Kopš lāzera griešanas tehnoloģijas parādīšanās vidējā -20 gadsimtā pēc gadu attīstības tā ir kļuvusi par neaizstājamu apstrādes metodi mūsdienu ražošanā. Šie ir vairāki galvenie tās attīstības posmi:
Tehnoloģiskā embrionālā stadija (1960. gadi)
1960. gadā pirmā praktiskā lāzera izgudrojums iezīmēja lāzera tehnoloģijas dzimšanu. Tajā pašā gadā amerikāņu zinātnieki vispirms mēģināja izmantot lāzerus materiālu griešanai, galvenokārt plānu metāla loksņu griešanai un urbšanas caurumiem. Lāzera griešanas tehnoloģija šajā periodā galvenokārt tika izmantota zinātniskos pētījumos un militārajās jomās, un tā vēl nebija plaši izmantota rūpniecības ražošanā.
Agrīnā industrializācija (1970. gadi)
70. gados lāzeru veiktspēja pakāpeniski uzlabojās, īpaši CO2 lāzeru parādīšanās, padarot iespējamu lāzera griešanas pielietojumu rūpnieciskajā jomā. 1975. gadā lāzera griešanas mašīnas sāka izmantot metāla un nemetāla materiālu apstrādei, piemēram, augstas precizitātes detaļu ražošanai kosmiskās aviācijas laukā. Šajā posmā lāzera griešanas tehnoloģiju joprojām ierobežoja augstas izmaksas un sarežģītas operācijas, un tās popularitāte bija zema.
Tehnoloģiskais briedums (1980. gadi)
Astoņdesmitajos gados datoru skaitliskās kontroles (CNC) tehnoloģijas attīstība ievērojami veicināja lāzera griešanas tehnoloģijas attīstību. Lāzera griešanas mašīnas ir pakāpeniski sasniegušas automatizāciju un augstas precizitātes kontroli, un griešanas ātrums un kvalitāte ir ievērojami uzlabojušies. Turklāt šķiedru lāzeru izpēte un attīstība ir vēl vairāk paplašinājusi lāzera griešanas pielietojuma jomu. Šajā periodā lāzera griešanu sāka plaši izmantot tādās nozarēs kā automašīnu ražošana, elektroniski produkti un medicīniskās ierīces.
Straujais attīstības periods (1990. gadi)
Deviņdesmitajos gados lāzera griešanas tehnoloģija padarīja galvenos sasniegumus jaudā un stabilitātē. Pieaugot pieprasījumam pēc rūpnieciskās automatizācijas, lieljaudas lāzeru parādīšanās ļāva sagriezt biezas metāla loksnes. Tajā pašā laikā lāzera griešanas izmaksas ir ievērojami samazinājušās, padarot to par pieņemamu cenu maziem un vidējiem uzņēmumiem. Šajā posmā globālais lāzera griešanas tirgus strauji pieauga, un tehnoloģija pakāpeniski kļuva populāra.
Inteliģents un daudzveidīgs periods (21. gadsimts)
Ienākot 21. gadsimtā, lāzera griešanas tehnoloģija ir iestājusies inteliģentās un daudzveidīgas attīstības stadijā. Šķiedru lāzeri ir kļuvuši par tirgus galveno virzienu ar to augsto efektivitāti, zemām uzturēšanas izmaksām un spēcīgu pielāgošanās spēju. Tajā pašā laikā lāzera griešanas iekārta tiek apvienota ar mākslīgo intelektu, lieliem datiem un lietu interneta tehnoloģijām, lai panāktu inteliģentu ražošanu un attālinātu uzraudzību. Turklāt īpaši ātru lāzeru attīstība ir padarījusi mikronu līmeņa un pat nanometru līmeņa precizitāti, kas samazina realitāti, paplašinot tā pielietojumu kosmosa, medicīniskajā, elektronikā un jaunajos enerģijas laukos.
Lāzeru paaudze
Lāzera griešanas kodols ir lāzers. Lāzers pārveido enerģiju augstas intensitātes staru kūļa stimulētajā starojuma procesā. Parasti lietoti lāzeri ir:
● CO2 lāzers: piemērots nemetāliskiem materiāliem un dažiem metāliem.
● Šķiedru lāzers: augsta efektivitāte, spēcīga stabilitāte, piemērota metāla apstrādei.
● Cietais lāzers: piemēram, ND: YAG lāzers, piemērots smalkai apstrādei un mikro apstrādei.
Lāzera izstarotajam lāzeram ir augsta monohromatiskums, augsts virziens un augsts enerģijas blīvums, nodrošinot pamata gaismas avotu griešanai.
Staru fokusēšana
Lāzera stars ir koncentrēts uz materiāla virsmas caur fokusēšanas spoguli vai optiskās šķiedras pārvades sistēmu, lai veidotu ļoti mazu fokusa laukumu. Vietas diametrs pēc fokusēšanas parasti notiek starp desmitiem mikronu un simtiem mikronu, un enerģijas blīvums var būt pat 10⁶ -10 ⁹ w/cm². Šis augstās enerģijas blīvums izraisa materiālu uzkarsētu līdz kušanas, iztvaikošanas vai pat plazmas stāvoklim īsā laikā. Fokusētā stara precizitāte tieši nosaka griešanas kvalitāti, tāpēc augstas veiktspējas fokusēšanas sistēma ir svarīga lāzera griešanas sastāvdaļa.
Materiālu siltuma efekts
Kad fokusētais lāzera stars tiek apstarots uz materiāla virsmas, tas termiski reaģēs ar materiālu. Konkrētais process ietver:
● Gaismas enerģijas absorbcija: materiāla virsma absorbē lāzera enerģiju un pārvērš to siltuma enerģijā.
● Vietējā sildīšana: augstas enerģijas blīvums izraisa apstarošanas punktu ātri uzkarsē līdz kušanas temperatūrai vai viršanas temperatūrai.
● Materiāla noņemšana: Izkausēto vai iztvaicēto materiālu noņem ar griešanas laukumu, lai veidotu griezumu.
Saskaņā ar termiskās darbības veidu lāzera griešana tiek sadalīta šādos režīmos:
● Izkausējiet griešanu: lāzers izkausē materiālu, un izkausēto materiālu izpūst papildu gāze.
● Iztvaikošanas griešana: lāzers tieši iztvaiko materiālu, kas ir piemērots augstas precizitātes mikromahinēšanai.
● Oksidācijas griešana: lāzers silda materiālu un reaģē ar skābekli, lai uzlabotu griešanas efektivitāti.
Palīggāzes loma
Palīggāzes, piemēram, skābeklis, slāpeklis vai saspiests gaiss, parasti tiek ieviesta lāzera griešanas laikā. Tās funkcijas ietver:
● Izkausēta materiāla noņemšana: palīggāze izpūst izkausēto vai iztvaicēto materiālu prom no griešanas zonas, lai nodrošinātu tīru griezumu.
● Dzesēšanas materiāls: novērst materiāla pārkaršanu un griešanas malas deformāciju.
● Degšanas atbalsts: oksidācijas griešanā skābeklis var reaģēt ar materiālu, lai uzlabotu griešanas ātrumu un kvalitāti.
Dažādi materiāli un griešanas prasības nosaka papildu gāzes veidu un spiedienu. Piemēram, skābeklis ir piemērots oglekļa tērauda griešanai, savukārt slāpekli izmanto augstas kvalitātes nerūsējošā tērauda un alumīnija griešanai.
Vadības sistēma lāzera griešanai
Mūsdienu lāzera griešanas aprīkojums parasti ir aprīkots ar skaitliskās vadības (CNC) sistēmu, kas var sasniegt augstas precizitātes un automatizētu apstrādi. Vadības sistēmas galvenās funkcijas ir:
● Trajektorijas plānošana: precīzi kontrolējiet lāzera galvas kustības ceļu atbilstoši projektēšanas zīmējumiem.
● Jaudas regulēšana: pielāgojiet lāzera jaudu atbilstoši materiālam un griešanas biezumam.
● Fokusa pozīcijas kontrole: saglabājiet vislabāko griešanas efektu, izmantojot dinamisku fokusēšanas sistēmu.
Inteliģentu vadības sistēmu piemērošana ir ievērojami uzlabojusi lāzera griešanas precizitāti un efektivitāti.
Griešanas procesa veidošanās
Lāzera griešanu aizpilda ar sildīšanu pa punktiem un materiāla noņemšanu. Griešanas process ietver šādas darbības:
● Pīrsings: lāzera stars vispirms iesita nelielu caurumu uz materiāla virsmas.
● Slīpēšanas veidošanās veidojums: lāzera galva pārvietojas pa iestatīto celiņu un pakāpeniski pabeidz griešanu.
● Sagatavošanās pabeigšana: Pēc griešanas procesa pabeigšanas papildu gāze noņem atlikumu, veidojot gludu griešanas virsmu.
Iepazīstiniet ar lāzera griešanas mašīnas galvenajām sastāvdaļām
Lāzera ģenerators
Lāzera ģenerators ir lāzera griešanas mašīnas galvenā sastāvdaļa, kas ir atbildīga par augstas enerģijas lāzera staru radīšanu. Parastie lāzeru veidi ir šķiedru lāzeri, CO2 lāzeri un diska lāzeri. Starp tiem šķiedru lāzeriem ir priekšroka to augstajai efektivitātei, zemām uzturēšanas izmaksām un plašu lietojumu klāstu.
● Šķiedru lāzeri: piemēroti metāla griešanai, nodrošinot stabilu staru kvalitāti.
● CO2 lāzeri: piemēroti nemetāliskam materiāla griešanai ar ātru griešanas ātrumu.
● Diska lāzeri: piemēroti augstas precizitātes apstrādei ar spēcīgu pielāgošanās spēju.
Lāzera galva
Lāzera galva tiek izmantota, lai fokusētu lāzera staru, koncentrētu lāzera enerģiju uz materiāla virsmas un panāktu efektīvu griešanu. Lāzera galva parasti satur šādas galvenās sastāvdaļas:
● Objektīva fokusēšana: nodrošina, ka lāzera stars ir ļoti fokusēts, ietekmējot griešanas precizitāti.
● Aizsardzības objektīvs: novērš sārņu un putekļu piesārņošanu objektīvā, pagarinot aprīkojuma kalpošanas laiku.
● Automātiska fokusa funkcija: pielāgojiet fokusa attālumu, lai pielāgotos dažādu biezumu materiāliem un uzlabotu darba efektivitāti.
CNC sistēma
CNC sistēma ir lāzera griešanas mašīnas smadzenes, kontrolējot kustības trajektoriju un lāzera galvas griešanas parametrus. Augstas veiktspējas CNC sistēmas var sasniegt šādas funkcijas:
● Precīza ceļa plānošana: uzlabot griešanas precizitāti un samazināt materiālo atkritumu daudzumu.
● Vairāku asu saites kontrole: sarežģītu modeļu griešana.
● Lietotāja interfeisa optimizācija: ērti operatoriem, lai iestatītu parametrus un uzraudzītu.
Piedziņas sistēma
Piedziņas sistēma nosaka lāzera griešanas mašīnas kustības ātrumu un precizitāti. Parastās piedziņas sistēmas ietver:
● Servo motors: nodrošina augstas precizitātes kustības kontroli un ir piemērota ātrgaitas griešanai.
● Pašu motors: vienkārša struktūra, zemas izmaksas, piemērotas vidēja un maza ātruma griešanai.
● Lineārais motors: izmanto augstas dinamiskas reakcijas gadījumos, lai uzlabotu apstrādes efektivitāti.
Gultas struktūra
Gultas struktūra ir galvenā lāzera griešanas mašīnas atbalstīšanas sastāvdaļa, un tās stabilitāte tieši ietekmē griešanas efektu.
● Personu struktūra: spēcīga stingrība, piemērota lielas formāta apstrādei.
● Konsoles struktūra: piemērota mazu un vidēja lieluma materiālu griešanai.
● Honeycomb Workbench: samaziniet lāzera refleksiju un uzlabojiet apstrādes drošību.
Palīggāzes sistēma
Gāzes papildu sistēmu izmanto, lai uzlabotu griešanas kvalitāti. Parastās gāzes ir skābeklis, slāpeklis un saspiests gaiss.
● Skābeklis: paātrina metāla oksidāciju un palielina griešanas ātrumu.
● Slāpeklis: novērš materiāla oksidāciju un ir piemērots augstas kvalitātes griešanai.
● saspiests gaiss: ekonomisks un praktisks, piemērots plānas plāksnes griešanai.
Dzesēšanas sistēma
Dzesēšanas sistēma nodrošina lāzera ģeneratora un citu komponentu normālu darbību augstas temperatūras apstākļos.
● Ūdens dzesēšanas sistēma: plaši izmantota lieljaudas lāzera aprīkojumā ar ievērojamu dzesēšanas efektu.
● Gaisa dzesēšanas sistēma: piemērota mazam lāzera aprīkojumam ar vienkāršu struktūru un ērtu apkopi.
Dūmu un putekļu noņemšanas sistēma
Dūmu un putekļu noņemšanas sistēma ir svarīga darbības vides aizsardzības sastāvdaļa, kas var efektīvi noņemt dūmus un putekļus, kas rodas griešanas procesā.
● Filtra modulis: uztver smalkas daļiņas, lai aizsargātu vidi un cilvēku veselību.
● Izplūdes ierīce: nodrošina efektīvu ventilāciju un uztur darbnīcas gaisa kvalitāti.
Lāzera mašīnas pielietošana lāzera griešanas jomā
Efektīva metāla materiālu griešana
Lāzera griešanu plaši izmanto metāla materiālu apstrādē, īpaši tādiem metāliem kā nerūsējošā tērauda, alumīnija un vara, un tas var nodrošināt ļoti smalkas griešanas malas. Lāzera mašīna karsē metālu līdz augstai temperatūrai caur jaudīgu lāzera staru un ātri to izkausē un ar gaisa plūsmu izpūst izkausēto metālu, lai pabeigtu griešanu. Lāzera griešanai nav nepieciešama veidne, un tā var ātri radīt sarežģītu formu daļas, samazinot ražošanas izmaksas un laiku.
Nemetālisko materiālu griešana
Papildus metāliem lāzera mašīnas tiek plaši izmantotas arī nemetālisko materiālu griešanā. Lāzera griešana var precīzi sagriezt dažādus materiālus, piemēram, plastmasu, koku, ādu un papīru. Šajos nemetāliskajos materiālos lāzera griešana ne tikai nodrošina griešanas precizitāti, bet arī neizraisa materiāla deformāciju, un griešanas mala ir gluda, samazinot vajadzību pēc turpmākas apstrādes.
Precīza apstrāde un sarežģītu formu griešana
Lāzera griešanas tehnoloģija var sasniegt augstas precizitātes griešanu, īpaši detaļām, kurām nepieciešama sarežģīta kontūra. Piemēram, lāzera mašīnas var sagriezt līknes, apaļus caurumus, mikro caurumus un citas formas, kas ir piemērotas precizitātes elektronikas, mehānisko detaļu un dekoratīvo rakstu ražošanai. Lāzera mašīnu elastība padara to svarīgu pelējuma ražošanā, kosmosā, automobiļu un citās nozarēs.
