L’application et l’introduction de la partie de machine de découpage de laser.2

1) technologies clés

Il existe deux types de technologie de coupe laser :

Le premier est un laser pulsé appliqué aux matériaux métalliques.

Le second est le laser continu pour les matériaux non métalliques, ce dernier est une application importante de la technologie de coupe au laser.

Plusieurs technologies clés de la machine de coupe laser sont la technologie intégrée de la lumière, de la machine et de l’électricité. Dans la machine de coupe laser, les paramètres du faisceau laser, la performance et la précision de la machine et du système nc affectent directement l’efficacité et la qualité de la coupe au laser. En particulier pour les pièces d’une plus grande précision de coupe ou d’une plus grande épaisseur, les technologies clés suivantes doivent être maîtrisées et résolues :

Technologie de contrôle de position de mise au point :

L’un des avantages de la coupe au laser est la densité énergétique élevée du faisceau, généralement 10W/cm2. Étant donné que la densité énergétique est inversement proportionnelle à la zone, le diamètre du point focal doit être aussi petit que possible pour produire une fente étroite. Dans le même temps, le diamètre du point focal est également proportionnel à la profondeur focale de la lentille. Plus la profondeur focale de la lentille de mise au point est petite, plus le diamètre du point focal est petit. Cependant, si l’objectif est trop proche de la pièce, l’objectif sera endommagé facilement. Par conséquent, la longueur focale de 5 « ~7.5 » (127~190mm) est largement utilisée dans l’application industrielle de la machine de coupe laser CO2 de haute puissance. Le diamètre réel de la tache de mise au point se situe entre 0,1 et 0,4 mm. Pour la coupe de haute qualité, la profondeur de mise au point efficace est également liée au diamètre de la lentille et le matériau à couper. Par exemple, 5 lentilles est utilisée pour couper l’acier au carbone, la profondeur focale est dans la gamme de +2% de la longueur focale, c’est-à-dire environ 5mm. Par conséquent, l’accent de contrôle est très important par rapport à la position de la surface du matériau en cours de coupe. Les préoccupations au sujet de la qualité de coupe, de la vitesse de coupe et d’autres facteurs, en principe, le matériau métallique de 6 mm, se concentrent sur la surface;6mm acier au carbone avec accent sur la surface;6mm acier inoxydable avec mise au point sous la surface. La taille spécifique est déterminée par l’expérience.

Il existe trois façons simples de déterminer l’accent mis sur la production industrielle :

(1) méthode d’impression : faire bouger la tête de coupe de haut en bas, et imprimer le faisceau laser sur la plaque en plastique. Le point avec le plus petit diamètre d’impression est le foyer.

(2) méthode de plaque inclinée : la plaque en plastique placée à un angle avec l’axe vertical est utilisée pour la tirer horizontalement pour trouver le plus petit endroit du faisceau laser comme foyer.

(3) méthode d’étincelle bleue : retirez la buse, soufflez l’air, le laser à impulsions sur la plaque en acier inoxydable, de sorte que la tête de coupe du mouvement de haut en bas, jusqu’à ce que la plus grande étincelle bleue comme foyer.

Pour la machine de coupe de la trajectoire de lumière de vol, la taille du faisceau avant mise au point est différente en raison de la divergence angle du faisceau, la longueur de l’extrémité proche et l’extrémité de la période de coupe. Plus le diamètre du faisceau d’incident est grand, plus le diamètre du point focal est petit. Afin de réduire le changement de taille de point de focalisation causé par le changement de la taille du faisceau avant de se concentrer, les fabricants de systèmes de découpe laser à la maison et à l’étranger fournissent quelques dispositifs spéciaux pour les utilisateurs de choisir:

(1) tube de lumière parallèle. Il s’agit d’une méthode courante, c’est-à-dire qu’un tube optique parallèle est ajouté à l’extrémité de sortie du laser CO2 pour l’expansion du faisceau. Après l’expansion du faisceau, le diamètre du faisceau devient plus grand et l’angle de divergence devient plus petit, de sorte que la taille du faisceau est proche de la même avant l’extrémité proximale et la mise au point d’extrémité distale dans la plage de coupe.

(2) ajouter un axe inférieur indépendant de la lentille mobile sur la tête de coupe, qui est deux parties mutuellement indépendantes avec l’axe z contrôlant la distance entre la buse et la surface du matériau (stand off). Lorsque la table de machine-outil se déplace ou que l’axe optique se déplace, le faisceau se déplace également de l’extrémité proximale à l’axe f distal en même temps, de sorte que le diamètre de l’endroit après que le faisceau est concentré reste cohérent dans toute la zone de traitement. Voir la figure 2.

(3) contrôler la pression d’eau du miroir de mise au point (généralement un système de mise au point réfléchissant le métal). Si la taille du faisceau avant de se concentrer devient plus petite et que le diamètre du point focal devient plus grand, la pression est automatiquement contrôlée pour modifier la courbure de mise au point pour réduire le diamètre du point focal.

(4) le système de trajectoire optique compensateur dans les directions x et y est ajouté à la machine de coupe de trajectoire optique de vol. Autrement dit, lorsque la voie optique à distance de coupe est augmentée, la trajectoire optique de compensation est raccourcie. Au contraire, lorsque la coupe près du chemin optique est réduite, la trajectoire optique de compensation est augmentée pour maintenir la longueur de la trajectoire optique cohérente

Qualité de coupe :

La précision de coupe est le premier facteur pour juger de la qualité de la machine de découpe laser CNC. Quatre facteurs qui influencent la précision de coupe de la machine de coupe laser CNC :

1. La taille de la condensation laser du générateur laser. Si la tache lumineuse est très petite après l’agrégation, la précision de coupe est très élevée, si l’écart après la coupe est également très faible. Il montre que la précision de la machine de coupe laser est très élevée, la qualité est très élevée. Mais le faisceau laser est effilé, de sorte que l’écart est également effilé. Dans cette condition, plus l’épaisseur de la pièce, plus la précision sera faible, de sorte que plus la fente est grande.

2, la précision de la table. Si la précision de la table est très élevée, la précision de la coupe est également améliorée. Par conséquent, la précision du banc de travail est également un facteur très important pour mesurer la précision du générateur laser.

3. Le faisceau laser se condense en cône. Lors de la coupe, le faisceau laser est effilé vers le bas. À l’heure actuelle, si l’épaisseur de la pièce de coupe est très grande, la précision de coupe sera réduite, et l’écart sera très grand.

4. Différents matériaux de coupe affecteront également la précision de la machine de coupe au laser. Dans le même cas, la précision de coupe de l’acier inoxydable et de l’aluminium sera très différente, la précision de coupe de l’acier inoxydable sera plus élevée, et la surface de coupe sera plus lisse.

De façon générale, la qualité de coupe au laser peut être mesurée par les six normes suivantes.

1. Rugosité de surface de coupe Rz

2. Taille de slagging

3. Perpendiculaire de bord de coupure et pente u

4. Couper la dimension de bord arrondi r

5. Bande backdrag n

6. Flatness F

Coupe et perforation :

Techniques de coupe et de perforation : toute technique de coupe thermique, sauf dans quelques cas à partir du bord de la planche, doit généralement être un trou dans la planche. Auparavant, un coup de poing a été utilisé pour percer un trou dans un composé d’estampage laser, puis un laser a été utilisé pour couper à travers le trou. Il existe deux méthodes de base pour percer une machine à découper au laser sans dispositif d’estampage :

(1) Forage à l’explosion :( Forage) le matériau est irradié par un laser continu pour former une fosse au centre, puis le matériau fondu est rapidement enlevé par le flux d’oxygène coaxial au faisceau laser pour former un trou. En général, la taille du trou est liée à l’épaisseur de la plaque. Le diamètre moyen de la perforation de dynamitage est la moitié de l’épaisseur de la plaque. Par conséquent, le diamètre de la perforation de dynamitage de la plaque relativement épaisse est plus grand et non rond. En outre, parce que la pression d’oxygène utilisée dans la perforation est la même que lors de la coupe, l’éclaboussure est plus grande.

(2) Perforation d’impulsion :( Forage de pulsation) un laser d’impulsion avec la puissance de pointe est employé pour faire fondre ou vaporiser une petite quantité de matériel. L’air ou l’azote est souvent utilisé comme gaz auxiliaire pour réduire l’expansion du trou en raison de l’oxydation exothermique. La pression de gaz est inférieure à la pression d’oxygène lors de la coupe. Chaque impulsion de lumière laser ne produit qu’un petit jet de particules qui pénètrent progressivement, il faut donc quelques secondes pour que la plaque se perfore. Une fois la perforation terminée, le gaz auxiliaire est remplacé par de l’oxygène pour la coupe. De cette façon, le diamètre de la perforation est plus petit et la qualité de la perforation est meilleure que celle de la perforation de dynamitage. Le laser utilisé à cette fin ne devrait pas seulement avoir une puissance de sortie plus élevée; Les caractéristiques de temps et d’espace du faisceau sont plus importantes, de sorte que le laser à CO2 à flux croisé ne peut pas répondre à l’exigence de coupe au laser.

En outre, la perforation des impulsions nécessite également un système de contrôle plus fiable de la trajectoire de gaz pour réaliser le contrôle des espèces de gaz, la pression du gaz et le temps de perforation. Dans le cas de la perforation d’impulsion, la technologie de transition de la perforation d’impulsion au repos à la coupe continue isocinétique de pièce de travail devrait être accordée plus d’attention à afin d’obtenir la coupe de haute qualité. En théorie, il est généralement possible de modifier les conditions de coupe du segment d’accélération, telles que la longueur focale, la position de la buse, la pression du gaz, etc., mais dans la pratique, il est peu probable qu’il modifie les conditions ci-dessus en raison du court laps de temps. Dans la production industrielle, il est pratique de modifier la puissance moyenne du laser principalement, et il existe trois méthodes spécifiques comme suit :(les résultats réels montrent que la méthode (3) a le meilleur effet.

(1) modifier la largeur de l’impulsion

(2) modifier la fréquence des impulsions

(3) modifier la largeur et la fréquence de l’impulsion en même temps

2) composants

Le système de machine de découpe laser est généralement composé de générateur laser, (extérieur) des composants de transmission de faisceau, table de travail (machine-outil), armoire de commande numérique d’ordinateur, refroidisseur et ordinateur (matériel et logiciel).

(1) partie principale de la machine : la partie machine de la machine de coupe laser, la partie mécanique qui réalise le mouvement des axes X, Y et Z, y compris la plate-forme de travail de coupe. Il est utilisé pour placer la pièce à couper et le déplacer correctement et avec précision selon la procédure de contrôle, généralement conduit par un moteur servo.

(2) générateur laser : dispositif pour générer la source de lumière de laser. Pour l’utilisation de la coupe au laser, sauf pour quelques occasions d’utiliser yag laser à l’état solide, la plupart de l’utilisation de l’efficacité de conversion électrique-optique élevée et peut produire une puissance plus élevée de laser à gaz CO2. Parce que la coupe au laser nécessite une haute qualité de faisceau, tous les lasers ne peuvent pas être utilisés pour la coupe. Le mode gaussien convient aux lasers à dioxyde de carbone de faible ordre d’une valeur inférieure à 1500W, 100w-3000w et lasers multi-mode d’une valeur de plus de 3000W.

(3) voie lumineuse externe : un miroir réfractant est utilisé pour guider le laser dans la direction souhaitée. Afin d’éviter la défaillance du chemin du faisceau, tous les miroirs doivent être protégés par un couvercle protecteur et un gaz protecteur à pression positive propre doit être inséré pour protéger la lentille contre la contamination. Un bon ensemble de lentilles concentre un faisceau de lumière qui n’a aucune divergence dans les taches infinitésimales. Habituellement, un objectif de longueur focale de 5,0 pouces est utilisé.7.5-pouces lentille seulement pour >12 mm de matière d’épaisseur.

(4) système de contrôle numérique : contrôler la machine-outil pour réaliser le mouvement de l’axe X, Y et Z, et contrôler également la puissance de sortie du laser.

(5) Alimentation stabilisée : connectée entre le laser, la machine-outil CNC et le système d’alimentation. Il joue principalement un rôle dans la prévention des interférences du réseau électrique externe.

(6) tête de coupe : comprend principalement la cavité, le siège de lentille de mise au point, le miroir de mise au point, le capteur capacitif, la buse de gaz auxiliaire et d’autres parties. Le dispositif de conduite de tête de coupe est employé pour conduire la tête de coupe le long de l’axe Z selon le programme, et il est composé du moteur de servo, de tige de vis ou d’engrenage et d’autres pièces de conduite.

(7) table d’opération : utilisée pour contrôler le processus de travail de l’ensemble du dispositif de coupe.

(8) refroidisseur d’eau : utilisé pour refroidir le générateur laser. Le laser est l’utilisation de l’énergie électrique dans les dispositifs d’énergie lumineuse, tels que le taux de conversion de laser de gaz de CO2 est généralement de 20%, l’énergie restante en chaleur. L’eau de refroidissement emporte l’excès de chaleur loin pour garder le générateur laser fonctionne correctement. Le refroidisseur refroidit également le réflecteur de trajectoire de lumière externe et le miroir de mise au point de la machine-outil pour assurer la qualité de transmission de faisceau stable et empêcher efficacement la lentille d’être déformée ou éclater en raison de la température élevée.

(9) bouteille de gaz: comprend la bouteille de gaz moyen de travail et la bouteille de gaz auxiliaire de la machine de coupe laser, qui sont utilisés pour reconstituer le gaz industriel de vibration laser et fournir du gaz auxiliaire pour la tête de coupe.

(10) compresseur d’air et réservoir de stockage d’air : fournir et stocker l’air comprimé.

(11) séchoir et filtre de refroidissement à l’air : il est utilisé pour fournir de l’air sec propre au générateur laser et à la trajectoire du faisceau, de sorte que le chemin et le miroir fonctionnent normalement.

(12) machine d’enlèvement des poussières d’échappement : extraire la fumée et la poussière générées pendant le traitement, et effectuer un traitement de filtration, afin que les émissions des gaz d’échappement répondent aux normes de protection de l’environnement.

(13) machine à affaissement : éliminer les restes de matériaux et les déchets générés pendant le traitement.

Laser: