Lāzera griešanas tehnoloģijai jābūt pazīstamai visiem. Lāzera griešanas tehnoloģija ir apstrādes metode, kas precīzi sagrieztu materiālu precīzu sagriešanai izmanto augstas enerģijas blīvuma lāzera staru. To plaši izmanto metāla un nemetāla materiālu apstrādē. Visizplatītākā lāzera griešanas iekārta ir lāzera griešanas mašīnas.
Lāzera griešanas mašīnas izmanto lāzeru griešanas principu. Lāzera griešanas kodols ir lāzera stars, ko rada lieljaudas lāzers. Izmantojot reflektoru un objektīva sistēmu, īpaši fokusējošu objektīvu, stars ir koncentrēts ļoti mazā vietā, parasti ar tikai desmitiem mikronu līdz simtiem mikronu diametru, tādējādi veidojot ļoti augstu enerģijas blīvumu uz apstrādātā materiāla virsmas.
Apstarojot augstas enerģijas blīvuma lāzerus, materiāla virsma ātri sasilda līdz tūkstošiem līdz desmitiem tūkstošu grādu pēc Celsija, liekot materiālam izkausēt, iztvaicēt vai sadedzināt uzreiz. Metāla materiāliem var būt arī oksidācijas reakcija.
Lāzera griešanas procesā bieži lieto augsta spiediena palīgu gāzes (piemēram, skābekli, slāpekli, argonu vai saspiestu gaisu utt.). No vienas puses, tie palīdz izpūst izkusušos vai iztvaicētos materiālus, un, no otras puses, tie aizsargā griešanas zonu, samazina siltuma skartu zonu un uzlabo griešanas kvalitāti un ātrumu.
Galvenie lāzera griešanas procesa parametri ir griešanas lāzera jauda, griezuma platums, griešanas ātrums un gāzes plūsmas ātrums. Arī citiem faktoriem, piemēram, lāzera staru kūļa kvalitātei, objektīva fokusa attālumam, defokusam un sprauslai, ir arī liela ietekme uz lāzera griešanu.
(1) lāzera jauda
Materiāla īpašībām, ja materiāla virsmas atstarošana ir augsta, tad, kad lāzers apstaro materiāla virsmu, vairāk enerģijas tiks atspoguļota aizmugurē, nevis to absorbē sagriešanas materiāls. Tāpēc, lai nodrošinātu pietiekamu enerģiju griešanai, jāpalielina lāzera jauda. Līdzīgi, ja materiāla siltumvadītspēja ir laba, siltums, ko rada lāzera apstarošana, tiks ātri veikta materiāla iekšpusē, apgrūtinot griešanas laukuma temperatūru, kas ir pietiekama griešanai. Šajā gadījumā ir jāpalielina arī lāzera jauda, lai uzlabotu griešanas efektivitāti. Turklāt griešanas materiāliem ar augstiem kausēšanas punktiem ir nepieciešama arī lielāka lāzera jauda un jaudas blīvums. Tas notiek tāpēc, ka materiāliem ar augstiem kausēšanas punktiem ir nepieciešams vairāk enerģijas, lai tos izkausētu vai iztvaicētu, tādējādi sasniedzot griešanas mērķi.
(2) Griešanas ātrums
Atsevišķos jaudas apstākļos, palielinoties plāksnes biezumam, lāzera staram ir jāiekļūst dziļākos materiāla slāņos, lai pabeigtu griešanu. Pētījumi liecina, ka saistība starp griešanas ātrumu un griezuma virsmas raupjumu nav vienkārša lineāra saistība, bet gan par U formas izmaiņu tendenci. Tas nozīmē, ka dažādu plāksnes biezuma un dažādu griešanas gāzes spiediena apstākļu materiāliem ir optimāls griešanas ātruma punkts. Sagriežot ar šo ātrumu, griezuma virsmas raupjuma vērtību var samazināt līdz minimumam, tas ir, griezums ir vienmērīgākais. Vispārīgi runājot, jo ātrāks griešanas ātrums, jo lielāka ir nepieciešama jauda.
(3) gāzes spiediens (gāzes plūsma)
Kūstošās griešanas procesa laikā lāzera stars silda materiālu līdz kušanas temperatūrai. Šajā laikā gāze izpūst šķidro metālu, veidojot griezumu. Gāzes spiedienam jābūt pietiekami lielam, lai efektīvi noņemtu izkausēto metālu un nodrošinātu griešanas nepārtrauktību un griezuma skaidrību. Gāzes plūsmas ātrums ir saistīts arī ar sprauslas formu. Dažādām sprauslu formām ir atšķirīga ietekme uz gāzes sadalījumu un plūsmas īpašībām, tāpēc arī piemērojamais gāzes plūsmas ātrums būs atšķirīgs. Izvēloties sprauslu un iestatot gāzes plūsmas ātrumu, tas ir jāsaskaņo un optimizē atbilstoši īpašajām griešanas prasībām un materiāla īpašībām.
(4) staru kvalitāte, objektīva fokusa attālums un defocuss
Lāzera staru režīma izvadei ir izšķiroša nozīme griešanas efektā. Fundamentālais šķērsvirziena režīms (TEM 00 režīms) stars tiek uzskatīts par ideālāko staru režīmu lāzera griešanā, jo tā mazā staru diametra un koncentrētās enerģijas dēļ. Eksperimentālie pētījumi parādīja, ka griezuma platums ir gandrīz vienāds ar lāzera plankuma diametru, kas saistīts ar neoksigēna palīdzību. Vietas lielums ir proporcionāls fokusēšanas objektīva fokusa attālumam, tas ir, jo ilgāks fokusa attālums, jo lielāka vieta; jo īsāks fokusa attālums, jo mazāka ir vieta. Tomēr, kaut arī īss fokusa garuma objektīvs var iegūt mazāku vietu, tā fokusa dziļums arī tiek attiecīgi samazināts. Jo mazāks fokusa dziļums, jo stingrāka attāluma prasība no sagataves virsmas līdz objektīvam. Defokusa vērtībai ir liela ietekme uz griešanas ātrumu un griešanas dziļumu, un tā griešanas procesa laikā tai jāpaliek nemainīgam. Parasti defokusa vērtība ir negatīva vērtība, tas ir, fokusa pozīciju novieto noteiktā vietā zem griešanas plāksnes virsmas.
(5) sprausla
Sprausla ir svarīga sastāvdaļa, kas ietekmē lāzera griešanas kvalitāti un efektivitāti. Lāzera griešana parasti izmanto koaksiālo (gaisa plūsmas un optiskās ass koncentrisku) sprauslu, un sprauslas izejas diametrs jāizvēlas pēc plāksnes biezuma. Turklāt attālumam no sprauslas līdz sagataves virsmai ir arī liela ietekme uz griešanas kvalitāti. Lai nodrošinātu griešanas procesa stabilitāti, šis attālums ir jātur nemainīgs.
Rūpniecisko materiālu lāzera griešana
(1) Metāla materiālu lāzera griešana
Gandrīz visiem metāla materiāliem ir augsta atstarošanās pret infrasarkano gaismu istabas temperatūrā. Piemēram, absorbcijas ātrums 1 0. 6μm oglekļa dioksīda lāzers ir tikai 0,5%~ 10%. Tomēr, ja jaudas blīvums pārsniedz fokusēto staru kūli, virsma var sākt izkausēt mikrosekundēs. Lielākā daļa izkausēto metālu absorbcijas ātrums strauji palielināsies, parasti līdz 60%~ 80%. Tāpēc oglekļa dioksīda lāzeri ir veiksmīgi izmantoti daudzās metālu griešanas praksēs.
Maksimālais oglekļa tērauda plāksņu biezums, ko var sagriezt modernās lāzera griešanas sistēmās, ir pārsniedzis 2 0 mm. Oglekļa tērauda plākšņu griešanas šuvi var kontrolēt apmierinošā platuma diapazonā ar skābekļa iedarbību ar kušanas metodi, un plānas tērauda plākšņu griešanas šuve var būt tikpat šaura kā aptuveni 0,1 mm. Lāzera griešana ir efektīva apstrādes metode nerūsējošā tērauda plāksnēm. Tas var kontrolēt siltuma skartu zonu ļoti nelielā diapazonā, tādējādi saglabājot savu izturību pret koroziju. Lielākā daļa sakausējumu strukturālos tēraudus un sakausējumu rīku tēraudu var iegūt labu griešanas kvalitāti, griežot lāzera griešanu.
Alumīnija un alumīnija sakausējumus nevar sagriezt ar skābekļa palīdzību. Jāizmanto kausēšanas griešanas mehānisms. Alumīnija lāzera griešanai ir nepieciešams ļoti liela jaudas blīvums, lai pārvarētu tā augsto atstarošanos līdz 10,6 μm viļņa garuma lāzeriem. 1. 06μm viļņa garuma yag lāzera sijas var ievērojami uzlabot alumīnija lāzera griešanas griešanas kvalitāti un ātrumu to augstā absorbcijas ātruma dēļ.
Titāna un titāna sakausējumiem, ko parasti izmanto gaisa kuģu ražošanas nozarē, ir intensīvas ķīmiskas reakcijas, ja skābeklis tiek izmantots kā palīggāze, un griešanas ātrums ir ātrs, taču ir viegli veidot oksīda slāni uz griešanas malas un pat izraisīt pārdegšanu.
Lai nodrošinātu griešanas kvalitāti, to ir drošāk izmantot inertu gāzi kā papildu gāzi. Lielāko daļu sakausējumu, kas balstīti uz niķeļiem, var arī sagriezt ar skābekļa palīdzību. Vara un vara sakausējumiem ir pārāk augsta atstarošanās, un būtībā tos nevar sagriezt ar 10,6 μm oglekļa dioksīda lāzeriem.
(2) Metālisko materiālu lāzera griešana
10,6 μm CO2 lāzera staru kūli viegli absorbē ar nemetāliskiem materiāliem. Tā zemā atstarošanās un iztvaikošanas temperatūra ļauj gandrīz visai absorbētajai gaismas enerģijai iekļūt materiālā un uzreiz izraisa iztvaikošanu veidot caurumus, nonākot tikumīgā griešanas procesa ciklā. Plastmasu, gumiju, koku, papīra izstrādājumus, ādu, dabiskos audumus un citus organiskos materiālus var sagriezt ar lāzeru. Tomēr koksnes biezumam jābūt ierobežotam. Koka dēļu biezums ir 75 mm attālumā, un laminātu un koka čipu dēļi ir aptuveni 25 mm. Starp neorganiskiem materiāliem lāzers var sagriezt kvarcu un keramiku. Pēdējais jāsagriež ar kontrolētu lūzumu, un lielas jaudas nav jāizmanto. Stikls un akmens parasti nav piemēroti lāzera griešanai.
Citus materiālus, kurus ir grūti apstrādāt ar parastajām metodēm, piemēram, kompozītmateriāliem un cementētiem karbīdiem, var sagriezt ar lāzeru, bet saprātīgi griešanas mehānismi un procesa parametri jāizvēlas, izmantojot eksperimentus.
Faktiski pielietojot lāzera griešanas tehnoloģiju, griešanas efektivitātes uzlabošana, griešanas kvalitātes uzlabošana un griešanas izmaksu samazināšana ir viena no lietām, kas mums bieži jāņem vērā.
Lāzera griešanas tehnoloģijas uzlabošana, lai uzlabotu ražošanas efektivitāti, samazinātu kvalitāti un samazinātu izmaksas, var veikt no šādiem aspektiem:
1. Ar lāzera tehnoloģijas attīstību lielāka jaudas lāzeru (piemēram, 10, 000- vatu lāzeru) izmantošana var ievērojami palielināt griešanas ātrumu, vienlaikus samazinot siltuma ietekmētās zonas un materiāla deformāciju, padarot griešanu efektīvāku un labāku kvalitāti, it īpaši biezāku materiālu samazināšanai.
2.. Saprātīgi pielāgojiet tādus parametrus kā lāzera jauda, griešanas ātrums, palīggāzes tips un spiediens, kā arī attālums starp sprauslu un materiālu, un veido detalizētus iestatījumus, pamatojoties uz īpašiem materiāliem un griešanas prasībām. Atrodiet optimālo parametru kombināciju, izmantojot vairākus testus, lai uzlabotu griešanas efektivitāti un kvalitāti.
3. Izmantojot automātisko fokusēšanas sistēmu, lāzera fokusa pozīcija tiek automātiski pielāgota atbilstoši materiāla biezumam un tipam, lai nodrošinātu griešanas precizitāti.
4. Samaziniet neiespējamo laiku un uzlabojiet kopējo darbības efektivitāti, ātri pārvietojot griešanas galvu uz nākamo griešanas sākuma punktu.
5. Automātiski noteikt materiāla malas un slīpuma leņķus, automātiski pielāgojiet griešanas ceļu un samazina materiālu atkritumu un priekšapstrādes laiku.
6. Izmantojiet CNC programmatūru, lai modelētu griešanu, plānotu vienkāršāko griešanas ceļu, samazinātu tukšus sitienus un uzlabotu materiāla izmantošanu un griešanas ātrumu.
7. Regulāri uzturiet un apkalpojiet lāzera griešanas mašīnu, piemēram, nomaiņas detaļu nomaiņu, optisko sastāvdaļu tīrīšanu, kalibrēšanas aprīkojumu utt., Lai nodrošinātu aprīkojuma ilgtermiņa darbību un saglabātu optimālu griešanas veiktspēju.
8. Saglabājiet lāzera griešanas mašīnas darba vidi tīru ar atbilstošu temperatūru un mērenu mitrumu, lai izvairītos no putekļu un pārmērīga mitruma ietekmes uz aprīkojumu un griešanas efektu.
9. Izmantojiet modernākas CNC vadības sistēmas un programmatūru, lai uzlabotu vadības precizitāti un reakcijas ātrumu un atbalstītu sarežģītākus griešanas uzdevumus.
10. Turpiniet pievērst uzmanību jaunām lāzera tehnoloģijas notikumiem, piemēram, efektīvākiem lāzera avotiem, modernākām optiskajām sistēmām, inteliģentiem programmatūras algoritmiem utt., Lai nepārtraukti uzlabotu griešanas iespējas.