Faktoren, die die Schnittqualität von CNC-Laserschneidmaschinen beeinflussen

Zuletzt aktualisiert:
August 24, 2023

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

Um die große Nachfrage nach unregelmäßigen Blechen in der Massenproduktion moderner Industrieunternehmen zu befriedigen, werden Laserschneidmaschinen aufgrund ihrer Vorteile wie hohe Schnittgeschwindigkeiten und glatte Schnittflächen beim Schneiden unregelmäßiger Bleche unter 30 mm weit verbreitet.

Die Qualität des Laserschneidens hängt von vielen Faktoren ab, u. a. von der Art und Reinheit des Schneidgases, den Schneidparametern, der Rationalität des Auslegungsprozesses, den umfassenden technischen Fähigkeiten des Bedieners und dem Grad des Verständnisses der Ausrüstung.

Dieser Artikel konzentriert sich auf die technischen Probleme, die besonderer Aufmerksamkeit bedürfen, einschließlich der Einstellungen des Schneidprogramms, des Layouts, der Schneidgeschwindigkeit, der Laserausgangsleistung und des Hilfsgases.

2. Merkmale des CNC-Laserschneidens

Beim Laserschneiden wird der Laserstrahl mit Hilfe eines Fokussierspiegels auf die Materialoberfläche fokussiert, wodurch das Material als Ganzes geschmolzen oder verdampft wird, und das geschmolzene Material wird mit komprimiertem Gas, das koaxial zum Laserstrahl verläuft, weggeblasen.

Der Laserstrahl und das Material bewegen sich relativ zueinander entlang einer bestimmten Flugbahn, um das Material in eine vorgegebene Form zu schneiden.

Mit der Entwicklung der modernen Industrie steigt der Bedarf an Schneidetechnik in der Produktverarbeitung immer weiter an.

Im Vergleich zu herkömmlichen Schneidverfahren hat das Laserschneiden die Vorteile einer höheren Schneidgeschwindigkeit, einer höheren Genauigkeit, einer kleineren Schnittfuge und eines größeren Schneidbereichs. Daher ist es in der modernen Maschinenbearbeitung weit verbreitet.

3. Faktoren, die die Qualität von CNC-Laserschneidmaschinen beeinflussen

1. Der Zustand des Rohmaterials während des Betriebs der CNC Laserschneidmaschine ist ein wichtiger Faktor, der die Qualität des Laserschneidens beeinflusst.

Der Zustand des Materials wirkt sich auf seine Absorption des Laserstrahls aus, insbesondere die Rauheit und die Oxidschicht des Materials, die die Absorptionsrate des Laserstrahls stark beeinflussen können.

Wenn die Materialoberfläche korrodiert ist oder eine dicke Ölschicht aufweist, kann dies nicht nur die Schnittgeschwindigkeit beeinträchtigen, sondern auch unvollständige Schnitte oder raue/gezackte Schnittflächen mit übermäßigen Graten verursachen.

Bei der Verwendung von Rohstoffen zum Laserschneiden muss daher sichergestellt werden, dass die Materialoberfläche rost- und ölfrei ist, und es muss das Prinzip befolgt werden, die Teile entsprechend der sinnvollen Nutzung des Materials von einer größeren zu einer kleineren Größe zu schneiden.

2. Die Temperatur der Verarbeitungsumgebung wirkt sich auch auf die Schnittqualität der Laserschneidmaschine aus, insbesondere in der heißen Sommersaison.

Bei Geräten, die nicht versiegelt sind, wie z. B. der gesamte Bettkörper der Laserschneidmaschine, können Wasserkühlgeräte normalerweise nur bei Temperaturen von 18-21 ℃ arbeiten.

Mit der Werkstatt Temperatur so hoch wie 32-33 ℃ im Sommer, ist die Temperatur der Wasserkühlung Einheit schwer zu senken, was dazu führen kann, dass die Laserschneidmaschine zu wenig Energie und unzureichende Laserstrahl haben.

3. Beim Auslegen sollte der Abstand zwischen Blechen mit einer Dicke von weniger als 20 mm 10 mm betragen. Bei schmalen und langen Blechen (Länge über 3 m) sollte der Abstand der langen Seiten entsprechend der tatsächlichen Situation angepasst werden.

4. Die Funktion des Schneidens von zwei Teilen mit einer gemeinsamen Kante kann die Ausnutzung von Materialien verbessern und Schneidspalten bis zu einem gewissen Grad reduzieren.

Daher sollte bei der Bearbeitung von Blechen so oft wie möglich das Schneiden mit geteilten Kanten gewählt werden.

5. Bei der Auslegung sollte die geeignete Blechgröße entsprechend der Größe und Form der auszulegenden Teile gewählt werden, und auch die Materialeinsparung sollte berücksichtigt werden.

6. Auch der Abstand zwischen den Zahnstangen der Laserschneidmaschine muss beachtet werden.

Bei Teilen, die kleiner sind als der Abstand zwischen den Zahnstangen, sollten sie während des Layout-Prozesses senkrecht zur Richtung der Zahnstangen platziert werden, um zu vermeiden, dass sie nach dem Schneiden unter den Arbeitstisch fallen, was für die Materialentnahme ungünstig ist.

Für Teile, deren Abmessungen kleiner sind als der Abstand zwischen den Zahnstangen, können Mikroverbindungen zur Bearbeitung verwendet werden.

7. Das Problem der Grate und der Schlacke wird durch Faktoren wie eine zu hohe oder zu niedrige Schneidgeschwindigkeit sowie das Verbrennen und die Alterung der Schneiddüse des Lasergeräts verursacht. Diese Faktoren können dazu führen, dass sich während des Laserschneidens Grate und Schlacke an den Kanten der Teile bilden.

8. Die Hauptgründe für Fehler beim Laserschneiden von Teilen sind die folgenden:

  • (1) Thermische Verformung des Rohmaterials;
  • (2) Fehler in der Geradheit und Parallelität der Führungsschienen der Ausrüstung;
  • (3) Fehler in der Parallelität zwischen der Auflagefläche des Rohmaterials und den Führungsschienen der Ausrüstung;
  • (4) Fehler in der Rechtwinkligkeit zwischen der Schneiddüse und der Oberfläche des Rohmaterials;
  • (5) Menschliche Faktoren. Die diagonale Abweichung der Teile ist ein häufiger Fehler beim Laserschneiden, der hauptsächlich durch den Antriebs- und Verfahrmechanismus der Anlage selbst verursacht wird. Wenn die Anlage lange Zeit in Betrieb ist, verschleißen die Getriebeteile, und die seitlichen Zahnräder werden locker oder falsch ausgerichtet, was zu unangemessenen Lücken während des Installationsprozesses führt.

9. Beim Laser-Layoutprozess ist die Standardschneidrichtung im Uhrzeigersinn.

Daher sollte die Anordnung nach dem Prinzip erfolgen, dass die Teile nicht verformt werden, und die Position der Perforationspunkte sollte sinnvoll gewählt werden.

Gleichzeitig sollten die Schnittspalten minimiert und die Effizienz des Lasergeräts maximiert werden. Es ist notwendig, die festgelegten Anforderungen für das Layout strikt einzuhalten und auf die Lage der Perforationspunkte und die Schnittreihenfolge der Teile zu achten, um Verformungen zu vermeiden.

10. Der Schnitteintrittspunkt sollte so weit wie möglich an der Ecke und der Schweißfläche des Teils platziert werden, um die Qualität des äußeren Erscheinungsbildes des Teils zu gewährleisten.

11. Aufgrund gewisser Unzulänglichkeiten in der bestehenden Software in Bezug auf die Perforation ist es notwendig, die Perforationspunkte nach der Fertigstellung des Layouts zu überprüfen, um zu vermeiden, dass die Perforation im Inneren des Teils unregelmäßig ist oder nicht dem geforderten Prozess der Zeichnung entspricht.

12. Bei der Sortierung der Teile sollte das Prinzip der Reihenfolge von groß nach klein, von außen nach innen und von vorne nach hinten befolgt werden, um die Schnittlücke zu minimieren und die Arbeitseffizienz zu verbessern.

13. Das Biegen von Teilen und die Montage von Schweißnähten sollte organisch mit dem Schneiden verbunden sein. Wenn die angrenzenden Seiten der Teile gebogen werden, sollte die Biegekehle belassen werden. Wenn die Schweißnähte mit Hilfe von Zapfen verbunden werden, sollten an den geschnittenen Teilen Positionierungslöcher und Stifte vorgesehen werden.

Obwohl das Laserschneiden viele Vorteile bietet, müssen bei der Anwendung einige der oben genannten Aspekte berücksichtigt werden, um die Produktionseffizienz zu verbessern, die Stahlverwendungsrate zu erhöhen und die Arbeitsintensität zu verringern.

Allerdings hat die Laserschneidmaschine auch einige Nachteile, wie z. B. starkes Licht, hohen Lärm und die Produktion von schädlichen Gasen und Rauch, die die Arbeitsumgebung bis zu einem gewissen Grad verschmutzen können.

Darüber hinaus beeinflussen die Umgebungstemperatur, die Durchflussmenge des Schneidgases und die Schneidgeschwindigkeit die Qualität der Teile.

Wenn diese Faktoren nicht gut beherrscht werden, kann die Schnittqualität im Vergleich zum Brennschneiden, das einfacher und kostengünstiger ist, nicht optimal sein.

Beim Schneiden dünner Bleche ist die Oberflächenqualität des Werkstücks im Allgemeinen besser als beim Brennschneiden, und es gibt weniger Grate und Schlacke. Mit dem Fortschritt der Technologie werden die oben genannten Mängel jedoch allmählich von Technikern behoben.

14. Schnittgeschwindigkeit: Wenn die Laserleistung und der Hilfsgasdruck konstant sind, steht die Schnittgeschwindigkeit in einem nichtlinearen, umgekehrt proportionalen Verhältnis zur Schnittbreite. Mit zunehmender Schnittgeschwindigkeit nimmt die Schnittbreite ab. Umgekehrt nimmt die Schnittbreite zu, wenn die Schnittgeschwindigkeit sinkt. Die Schnittgeschwindigkeit steht in einem parabolischen Verhältnis zur Rauheit der Oberfläche des Schnittbereichs.

Wenn die Schnittgeschwindigkeit sinkt, nimmt die Oberflächenrauheit des Profils zu. Mit zunehmender Schnittgeschwindigkeit verbessert sich die Oberflächenrauheit. Wenn die optimale Schnittgeschwindigkeit erreicht ist, ist die Rauheit der Schnittfläche am geringsten. Wenn die Schnittgeschwindigkeit auf einen bestimmten Wert ansteigt, wird es unmöglich, durch das Blech zu schneiden.

15. Laserausgangsleistung: Die Größe der Laserleistung hat einen großen Einfluss auf die Schnittdicke, Schnittgeschwindigkeit, Schnittbreite und Schnittqualität. Im Allgemeinen gilt: Je größer die Laserleistung, desto dicker ist die Platte, die geschnitten werden kann, und desto höher ist die Schnittgeschwindigkeit. Bei einer bestimmten Platte Dicke und Schnittgeschwindigkeitgibt es einen optimalen Bereich für die Laserleistung. Innerhalb dieses Bereichs ist die Rauheit der Schnittfläche am geringsten. Eine Abweichung von diesem Bereich führt zu einer Erhöhung der Rauheit. Ein weiteres Erhöhen oder Verringern der Leistung führt zu Überbrennen oder Schlackenbildung.

16. Der Einfluss von Schneidhilfsgas auf die Schnittqualität: Zu den Schneidhilfsgasen gehören Sauerstoff, Stickstoff und Druckluft.

Sauerstoff wird hauptsächlich zum Schneiden von Stahlblechen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt verwendet. Je höher der Reinheitsgrad des Sauerstoffs ist, desto besser ist die Schnittfläche. Wenn Wasser und Verunreinigungen im Sauerstoff vorhanden sind, wird die Rauheit der Schnittfläche stark beeinträchtigt.

Für eine bessere Schnittqualität beim Schneiden dicker Bleche wird Sauerstoff mit einem Reinheitsgrad von über 99,999% empfohlen, und der zum Schneiden von Kohlenstoffstahlplatten verwendete Sauerstoffdruck steigt mit der Dicke der Platte.

Stickstoff wird hauptsächlich zum Schneiden von rostfreiem Stahl und Aluminiumlegierungen verwendet. Je höher der Druck des verwendeten Stickstoffs ist, desto dicker ist die Platte, die geschnitten werden kann. Stickstoff mit geringerem Reinheitsgrad führt dazu, dass die Schnittfläche gelb wird und die Helligkeit abnimmt.

Druckluft wird hauptsächlich zum Schneiden dünner Bleche unter 3 mm verwendet. Bei mitteldicken Blechen ist es schwierig, eine gute Schnittqualität zu erzielen.

3. Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die oben genannten Situationen einige technische Fragen im Zusammenhang mit den Laserprogrammeinstellungen, dem Layout, der Schneidgeschwindigkeit, der Laserausgangsleistung und dem Schneidhilfsgas untersucht haben.

Aufgrund der begrenzten theoretischen und praktischen Erfahrung des Autors kann es zu Fehlern und einer unzureichenden Analyse der technischen Probleme im Zusammenhang mit dem Einsatz von Laserschneidmaschinen kommen.

Daher sind Leser und Kollegen aufgefordert, wertvolle Vorschläge zu machen.

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