eng
Выпуск #6/2013
О.Иванова
Лазерная резка металла – прогресс, инновации, производственные решения
Лазерная резка металла – прогресс, инновации, производственные решения
Просмотры: 5931
Простота управления лазерной обработкой материалов на станках производства компании Hankwang позволяет значительно сократить ручной труд и максимально автоматизировать процесс. Мощность и плотность лазерного луча придают операциям резки высокую производительность и высокое качество реза.
Теги: laser cutting laser metal-working equipment materials processing лазерная резка лазерное оборудование обработка металлов обработка неметаллов
Лазерные технологии давно стали частью промышленных процессов крупных производств и малого бизнеса. Они широко применяются в сварке, термообработке, гравировке и резке. Особенно востребованы лазерные технологии в обработке металла. Но более заметное место в современной индустрии занимает технология лазерной резки металла. Применение установок лазерной резки позволяет не только сократить расход дорогостоящего материала, но и увеличить производительность станка за счет удобства непрерывной подачи металла на конвейер. Конечно, огромную роль играют и качество, и высочайшая точность изготавливаемых деталей или заготовок. По сравнению с иными способами резки (плазменной, ацетиленовой и гидроабразивной) изделия, обработанные на лазерных установках, имеют высокую чистоту среза и не нуждаются в дальнейшей механической обработке (полировке, шлифовке, фрезеровке). Именно эти качества определяют основные достоинства станков лазерной резки для передовых промышленных производств.
Южная Корея – одна из передовых стран в области производства и развития технологий лазерной резки металла. Завод HANKWANG, основанный в 1990 году, является крупнейшей мировой компанией по разработке, производству и продажам промышленных лазеров для обработки листовых материалов и труб. HANKWANG имеет развитую дилерскую сеть по всему миру: Америке, Азии, Европе, Океании, в том числе в России и странах СНГ. У оборудования компании высокая экономическая эффективность, высочайшее качество производства и самые низкие показатели расходов на техническое обслуживание. Модельный ряд обновляется практически ежегодно, совершенствуются не только дизайн и эргономичность лазерных установок, но и повышается уровень программного обеспечения и показатели качества и производительности.
В настоящий момент завод HANKWANG выпускает системы автоматизации обработки материалов и более 10 моделей лазерных установок. Анализ продаж показал, что самыми популярными моделями станков лазерной резки являются FL 3015 – станок с газовым резонатором и FS 3015 – станок с волоконным резонатором.
Станок лазерной резки FL 3015 с газовым резонатором
Эта лазерная установка – глубоко автоматизированный универсальный инструмент. Он предназначен для координатного раскроя углеродистых сталей, низко- и высоколегированных сталей и алюминия (табл.1). Работа на FL 3015 с газовым резонатором наиболее эффективна при резке углеродистых сталей широкого диапазона толщин. И хотя известно, что станок обеспечивает высокое качество резки углеродистой стали, но на нем можно обрабатывать и неметаллы. Поэтому он подойдет широкому кругу предприятий, нуждающихся одновременно в обработке как листового металла, так и материалов других составов (искусственный камень, пластик, стекло).
Универсальные характеристики станка лазерной резки FL 3015 с газовым резонатором (рис.1) производства компании HANKWANG определяются свойствами генерируемого лазерного излучения. Установка FL 3015 комплектуется лазерным резонатором Panasonic. Его последняя модификация – резонатор 10 типа (табл.2) снабжена турбиной со сниженным расходом лазерной смеси газов, в сравнении с изготовляемым ранее резонатором 8 типа. Резонатор не требует дополнительного обслуживания.
Станок лазерной резки FS 3015 с волоконным резонатором
Установку лазерной резки FS 3015 с волоконным резонатором (рис.2) используют для координатного раскроя широкой номенклатуры металлов: сталей, алюминия, меди, латуни, титана и т. д. Работа на ней наиболее эффективна при обработке цветных металлов и высоколегированных сталей. Но, приобретая FS 3015, надо иметь в виду, что в этом случае обработка неметаллов на станке невозможна! Станок разработан специально под предприятия, чей технологический процесс базируется на массовом раскрое цветных тонких металлов толщиной до 4–6 мм на детали со сложной геометрией. Причем техническим заданием на эти детали определены высокие требования к качеству и точности обработки. Станок лазерной резки FS 3015 с волоконным резонатором компании Hankwang также является высокотехнологичным и глубоко автоматизированным специализированным инструментом. Характеристики резонатора и рабочие характеристики установки лазерной резки FS 3015 приведены в табл.3 и 4.
Особенности управления лазерным лучом в моделях FS 3015 и FL 3015
Для проведения лазерной резки необходимо сфокусировать лазерный луч высокой мощности в пятно минимального диаметра. В установках с использованием твердотельных лазеров обычно для доставки лазерного луча к зоне резания используют оптоволокно и коллиматор для преобразования лазерного излучения из оптоволокна в параллельный лазерный луч. После того, как лазерное излучение пройдет через оптоволоконный кабель, коллиматор преобразует его в параллельный лазерный луч, а фокусирующая линза сфокусирует его в пятно малого диаметра на заготовке. В CO2-лазере оптоволокно для доставки луча не используют, лазерный луч, формируемый резонатором, напрямую фокусируется на заготовке с помощью линзы.
Диаметр фокусируемого пятна определяется той плотностью мощности, которую необходимо доставить в рабочую зону резания для осуществления процесса. Фокусное расстояние фокусирующей линзы определяет размер диаметра пятна и глубину фокуса z (эффективное расстояние, в пределах которого обеспечивается высокое качество резки). Способность сфокусировать лазерный луч (рис.3) ограничена. Диаметр фокусируемого пятна df зависит от параметров фокусирующей оптики и качества генерируемого пучка:
df = 4λ / π · f / D · 1 / K = 4λ / π · f / D · M2.
Высочайшее качество разрезаемой кромки может быть достигнуто, если толщина обрабатываемого материала равна величине 2 · z.
Используемая зависимость показывает, что минимальный диаметр фокусируемого пятна лазерного луча достигается при меньшем фокусном расстоянии (f), хорошем качестве луча, имеющем параметр K, близкий к 1 (M2 = 1 / K), большом диаметре лазерного луча (D), направленном после коллиматора на фокусирующую линзу, и короткой длине волны излучения (λ). Глубина фокуса z зависит от тех же параметров, что и диаметр фокусируемого пятна df. Как правило, чем меньше диаметр фокусируемого лазерного луча, тем меньше глубина фокуса.
Для лазерной резки тонких материалов (толщиной менее 4 мм) небольшое фокусное расстояние (в среднем 63 мм) обеспечивает узкий прорез и гладкую поверхность кромки, способствуя формированию минимального диаметра фокусируемого лазерного луча. Большое фокусное расстояние предпочтительно при резке толстых материалов, где глубина фокуса должна быть приблизительно равна половине толщины заготовки. Лазерный луч с высоким качеством должен обеспечивать большое фокусное расстояние без увеличения диаметра фокусируемого пятна. Диаметр фокусируемого пятна и глубина фокуса – это параметры, определяющие фокусное расстояние, которое оптимизируется в зависимости от толщины обрабатываемого материала.
AFC-решение
Для автоматизации процесса регулировки параметров обработки необходима автоматическая корректировка фокусного расстояния. Эту функцию выполняет система AFC – auto focusing control (система автоматического контроля фокусного расстояния). Она позволяет в автоматическом режиме изменять фокусное расстояние лазерного луча. Кроме того, эта система компенсирует расходимость лазерного луча на всей поверхности заготовки. Система AFC предназначена для выполнения двух задач – во-первых, для корректировки фокусного расстояния в зависимости от диаметра луча (компенсирует расходимость); во-вторых, позволяет дополнительно регулировать фокусное расстояние в автоматическом режиме с помощью системы ЧПУ. Система реализована при помощи устройств адаптивной оптики (рис.4).
Регулировка фокусного расстояния производится с помощью адаптивного зеркала (зеркала с регулируемой кривизной поверхности), корректировка расходимости производится в автоматическом режиме без участия оператора станка. Эта система проявляет надежность в работе и стойкость к загрязнениям. Система ЧПУ Siemens SINUMERIC 840 D sl – одно из лучших решений, существующих на сегодняшний день на рынке. Она применяется всеми основными производителями металлообрабатывающего оборудования высокого уровня. Уже в стандартной комплектации лазерные станки компании HANKWANG имеют системы автоматической регулировки лазерного излучения.
К работе на станках подобной сложности и комплектации в современных компаниях имеют допуск профессионалы со специальной подготовкой. Несмотря на отсутствие таковой у многих производственных пользователей, те, кто приобретают лазерные установки HANKWANG, легко справляются с управлением и обслуживанием оборудования с помощью сервисной службы CFIndustry (www.cf-industry.ru) – эксклюзивного представителя HANKWANG в России. Партнеры CFIndustry могут рассчитывать на поддержку и помощь как технических консультантов компании, так и грамотных менеджеров, на всех этапах реализации проекта и работы оборудования. В России и странах СНГ эксклюзивным представителем HANKWANG является компания CFIndustry (www.cf-industry.ru). ▪
Южная Корея – одна из передовых стран в области производства и развития технологий лазерной резки металла. Завод HANKWANG, основанный в 1990 году, является крупнейшей мировой компанией по разработке, производству и продажам промышленных лазеров для обработки листовых материалов и труб. HANKWANG имеет развитую дилерскую сеть по всему миру: Америке, Азии, Европе, Океании, в том числе в России и странах СНГ. У оборудования компании высокая экономическая эффективность, высочайшее качество производства и самые низкие показатели расходов на техническое обслуживание. Модельный ряд обновляется практически ежегодно, совершенствуются не только дизайн и эргономичность лазерных установок, но и повышается уровень программного обеспечения и показатели качества и производительности.
В настоящий момент завод HANKWANG выпускает системы автоматизации обработки материалов и более 10 моделей лазерных установок. Анализ продаж показал, что самыми популярными моделями станков лазерной резки являются FL 3015 – станок с газовым резонатором и FS 3015 – станок с волоконным резонатором.
Станок лазерной резки FL 3015 с газовым резонатором
Эта лазерная установка – глубоко автоматизированный универсальный инструмент. Он предназначен для координатного раскроя углеродистых сталей, низко- и высоколегированных сталей и алюминия (табл.1). Работа на FL 3015 с газовым резонатором наиболее эффективна при резке углеродистых сталей широкого диапазона толщин. И хотя известно, что станок обеспечивает высокое качество резки углеродистой стали, но на нем можно обрабатывать и неметаллы. Поэтому он подойдет широкому кругу предприятий, нуждающихся одновременно в обработке как листового металла, так и материалов других составов (искусственный камень, пластик, стекло).
Универсальные характеристики станка лазерной резки FL 3015 с газовым резонатором (рис.1) производства компании HANKWANG определяются свойствами генерируемого лазерного излучения. Установка FL 3015 комплектуется лазерным резонатором Panasonic. Его последняя модификация – резонатор 10 типа (табл.2) снабжена турбиной со сниженным расходом лазерной смеси газов, в сравнении с изготовляемым ранее резонатором 8 типа. Резонатор не требует дополнительного обслуживания.
Станок лазерной резки FS 3015 с волоконным резонатором
Установку лазерной резки FS 3015 с волоконным резонатором (рис.2) используют для координатного раскроя широкой номенклатуры металлов: сталей, алюминия, меди, латуни, титана и т. д. Работа на ней наиболее эффективна при обработке цветных металлов и высоколегированных сталей. Но, приобретая FS 3015, надо иметь в виду, что в этом случае обработка неметаллов на станке невозможна! Станок разработан специально под предприятия, чей технологический процесс базируется на массовом раскрое цветных тонких металлов толщиной до 4–6 мм на детали со сложной геометрией. Причем техническим заданием на эти детали определены высокие требования к качеству и точности обработки. Станок лазерной резки FS 3015 с волоконным резонатором компании Hankwang также является высокотехнологичным и глубоко автоматизированным специализированным инструментом. Характеристики резонатора и рабочие характеристики установки лазерной резки FS 3015 приведены в табл.3 и 4.
Особенности управления лазерным лучом в моделях FS 3015 и FL 3015
Для проведения лазерной резки необходимо сфокусировать лазерный луч высокой мощности в пятно минимального диаметра. В установках с использованием твердотельных лазеров обычно для доставки лазерного луча к зоне резания используют оптоволокно и коллиматор для преобразования лазерного излучения из оптоволокна в параллельный лазерный луч. После того, как лазерное излучение пройдет через оптоволоконный кабель, коллиматор преобразует его в параллельный лазерный луч, а фокусирующая линза сфокусирует его в пятно малого диаметра на заготовке. В CO2-лазере оптоволокно для доставки луча не используют, лазерный луч, формируемый резонатором, напрямую фокусируется на заготовке с помощью линзы.
Диаметр фокусируемого пятна определяется той плотностью мощности, которую необходимо доставить в рабочую зону резания для осуществления процесса. Фокусное расстояние фокусирующей линзы определяет размер диаметра пятна и глубину фокуса z (эффективное расстояние, в пределах которого обеспечивается высокое качество резки). Способность сфокусировать лазерный луч (рис.3) ограничена. Диаметр фокусируемого пятна df зависит от параметров фокусирующей оптики и качества генерируемого пучка:
df = 4λ / π · f / D · 1 / K = 4λ / π · f / D · M2.
Высочайшее качество разрезаемой кромки может быть достигнуто, если толщина обрабатываемого материала равна величине 2 · z.
Используемая зависимость показывает, что минимальный диаметр фокусируемого пятна лазерного луча достигается при меньшем фокусном расстоянии (f), хорошем качестве луча, имеющем параметр K, близкий к 1 (M2 = 1 / K), большом диаметре лазерного луча (D), направленном после коллиматора на фокусирующую линзу, и короткой длине волны излучения (λ). Глубина фокуса z зависит от тех же параметров, что и диаметр фокусируемого пятна df. Как правило, чем меньше диаметр фокусируемого лазерного луча, тем меньше глубина фокуса.
Для лазерной резки тонких материалов (толщиной менее 4 мм) небольшое фокусное расстояние (в среднем 63 мм) обеспечивает узкий прорез и гладкую поверхность кромки, способствуя формированию минимального диаметра фокусируемого лазерного луча. Большое фокусное расстояние предпочтительно при резке толстых материалов, где глубина фокуса должна быть приблизительно равна половине толщины заготовки. Лазерный луч с высоким качеством должен обеспечивать большое фокусное расстояние без увеличения диаметра фокусируемого пятна. Диаметр фокусируемого пятна и глубина фокуса – это параметры, определяющие фокусное расстояние, которое оптимизируется в зависимости от толщины обрабатываемого материала.
AFC-решение
Для автоматизации процесса регулировки параметров обработки необходима автоматическая корректировка фокусного расстояния. Эту функцию выполняет система AFC – auto focusing control (система автоматического контроля фокусного расстояния). Она позволяет в автоматическом режиме изменять фокусное расстояние лазерного луча. Кроме того, эта система компенсирует расходимость лазерного луча на всей поверхности заготовки. Система AFC предназначена для выполнения двух задач – во-первых, для корректировки фокусного расстояния в зависимости от диаметра луча (компенсирует расходимость); во-вторых, позволяет дополнительно регулировать фокусное расстояние в автоматическом режиме с помощью системы ЧПУ. Система реализована при помощи устройств адаптивной оптики (рис.4).
Регулировка фокусного расстояния производится с помощью адаптивного зеркала (зеркала с регулируемой кривизной поверхности), корректировка расходимости производится в автоматическом режиме без участия оператора станка. Эта система проявляет надежность в работе и стойкость к загрязнениям. Система ЧПУ Siemens SINUMERIC 840 D sl – одно из лучших решений, существующих на сегодняшний день на рынке. Она применяется всеми основными производителями металлообрабатывающего оборудования высокого уровня. Уже в стандартной комплектации лазерные станки компании HANKWANG имеют системы автоматической регулировки лазерного излучения.
К работе на станках подобной сложности и комплектации в современных компаниях имеют допуск профессионалы со специальной подготовкой. Несмотря на отсутствие таковой у многих производственных пользователей, те, кто приобретают лазерные установки HANKWANG, легко справляются с управлением и обслуживанием оборудования с помощью сервисной службы CFIndustry (www.cf-industry.ru) – эксклюзивного представителя HANKWANG в России. Партнеры CFIndustry могут рассчитывать на поддержку и помощь как технических консультантов компании, так и грамотных менеджеров, на всех этапах реализации проекта и работы оборудования. В России и странах СНГ эксклюзивным представителем HANKWANG является компания CFIndustry (www.cf-industry.ru). ▪
Отзывы читателей
