I. Введение
Он лазерная режущая головка Это ключевой компонент станка лазерной резки, напрямую влияющий на точность, скорость и качество резки. Он фокусирует лазерный луч в высокоэнергетическое пятно, которое затем разрезает поверхность материала. Его производительность напрямую влияет на точность, скорость и качество резки. Ниже подробно описаны принцип его работы, структура, основные параметры, классификация и ключевые моменты, которые следует учитывать при покупке.
Лазерная режущая головка работает за счет фокусировки высокоэнергетического лазерного луча на поверхность материала с помощью фокусирующей системы. После поглощения лазерной энергии локальная температура материала быстро повышается выше точки плавления. Одновременно сопло, соосное с лучом, выбрасывает газ высокого давления, выбивая расплавленный металл и создавая полость на поверхности материала. По мере перемещения лазерной режущей головки в соответствии с запрограммированным процессом, она в конечном итоге разрезает материал на желаемую форму. В зависимости от принципа резки, ее можно разделить на четыре типа: лазерная испарительная резка, лазерная резка плавлением, лазерная кислородная резка и лазерная гравировка и контролируемое разрушение.
II. Базовая конструкция лазерной режущей головки
Коллиматор: Преобразует расходящийся лазерный луч в параллельный свет, обеспечивая равномерное распределение энергии во время передачи и создавая стабильный источник света для последующей фокусировки. Обычно используются кварц или селенид цинка (адаптированный к длине волны лазера; например, селенид цинка обычно используется для CO₂-лазеров).
Фокусирующая линза: Фокусирует параллельный световой луч в чрезвычайно маленькое пятно (диаметром до микрометров), сильно концентрируя энергию и обеспечивая мгновенное плавление или испарение материала. Фокусное расстояние определяет размер пятна и рабочее расстояние (чем короче фокусное расстояние, тем меньше пятно и тем ближе рабочее расстояние). Выбор должен основываться на толщине разрезаемого материала и требуемой точности.
Сопло: Впрыскивает вспомогательный газ (например, кислород, азот или сжатый воздух) для удаления шлака, образующегося в процессе резки, предотвращая его прилипание к поверхности материала или повреждение фокусирующей линзы. Он также способствует горению (например, кислород используется при резке углеродистой стали) или препятствует окислению (например, азот используется при резке нержавеющей стали). Сопла классифицируются по форме на круглые и квадратные; а по диаметру отверстия — на размеры 0,8 мм, 1,0 мм и 1,5 мм в зависимости от типа и толщины материала (например, сопла с большим диаметром отверстия используются для резки толстых листов).
Датчики слежения: Система датчиков и обратной связи имеет решающее значение для автоматизированной и интеллектуальной лазерной резки. Эта система включает в себя различные датчики, такие как датчики высоты, температуры и мощности лазера. Датчик высоты в режиме реального времени отслеживает расстояние между режущей головкой и поверхностью пластины и передает эти данные в систему управления, обеспечивая поддержание режущей головкой оптимальной высоты резки и предотвращая ухудшение качества резки из-за неровностей поверхности пластины или деформации пластины во время резки.
Датчик температуры отслеживает изменения температуры в процессе резки, обеспечивая основу для регулировки мощности лазера и скорости резки, чтобы предотвратить влияние чрезмерно высоких или низких температур на результаты резки. Датчик мощности лазера контролирует выходную мощность лазера в режиме реального времени, обеспечивая стабильность мощности лазера и гарантируя стабильную и надежную резку. Система датчиков и обратной связи работает совместно с системой управления, обеспечивая мониторинг в реальном времени и автоматическую регулировку процесса резки, повышая качество резки и эффективность производства. Защитная линза: расположена перед фокусирующей линзой, она блокирует разлетающиеся во время резки окалины и пыль, защищая дорогостоящую фокусирующую линзу от загрязнения или повреждения. Это расходный элемент, требующий регулярной замены.
Система охлаждения: Доступны два типа охлаждения: водяное и воздушное. Системы водяного охлаждения отводят тепло за счет циркуляции охлаждающей жидкости и подходят для мощных операций резки. Системы воздушного охлаждения используют поток воздуха для снижения температуры и подходят для задач резки средней и низкой мощности. Это предотвращает перегрев режущей головки, продлевает срок ее службы и обеспечивает стабильный процесс резки.
Модуль управления: Отвечает за управление излучением лазерного луча, регулировку фокусного расстояния, контроль потока вспомогательного газа и другие параметры настройки. Благодаря взаимодействию с системой ЧПУ или автоматизированной системой, обеспечивает точные операции резки и автоматизированное производство.
Волоконно-оптическая система передачи: В основном используется в волоконно-оптических лазерных режущих головках, передавая генерируемый лазером луч на режущую головку. Отличается высокой эффективностью и стабильностью, обеспечивая сохранение энергии лазерного луча при передаче на большие расстояния.
Система управления подачей газа: Система управления подачей газа играет решающую роль в процессе лазерной резки. Во время резки в зону резки подается газ под высоким давлением. Ее основные функции включают в себя удаление шлака, образующегося при резке, для обеспечения чистого шва; защиту фокусирующей линзы от разбрызгивания шлака и ее повреждения; а также помощь лазеру в резке листового металла, повышение скорости и качества резки. Система управления подачей газа в основном состоит из газового сопла, газопровода, клапана регулирования потока газа и регулятора давления газа. Конструкция и расположение газового сопла существенно влияют на эффективность подачи газа. Различные процессы резки и материалы листового металла требуют различных типов и конструкций газовых сопел. Клапан регулирования потока газа и регулятор давления используются для точного контроля потока и давления газа в соответствии с различными требованиями к резке.
III. Основные параметры лазерной режущей головки (ключевые факторы, влияющие на качество резки)
Диаметр сфокусированного пятна напрямую определяет плотность энергии: Меньшие размеры пятна (например, 20-50 мкм) обеспечивают более высокую плотность энергии, что делает их подходящими для тонкой резки (например, тонких металлических листов и прецизионных деталей); большие размеры пятна больше подходят для резки толстых листов (требующих большей мощности).
Связано с фокусным расстоянием и качеством пучка: Короткофокусная линза (например, 50 мм) создает меньшее пятно, тогда как длиннофокусная линза (например, 150 мм) подходит для резки толстых листов или резки на крутых склонах.
Рабочее расстояние: Это расстояние от кончика сопла до поверхности материала, и оно должно соответствовать фокусному расстоянию фокусирующей линзы. Слишком малое рабочее расстояние может легко привести к столкновению сопла с материалом, в то время как слишком большое расстояние снижает плотность энергии, влияя на качество резки.
Диапазон регулировки: Это включает в себя диапазон регулировки фокусного расстояния (для учета различной толщины материала) и диапазон регулировки высоты слежения (для учета неровностей поверхности). Чем шире диапазон, тем универсальнее устройство. Совместимый тип и мощность лазера: лазер должен соответствовать длине волны (например, волоконный лазер 1064 нм, CO₂-лазер 10,6 мкм) и мощности. Для мощных лазеров (например, 6000 Вт и выше) требуется режущая головка с улучшенным теплоотводом и устойчивостью к повреждениям (например, водяное охлаждение и линзы с высоким порогом срабатывания).
Скорость отклика: Скорость отклика датчика обнаружения и регулировки влияет на стабильность при высокоскоростной резке (например, при резке кривых или острых углов высоту отслеживания необходимо быстро регулировать, чтобы избежать пригорания кромки или обрыва проволоки).
IV. Общая классификация лазерных режущих головок (по типу лазерного адаптера)
Волоконно-оптический лазерный режущий механизм: Совместимы с волоконными лазерами с длиной волны 1064 нм и широко используются для резки металлических материалов (углеродистая сталь, нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы и т. д.). К особенностям относятся компактная конструкция, высокая допустимая мощность и высокая точность фокусировки, что делает их подходящими для резки материалов средней и высокой мощности (1000–30 000 Вт).
CO₂-лазеры для резки: совместимы с CO₂-лазерами с длиной волны 10,6 мкм, в основном используются для резки неметаллических материалов (дерево, акрил, ткань и т. д.) и некоторых тонких металлов. Они требуют линз из материалов, пропускающих инфракрасное излучение (например, селенида цинка), более чувствительны к пыли и нуждаются в усиленной защите.
УФ-лазерная режущая головка: Совместимы с УФ-лазерами (например, 355 нм) и используются для высокоточной микрорезки (например, печатных плат, сапфира и тонкопленочных материалов). К особенностям относятся чрезвычайно малый размер пятна (менее 10 мкм) и минимальная зона термического воздействия, что делает их подходящими для прецизионной электронной промышленности. Твердотельные лазеры (например, Nd:YAG, длина волны 1064 нм; Nd:YVO₄, длина волны 1064 нм) имеют аналогичную оптическую конструкцию, как и волоконные лазерные режущие головки (та же длина волны), но требуют адаптации к импульсному режиму твердотельного лазера. Многие из них имеют встроенные модули модуляции энергии импульса, что делает их подходящими для импульсной резки (снижая термическую деформацию). Преимущества: Чрезвычайно высокая точность резки (на уровне микрометров) в импульсном режиме. Недостатки: Низкий предел мощности (в основном < 500 Вт) и низкая эффективность, что приводит к их постепенной замене мощными волоконными лазерами.
V. Ключевые моменты при выборе лазерных режущих головок
- Согласуйте параметры лазера: убедитесь, что совместимость длины волны и допуск по мощности режущей головки соответствуют лазеру (например, для мощного волоконного лазера требуется специальная мощная режущая головка).
- Учитывайте материал и толщину разрезаемой детали: для тонких материалов и точной резки выбирайте режущую головку с коротким фокусным расстоянием и малым размером пятна; для толстых материалов выбирайте головку с длинным фокусным расстоянием и соплом с большим диаметром отверстия, и убедитесь, что диапазон регулировки охватывает толщину материала.
- Обратите внимание на стабильность и долговечность: отдавайте приоритет изделиям с эффективным отводом тепла (водяное охлаждение), износостойкими форсунками и легко заменяемыми защитными линзами для снижения затрат на техническое обслуживание.
- Функции автоматизации: Для серийного производства или обработки сложных заготовок выбирайте режущие головки с автоматической фокусировкой и высокоскоростными системами слежения для повышения эффективности и стабильности.
- Фирменный стиль и послепродажное обслуживание: режущие головки от известных брендов (таких как Precitec, Raytools и Wanshunxing) отличаются более стабильной работой и развитой сетью послепродажного обслуживания, что делает их пригодными для длительного использования.
VI. Сценарии применения
- Обработка металла: Плоская резка листов нержавеющей стали, железа, алюминиевых сплавов и т. д. (с использованием волоконных лазерных режущих головок).
- Обработка неметаллических материалов: гравировка и резка акрила, резка ткани, резьба по дереву (с использованием лазерных режущих головок CO₂).
- Высокоточное производство: микрорезка экранов мобильных телефонов, электронных компонентов, медицинских приборов (с использованием ультрафиолетовых или высокоточных волоконно-оптических режущих головок).
VII. Марки лазерных режущих головок
Отечественные производители лазерных режущих головок ориентируются на экономичность и местное обслуживание, постоянно внедряя инновации и совершая технологические прорывы; в то время как зарубежные бренды, опираясь на свой глубокий технический опыт и передовые производственные процессы, получили определенные преимущества на рынке высококачественной продукции. Вот некоторые общие характеристики отечественных и зарубежных брендов:
Лазерная режущая головка Precitec: Одна из ведущих компаний в мире по производству лазерных режущих головок, известная своей выдающейся функцией автофокусировки и высокой эффективностью. Ее режущая головка автоматически регулирует фокусное расстояние в зависимости от толщины и типа материала, изготовлена из высококачественных материалов, выдерживает чрезвычайно высокую мощность резки и подходит для различных типов лазерного оборудования, таких как волоконные лазеры и CO₂-лазеры, и широко используется в области высокоточной металлообработки.
Лазерная режущая головка IPG Photonics: Компания IPG, всемирно известный производитель волоконных лазеров, славится своей лазерной режущей головкой, обеспечивающей эффективную передачу луча и стабильность работы. Режущая головка IPG отлично работает с волоконными лазерами и способна выдерживать воздействие мощных лазеров, что делает её подходящей для резки металлов большой толщины. Она хорошо зарекомендовала себя в автомобильной, аэрокосмической и других отраслях промышленности, а также отличается низкими затратами на техническое обслуживание.
Трампф Лазерная режущая головка: Известная немецкая компания в области оборудования для лазерной обработки предлагает лазерную режущую головку, отличающуюся чрезвычайно высокой точностью и подходящую для обработки тонких металлов и сложных форм. Оснащенная интеллектуальными датчиками и автоматической системой фокусировки, она может автоматически регулировать параметры резки. Конструкция изделия ориентирована на длительный срок службы, обладает хорошей коррозионной стойкостью и прочностью, и подходит для длительного серийного производства.
Лазерная режущая головка BOCHI: Режущая головка BOCHI — это продукция компании Shanghai Bochi Electronic Technology Co., Ltd., которая пользуется высокой репутацией в области управления лазерной резкой. Она выпускается в нескольких сериях для различных диапазонов мощности и сценариев применения. Например, BLT310 — это высокоэффективная интеллектуальная режущая головка, разработанная для средних и низких мощностей; BLT6 — интеллектуальная режущая головка, разработанная для сверхмощного лазерного оборудования, с максимальной поддерживаемой мощностью 40 кВт; а также существуют многофункциональные комбинации, такие как серии 3T, 4T, 5H для резки труб. Например, BLT310 отличается компактными размерами, малым весом и интегрированным набором интеллектуальных датчиков, которые могут осуществлять мониторинг в режиме реального времени с обратной связью, быстро диагностировать и своевременно предупреждать. Она оснащена стандартным датчиком давления воздуха, обеспечивает более точное управление газом, более стабильное качество резки и имеет функцию защиты от взрыва линзы. Кроме того, она обладает более высокой скоростью фокусировки, более широким диапазоном фокусировки, более эффективной перфорацией и поддерживает больше процессов резки.
Лазерная режущая головка Raytools: Китайский производитель лазерных режущих головок завоевал широкий рынок благодаря высокой экономической эффективности и мощной технической поддержке. Его режущие головки подходят для различных лазерных систем, таких как волоконные лазеры и CO₂-лазеры, а линейка продукции охватывает требования от малой до высокой мощности. Конструкция упрощает процесс эксплуатации и технического обслуживания, сокращая время простоя.
Лазерная режущая головка WSX: Основное внимание уделяется исследованиям и разработке эффективных и стабильных лазерных режущих головок, которые демонстрируют отличные результаты в точной обработке металла и резке тонких листов. Изделие оснащено автоматической фокусировкой и интеллектуальными датчиками, которые позволяют автоматически оптимизировать параметры резки в зависимости от изменения материала, а также предоставляется всесторонняя техническая поддержка и послепродажное обслуживание.
Han's Laser: Бренд компании Daqin Laser, продукция которой, например, трехмерная пятиосевая режущая головка RC304, обладает преимуществами в трехмерной резке неровных поверхностей, преодолевая ограничения нескольких зарубежных гигантов отрасли и представляя собой самый высокий технический уровень станков с ЧПУ в мире.
Краткое содержание:
Выбор лазерных режущих головок должен соответствовать принципам “координации параметров, адаптации производительности и ориентации на сценарий”. Благодаря научным испытаниям и накоплению данных можно создать точную технологическую систему. Например, одно из предприятий по производству автомобильных компонентов повысило эффективность резки нержавеющей стали на 351 тонну на 3 тонны и снизило процент брака с 51 тонны на 3 тонны до 1,21 тонны на 3 тонны, внедрив режущую головку BOCU “BL310” и базу данных технологических процессов, что подтверждает ценность систематического выбора. В будущем, с глубокой интеграцией технологий искусственного интеллекта и Интернета вещей, режущие головки будут развиваться в направлении “самодиагностики, принятия решений и самооптимизации”, что будет способствовать дальнейшему интеллектуальному совершенствованию лазерной обработки. Если вам нужна дополнительная информация о лазерных режущих головках, пожалуйста, свяжитесь с нами. связаться с нами!
