Lazer Kesim Makinesi: Yeni Başlayanlar İçin Rehber

CNC lazer kesim makineleri, iş parçalarını işlemek için hassas bir kesme mekanizması olarak lazer teknolojisini kullanan gelişmiş üretim araçlarıdır. Bu makineler, kesme işlemlerinde benzersiz doğruluk, hız ve çok yönlülük sunarak metal imalatında devrim yaratmıştır.

Lazer kesim teknolojisinin gelişimi, özünde lazer bilimi ve mühendisliğindeki ilerlemelerle bağlantılıdır. On yıllar boyunca endüstri, üç farklı lazer nesli aracılığıyla önemli ilerlemelere tanık olmuştur:

1. YAG (İtriyum Alüminyum Garnet) Lazerler: Endüstriyel lazer üretimine öncülük eden birinci nesil katı hal lazerleri lazer kesim.
2. CO2 (Karbondioksit) Lazerler: Geliştirilmiş verimlilikleri ve kesme yetenekleri nedeniyle uzun yıllar boyunca pazara hakim olan ikinci nesil gaz lazerler.
3. Fiber Lazerler: Üstün ışın kalitesi, enerji verimliliği ve bakım avantajları sunan mevcut en son teknoloji.

Bu makale, modern üretimde kullanılan iki baskın CNC lazer kesim makinesi türüne odaklanmaktadır:

1. CO2 Sayısal Kontrol Lazer Kesim Makineleri: Bu sistemler lazer ışını üretmek için bir gaz karışımı (öncelikle CO2) kullanır. Metal olmayan malzemeleri ve daha kalın metal levhaları kesmede mükemmeldirler.
2. Fiber Lazer Kesim Makineleri: Katı hal fiber lazer teknolojisini kullanan bu son teknoloji sistemler, ince ila orta kalınlıktaki kesimlerde olağanüstü performans sunar metaller olağanüstü bir hız ve hassasiyetle.

Lazer kesim

Lazer kesim, modern malzeme işlemede yaygın olarak benimsenen son teknoloji bir termal kesim teknolojisidir. Malzemeleri benzersiz bir doğrulukla kesmek için hassas bir "kesme aleti" olarak yüksek enerji yoğunluklu bir lazer ışını kullanır.

Yüksek güç yoğunluklu lazer ışını iş parçasını ışınladığında, hedeflenen malzemeyi hızla tutuşma noktasına kadar ısıtır veya erimesine ve ablasyona neden olur. Aynı anda, lazer ışını ile eş eksenli yüksek hızlı bir gaz akışı, erimiş malzemeyi kesme bölgesinden dışarı atarak kesme işlemini tamamlar.

CNC lazer kesim makineleri, hassas üretim, karmaşık şekil işleme, esnek kesim yolları, tek geçişli şekillendirme, yüksek hızlı çalışma ve olağanüstü verimlilik gibi çok sayıda avantaj sunar. Bu özellikler, geleneksel kesim yöntemlerinin çözemediği birçok zorluğu çözerek endüstriyel üretimde devrim yaratmıştır.

Lazer kesimin çok yönlülüğü, çok çeşitli metalleri ve metal olmayan malzemeleri işlemesine olanak tanır. Uygulamaları çeşitli endüstrileri kapsar:

1. Elektrik üretimi: Sac metal imalatı şalter dolapları için
2. Taşımacılık makineleri: Araç ve malzeme taşıma ekipmanı imalatı
3. Petrokimya: Yağ süzgeci borularının kesilmesi
4. Otomotiv: 2D ve 3D uygulamalar dahil olmak üzere karmaşık gövde paneli kesimi
5. İnşaat makineleri: Yapısal bileşenlerin işlenmesi
6. Tıbbi cihazlar: Sıkı güvenlik ve yüzey kalitesi gereksinimlerini karşılayan hassas kesim
7. Dekorasyon: Mimari elemanlar ve tabelalar için özel kesim
8. Ambalajlama: Çeşitli kutu şekil ve boyutlarında üretim

Tipik bir lazer kesim makinesi birkaç temel bileşenden oluşmaktadır:

Donanım:

• Rijit yatak ve kiriş yapısı
• Hassas çalışma masası
• Yüksek güçlü lazer kaynağı
• Gelişmiş kesme kafası
• Gerilim dengeleyici
• Verimli soğutma sistemi
• Elektrik kontrol kabini
• Gaz besleme sistemi (oksijen, nitrojen, hava)

Entegre sistemler:

• Elektrik kontrol sistemi
• Mekanik tahrik sistemi
• Gaz dağıtım sistemi
• Hassas optik sistem
• Hidrolik sistem (varsa)
• Yağlama sistemi
• Soğutma sistemi

Mekanik, optik, elektrik, pnömatik ve akışkan sistemlerin bu entegrasyonu, son derece sofistike bir otomasyon ekipmanı ortaya çıkarır.

Lazer kesim makinelerinin üretim süreci, hassas bükme, gelişmiş kaynak işlemleri, yüksek hassasiyetli işleme ve titiz montaj dahil olmak üzere çeşitli metal işleme tekniklerini içerir.

Mekanik güç aktarımı için bu makinelerde öncelikle dişli ve kremayer sistemleri kullanılmakta, bunlar genellikle kılavuz vidalar ve senkron kayışlarla tamamlanmaktadır. Dişli kremayer aktarımının tercih edilmesi, dinamik koşullar altında kesme hassasiyetini korumak için çok önemli olan anlık doğruluk, yüksek yük kapasitesi ve üstün verimliliğinden kaynaklanmaktadır.

CO2 CNC lazer kesim makinesi

CO₂ Firmamız tarafından geliştirilen ve üretilen CNC lazer kesim makinesi Şekil 1'de gösterilmektedir.

Takım tezgahı, X, Y ve Z eksenleri boyunca hareketi kolaylaştıran mekanik bir sistem ve işlenecek iş parçalarını konumlandırmak için bir çalışma tezgahı içerir. Yaygın konfigürasyonlar arasında tek tablalı dişli plaka tezgahı ve gelişmiş üretkenlik için dişli tahrikli değişim tezgahı bulunur.

Makine, hassas hareket kontrolü için yüksek kurşunlu vidalı miller tarafından desteklenen aktarım sistemi ile bir portal süspansiyon yapısı kullanır. Kiriş, sabit raylar boyunca Y ekseni hareketi gerçekleştirirken, kesme kafası tertibatı kiriş boyunca X ekseni hareketi gerçekleştirir. Kesme kafasının kendisi, iş parçasına göre dikey (Z ekseni) hareket kabiliyetine sahiptir ve çeşitli malzeme kalınlıklarında hassas odak ayarına ve kesime olanak sağlar.

Lazer kesim makinesinin kalbinde CO₂ Kesme işlemi için gerekli olan yüksek güçlü ışını üreten lazer kaynağı. CO'nun emisyon prensibi₂ lazer Şekil 2'de gösterilmiştir.

Lazer ortamı, bir rezonans boşluğu içinde bulunan karbondioksit, nitrojen ve helyum gazlarının dikkatlice dengelenmiş bir karışımından oluşur. Lazer üretimi, gaz karışımını uyarmak için yaklaşık 40.000 voltluk yüksek bir voltaj uygulanarak başlatılır. Lazer ışını arka ayna, refraktör ve kısmen geçirgen ön ayna arasında dolaşırken yükseltilir ve sonuçta uyumlu ışın yayılır.

CO₂ CNC lazer kesim makineleri, paslanmaz çeliği olağanüstü pürüzsüz kenar kalitesiyle kesme yeteneği ve akrilik ve organik cam gibi metalik olmayan malzemeleri işleme çok yönlülüğü dahil olmak üzere çeşitli avantajlar sunar. Bununla birlikte, nispeten düşük fotoelektrik dönüşüm verimliliği (tipik olarak 8-12%), yüksek güç tüketimi ve önemli bakım maliyetleri gibi sınırlamaları vardır. Optikler özellikle yardımcı gazdaki toz partiküllerinden kaynaklanan kirlenmeye karşı hassastır, bu da lenslerde potansiyel yanık izlerine yol açar ve maliyetli değişimler gerektirir.

Fiber lazer teknolojisi daha yüksek verimlilik, daha düşük işletme maliyetleri ve daha az bakım gereksinimi sunarak gelişmeye devam ettikçe, CO₂ lazerler birçok endüstriyel uygulamada kademeli olarak kullanımdan kaldırılmaktadır. Bununla birlikte, benzersiz özelliklerinin üstün sonuçlar sağladığı belirli malzemeler ve süreçler için geçerliliklerini korumaktadırlar.

Fiber lazer kesim makinesi

Şirketimiz tarafından geliştirilen ve üretilen fiber lazer kesim makinesi, Şekil 2'de gösterildiği gibi bir portal yapısına sahiptir. Bu tasarım, kesim işlemleri sırasında stabilite ve hassasiyet sağlar.

Makinenin hareket sistemi, güç aktarımı için sağlam ve doğru konumlandırma sunan bir dişli ve kremayer mekanizması kullanır. Çapraz kiriş yatak üzerinde X ekseni boyunca hareket ederken, kızak yuvası çapraz kiriş üzerinde Y ekseni boyunca hareket eder. Bu çift eksenli hareket, kesme kafasının hassas düzlemsel konumlandırılmasını sağlar.

Kızak yuvasının kızak plakasına monte edilen kesme kafası, bir kılavuz vida veya lineer modül aracılığıyla Z ekseni hareketi gerçekleştirir. Bu üç eksenli konfigürasyon, makinenin karmaşık kesim modellerini yüksek doğrulukla gerçekleştirmesini sağlar.

Şekil 2 Emisyonun şematik diyagramı prensip CO2 lazerin

Şekil 3 Lazer kesim makinesinin anahat çizimi

Şekil 4 fiber lazerin ışık yayma prensibini göstermektedir. Lazer sistemi modülerdir ve her modül ayrı bir güç ünitesini temsil eder. Toplam çıkış gücü, bu modüllerin birleştirilmesiyle elde edilir ve ölçeklenebilirlik ve daha kolay bakım sağlar.

Her bir modül içinde pompa kaynakları, bir bağlayıcı aracılığıyla fiber lazer ortamına yönlendirilen ışığı üretir. Bu tasarım verimli enerji aktarımı ve lazer üretimi sağlar. Kazanç ortamı olarak nadir toprak elementlerinin kullanılması sistemin verimliliğine ve performansına katkıda bulunur.

Şekil 4 Fiber optik lazer emisyon prensibinin şematik diyagramı

Fiber lazer kesim makinemizin temel avantajları şunlardır:

1. 25%'nin yüksek fotoelektrik dönüşüm verimliliği, daha düşük güç tüketimi sağlar
2. Kazanç ortamı olarak nadir toprak elementlerinin kullanılması, lazer performansının artırılması
3. Geleneksel lazer sistemlerine kıyasla daha düşük ekipman maliyetleri

Bununla birlikte, şu hususlara dikkat etmek önemlidir paslanmaz çeli̇k kesi̇mi̇CO2 lazer kesim makinelerine kıyasla kesim bölümü daha pürüzlü görünebilir. Ayrıca, kesme kafası tertibatı, optimum performans ve uzun ömürlülüğü korumak için sıkı sızdırmazlık gerektirir.

Bu zorlukları azaltmak için kesim parametrelerimizi sürekli olarak iyileştiriyor ve çeşitli malzemelerde kesim kalitesini artırmak için gelişmiş ışın kontrol teknikleri uyguluyoruz.

Sonuç

Lazer teknolojisi önemli ilerlemeler kaydetmiştir, ancak sektör hala çeşitli teknik zorluklarla karşı karşıyadır. Gelecekteki gelişmelerin dört temel alana odaklanması beklenmektedir:

1. Yüksek hızlı, yüksek hassasiyetli takım tezgahları: Lazer gücü arttıkça, 80 m/dak'ya varan kesme hızlarına olanak sağlandığından, bu hızlarda yüksek hassasiyetin korunması çok önemli hale gelmektedir. Takım tezgahı üreticileri, mevcut hassasiyet ve rijitlik kısıtlamalarının getirdiği sınırlamaların üstesinden gelmek için gelişmiş yapısal tasarımların ve gelişmiş kontrol sistemlerinin geliştirilmesine öncelik vermektedir.
2. Yüksek güce dayanıklı kesme kafası yapıları: Daha yüksek güçlü lazerlere yönelik eğilimle birlikte, artan termal yüklere dayanabilen ve optimum ışın kalitesini koruyabilen yenilikçi kesme kafası tasarımları, kesme performansını ve uzun ömürlülüğü en üst düzeye çıkarmak için gereklidir.
3. Gelişmiş delme teknolojisi: Döngü sürelerini azaltmak, malzeme israfını en aza indirmek ve özellikle yüksek mukavemetli alaşımlar ve kompozitlerde daha kalın malzemelerin verimli bir şekilde işlenmesini sağlamak için delme tekniklerinde iyileştirmeler gereklidir.
4. Akıllı otomasyon sistemleri: Akıllı yükleme, boşaltma, ayırma ve istifleme sistemlerinin entegrasyonu, genel üretkenliği ve malzeme taşıma verimliliğini önemli ölçüde artıracaktır. Bu sistemler muhtemelen uyarlanabilir süreç optimizasyonu ve öngörücü bakım için makine öğrenimi algoritmaları içerecektir.

Bu gelişmeler arasındaki sinerji, daha geniş bir malzeme ve uygulama yelpazesinde gelişmiş hız, hassasiyet ve çok yönlülük sunan yeni nesil lazer kesim sistemlerini yönlendirecektir. Sektör gelişmeye devam ettikçe, takım tezgahı üreticileri, lazer kaynağı geliştiricileri ve son kullanıcılar arasındaki işbirliği, bu zorlukların üstesinden gelmek ve lazer kesim teknolojisinin sınırlarını zorlamak için çok önemli olacaktır.