Máquina de corte por láser: Guía para principiantes

Última actualización:
24 de agosto de 2023

Índice

La máquina de corte por láser CNC es una máquina herramienta que utiliza el láser como herramienta (cortador) para cortar y procesar la pieza de trabajo.

El desarrollo de la máquina de corte por láser está relacionado con la tecnología láser.

El láser ha experimentado tres generaciones de desarrollo desde el YAG original (láser de estado sólido), el CO2 (láser de dióxido de carbono) al actual láser de fibra.

En este artículo se presenta principalmente el proyecto CO2 control numérico máquina de corte por láser y máquina de corte por láser de fibra.

Corte por láser

El corte por láser es una tecnología de corte avanzada y muy utilizada en el procesamiento actual de materiales. Es un método de corte térmico. Utiliza un rayo láser de alta densidad energética como "herramienta de corte" para cortar materiales.

El haz láser de alta densidad de potencia irradia la pieza de trabajo para que el material irradiado alcance rápidamente el punto de ignición o se funda y se ablacione.

Al mismo tiempo, el material fundido es soplado con la ayuda del flujo de aire de alta velocidad coaxial con el haz para completar el corte de la pieza.

La máquina de corte por láser CNC tiene las ventajas de fabricación de precisión, procesamiento de formas especiales, corte flexible, formación de una sola vez, velocidad rápida, alta eficiencia, etc.

Ha resuelto muchos problemas que no pueden resolverse con los métodos convencionales en la producción industrial.

La aparición de la máquina de corte por láser ha marcado una época en el desarrollo de la industria.

El láser puede cortar la mayoría de los materiales metálicos y no metálicos.

En la industria de fabricación eléctrica, se utiliza principalmente para el procesamiento de armarios de distribución de chapa;

En la industria de maquinaria de transporte, se utiliza principalmente para la fabricación de maquinaria de transporte, vehículos de transporte y maquinaria de carga y descarga;

En la industria petroquímica, se utiliza principalmente para cortar el tubo de malla de aceite;

En la industria de fabricación de automóviles, se utiliza principalmente para cortar la chapa de la carrocería con forma compleja y diversas piezas curvas, incluido el corte plano y el corte tridimensional;

En la industria de fabricación de maquinaria de construcción, se utiliza principalmente para el procesamiento de piezas estructurales mecánicas;

En la industria de dispositivos médicos, se utiliza principalmente en la fabricación de maquinaria médica, que puede cumplir los requisitos de precisión, seguridad, rugosidad de la superficie y otros aspectos de la maquinaria médica;

En la industria de la decoración, se utiliza principalmente para cortar la decoración de diversos lugares públicos de ocio, como la decoración de paredes de vestíbulos, carteles publicitarios, etc;

En la industria del envasado, se utiliza principalmente para procesar cajas de envasado de diversas formas y tamaños.

El hardware de la máquina de corte por láser se compone principalmente de la cama, el haz, la mesa de trabajo, el láser, el cabezal de corte, el estabilizador de tensión, el refrigerador de agua, el armario de control eléctrico y la fuente de aire (oxígeno, nitrógeno, aire).

El sistema incluye el sistema eléctrico, el sistema mecánico, el sistema de paso de gases, el sistema óptico, el sistema hidráulico, el sistema de lubricación y el sistema de refrigeración.

Es un equipo automático que integra maquinaria, luz, electricidad, gas y líquido.

Los procesos utilizados en la fabricación de máquinas herramienta incluyen el plegado, la soldadura, el mecanizado, el montaje, etc.

La estructura de transmisión mecánica incluye tuerca de husillo, cremallera de engranajes y correa síncrona. La transmisión mecánica es principalmente transmisión por cremallera.

La razón principal es que la transmisión instantánea de la transmisión por engranajes es precisa, puede soportar cargas pesadas y tiene una alta eficiencia.

CO2 Máquina de corte por láser CNC

Las emisiones de CO2 La máquina de corte por láser de control numérico desarrollada y producida por nuestra empresa se muestra en la Fig. 1.

La máquina-herramienta incluye la parte mecánica para realizar el movimiento de los ejes X, Y y Z y el banco de trabajo para colocar las placas procesadas (son comunes el banco de trabajo de placa dentada de una sola mesa y el banco de trabajo de intercambio de piñones).

Se adopta la estructura de suspensión de pórtico. La parte de transmisión es impulsada por el tornillo de plomo de gran plomo.

La viga realiza el movimiento del eje Y sobre la viga fija, y el asiento deslizante de seguimiento realiza el movimiento del eje X sobre la viga.

El cabezal de corte puede moverse hacia arriba y hacia abajo (eje Z) en relación con la placa del carro de seguimiento.

Esquema de la máquina de corte por láser CNC

Fig. 1 Esquema de la máquina de corte por láser CNC

El láser es el dispositivo que produce la fuente de luz láser y es el componente central de una máquina de corte por láser.

El principio de emisión de CO2 láser se muestra en la Fig. 2.

El gas externo está compuesto por dióxido de carbono, nitrógeno y helio, que se introduce en la cavidad resonante.

El láser se genera con una alta tensión de 40000 voltios.

El láser circula entre el espejo de cola, el refractor y el espejo frontal, y finalmente emite el haz láser desde el espejo frontal.

Las ventajas del CO2 máquina de corte por láser de control numérico son que puede cortar acero inoxidable, la sección de acero inoxidable es fina, y también puede cortar materiales no metálicos (como acrílico, vidrio orgánico, etc.).

La desventaja es que su tasa de conversión fotoeléctrica no es alta, oscilando entre 8% y 12%, el consumo de energía es alto, el coste de mantenimiento del equipo es alto, el polvo traído por el gas externo se acumulará en la lente produciendo marcas de quemaduras, y el coste de sustitución de la lente es alto.

Con el desarrollo de una nueva generación de láseres de fibra, el CO2 los láseres se van eliminando progresivamente en el ámbito industrial.

Máquina de corte por láser de fibra

La máquina de corte por láser de fibra óptica desarrollada y producida por nuestra empresa se muestra en la Fig. 2, con una estructura de pórtico.

La parte de transmisión se acciona mediante engranaje y cremallera.

La viga transversal se desplaza en el eje X sobre la cama, y el asiento deslizante se desplaza en el eje Y sobre la viga transversal.

El cabezal de corte se instala en la placa deslizante del asiento deslizante, y el movimiento del eje Z se realiza a través del husillo o módulo.

Fig. 2 Diagrama esquemático de la emisión principio del láser de CO2

Fig. 3 Esquema de la máquina de corte por láser

El principio de emisión de luz del láser de fibra se muestra en la Fig. 4.

El láser se compone de módulos, que representan una sección de potencia, y la potencia total se sintetiza sumando los módulos.

Dentro del módulo se encuentra la fuente de bombeo. La luz de bombeo de la fuente de bombeo genera una fibra a través del acoplador para emitir láser.

Fig. 4 Diagrama esquemático del principio de emisión del láser de fibra óptica

Las ventajas de la máquina de corte láser de fibra son que la tasa de conversión fotoeléctrica alcanza 25%, el consumo de energía es bajo, el medio de ganancia son elementos de tierras raras, y el costo del equipo es bajo.

La desventaja es que la sección de acero inoxidable cortada por el CO2 La máquina de corte por láser de control numérico es áspera, y los requisitos de estanqueidad del conjunto del cabezal de corte son elevados.

Conclusión

La tecnología láser ha experimentado varios cambios importantes.

En la actualidad, todavía quedan muchas dificultades técnicas por superar en la industria, que se desarrollarán a partir de los cuatro aspectos siguientes: máquinas-herramienta de alta velocidad y gran precisión, estructuras de cabezales de corte capaces de soportar grandes potencias, tecnología de perforación y carga y descarga y clasificación y apilado inteligentes de las máquinas-herramienta.

La potencia del láser es cada vez mayor, y la velocidad de corte de la chapa puede alcanzar los 80 m/min. Sin embargo, debido a la influencia de la precisión y la rigidez de la máquina herramienta, es difícil mantener un corte de alta precisión a alta velocidad, por lo que la estructura de la máquina herramienta y el sistema de control serán la dirección clave de la futura investigación y desarrollo de la fábrica principal del motor.

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