите процесс или примите соответствующие меры.

5. Каковы преимущества станка для лазерной резки волоконным лазером?

Станок для лазерной резки волоконным лазером с ЧПУ продемонстрировал значительные преимущества в обрабатывающей промышленности благодаря высокой точности, эффективности и гибкости обработки. Ниже представлен анализ технических характеристик, возможностей обработки, сценариев применения и т. д.:

5.1 Высокоточная резка: После фокусировки лазерного луча диаметр пятна может составлять всего 0,05-0,1 мм, точность позиционирования — ±0,05 мм, а точность повторного позиционирования — ±0,02 мм. Это позволяет обрабатывать сложные графические элементы, крошечные отверстия (диаметр ≤0,5 мм) и тонкие контуры, что особенно подходит для задач, требующих высокой точности, таких как электронные компоненты и прецизионные механические детали.
5.2 Высококачественная поверхность резки: зона термического воздействия (ЗТВ) при лазерной резке невелика (обычно ≤0,1 мм), деформация материала невелика, разрез плоский и гладкий, и в большинстве случаев не требуется дополнительная обработка (например, шлифовка), что сокращает количество последующих этапов обработки.
5.3 Высокоскоростная резка и автоматизация: Скорость резки значительно возрастает с увеличением мощности. Например, скорость резки углеродистой стали толщиной 1 мм волоконным лазером мощностью 2000 Вт может достигать 20 м/мин, что в 3-5 раз выше, чем при традиционной плазменной резке; благодаря функции автоматической настройки системы ЧПУ, коэффициент использования материала может быть увеличен на 151-301 тонну на 3 тонны. Поддерживается круглосуточная непрерывная работа, а также реализуется беспилотное производство с помощью загрузки и выгрузки промышленными роботами или многопозиционного рабочего стола, что подходит для пакетной обработки. Лазерный луч не контактирует с поверхностью материала, что исключает проблему износа традиционных инструментов, не требует замены инструментов и сокращает время простоя; в то же время он не создает механических напряжений, что подходит для тонких и хрупких материалов (таких как керамика и стекло).
5.4: Широкая совместимость с материалами: может резать углеродистую сталь, нержавеющую сталь, алюминиевые сплавы, медь, титановые сплавы и т. д., толщиной от 0,1 мм до 25 мм (различные мощности оборудования имеют существенные различия, например, волоконный лазер мощностью 10000 Вт может резать углеродистую сталь толщиной 20 мм).
5.5 Комплексное снижение затрат: Энергопотребление: Станок для лазерной резки волоконным лазером имеет эффективность электрооптического преобразования 301-401 ТП3Т (для CO₂-лазера — всего 101-151 ТП3Т), а также более низкое энергопотребление при той же мощности; отсутствуют потери инструмента, а стоимость расходных материалов (таких как вспомогательный газ, линзы) составляет менее 51 ТП3Т. Высокая степень автоматизации, возможность одновременного контроля нескольких устройств одним оператором, что позволяет экономить рабочую силу по сравнению с традиционными штамповочными станками, требующими работы нескольких человек.
5.6 Станок для лазерной резки с ЧПУ стал ключевым оборудованием современной обрабатывающей промышленности, отличаясь “высокой точностью, высокой эффективностью и высокой гибкостью”. Особенно в условиях развития интеллектуального производства, его сочетание с промышленным интернетом и программированием на основе искусственного интеллекта еще больше повысило уровень интеллектуальной обработки, постепенно вытесняя традиционные технологии ресурсоемкой обработки и становясь стандартным инструментом для высокотехнологичного производства.

6. Ограничения и проблемы станков для лазерной резки волоконным лазером?

6.1 Ограничения обработки материалов: Медь, алюминий и другие металлы: Из-за высокой отражательной способности (отражательная способность меди для волоконного лазера с длиной волны 1064 нм превышает 95%), энергия лазера легко отражается, что приводит к повреждению лазера, а после плавления возникает высокая вязкость и плохая текучесть, и режущая кромка склонна к образованию шлака. Например, при резке меди толщиной 2 мм требуется специальный мощный лазер (≥6000 Вт), а скорость резки составляет лишь 1/3 от скорости резки углеродистой стали. Например, при резке стекла и акрила (толщина > 5 мм) лазерный луч легко проникает или рассеивается, и для достижения резки требуются специальные покрытия (например, чернение).
6.2 Узкие места в эффективности и качестве резки толстолистового металла: Верхний предел толщины: Хотя мощные волоконные лазеры (10000 Вт и более) могут резать углеродистую сталь толщиной 25 мм, скорость резки резко падает с увеличением толщины (например, лазер мощностью 10000 Вт режет углеродистую сталь толщиной 20 мм со скоростью около 1 м/мин), конусность реза увеличивается (> 3°), а зона термического воздействия значительно расширяется (≥1 мм), что требует вторичной коррекции обработки. При резке толстолистовой углеродистой стали используется кислород, и на поверхности реза легко образуется оксидный слой (толщиной ≥ 0,2 мм), что влияет на качество последующей сварки или нанесения покрытия. Материалы, содержащие хлор/фтор: такие как ПВХ и тефлон, выделяют токсичные газы (например, хлор) при резке, что требует специальной системы дымоудаления и взрывозащищенного оборудования, а лазер легко загрязняется продуктами разложения. Высокотвердые хрупкие материалы, такие как карбид вольфрама и кварцевое стекло, склонны к растрескиванию из-за термических напряжений во время резки и требуют водяного охлаждения или послойной резки на низкой скорости.
6.3 Инвестиционные затраты и высокий порог: Стоимость приобретения оборудования высока: маломощный (1000 Вт) волоконно-оптический лазерный станок для резки стоит около 200 000–500 000 юаней, мощное оборудование (10000 Вт) может достигать 3–8 миллионов юаней, а пятиосевые модели превышают 10 миллионов юаней, что значительно превосходит стоимость традиционного оборудования для плазменной резки (500 000–1 миллион юаней). Это создает значительное финансовое давление на малые и средние предприятия. Эксплуатационные и технические расходы существенны. Энергопотребление: оборудование мощностью 10 000 Вт потребляет около 80–100 кВт·ч электроэнергии в час, а годовой счет за электроэнергию (при двухсменном режиме работы) превышает 500 000 юаней; Расход вспомогательного газа (азота, кислорода) составляет примерно 101-151 тонну на квадратный метр (например, при резке нержавеющей стали толщиной 1 мм расход азота на квадратный метр составляет 5-8 л). Замена расходных материалов: лазерные линзы (стоимость за единицу 500-2000 юаней) необходимо заменять каждые 300-500 часов, а срок службы основных компонентов лазера (таких как оптоволоконные модули) составляет около 20 000-30 000 часов, а стоимость замены составляет 100 000-500 000 юаней. Скрытые издержки гибкого производства: при производстве небольших партий и множества разновидностей частая корректировка параметров резки (мощность, скорость, давление газа) и программирование компоновки приводят к увеличению времени простоя оборудования, а фактический коэффициент использования мощности может быть ниже 601 тонны на квадратный метр.
6.4 Технические сложности и эксплуатационные проблемы: Отладка сложных параметров процесса представляет собой сложную задачу. Для различных материалов/толщин необходимо точно подобрать параметры (например, при резке алюминиевого сплава толщиной 3 мм мощность должна составлять 2000-2500 Вт, скорость — 1,5-2 м/мин, а давление азота — 0,8 МПа). Неправильные параметры могут легко привести к образованию шлака на режущей поверхности, прогоранию или неполной резке. Новичкам требуется несколько недель для отладки. Сложность программирования трехмерной резки требует использования специализированного CAM-программного обеспечения (например, Tebis и PowerMill) для пятиосевой лазерной резки. Для криволинейных заготовок (например, автомобильных крышек) вектор оси инструмента необходимо регулировать вручную. Время программирования в 5-10 раз больше, чем для двухмерной резки, и для работы требуются профессиональные инженеры-операторы ЧПУ. Технические барьеры на пути интеграции автоматизации. При интеграции с промышленными роботами (такими как ABB IRB 6700) необходимо решать такие проблемы, как преобразование системы координат и оптимизация траектории. Из-за недостаточных технических возможностей некоторые компании могут осуществлять только простую погрузку и разгрузку и не могут в полной мере реализовать потенциал автоматизации оборудования.
Ограничения станков для лазерной резки волоконным лазером с ЧПУ в основном обусловлены противоречием между техническими характеристиками “обработки с высокой плотностью энергии” и контролем затрат в промышленности. Несмотря на значительные преимущества в области прецизионной обработки, в сценариях обработки сверхтолстых, высокоотражающих и недорогих материалов все еще необходимо сотрудничество с традиционными процессами. Будущие прорывы заключаются в локализации основных компонентов, интеллектуальной оптимизации процесса и инновациях в технологиях обработки композитных материалов для расширения границ применения и снижения порога использования.

7. Часто задаваемые вопросы?

В процессе длительной эксплуатации волоконно-лазерного станка для резки могут возникать различные проблемы, связанные с поломкой оборудования, неправильной настройкой параметров или некорректной работой. Ниже приведено краткое описание распространенных проблем и способов их решения, касающихся качества резки, отказов оборудования, угроз безопасности и т.д.:

7.1. Шлак на режущем крае (шлаковый остаток)
Распространенные причины:
Недостаточная мощность лазера (например, мощность ниже 1500 Вт при резке нержавеющей стали толщиной 3 мм), материал не расплавляется полностью;
Слишком высокая скорость резания (например, при мощности 1000 Вт скорость резания углеродистой стали толщиной 2 мм > 2 м/мин), шлак не успевает вовремя удалить;
Недостаточное давление вспомогательного газа (давление кислорода <0,6 МПа) или засорение сопла, низкая эффективность продувки шлака. Решения: Увеличить мощность до критического значения для обрабатываемого материала (например, для нержавеющей стали толщиной 3 мм требуется 2000-2500 Вт); Снизить скорость и подобрать параметры газа (например, для углеродистой стали толщиной 2 мм скорость 1,2-1,5 м/мин, давление кислорода 0,8 МПа); Заменить сопло (диаметр отверстия 0,8-1,2 мм) и очистить газопровод. 7.2. Заусенцы или шероховатость при резке. Распространенные причины: Смещение фокусной линзы (ошибка фокусного расстояния >0,5 мм), рассеивание энергии пятна;
Неровная поверхность пластины (деформация > 1 мм), колебания расстояния резки;
Низкий уровень мощности лазера (M²>1,8), несвоевременная калибровка мощного оборудования.
Решения:
Выполните повторную калибровку положения фокуса (используйте карту для определения фокусного пятна, диаметр пятна ≤0,3 мм);
Установите автоматическое или ручное устройство выравнивания;
Для оптимизации режима работы лазера обратитесь к производителю (например, оборудование мощностью 10 000 ватт требует ежегодной профессиональной калибровки).
7.3. Резка без проникновения (локальные остатки)
Распространенные причины:
Толщина листа превышает возможности оборудования (например, пределом является резка нержавеющей стали толщиной 8 мм мощностью 4000 Вт);
Неправильная настройка частоты импульсов (для толстых пластин требуется низкая частота и высокая энергия, например, ниже 50 Гц);
Загрязнение оптического тракта (накопление пыли на линзе), ослабление энергии превышает 30%
Решение:
Замените оборудование большей мощности (например, 6000 Вт или выше для нержавеющей стали толщиной 8 мм);
Настройте параметры импульса (ширина импульса 1-2 мс, частота 30-50 Гц);
Протирайте линзу безводным этанолом (проводите процедуру каждые 200 часов).

7.4 Типичные случаи неисправностей и процедуры их устранения

8. Резюме

Станок для лазерной резки волоконным лазером, являющийся ключевым оборудованием современной обрабатывающей промышленности, использует лазерный луч высокой плотности энергии в качестве средства обработки и обеспечивает эффективную резку материалов благодаря точному управлению системой ЧПУ. Его технические характеристики существенно повлияли на производственный процесс в обрабатывающей промышленности, но также имеют определенные ограничения в применении.
В автомобильной, аэрокосмической, электронной и других отраслях промышленности станки для лазерной резки волоконным лазером стали основным оборудованием; в будущем их развитие будет направлено на повышение мощности (20000 Вт и более), интеллектуальные функции (оптимизация параметров с помощью ИИ) и многофункциональную интеграцию (интеграция резки и сварки). При внедрении предприятиям необходимо выбирать тип и мощность оборудования в соответствии со своими потребностями, создавать механизм профилактического обслуживания, регулярно калибровать оптический тракт, смазывать механические детали и повышать квалификацию операторов, чтобы максимально использовать потенциал оборудования и снизить общие затраты.
Приведенная выше информация охватывает многие аспекты работы станка для лазерной резки волоконным лазером. Если вы хотите узнать больше о какой-либо детали или у вас есть особые дополнительные потребности, пожалуйста, сообщите мне об этом.