Máquina de corte a laser: Guia para principiantes

Última atualização:
24 de agosto de 2023

Índice

A máquina de corte a laser CNC é uma máquina-ferramenta que utiliza o laser como ferramenta (cortador) para cortar e processar a peça de trabalho.

O desenvolvimento da máquina de corte a laser está relacionado com a tecnologia laser.

O laser passou por três gerações de desenvolvimento desde o YAG original (laser de estado sólido), CO2 (laser de dióxido de carbono) para o atual laser de fibra.

Este post apresenta principalmente o CO2 controlo numérico máquina de corte a laser e máquina de corte a laser de fibra.

Corte a laser

O corte a laser é uma tecnologia de corte avançada e amplamente utilizada no atual processamento de materiais. Trata-se de um método de corte térmico. Utiliza um feixe laser de alta densidade energética como "ferramenta de corte" para cortar materiais.

O feixe de laser de alta densidade de potência irradia a peça de trabalho para fazer com que o material irradiado atinja rapidamente o ponto de ignição ou derreta e ablacione.

Ao mesmo tempo, o material fundido é soprado com a ajuda do fluxo de ar de alta velocidade coaxial com o feixe para completar o corte da peça de trabalho.

A máquina de corte a laser CNC tem as vantagens de fabrico de precisão, processamento de formas especiais, corte flexível, formação única, velocidade rápida, alta eficiência, etc.

Resolveu muitos problemas que não podem ser resolvidos por métodos convencionais na produção industrial.

O aparecimento da máquina de corte a laser tem um significado marcante para o desenvolvimento da indústria.

O laser pode cortar a maioria dos materiais metálicos e não metálicos.

Na indústria de produção eléctrica, é principalmente utilizado para o processamento de armários de distribuição em chapa metálica;

Na indústria de máquinas de transporte, é principalmente utilizado para o fabrico de máquinas de transporte, veículos de transporte e máquinas de carga e descarga;

Na indústria petroquímica, é utilizado principalmente para cortar o tubo de filtragem de óleo;

Na indústria automóvel, é utilizada principalmente para cortar a chapa da carroçaria com formas complexas e várias peças curvas, incluindo o corte plano e o corte tridimensional;

Na indústria de fabrico de máquinas de construção, é principalmente utilizado para o processamento de peças estruturais mecânicas;

Na indústria de dispositivos médicos, é utilizado principalmente no fabrico de maquinaria médica, que pode cumprir os requisitos de precisão, segurança, rugosidade da superfície e outros aspectos da maquinaria médica;

Na indústria da decoração, é principalmente utilizado para cortar a decoração de vários locais públicos de lazer, como a decoração de paredes de pavilhões, placas publicitárias, etc;

Na indústria da embalagem, é principalmente utilizada para processar caixas de embalagem de várias formas e tamanhos.

O hardware da máquina de corte a laser é composto principalmente pela cama, viga, mesa de trabalho, laser, cabeça de corte, estabilizador de tensão, refrigerador de água, armário de controlo elétrico e fonte de ar (oxigénio, nitrogénio, ar).

O sistema inclui o sistema elétrico, o sistema mecânico, o sistema de transporte de gás, o sistema ótico, o sistema hidráulico, o sistema de lubrificação e o sistema de arrefecimento.

É um equipamento automático que integra maquinaria, luz, eletricidade, gás e líquido.

Os processos utilizados no fabrico de máquinas-ferramentas incluem a dobragem, a soldadura, a maquinagem, a montagem, etc.

A estrutura de transmissão mecânica inclui porca de parafuso de chumbo, cremalheira de engrenagem e correia síncrona. A transmissão mecânica é principalmente a transmissão por cremalheira.

A principal razão é que a transmissão instantânea da transmissão por engrenagem é precisa, pode suportar cargas pesadas e tem alta eficiência.

CO2 Máquina de corte a laser CNC

As emissões de CO2 A máquina de corte a laser de controlo numérico desenvolvida e produzida pela nossa empresa é mostrada na Fig. 1.

A máquina-ferramenta inclui a parte mecânica para realizar o movimento dos eixos X, Y e Z e a bancada de trabalho para colocar as placas processadas (comum é a bancada de placa dentada de mesa única e a bancada de troca de acionamento por roda dentada).

A estrutura de suspensão do pórtico é adoptada. A parte de transmissão é accionada por um parafuso de chumbo de grande dimensão.

A viga efectua o movimento do eixo Y na viga fixa e o assento deslizante de seguimento efectua o movimento do eixo X na viga.

A cabeça de corte pode deslocar-se para cima e para baixo (eixo Z) em relação à placa na corrediça de seguimento.

Desenho esquemático da máquina de corte a laser CNC

Fig. 1 Desenho esquemático da máquina de corte a laser CNC

O laser é o dispositivo que produz a fonte de luz laser e é o componente principal de uma máquina de corte a laser.

O princípio da emissão de CO2 laser é apresentado na Fig. 2.

O gás externo é composto por dióxido de carbono, azoto e hélio, que é introduzido na cavidade ressonante.

O laser é gerado por uma alta tensão de 40000 volts.

O laser circula entre o espelho de cauda, o refrator e o espelho frontal, e finalmente emite o feixe laser a partir do espelho frontal.

As vantagens da tecnologia CO2 A máquina de corte a laser de controlo numérico é capaz de cortar aço inoxidável, a secção de aço inoxidável é fina, e também pode cortar materiais não metálicos (como acrílico, vidro orgânico, etc.).

A desvantagem é que a sua taxa de conversão fotoeléctrica não é elevada, variando de 8% a 12%, o consumo de energia é elevado, o custo de manutenção do equipamento é elevado, a poeira trazida pelo gás externo acumula-se na lente para produzir marcas de queimadura e o custo de substituição da lente é elevado.

Com o desenvolvimento de uma nova geração de lasers de fibra, os lasers de CO2 Os lasers são gradualmente eliminados no sector industrial.

Máquina de corte a laser de fibra

A máquina de corte a laser de fibra ótica desenvolvida e produzida pela nossa empresa é mostrada na Fig. 2, com uma estrutura de pórtico.

A parte da transmissão é accionada por uma engrenagem e uma cremalheira.

A viga transversal desloca-se no eixo X sobre a cama e o assento da corrediça desloca-se no eixo Y sobre a viga transversal.

A cabeça de corte é instalada na placa deslizante do assento deslizante, e o movimento do eixo Z é efectuado através do parafuso de avanço ou do módulo.

Fig. 2 Diagrama esquemático da emissão princípio do laser de CO2

Fig. 3 Esquema da máquina de corte a laser

O princípio de emissão de luz do laser de fibra é apresentado na Fig. 4.

O laser é composto por módulos, que representam uma secção de potência, e a potência total é sintetizada pela soma dos módulos.

No interior do módulo encontra-se a fonte da bomba. A luz da bomba da fonte da bomba gera uma fibra através do acoplador para emitir laser.

Fig. 4 Diagrama esquemático do princípio de emissão do laser de fibra ótica

As vantagens da máquina de corte a laser de fibra são que a taxa de conversão fotoeléctrica atinge 25%, o consumo de energia é baixo, o meio de ganho é elementos de terras raras, e o custo do equipamento é baixo.

A desvantagem é que a secção de aço inoxidável cortada pelo filtro de CO2 A máquina de corte a laser de controlo numérico é rugosa e os requisitos de vedação do conjunto da cabeça de corte são elevados.

Conclusão

A tecnologia laser sofreu várias alterações importantes.

Atualmente, existem ainda muitas dificuldades técnicas a ultrapassar na indústria, que serão desenvolvidas a partir dos quatro aspectos seguintes: máquinas-ferramentas de alta velocidade e alta precisão, estruturas de cabeças de corte capazes de suportar altas potências, tecnologia de perfuração e carregamento e descarregamento inteligentes e classificação e empilhamento de máquinas-ferramentas.

A potência do laser está a aumentar e a velocidade de corte da chapa pode atingir 80m/min. No entanto, devido à influência da precisão e rigidez da máquina-ferramenta, é difícil manter um corte de alta precisão a alta velocidade, pelo que a estrutura da máquina-ferramenta e o sistema de controlo serão a direção principal da futura investigação e desenvolvimento da fábrica principal de motores.

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