Machine à découper au laser : Guide du débutant

Dernière mise à jour :
24 août 2023

Table des matières

La machine de découpe laser CNC est une machine-outil qui utilise le laser comme outil (découpeur) pour découper et traiter la pièce.

Le développement des machines de découpe laser est lié à la technologie laser.

Le laser a connu trois générations de développement, depuis le laser YAG (laser à semi-conducteurs), le laser à CO2 (laser à dioxyde de carbone) à l'actuel laser à fibre.

Ce billet présente principalement le système d'échange de quotas d'émission de CO2 contrôle numérique machine de découpe laser et machine de découpe laser à fibre.

Découpe au laser

La découpe laser est une technologie de découpe avancée et largement utilisée dans le traitement actuel des matériaux. Il s'agit d'une méthode de découpe thermique. Elle utilise un faisceau laser à haute densité énergétique comme "outil de coupe" pour découper les matériaux.

Le faisceau laser de haute puissance irradie la pièce à usiner pour que le matériau irradié atteigne rapidement le point d'ignition ou qu'il fonde et s'ablate.

En même temps, le matériau fondu est soufflé à l'aide d'un flux d'air à grande vitesse coaxial avec le faisceau pour achever la découpe de la pièce.

La machine de découpe laser CNC présente les avantages suivants : fabrication de précision, traitement de formes spéciales, découpe flexible, formage unique, vitesse rapide, haute efficacité, etc.

Elle a permis de résoudre de nombreux problèmes qui ne pouvaient être résolus par les méthodes conventionnelles de production industrielle.

L'apparition de la machine de découpe laser a une importance capitale pour le développement de l'industrie.

Le laser peut découper la plupart des matériaux métalliques et non métalliques.

Dans l'industrie électrique, il est principalement utilisé pour le traitement des armoires électriques en tôle ;

Dans l'industrie des machines de transport, il est principalement utilisé pour la fabrication de machines de transport, de véhicules de transport et de machines de chargement et de déchargement ;

Dans l'industrie pétrochimique, il est principalement utilisé pour couper le tuyau de l'écran d'huile ;

Dans l'industrie automobile, il est principalement utilisé pour découper la tôle de carrosserie de forme complexe et diverses pièces incurvées, y compris la découpe plane et la découpe tridimensionnelle ;

Dans l'industrie des machines de construction, il est principalement utilisé pour le traitement des pièces mécaniques structurelles ;

Dans l'industrie des dispositifs médicaux, il est principalement utilisé dans la fabrication de machines médicales, qui peuvent répondre aux exigences de précision, de sécurité, de rugosité de surface et d'autres aspects des machines médicales ;

Dans l'industrie de la décoration, il est principalement utilisé pour découper la décoration de divers lieux publics de loisirs, tels que la décoration murale des halls, les panneaux publicitaires, etc ;

Dans l'industrie de l'emballage, il est principalement utilisé pour traiter des boîtes d'emballage de différentes formes et tailles.

Le matériel de la machine de découpe laser se compose principalement du lit, du faisceau, de la table de travail, du laser, de la tête de découpe, du stabilisateur de tension, du refroidisseur d'eau, de l'armoire de commande électrique et de la source d'air (oxygène, azote, air).

Le système comprend le système électrique, le système mécanique, le système de transport des gaz, le système optique, le système hydraulique, le système de lubrification et le système de refroidissement.

Il s'agit d'un équipement automatique intégrant des machines, de la lumière, de l'électricité, du gaz et des liquides.

Les processus utilisés dans la fabrication de machines-outils comprennent le pliage, le soudage, l'usinage, l'assemblage, etc.

La structure de la transmission mécanique comprend un écrou à vis sans fin, une crémaillère et une courroie synchrone. La transmission mécanique est principalement une transmission par crémaillère.

La raison principale est que la transmission instantanée de la transmission par engrenage est précise, peut supporter de lourdes charges et a un rendement élevé.

LE CO2 Machine de découpe laser CNC

Les émissions de CO2 La machine de découpe laser à commande numérique développée et produite par notre société est illustrée à la figure 1.

La machine-outil comprend la partie mécanique pour réaliser le mouvement des axes X, Y et Z et l'établi pour placer les plaques traitées (l'établi à plaque dentée à table unique et l'établi d'échange à entraînement par pignon sont courants).

La structure de suspension du portique est adoptée. La partie transmission est entraînée par la vis sans fin à large tête.

La poutre effectue le mouvement de l'axe Y sur la poutre fixe, et le siège coulissant de suivi effectue le mouvement de l'axe X sur la poutre.

La tête de coupe peut se déplacer de haut en bas (axe Z) par rapport à la plaque sur le chariot de suivi.

Schéma de la machine de découpe laser CNC

Fig. 1. Schéma de la machine de découpe laser CNC

Le laser est l'appareil qui produit une source de lumière laser et constitue le composant principal d'une machine de découpe laser.

Le principe d'émission de CO2 est illustré à la figure 2.

Le gaz externe est composé de dioxyde de carbone, d'azote et d'hélium, qui est introduit dans la cavité de résonance.

Le laser est généré par une haute tension de 40000 volts.

Le laser circule entre le miroir de queue, le réfracteur et le miroir frontal, et émet finalement le faisceau laser à partir du miroir frontal.

Les avantages du système de captage et de stockage du CO2 La machine de découpe laser à commande numérique est capable de découper l'acier inoxydable, la section de l'acier inoxydable est fine, et elle peut également découper des matériaux non métalliques (tels que l'acrylique, le verre organique, etc.).

L'inconvénient est que son taux de conversion photoélectrique n'est pas élevé, allant de 8% à 12%, que la consommation d'énergie est élevée, que le coût de maintenance de l'équipement est élevé, que la poussière apportée par le gaz externe s'accumule sur la lentille et produit des marques de brûlure, et que le coût de remplacement de la lentille est élevé.

Avec le développement d'une nouvelle génération de lasers à fibre, le CO2 sont progressivement éliminés dans le domaine industriel.

Machine de découpe laser à fibre

La machine de découpe laser à fibre optique développée et produite par notre société est illustrée à la figure 2, avec une structure de portique.

La partie transmission est entraînée par un engrenage et une crémaillère.

La traverse se déplace dans l'axe X sur le lit, et le siège de la glissière se déplace dans l'axe Y sur la traverse.

La tête de coupe est installée sur la plaque de glissement du siège de glissement, et le mouvement de l'axe Z s'effectue par l'intermédiaire de la vis-mère ou du module.

Fig. 2 Schéma de l'émission principe du laser CO2

Fig. 3 Schéma de la machine de découpe laser

Le principe d'émission de lumière du laser à fibre est illustré à la figure 4.

Le laser est composé de modules, qui représentent une section de puissance, et la puissance totale est synthétisée en additionnant les modules.

La source de pompage se trouve à l'intérieur du module. La lumière de la source de pompage génère une fibre à travers le coupleur pour émettre un laser.

Fig. 4. Schéma du principe d'émission d'un laser à fibre optique

Les avantages de la machine de découpe laser à fibre sont les suivants : le taux de conversion photoélectrique atteint 25%, la consommation d'énergie est faible, le milieu de gain est constitué d'éléments de terre rare et le coût de l'équipement est faible.

L'inconvénient est que la section d'acier inoxydable coupée par le système d'injection de CO2 La machine de découpe laser à commande numérique est rude et les exigences d'étanchéité de l'assemblage de la tête de découpe sont élevées.

Conclusion

La technologie laser a connu plusieurs évolutions majeures.

À l'heure actuelle, l'industrie doit encore surmonter de nombreuses difficultés techniques, qui seront développées à partir des quatre aspects suivants : machines-outils à grande vitesse et à haute précision, structures de tête de coupe capables de supporter une puissance élevée, technologie de perçage et chargement et déchargement intelligents, ainsi que triage et empilage des machines-outils.

La puissance du laser est de plus en plus élevée et la vitesse de découpe de la tôle peut atteindre 80 m/min. Cependant, en raison de l'influence de la précision et de la rigidité de la machine-outil, il est difficile de maintenir une coupe de haute précision à grande vitesse. La structure de la machine-outil et le système de contrôle constitueront donc l'orientation clé de la recherche et du développement futurs de l'usine du moteur principal.

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