Fondamantal Koupe Lazè ak Sistèm Pwosesis li a —Ekipman Koupe Lazè

II. Konpozisyon Ekipman Koupe Lazè

2.1 Konpozan ak Prensip Fonksyònman Machin Koupe Lazè

Yon machin koupe lazè konsiste de yon emetè lazè, yon tèt koupe, yon asanblaj transmisyon gwo bout bwa, yon tab travay machin zouti, yon sistèm kontwòl nimerik (NC), yon òdinatè (materyèl ak lojisyèl), yon refwadisè, yon silenn gaz pwoteksyon, yon kolektè pousyè, ak yon seche lè.

Jeneratè Lazè

Jeneratè lazè a se yon aparèy ki pwodui sous limyè lazè. Pou aplikasyon koupe lazè, pifò machin yo adopte lazè gaz CO₂ ki prezante yon gwo efikasite konvèsyon elektwo-optik ak yon gwo pwodiksyon pouvwa, eksepte pou kèk ka kote yo itilize lazè solid YAG. Se pa tout lazè ki apwopriye pou koupe, paske koupe lazè enpoze egzijans strik sou kalite gwo bout bwa a.
Tèt koupe

Li sitou gen ladan l konpozan tankou yon bouch, yon lantiy konsantre, ak yon sistèm swivi konsantre.

Aparèy kondwi tèt koupe a itilize pou kondwi tèt koupe a pou l deplase sou aks Z a dapre pwogram predefini yo. Li konsiste de yon motè sèrvo ak pati transmisyon tankou vis plon oswa angrenaj.

(1) Bouch: Gen twa kalite prensipal bouch: kalite paralèl, kalite konvèjan, ak kalite konik.

(2) Lantiy Fokalizasyon: Pou fè koupe lè l sèvi avèk enèji reyon lazè, reyon orijinal lazè a ki emèt la dwe konsantre atravè yon lantiy pou fòme yon tach limyè ki gen yon dansite enèji ki wo. Lantiy longè fokal mwayen ak long yo apwopriye pou koupe plak epè epi yo gen mwens egzijans pou estabilite espasman sistèm swivi a. Lantiy longè fokal kout yo sèlman apwopriye pou koupe plak mens anba 3 mm; yo gen egzijans strik pou estabilite espasman sistèm swivi a men yo ka diminye anpil puisans pwodiksyon lazè ki nesesè a.

(3) Sistèm Suivi: Sistèm swivi konsantrasyon yon machin koupe lazè jeneralman konsiste de yon tèt koupe konsantrasyon ak yon sistèm detèktè swivi. Tèt koupe a entegre fonksyon gid ak konsantrasyon reyon, refwadisman dlo, soufle gaz, ak ajisteman mekanik.

Capteur a konpoze de eleman deteksyon ak yon inite kontwòl anplifikasyon. Sistèm swivi yo varye nèt selon kalite eleman deteksyon yo. Gen de kalite prensipal ki disponib: youn se sistèm swivi capteur kapasitif la, ke yo rele tou sistèm swivi san kontak; lòt la se sistèm swivi capteur endiktif la, ke yo rele tou sistèm swivi kontak.
Asanble Transmisyon Gwo Travès

Chemen Optik Ekstèn: Miwa refleksyon yo itilize pou gide reyon lazè a nan direksyon ki nesesè a. Pou anpeche fonksyònman ki pa kòrèk nan chemen reyon an, tout miwa refleksyon yo pwoteje pa plak pwotèj, epi yo entwodui gaz pwoteksyon pwòp anba presyon pozitif pou kenbe miwa yo pwòp kont kontaminasyon. Yon lantiy pèfòmans segondè ka konsantre yon reyon ki pa divèjan nan yon pwen enfini piti. Yon lantiy ki gen yon longè fokal 5.0 pous souvan itilize, alòske yon lantiy 7.5 pous sèlman aplikab pou koupe materyèl ki pi epè pase 12 mm.
Tab travay machin zouti

Kò Machin Prensipal la: Seksyon machin zouti amachin koupe lazèse pati mekanik ki reyalize mouvman aks X, Y, ak Z yo, ki gen ladan platfòm travay koupe a.
Sistèm Kontwòl Nimerik

Sistèm NC a kontwole machin zouti a pou reyalize mouvman aks X, Y, ak Z epi li kontwole puisans pwodiksyon lazè a an menm tan.
Sistèm Refwadisman

Inite Refwadisman: Li itilize pou refwadi dèlko lazè a. Yon lazè se yon aparèy ki konvèti enèji elektrik an enèji limyè. Pa egzanp, efikasite konvèsyon yon lazè gaz CO₂ jeneralman se 20%, epi rès enèji a konvèti an chalè. Dlo refwadisman an retire chalè anplis pou kenbe fonksyònman nòmal dèlko lazè a. Inite refwadisman an refwadi tou miwa chemen optik ekstèn yo ak lantiy konsantrasyon zouti machin nan, sa ki asire yon kalite transmisyon reyon ki estab epi anpeche efektivman defòmasyon oswa fann lantiy akòz surchof.
Silenn gaz

Silenn gaz yo gen ladan silenn mwayen k ap travay ak silenn gaz oksilyè pou machin koupe lazè a, ki itilize pou konplete gaz endistriyèl pou osilasyon lazè epi bay gaz oksilyè pou tèt koupe a.
Sistèm Retire Pousyè

Li ekstrè lafimen ak pousyè ki pwodui pandan pwosesis la epi li fè tretman filtraj pou asire ke emisyon gaz echapman yo satisfè estanda pwoteksyon anviwònman an.
Seche rad ak filtè refwadisman lè a

Li bay lè pwòp e sèk nan dèlko lazè a ak chemen reyon an, pou kenbe fonksyònman nòmal chemen reyon an ak miwa refleksyon yo.

2.2 Koupe Torch pou Koupe Lazè

Dyagram estriktirèl yon flanbo pou koupe lazè montre anba a. Li konpoze prensipalman de yon kò flanbo, yon lantiy konsantrasyon, yon miwa refleksyon, ak yon bouch gaz oksilyè. Pandan koupe lazè, flanbo a dwe satisfè kondisyon sa yo:

① Flanbo a ka ejete yon koule gaz ase.

② Direksyon ejeksyon gaz ki andedan flanbo a dwe koaksiyal ak aks optik miwa reflektif la.

③ Ou ka ajiste distans fokal flach la fasilman.

④ Pandan koupe a, vapè metal la ak espre ki soti nan metal koupe a pa dwe domaje miwa reflektif la.

Mouvman flanbo koupe a ajiste pa yon sistèm mouvman NC. Gen twa senaryo pou mouvman relatif ant flanbo koupe a ak pyès travay la:

① Flanbo a rete fiks pandan pyès travay la ap deplase sou tab travay la — sitou apwopriye pou pyès ki piti.

② Materyèl la rete fiks pandan flanbo a ap deplase.

③ Tou de flanbo a ak tab travay la deplase an menm tan.

2.2.1 Tèt Koupe

Tèt koupe lazè a sitiye nan fen sistèm transmisyon gwo bout bwa a, li gen ladan yon lantiy konsantre ak yon bouch koupe.

Lantiy fokal yo klase prensipalman pa longè fokal. Pifò ekipman koupe lazè ekipe ak plizyè tèt koupe ak diferan longè fokal. Si nou pran koupe lazè CO₂ kòm egzanp, longè fokal komen yo se 127 mm (5 pous) ak 190 mm (7.5 pous). Yon lantiy ki gen yon longè fokal kout pwodui yon ti tach fokal ak yon pwofondè fokal kout, sa ki fezab pou diminye lajè kerf la epi reyalize koupe ki pi rafine. Yon lantiy ki gen yon longè fokal long bay yon tach fokal ki pi gwo ak yon pwofondè fokal ki pi long. Konpare ak lantiy ki gen yon longè fokal kout, lantiy ki gen yon longè fokal long ka bay yon reyon konsantre ak yon dansite enèji lazè ki sifizan pou trete materyèl toupre pwen fokal la. Se poutèt sa, lantiy ki gen yon longè fokal kout yo sitou itilize pou koupe presizyon plak mens, alòske lantiy ki gen yon longè fokal long yo nesesè pou materyèl ki pi epè pou jwenn yon pwofondè fokal adekwa, pou asire yon varyasyon minimòm nan dyamèt tach la ak yon dansite puisans sifizan nan seri epesè koupe a.

Lantiy konsantrasyon yo itilize pou konsantre reyon lazè paralèl ki ensidan nan flanbo koupe a, pou reyalize yon gwosè tach ki pi piti ak yon dansite puisans ki pi wo. Lantiy yo fèt ak materyèl ki ka transmèt longèdonn lazè a. Vè optik la souvan itilize pou lazè solid-state, alòske materyèl tankou ZnSe, GaAs, ak Ge yo adopte pou lazè gaz CO₂ (piske vè òdinè pa transparan pou reyon lazè CO₂), pami yo ZnSe se pi lajman itilize a.

Pou koupe lazè, li enpòtan pou minimize dyamèt pwen fokal la pou ogmante dansite puisans lan epi pèmèt koupe rapid. Sepandan, yon longè fokal lantiy ki pi kout lakòz yon pwofondè fokal ki pi piti, sa ki fè li difisil pou reyalize yon sifas koupe pèpandikilè lè w ap koupe plak epè. Anplis de sa, yon longè fokal ki pi kout diminye distans ki genyen ant lantiy la ak pyès la, sa ki ogmante risk pou lantiy la kontamine pa likid fonn pandan koupe a epi afekte operasyon nòmal li. Se poutèt sa, yo ta dwe detèmine longè fokal ki apwopriye a an detay ki baze sou faktè tankou epesè koupe a ak egzijans kalite koupe a.

2.2.2 Miwa refleksyon

Fonksyon miwa reflektif la se chanje direksyon reyon lazè a emèt la. Pou reyon lazè solid yo, yo ka itilize miwa reflektif ki fèt ak vè optik. Okontrè, miwa reflektif nan aparèy koupe lazè gaz CO₂ yo anjeneral fèt ak kwiv oswa metal ki gen gwo reflektivite. Pou anpeche domaj ki koze pa surchof akòz iradyasyon lazè pandan operasyon, miwa reflektif yo tipikman refwadi ak dlo.

2.2.3 Bouch

Yo itilize bouch la pou flite gaz oksilyè nan zòn koupe a, epi estrikti li gen yon sèten enpak sou efikasite ak kalite koupe a. Figi 4.11 montre fòm bouch komen pou koupe lazè; fòm orifis bouch yo gen ladan yo kalite silendrik, konik, ak konvèjan-divèjan.

Jeneralman, yo chwazi bouch la atravè tès ki baze sou materyèl la ak epesè pyès la, ansanm ak presyon gaz oksilyè a. Koupe lazè anjeneral itilize bouch koaksiyal (kote koule gaz la koaksiyal ak aks optik la). Si koule gaz la ak reyon lazè a pa koaksiyal, gen anpil chans pou gen twòp ekla pandan koupe a. Miray enteryè orifis bouch la ta dwe lis pou asire yon koule gaz san obstak epi evite tibilans ki ka afekte kalite koupe a. Pou asire estabilite koupe a, yo ta dwe minimize distans ki genyen ant fas bout bouch la ak sifas pyès la, tipikman ant 0.5 mm ak 2.0 mm. Dyamèt orifis bouch la dwe pèmèt reyon lazè a pase san pwoblèm, pou anpeche reyon an touche miray enteryè orifis la. Plis dyamèt orifis la piti, se plis li difisil pou kolime reyon an. Pou yon presyon gaz oksilyè bay, gen yon seri optimal dyamèt orifis bouch. Yon orifis ki twò piti oswa twò gwo ap anpeche retire pwodwi fonn yo nan koupe a epi afekte vitès koupe a.

Enfliyans dyamèt orifis bouch la sou vitès koupe anba yon puisans lazè fiks ak yon presyon gaz oksilyè yo montre nan Figi 4.12 ak 4.13. Nou ka wè ke gen yon dyamèt orifis bouch optimal ki rive nan vitès koupe maksimòm nan. Valè optimal sa a se apeprè 1.5 mm kèlkeswa si yo itilize oksijèn oswa agon kòm gaz oksilyè a.

Tès sou koupe lazè alyaj di (ki difisil pou koupe) montre ke dyamèt orifis bouch optimal la trè pre rezilta ki anwo yo, jan yo montre nan Figi 4.14. Dyamèt orifis bouch la afekte tou lajè kerf la ak lajè zòn ki afekte pa chalè a (HAZ). Jan yo montre nan Figi 4.15, avèk ogmantasyon dyamèt orifis bouch la, lajè kerf la ogmante pandan lajè HAZ la retresi. Rezon prensipal pou retresi HAZ la se efè refwadisman amelyore koule gaz oksilyè a sou materyèl debaz la nan zòn koupe a.

2.3 Paramèt Ekipman Koupe Lazè

2.3.1 Ekipman Koupe ki Fonksyone ak Flanbo

Nan ekipman koupe ki mache ak flanbo, flanbo koupe a monte sou yon gantry mobil epi li deplase orizontalman sou travès gantry a (aks Y). Gantry a kondwi flanbo a pou l deplase sou aks X la, pandan pyès la fiks sou tab travay la. Piske lazè a ak flanbo koupe a ranje separeman, karakteristik transmisyon lazè a, paralelis sou direksyon eskanè travès la, ak estabilite miwa refleksyon yo tout afekte pandan pwosesis koupe a.

Ekipman koupe ki mache ak flanbo ka trete gwo pyès travay. Li okipe yon sifas relativman piti pou zòn pwodiksyon koupe a epi li ka fasil pou entegre ak lòt ekipman pou fòme yon liy pwodiksyon. Sepandan, presizyon pozisyonman li se sèlman ±0.04 mm.

Estrikti tipik ekipman koupe ki mache ak flanbo a parèt nan Figi 4.19. Yo adopte yon machin koupe lazè CO₂ kontinyèl, ak yon distans ant lazè a ak flanbo a ki se 18 m. Pou asire ke chanjman nan dyamèt gwo bout bwa a sou distans transmisyon sa a pa entèfere ak operasyon koupe yo, yo dwe byen konsepsyone konbinezon miwa osilatè yo.

Prensipal paramèt teknik ekipman koupe ki mache ak flanbo yo se jan sa a:

Pwisans Sòti Lazè: 1.5 kW (yon sèl mòd), 3 kW (milti-mòd)
Kous flanbo: Aks X 6.2 m, Aks Y 2.6 m
Vitès kondwi: 0–10 m/min (reglabl)
Kous flotan aks Z flach la: 150 mm
Vitès ajisteman aks Z flanbo a: 300 mm/min
Gwosè Maksimòm Plak Asye Trete: 12 mm × 2400 mm × 6000 mm
Sistèm Kontwòl: Mòd Kontwòl NC Entegre

2.3.2 Ekipman Koupe ki Kondwi pa Tablo XY

Nan ekipman koupe ki mache ak tab XY a, flanbo koupe a fiks sou ankadreman an, epi yo mete pyès la sou tab koupe a. Tab koupe a deplase sou aks X ak Y yo dapre kòmandman NC yo, ak yon vitès kondwi reglabl ki tipikman varye ant 0-1 m/min oswa 0-5 m/min. Piske flanbo koupe a rete estasyonè parapò ak pyès la, li minimize enpak sou aliyman ak santraj reyon lazè a pandan pwosesis koupe a, sa ki asire yon pèfòmans koupe inifòm ak ki estab. Lè li ekipe ak yon ti tab koupe ki gen yon presizyon mekanik ki wo, machin nan rive nan yon presizyon pozisyonman ±0.01 mm akekselan presizyon koupe, sa ki fè li patikilyèman apwopriye pou koupe presizyon ti konpozan yo. Anplis de sa, pi gwo tab koupe ak yon kou aks X 2300–2400 mm ak yon kou aks Y 1200–1300 mm disponib pou trete pyès ki gen gwo gwosè.

Paramèt teknik prensipal ekipman koupe ki mache ak tab XY yo se jan sa a:

Sous Lazè: Lazè gaz CO₂ (tip tib dwat semi-fèmen)
Alimantasyon Lazè: Vòltaj Antre 200 VAC; Vòltaj Sòti 0–30 kV; Kouran Sòti Maksimòm 100 mA
Puisans Sòti Lazè: 550 W
Koupe Tablo Koupe: Aks X 2300 mm, Aks Y 1300 mm
Vitès Kondwi Tab Koupe a (Ajistab pa etap): 0.4–5.0 m/min, 0.2–2.5 m/min, 0.1–1.3 m/min, 0.05–0.6 m/min
Kous flotan aks Z flach la: 180 mm
Gwosè Maksimòm Plak Trete a: 6 mm × 1300 mm × 2300 mm
Sistèm Kontwòl: Mòd Kontwòl Nimerik (NC)

2.3.3 Ekipman Koupe Doub-Kondwi (Torch & Tab)

Ekipman koupe doub motè a (tòch ak tab) tonbe nan mitan machin koupe ki mache ak tòch ak machin koupe ki mache ak tab XY yo nan konsepsyon. Tòch koupe a monte sou yon gantry epi li deplase orizontalman sou travès gantry a (aks Y), pandan ke tab koupe a kondwi longitudinalman. Konsepsyon ibrid sa a konbine avantaj presizyon koupe segondè ak efikasite ekonomize espas. Avèk yon presizyon pozisyonman ±0.01 mm ak yon seri vitès koupe reglabl 0-20 m/min, li se youn nan machin koupe ki pi itilize sou mache a. Modèl ki pi gwo nan machin sa a ofri yon kou aks Y 2000 mm ak yon kou aks X 6000 mm, sa ki pèmèt koupe pyès ki gen gwo gwosè.

Osilatè lazè a monte sou gantri a akote flanbo koupe a. Konfigirasyon sa a bay yon presizyon eksepsyonèl lè w ap koupe twou sikilè. Machin nan genyen tou yon efikasite pwodiksyon ki wo: li ka koupe 46 twou sikilè (10 mm an dyamèt) pa minit sou yon plak asye 1 mm epesè.

2.3.4 Ekipman Koupe Entegre

Nan yonmachin koupe entegre, sous lazè a enstale sou ankadreman an epi li deplase longitudinalman avèk li, pandan ke flanbo koupe a entegre ak mekanis kondwi li pou deplase orizontalman sou travès ankadreman an. Machin nan itilize kontwòl nimerik pou koupe konpozan divès fòm. Pou konpanse varyasyon longè chemen optik ki koze pa mouvman orizontal flanbo koupe a, anjeneral yo ekipe ak yon modil ajisteman longè chemen optik. Modil sa a asire yon reyon lazè omojèn nan zòn koupe a epi li kenbe yon kalite sifas koupe ki konsistan.

Dat piblikasyon: 17 Desanm 2025

Fondamantal Koupe Lazè ak Sistèm Pwosesis li a — Ekipman Koupe Lazè