ЗерттеуЛазерлік кесу машиналарыКесу алаңындағы «Сиқырлы құрал»
I. Лазерлік генерацияның теориялық негіздері
Лазерлік кесу технологиясының теориялық шығу тегі 1916 жылы Альберт Эйнштейн ұсынған ынталандырылған сәулелену теориясынан бастау алады. Бұл теория материяны құрайтын атомдарда әртүрлі энергия деңгейлерінде әртүрлі бөлшектер (электрондар) таралғанын айтады. Жоғары энергия деңгейіндегі бөлшектер белгілі бір фотонмен қозған кезде, олар жоғары энергия деңгейінен төмен деңгейге ауысып, ынталандырушы жарықпен бірдей сипаттағы жарық шығарады. Белгілі бір жағдайларда әлсіз жарық күшті жарықты ынталандыруы мүмкін.—Бұл құбылыс стимуляцияланған сәулелену арқылы жарықтың күшеюі немесе қысқаша лазер деп аталады.
Лазерлердің төрт негізгі сипаттамасы бар: жоғары жарықтық, жоғары бағытталу, жоғары монохроматикалық және жоғары когеренттілік. Жоғары жарықтық тұрғысынан қатты денелі лазерлердің жарықтығы 10-ға дейін жетуі мүмкін.¹¹Вт/см²·Жоғары жарықтықты лазер сәулесі линзамен фокусталған кезде, ол фокустық нүктенің жанында мыңдаған градустан он мыңдаған градусқа дейін температураны тудырады, бұл барлық дерлік материалдарды өңдеуге мүмкіндік береді. Жоғары бағыттылық лазерге фокустау кезінде өте жоғары қуат тығыздығын сақтай отырып, ұзақ қашықтыққа тиімді жүруге мүмкіндік береді.—Лазерлік өңдеудің екі маңызды шарты. Жоғары монохроматикалық сәуленің ерекше қуат тығыздығына жету үшін дәл фокусталуын қамтамасыз етеді. Жоғары когеренттілік негізінен жарық толқынының әртүрлі бөліктері арасындағы фазалық байланысты сипаттайды.
Осы ерекше қасиеттерге сүйене отырып, лазерлер өнеркәсіптік өңдеуде және басқа да көптеген салаларда кеңінен қолданылды, бұл лазерлік кескіш машинаның ойлап табылуына әкелді.—лазер сәулесінің жылу энергиясын пайдаланып кесуді жүзеге асыратын құрылғы.
II. Кесудің нақты принциптері
Лазерлік кескіш машина материалдарды лазер сәулесін пайдаланып өңдейді. Ол кесуді жүзеге асыру үшін материалды жоғары энергиялы тығыздықтағы лазер сәулесі арқылы сублимация немесе балқу температурасынан жоғары қыздырады. Процесс келесі қадамдарды қамтиды:
Лазер генераторы арқылы лазер сәулесін генерациялауЛазер генераторы жоғары энергиялы, жоғары концентрацияланған лазер сәулесін шығарады. Кең таралған лазер түрлеріне CO2 жатады.₂лазерлер, талшықты лазерлер және қатты денелі лазерлер.
Лазер сәулесін бағыттау және фокустауЛинзалар немесе айна сияқты оптикалық компоненттер сәуле жолын басқарады, оны кішкентай аймаққа бағыттап, энергияны шоғырландыру үшін шағын диаметрлі нүктеге бағыттайды.
Лазер энергиясын материалға сіңіру Лазер сәулесі материал бетіне сәуле түсіргенде, материал лазер энергиясын сіңіреді. Жұтылу жылдамдығы материалдар бойынша әртүрлі болады; кейбір металдардың лазерді сіңіруі жоғары.
Материалды қыздыру, балқыту немесе булану Лазердің жоғары энергия тығыздығы материалды балқу немесе булану температурасына дейін тез қыздырады. Балқу немесе булану көп мөлшерде жылу тұтынатындықтан, кесу жүзеге асырылады.
Көмекші газды бүрку Кесу кезінде көмекші газдар (азот, оттегі, инертті газдар және т.б.) әдетте форсунка арқылы шығарылады. Бұл газдар кесу аймағын қорғайды, балқытылған материалды үрлеп жібереді және кесу жылдамдығын арттыруға көмектеседі.
Қозғалысты басқару жүйесіЛазерлік кескіш машиналар кескіш басын материал бетіндегі алдын ала белгіленген жол бойымен бағыттайтын қозғалысты басқару жүйесімен жабдықталған. Компьютерлік бағдарламаның басқаруымен күрделі пішіндерді дәл кесуге болады.
Лазерлік кесудің кең таралған әдістері
Лазерлік булану арқылы кесуМатериал кесу кезінде буланады. Жоғары энергиялы тығыздықтағы лазер сәулесі дайындаманы өте қысқа мерзімде қайнау температурасына дейін қыздырады, бұл керф жасау үшін тез бөлінетін буды түзеді. Бұл әдіс өте жоғары қуат пен қуат тығыздығын қажет етеді және негізінен қағаз, мата, ағаш, пластик және резеңке сияқты аса жұқа металдар мен металл емес материалдар үшін қолданылады.
Лазерлік балқыту кесу Лазер металды балқытылған күйге дейін қыздырады, содан кейін тотықтырмайтын газдар (Ar, He, N)₂және т.б.) сәулемен коаксиалды түрде жоғары қысыммен сұйық металды үрлеп, керф түзеді. Толық булану қажет емес болғандықтан, энергия шығыны булану кесуінің шамамен 10%-ын ғана құрайды. Ол тот баспайтын болат, титан, алюминий және олардың қорытпаларын қоса алғанда, тотықпайтын немесе реактивті металдарға жарамды.
Лазерлік оттегімен кесу (тотықтырғыш балқыма кесу) Окси-ацетиленмен кесуге ұқсас, лазер алдын ала қыздыру көзі ретінде әрекет етеді, ал оттегі немесе басқа реактивті газдар кесу ортасы ретінде қызмет етеді. Газ металлмен тотығу арқылы әрекеттесіп, үлкен жылу бөліп шығарады және балқытылған оксидтерді керф түзу үшін үрлейді. Экзотермиялық тотығу реакциясына байланысты энергияға деген қажеттілік балқыма кесудің тек 50%-ын құрайды, бұл әлдеқайда жоғары жылдамдықпен жүзеге асырылады. Ол көміртекті болат, титан болат және термиялық өңделген болат сияқты тотықтырылатын металдар үшін кеңінен қолданылады.
III. Лазерлік кесу машиналарының ерекше артықшылықтары
Кішкентай, жоғары энергиялы, жылдам қозғалатын лазерлік нүктенің арқасында лазерлік кескіштер ерекше дәлдікті қамтамасыз етеді. Кесу параллель және перпендикуляр бүйір қабырғалары бар тар, бұл жоғары өлшемді дәлдікті қамтамасыз етеді. Кесілген беті тегіс және тартымды, бетінің кедір-бұдырлығы небәрі бірнеше ондаған микрометр. Көптеген жағдайларда лазерлік кесу соңғы процесс ретінде қызмет етеді, бөлшектер қосымша өңдеусіз тікелей пайдалануға дайын болады.
Жылу әсер ететін аймақ (ЖАА) өте тар, бұл керфтің айналасындағы бастапқы материалдық қасиеттерді сақтайды және жылулық деформацияны азайтады. Керфтің көлденең қимасы стандартты тіктөртбұрышқа ұқсайды. Бұл дәлдік электроника өнеркәсібінде металл/пластик бөлшектерді, корпустарды және схемалық тақталарды өңдеу үшін өте маңызды.
2. Жоғары кесу тиімділігі
Лазерлік кесу лазерлік беріліс сипаттамаларына байланысты өте тиімді. Көптеген машиналар CNC басқару жүйелерін пайдаланады, бұл толық автоматтандыруға мүмкіндік береді. Операторларға тек CNC бағдарламаларын әртүрлі бөлшектер геометриясына бейімделу үшін өзгерту қажет, бұл 2D және 3D кесуді қолдайды. Ірі өндіріс зауыттарында бірнеше CNC жұмыс станциялары бір уақытта бірнеше бөлшектерді өңдей алады. Әртүрлі партиялар мен пішіндер үшін бағдарламаны жылдам ауыстыру күрделі құралдарды өзгерту мен реттеуді болдырмайды, бұл жаппай өндірістің тиімділігін айтарлықтай жақсартады.
3. Жылдам кесу жылдамдығы
Лазерлік кесу плазмалық кесу сияқты дәстүрлі әдістерге қарағанда, әсіресе жұқа парақтарға қарағанда айтарлықтай жылдам. Мысалы, кейбір өнеркәсіптік лазерлік кескіштер плазмалық кескіштерге қарағанда 300% жоғары жылдамдықпен жұмыс істейді. Қысқыш қажет емес болғандықтан, бекіту шығындары мен тиеу/түсіру уақыты үнемделеді, бұл жалпы өндірістік қуатты арттырады. Автокөлік өнеркәсібінде,жоғары қуатты талшықты лазерлік кескіштержоғары беріктіктегі болаттың тиімділігін бес есеге арттыра алады, өндіріс циклдарын қысқартады және нарықтағы бәсекеге қабілеттілікті арттырады.
4. Байланыссыз өңдеу
Лазерлік кесу жанаспайды, сондықтан кескіш басы ешқашан дайындамаға тимейді. Бұл құралдың тозуын болдырмайды; әртүрлі бөлшектер үшін саптамаларды ауыстырудың қажеті жоқ.—тек параметрлерді реттеу. Процесс төмен шу, минималды діріл және ластануды тудырмайды, бұл жайлы және экологиялық таза жұмыс ортасын жасайды. Сынғыш материалдар немесе жоғары дәлдіктегі компоненттер үшін жанаспайтын кесу бетінің зақымдануы мен деформациясының алдын алады, бұл өнімнің жоғары сапасы мен өнімділігін қамтамасыз етеді.
5. Кең ауқымды материалдық үйлесімділік
Лазерлік кескіштер көптеген материалдарды өңдейді: металдар, металл еместер, композиттер, былғары, ағаш және т.б. Бейімделу жылулық қасиеттерге және лазердің сіңірілуіне байланысты өзгереді:
Тот баспайтын болат, көміртекті болат және т.б. балқыту немесе оттегімен кесу арқылы тиімді кесіледі.
Пластмасса және ағаш сияқты металл емес материалдар булану арқылы кесуге өте қолайлы.
Композиттерді олардың сипаттамаларына сәйкес дәл кесуге болады.
Бұл әмбебаптық лазерлік кескіштерді өндіріс салаларында алмастырылмайтын етеді.
6. Оңай пайдалану
Қазіргі заманғы лазерлік кескіштеркомпьютерлік сандық басқару және қашықтан басқару мүмкіндігі бар. Кесу сызбаларын импорттағаннан кейін, машина қарапайым пернелерді басу арқылы автоматты түрде жұмыс істейді, бұл еңбек шығындарын азайтады. Көптеген модельдерде қолмен араласуды азайту үшін автоматты түрде тиеу/түсіру мүмкіндігі бар. Тіпті шағын шеберханаларда да операторлар қысқа мерзімді оқытудан кейін жүйені меңгере алады, бір адам бір уақытта бірнеше машинаны бақылай алады.
7. Пайдалану және техникалық қызмет көрсету шығындарының төмендігі
Лазерлік кескіштерді пайдалану және техникалық қызмет көрсету шығындары салыстырмалы түрде төмен. Техникалық қызмет көрсетуге аз уақыт жұмсалады, бұл өндіріске көбірек уақыт жұмсауға, өнімділікті жақсартуға және экономикалық пайдаға әкеледі.—әсіресе шағын және орта бизнес үшін пайдалы. Бастапқы инвестициялардың жоғары болуына қарамастан, жоғары тиімділік жаппай өндірісте бірлік өңдеу шығындарын төмендетеді, жалпы шығындардың бәсекеге қабілеттілігін арттырады және тұрақты дамуды қолдайды.
IV. Лазерлік кесу машиналарының негізгі құрылымы
1. Негізгі рамалық құрылым
Қонақ бөлмесі төсек пен жұмыс үстелінен тұрады.
Ашық төсек: Қарапайым құрылым, жұмыс бөлігін тиеу/түсіруге ыңғайлы, ұсақ бөлшектерге немесе ықшам орналасуларға жарамды.
Жабық төсек: Жоғары қаттылық, кесу күштеріне төтеп беру және тұрақтылық пен дәлдікті қамтамасыз ету үшін үлкен лазерлік кескіштерде кеңінен қолданылады.
Жұмыс үстелі дайындаманы тіреп тұрады, әдетте тірек ретінде бірнеше оймақ немесе шар қолданылады. Бүйірлік орналастыру және қысу құрылғылары кесу кезінде дәл туралауды және берік бекітуді қамтамасыз етеді, бұл кесу сапасына кепілдік береді.
2. Қуат жүйесі
Энергетикалық жүйе электр қозғалтқыштарын қуат көзі ретінде пайдаланады, электр энергиясын механикалық энергияға айналдырады. Шығыс білігі беріліс қораптары, белдіктер немесе шынжырлар сияқты беріліс компоненттеріне қосылады, қозғалатын бөлшектерге қозғаушы күш береді және процестің талаптарына сәйкес басқарылатын қозғалысты қамтамасыз етеді.
3. Беріліс жүйесі
CNC лазерлік кескіштері әдетте позициялау дәлдігі талаптарына сай болу үшін жартылай тұйықталған циклді басқару жүйесін қолданады (әдетте <0,05 мм/300 мм). Жалпы драйверлерге тұрақты немесе айнымалы ток серво қозғалтқыштары, әсіресе импульстік ені модуляцияланған (PWM) жылдамдықпен реттелетін жоғары инерциялы тұрақты ток қозғалтқыштары немесе сенімді қозғалыс үшін айнымалы ток серво қозғалтқыштары жатады. Қозғалтқыш шарлы бұрандаға тікелей қосылып, кесу алауының сырғымасын немесе жылжымалы жұмыс үстелін басқарады, бұл дәл позицияны басқаруға және жоғары сапалы кесуге қол жеткізуге мүмкіндік береді.
V. Лазерлік кесу машиналарының кең қолданылуы
1. Металл қаңылтырын өңдеу
Лазерлік кескіштер жоғары икемділігіне, күрделі пішіндерді және шағын және орташа партияларды тиімді өңдеуіне байланысты қаңылтыр металл бұйымдарын жасауда артықшылыққа ие. Қалыптар қажет емес; өңдеу нұсқаулары компьютер арқылы оңай бағдарламаланады және өзгертіледі. Артықшылықтарына жоғары жылдамдық, тар кесу, жоғары дәлдік, жақсы беткі кедір-бұдырлық, минималды HAZ және жанаспайтын кернеусіз өңдеу жатады. Олар жоғары қаттылықты, жоғары сынғыштықты және жоғары балқу температурасы бар заттарды қоса алғанда, барлық дерлік материалдарды кеседі. Бастапқы инвестиция жоғары болғанымен, жаппай өндіріс бірлік құнын төмендетеді. Толығымен жабық, төмен ластану және төмен шуылмен жұмыс істеу жұмыс ортасын жақсартады, саланы жаңғыртуға ықпал етеді.
2. Ауыл шаруашылығы техникасы
Ауыл шаруашылығын механикаландыру дамыған сайын, машиналар әртараптандырылып, автоматтандырылады, бұл металл парақтарының түрлерін көбейтеді және жаңарту циклдарын қысқартады. Дәстүрлі штамптау қалыптардың жоғары құнымен және төмен тиімділікпен шектеледі. Лазерлік кескіштер минималды термиялық деформациямен жоғары дәлдіктегі, жоғары жылдамдықты, жанаспайтын өңдеуді ұсынады. Қалыптардың болмауы шығындарды азайтады, ал бағдарламалық жасақтама парақтар мен түтіктерді кездейсоқ кесуге мүмкіндік береді, материалды пайдалануды барынша арттырады және өнімді әзірлеуді жеңілдетеді. Олар өндіріс шығындарын төмендетеді және ауыл шаруашылығы машиналары өнеркәсібін жаңғырту мен жаңартуды қолдайды.
3. Жарнама өндірісі
Жарнама индустриясы жоғары дәлдік пен бет сапасын талап етеді. Лазерлік кескіштер дәстүрлі жабдықтардың көптеген мәселелерін шешеді. Акрил сияқты материалдар үшін компьютерлік бағдарламалау материалдарды үнемдеу үшін орналасуды оңтайландырады. Жиектерін кесу тегіс және кейінгі өңдеуді қажет етпейді. Қалыпсыз жұмыс процестерді жеңілдетеді, шығындарды азайтады және нарықтың реакциясын жылдамдатады, бұл көп түрлі, көп партиялы өндіріс үшін өте қолайлы. Экологиялық таза, шуы аз және қалдықтары аз лазерлік кескіштер күрделі графика мен қаріптерді дәл шығарады, бұл шығармашылықты, тиімділікті және кірістілікті арттырады.
4. Киім өндірісі
Қолмен кесу кең таралған болып қала берсе де, автоматтандырылған лазерлік кесу қарқынды дамып келеді.
Үлгіні кесу: бір сатылы пішіндеу, жоғары тиімділік, жылдамдық және дәлдік үшін CAD бағдарламалық жасақтамасымен біріктірілген.
Матаны кесу: Кесу бөлімдерінде жоғары тиімділік пен дәлдікпен (матаның қалыңдығымен шектеледі) жиі қолданылады.
Шаблон жасау: Қолмен және бұрғылауға негізделген әдістерді алмастырады, жоғары жылдамдық, дәлдік, тұрақтылық және тікелей бағдарламалық үйлесімділік арқылы өндіріс уақытын қысқартады және сапаны жақсартады.
Жалпы алғанда, лазерлік кесу киім өнеркәсібінде жоғары тиімділік пен дәлдікті қамтамасыз етеді.
5. Ас үй ыдыстарын өндіру
Лазерлік кесу жылдамдық пен дәлдіктегі дәстүрлі әдістердің шектеулерін жеңеді. Ол әртүрлі ас үй ыдыстарының бөлшектерін тез кеседі және дәл күрделі пішіндер мен сәндік өрнектер жасайды, сыртқы келбетін және қосымша құндылығын жақсартады. Ол өсіп келе жатқан тұтынушылардың сұранысын қанағаттандыру үшін жекелендірілген және жекелендірілген өнімді әзірлеуді қолдайды. Тот баспайтын болаттан жасалған ыдыстарға, пышақтарға және басқа да металл/металл емес компоненттерге жарамды, бұл саладағы инновациялар мен әртараптандыруды ынталандырады.
6. Автокөлік өнеркәсібі
Лазерлік кескіштер автомобиль өндірісінде өте маңызды. Олар қозғалтқыш бөлшектері мен кузов рамалары сияқты компоненттер үшін жоғары дәлдікті қамтамасыз етеді, тар кесектермен, төмен қоқыстармен және ұя салу арқылы материалды жоғары пайдаланумен қамтамасыз етеді. Беткі кедір-бұдырлығының төмендігі ұнтақтаудан кейінгі шығынды азайтады. Кішкентай HAZ ферритті тот баспайтын болат пен жоғары беріктіктегі болатты қорғайды, дәнекерлеу сапасын жақсартады. Олар әртүрлі материалдарды (төмен көміртекті болат, тот баспайтын болат, алюминий қорытпасы) өңдейді және шағын партиялы, бір реттік қалыптауды қолдайды, ақылды автомобиль өндірісінде уақтылылық пен сапаны арттырады.
7. Фитнес жабдықтары
Лазерлік кескіштер фитнес жабдықтарында қолданылатын түтіктерді өңдеуге арналған жоғары икемділікті ұсынады. Олар белгіленген ұзындықтарды, бұрыштарды және арнайы пішінді саптамаларды дәл кеседі, құрастырудың сәйкестігін және тұрақтылығын жақсартады. Жоғары өңдеу тиімділігі өндіріс циклдарын қысқартады, бұл әртүрлі стильдер мен сипаттамаларға нарықтық сұранысқа жылдам жауап беруге мүмкіндік береді, өнімнің бәсекеге қабілеттілігін арттырады.
8. Аэроғарыш өнеркәсібі
Аэроғарыш өндірісіне қойылатын талаптар өте жоғары, ал лазерлік кесу ұшақтар мен зымыран компоненттерінде кеңінен қолданылады. Ол фюзеляж құрылымдары мен дәл бөлшектері үшін жоғары беріктікке ие, жеңіл авиациялық қорытпаларды жоғары дәлдікпен кесуге қол жеткізеді. Жанармай багының бөлшектері мен қозғалтқыш форсункалары сияқты күрделі, жоғары төзімді зымыран компоненттері үшін лазерлік кесу дәл жолды басқаруға және күрделі профильді өңдеуге мүмкіндік береді, бұл өнімділік пен қауіпсіздікті қамтамасыз етеді.
Жарияланған уақыты: 2026 жылғы 10 сәуір
