激光切割是將從激光器發(fā)射出的激光,經(jīng)光路系統(tǒng),聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面,使工件達(dá)到熔點(diǎn)或沸點(diǎn),同時(shí)與光束同軸的高壓氣體將熔化或氣化金屬吹走。隨著光束與工件相對(duì)位置的移動(dòng),最終使材料形成切縫,從而達(dá)到切割的目的。
激光切割加工是用不可見(jiàn)的光束代替了傳統(tǒng)的機(jī)械刀,具有精度高,切割快速,不局限于切割圖案限制,自動(dòng)排版節(jié)省材料,切口平滑,加工成本低等特點(diǎn),將逐漸改進(jìn)或取代于傳統(tǒng)的金屬切割工藝設(shè)備。激光刀頭的機(jī)械部分與工作無(wú)接觸,在工作中不會(huì)對(duì)工作表面造成劃傷;激光切割速度快,切口光滑平整,一般無(wú)需后續(xù)加工;切割熱影響區(qū)小,板材變形小,切縫窄(0.1mm~0.3mm);切口沒(méi)有機(jī)械應(yīng)力,無(wú)剪切毛刺;加工精度高,重復(fù)性好,不損傷材料表面;數(shù)控編程,可加工任意的平面圖,可以對(duì)幅面很大的整板切割,無(wú)需開(kāi)模具,經(jīng)濟(jì)省時(shí)。
激光設(shè)備作為一種新型的工具越來(lái)越成熟的運(yùn)用到各種行業(yè),包含激光切割機(jī)、激光雕刻機(jī)、激光打標(biāo)機(jī)、激光焊接機(jī)等。
激光切割機(jī)如何選購(gòu)?
1. 先要弄清楚自己企業(yè)的生產(chǎn)范圍、加工材料和切割多大厚度等,從而確定要采購(gòu)的設(shè)備的機(jī)型、幅面和數(shù)量,為后期的采購(gòu)工作做簡(jiǎn)單的鋪墊。激光切割機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域涉及手機(jī)、電腦、鈑金加工、金屬加工、電子、印刷、包裝、皮革、服裝、工業(yè)面料、廣告、工藝、家具、裝飾、醫(yī)療器械等眾多行業(yè)。市面上主流的是3015和2513,即3米乘以1.5米和2.5米乘以1.3,但是幅面這個(gè)其實(shí)不是問(wèn)題,一般公司都會(huì)配有很多種幅面供客戶(hù)選擇,可以定做。
2. 專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬解決或提供解決方案,同時(shí)也可以拿自己的材料到廠家進(jìn)打樣。
1)切割縫細(xì):激光切割的割縫一般在0.10mm-0.20mm;
2)切割面光滑:激光切割的切割面有無(wú)毛刺法;一般來(lái)說(shuō),YAG激光切割機(jī)多少都有點(diǎn)毛刺,主要由切割厚度和使用氣體來(lái)決定的。一般3mm以下是沒(méi)有毛刺的,氣體是氮?dú)庑Ч詈茫鯕庑Ч浯?,空氣效果最差。光纖激光切割機(jī)毛刺最少或沒(méi)有,切割面非常光滑,速度也很快。
3)看材料的變形:材料的變形非常小
4)功率的大?。罕热绻S多數(shù)都是切割6mm以下的金屬板材,就沒(méi)必要買(mǎi)大功率的激光切割機(jī),500W的光纖激光切割機(jī)即可滿足生產(chǎn)需求,如果生產(chǎn)量較大,擔(dān)心500W效率不如大功率激光切割機(jī),最好的選擇是購(gòu)買(mǎi)兩臺(tái)或者更多的中小功率的激光切割機(jī),這樣在控制成本上,提高效益上對(duì)廠家都有幫助。
5)激光切割的核心部位:激光器和激光頭,是進(jìn)口的還是國(guó)產(chǎn)的,進(jìn)口激光器一般的用的IPG的較多,國(guó)產(chǎn)的一般是銳科的較多,同時(shí),激光切割的其它配件也要注意,如電機(jī)是不是進(jìn)口伺服電機(jī),導(dǎo)軌,床身等等,因?yàn)樗鼈冊(cè)谝欢ǔ潭壬嫌绊懼鴻C(jī)器的切割精度。特別需要注意的一點(diǎn)是激光切割機(jī)的冷卻系統(tǒng)——冷卻柜,很多公司直接用家用空調(diào)來(lái)冷卻,那樣的效果其實(shí)大家都清楚,非常不好,最好的辦法是使用工業(yè)專(zhuān)用空調(diào),專(zhuān)機(jī)專(zhuān)用,才能達(dá)到最好效果。
3. 任何一臺(tái)設(shè)備在使用過(guò)程中都會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞,那么在損壞后進(jìn)行維修而言,維修是否及時(shí)與收費(fèi)高低也就成為了需要考慮的問(wèn)題。所以在購(gòu)買(mǎi)是要通過(guò)多種渠道了解企業(yè)的售后服務(wù)問(wèn)題了,比如說(shuō)維修收費(fèi)是否合理等等。
激光切割機(jī)的性能特點(diǎn)及行業(yè)應(yīng)用
隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟,激光設(shè)備已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)中,如激光打標(biāo)機(jī)、激光焊接機(jī)、激光打孔機(jī)及激光切割機(jī)等等,特別是數(shù)控激光切割機(jī)械設(shè)備在最近幾年內(nèi)飛速發(fā)展,被廣泛應(yīng)用在鈑金、五金制品、鋼結(jié)構(gòu)、精密機(jī)械、汽車(chē)配件、眼鏡、首飾、銘牌、廣告、工藝品、電子、玩具、包裝等行業(yè)。數(shù)控激光切割機(jī)相比其他切割設(shè)備的顯著優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1、切割速度快,切割質(zhì)量好,精度高:
2、切縫窄,切割面光滑,不損傷工件;
3、不受工件形狀的影響,不受被切材料的硬度影響;
4、除對(duì)金屬材質(zhì)進(jìn)行加工外,還可以對(duì)非金屬進(jìn)行切割加工;
5、節(jié)約模具投資,節(jié)省材料,更有效的節(jié)省成本;
6、操作簡(jiǎn)單,安全,性能穩(wěn)定,提高新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度,具有廣泛的適應(yīng)性和靈活性。
數(shù)控金屬激光切割設(shè)備機(jī)架是該激光設(shè)備最主要的部件,不僅絕大多數(shù)零部件都安裝于機(jī)架上,而且還要承受工作臺(tái)重力以及加、減速過(guò)程中的全部慣性沖擊載荷。
數(shù)控金屬激光切割機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)與研發(fā)工作主要包括:
1、確定數(shù)控激光切割設(shè)備在各種工況及環(huán)境下快速、高精度、穩(wěn)定運(yùn)行的條件。
2、根據(jù)功能性要求確定機(jī)架的結(jié)構(gòu)、參數(shù),結(jié)合激光切割機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立起相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型。
3、研究機(jī)架的結(jié)構(gòu)、參數(shù)對(duì)機(jī)架的靜、動(dòng)態(tài)剛度及熱穩(wěn)定性的影響,并為機(jī)架設(shè)計(jì)提供理論根據(jù)。
4、確定機(jī)架與其他部件間的相互耦合關(guān)系。
因此,在數(shù)控金屬切割機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)中如何合理布置金屬,減輕自重,提高機(jī)身剛度,降低溫度變化對(duì)精度的影響,是設(shè)計(jì)過(guò)程中需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。
在數(shù)控金屬激光切割機(jī)實(shí)際電路中,模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間有一個(gè)強(qiáng)電干擾的問(wèn)題。光電隔離電路的作用是在電隔離的情況下,以光為煤介傳送信號(hào),對(duì)輸入和輸出電路可以進(jìn)行隔離.因而能有效地抑制系統(tǒng)噪聲,消除接地回路的干擾,有響應(yīng)速度較快、壽命長(zhǎng)、體積小耐沖擊等好處,使其在強(qiáng)-弱電接口,特別是在微機(jī)系統(tǒng)的前向和后向通道中獲得廣泛應(yīng)用。
光電耦合器具有三個(gè)特點(diǎn):
1、信號(hào)傳遞采取電-光-電的形式,發(fā)光部分和受光部分不接觸,能夠避免輸出端對(duì)輸入端可能產(chǎn)生的反饋和干擾;
2、抑制噪聲干擾能力強(qiáng);
3、具有耐用、可靠性高和速度快等優(yōu)點(diǎn),響應(yīng)時(shí)間一般為數(shù)以?xún)?nèi),高速型光電耦合器的響應(yīng)時(shí)間有的甚至小于10ns。
故在數(shù)控激光切割機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該注意輸入信號(hào)電路與單片機(jī)連接時(shí)的隔離。在這里,采用光電耦合是最常用的方法。
在工業(yè)制造系統(tǒng)占有份量很重的金屬加工業(yè),許多金屬材料,不管它是什么樣的硬度,都可以進(jìn)行無(wú)變形切割。當(dāng)然,對(duì)高反射率材料,如金、銀、銅和鋁合金,它們也是好的傳熱導(dǎo)體,因此激光切割機(jī)很困難,甚至不能切割。
盡管激光切割機(jī)技術(shù)具體明顯的巨大優(yōu)勢(shì),但是作為高新科技設(shè)備,要使用激光切割機(jī)達(dá)到理想的切割加工效果,也必須掌握其加工技術(shù)參數(shù)與操作流程。特別在金屬激光切割機(jī)切割加工過(guò)程中,要選擇合適的切割速度,否則可能會(huì)造成幾種不良的切割結(jié)果,主要表現(xiàn)在如下:
1、當(dāng)激光切割速度太快時(shí),會(huì)造成如下不良結(jié)果:
①法切割,火花亂噴;
②造成切割面呈現(xiàn)斜條紋路,且下半部產(chǎn)生熔漬;
③造成整個(gè)斷面較粗,但無(wú)熔漬產(chǎn)生;
2、相反,當(dāng)激光切割速度太慢,又會(huì)造成:
①造成過(guò)熔狀況,切割面較粗糙。
②切縫變寬,在尖角部位整個(gè)溶化。
③影響切割效率。
所以,為了使激光切割機(jī)設(shè)備更好的發(fā)揮其切割功能,可以從激光設(shè)備切割火花來(lái)判斷進(jìn)給速度是否合適:
1、如果火花由上往下擴(kuò)散,則表明切割速度恰當(dāng);
2、如果火花向后傾斜時(shí),則表明進(jìn)給速度太快;
3、如果火花呈現(xiàn)不擴(kuò)散且少,凝聚在一起,則表明速度太慢。
大多數(shù)有機(jī)與無(wú)機(jī)材料都可以用激光切割機(jī)。激光切割技術(shù)相比其他傳統(tǒng)的切割方式具有無(wú)法比擬的明顯優(yōu)勢(shì)。激光切割機(jī)不但具有切縫窄,工件變形小的主要特性而且激光切割具有速度快、效率高、成本低、操作安全、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。
近年來(lái),隨著大功率激光器的飛速改進(jìn)和發(fā)展,其在工業(yè)中的應(yīng)用從最初只用于小的或者微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工發(fā)展到廣泛用來(lái)進(jìn)行大結(jié)構(gòu)件的加工,越來(lái)越受到人們的關(guān)注和認(rèn)可并普遍應(yīng)用于機(jī)械制造、航空航天、汽車(chē)工業(yè)、粉末冶金、生物醫(yī)學(xué)微電子行業(yè)等工業(yè)界領(lǐng)域。其中薄板的激光焊接主要應(yīng)用于航空航天工業(yè)和汽車(chē)制造業(yè)。
長(zhǎng)久以來(lái),飛機(jī)結(jié)構(gòu)件之間的連接一直采用落后的鉚接工藝,主要原因是飛機(jī)結(jié)構(gòu)采用的鋁合金材料是熱處理高強(qiáng)化鋁合金,一經(jīng)熔焊后,熱處理強(qiáng)化效果就會(huì)喪失,而且晶間裂紋難以避免。因此,普通氬弧焊等熔焊方法在飛機(jī)制造中的應(yīng)用成為禁區(qū)。另一方面,在80年代初,鋁及其合金的激光加工十分困難,被認(rèn)為是不可能的。主要是由于鋁合金存在對(duì)10.6mm波長(zhǎng)激光的高反射和自身的高導(dǎo)熱性。在當(dāng)時(shí),激光加工主要使用波長(zhǎng)為10.6mm的CO2激光器,而鋁對(duì)CO2激光的反射率高達(dá)97%,通常作為反射鏡使用。但是,激光加工的優(yōu)越性又極大地吸引著從事激光材料加工的科研工作者。他們?yōu)榇烁冻隽舜罅康臅r(shí)間和精力來(lái)研究鋁合金激光加工的可能性。
目前,高強(qiáng)鋁合金激光焊接成果已經(jīng)成功應(yīng)用于歐洲空中客車(chē)公司飛機(jī)制造中,其鋁合金內(nèi)隔板均采用激光加工,實(shí)現(xiàn)了激光焊接取代傳統(tǒng)鉚接工藝。激光焊接技術(shù)的采用,大大地簡(jiǎn)化了飛機(jī)機(jī)身的制造工藝,使機(jī)身重量減輕18%,成本下降21.4%~24.3%,被認(rèn)為是飛機(jī)制造業(yè)的一次技術(shù)大革命。
TruLaser 3030 | TruLaser 3040 | |
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尺寸 | ||
長(zhǎng)度 | 9300 mm | 12000 mm |
寬度 | 4700 mm | 5300 mm |
高度 | 2200 mm | 2200 mm |
最大速度 | ||
同步 | 140 m/min | 140 m/min |
工作區(qū) | ||
X 軸 | 3000 mm | 4000 mm |
Y 軸 | 1500 mm | 2000 mm |
最大工件重量 | 900 kg | 1700 kg |
激光器專(zhuān)用數(shù)據(jù) - TRUFLOW 3200 | ||
最大激光功率 | 3200 W | 3200 W |
最大結(jié)構(gòu)鋼板材厚度 | 20 mm | 20 mm |
最大不銹鋼板材厚度 | 12.7 mm | 12.7 mm |
最大鋁板材厚度 | 8 mm | 8 mm |
激光器專(zhuān)用數(shù)據(jù) - TRUFLOW 4000 | ||
最大激光功率 | 4000 W | 4000 W |
最大結(jié)構(gòu)鋼板材厚度 | 20 mm | 20 mm |
最大不銹鋼板材厚度 | 15 mm | 15 mm |
最大鋁板材厚度 | 10 mm | 10 mm |
激光器專(zhuān)用數(shù)據(jù) - TRUFLOW 5000 | ||
最大激光功率 | 5000 W | 5000 W |
最大結(jié)構(gòu)鋼板材厚度 | 25 mm | 25 mm |
最大不銹鋼板材厚度 | 20 mm | 20 mm |
最大鋁板材厚度 | 12.7 mm | 12.7 mm |
激光器專(zhuān)用數(shù)據(jù) - TRUFLOW 6000 | ||
最大激光功率 | 6000 W | 6000 W |
最大結(jié)構(gòu)鋼板材厚度 | 25 mm | 25 mm |
最大不銹鋼板材厚度 | 25 mm | 25 mm |
最大鋁板材厚度 | 16 mm | 16 mm |
消耗量 | ||
生產(chǎn)中的平均功率消耗 - TRUFLOW 3200 | 29 kW | 29 kW |
生產(chǎn)中的平均功率消耗 - TRUFLOW 4000 | 31 kW | 31 kW |
生產(chǎn)中的平均功率消耗 - TRUFLOW 5000 | 35 kW | 35 kW |
生產(chǎn)中的平均功率消耗 - TRUFLOW 6000 | 38 kW | 38 kW |