Laserschneidmaschine

Bei der Transformation und Modernisierung der FertigungsindustrieLaserschneidmaschinensind Schlüsselgeräte für die Erreichung einer „Präzisionsfertigung und flexiblen Produktion“. Im Vergleich zum herkömmlichen Plasmaschneiden wurde der Ra-Wert der Schnittflächenrauheit von 50 μm auf unter 5 μm reduziert und die Materialausnutzungsrate von 85 % auf über 95 % erhöht. Ein einzelnes Hochleistungsgerät kann drei bis vier herkömmliche Werkzeugmaschinen ersetzen und ist zu einem zentralen Produktionswerkzeug für die Bearbeitung von Batteriegehäusen neuer Energiefahrzeuge, die Herstellung von Luft- und Raumfahrtkomponenten und die Präzisionsformung von Blechen geworden.

Laserschneidmaschinen vervollständigen die Bearbeitung durch einen kontinuierlichen Prozess der „Lasererzeugung – Strahlübertragung – Fokussierung und Schneiden – Abfallbeseitigung“, der auf der Koordination mehrerer Systeme wie Optik, Mechanik, Elektrizität und numerische Steuerung beruht. Seine technischen Prinzipien lassen sich in zwei Hauptdimensionen unterteilen: Kernstruktur und Verarbeitungstechnologie.

Moderne Laserschneidmaschinen bestehen aus fünf Funktionsmodulen, und die Präzision jedes Moduls muss auf Mikrometerebene kontrolliert werden, um eine stabile Schnittqualität zu gewährleisten.

Lasersystem: The core power source is classified into three types according to the working medium: fiber laser, CO₂ laser, and solid-state laser. Fiber lasers have high photoelectric conversion efficiency (>30%) und geringe Wartungskosten. Die Hauptleistung reicht von 1000 W bis 3000 W. Der 30 kW-Faserlaser von IPG Photonics kann 10 mm Kohlenstoffstahl mit einer Geschwindigkeit von bis zu 12 m/min schneiden. Der CO₂-Laser ist mit einer Wellenlänge von 10,6 μm für die nichtmetallische Bearbeitung geeignet und die Schnittgenauigkeit von Acryl kann ±0,02 mm erreichen. Festkörperlaser konzentrieren sich hauptsächlich auf die Präzisionsmikrobearbeitung mit Pulsbreiten im Femtosekundenbereich.

Strahlübertragungssystem:Bestehend aus Glasfaser, Kabel, Kollimationsspiegel und Fokussierspiegel. Der Übertragungsverlust von Glasfasern beträgt höchstens 0,2 dB/km; Der aus ZnSe-Material gefertigte Fokussierspiegel weist einen Brennweitenfehler von kleiner oder gleich ±0,1 mm auf, wodurch sichergestellt wird, dass der minimale Punktdurchmesser des Laserstrahls nach der Fokussierung 0,1 mm erreichen kann. High-End-Modelle sind mit dynamischen Fokussierköpfen mit einer Reaktionsgeschwindigkeit von weniger als oder gleich 50 μs ausgestattet, die Materialschwankungsfehler in Echtzeit ausgleichen können.

Bewegungsausführungssystem:Beinhaltet Portal-Werkzeugmaschinen, Servomotoren und Kugelumlaufspindeln. Die Positionierungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine beträgt kleiner oder gleich ±0,02 mm/m und die Wiederholgenauigkeit der Positionierung beträgt kleiner oder gleich ±0,01 mm. High-End-Modelle, die von Linearmotoren angetrieben werden, haben eine Beschleunigung von bis zu 2 g und eine Leerlaufgeschwindigkeit von mehr als 120 m/min. Damit eignen sie sich für hohe Schnittgeschwindigkeiten und präzise Schnittanforderungen.

Hilfssystem:Beinhaltet Gasversorgungs-, Kühl- und Staubentfernungsgeräte. Hilfsgase werden nach Verfahren klassifiziert: Sauerstoff (zur Verbrennungsunterstützung und beschleunigten Schnitt), Stickstoff (zum Oxidationsschutz) und Argon (zum Schutz vor Inertgas) mit einstellbaren Druckbereichen von 0,1–2,0 MPa. Das Kühlsystem verwendet einen Industriekühler mit einer Temperaturregelgenauigkeit von ±0,5 Grad, wodurch sichergestellt wird, dass die Arbeitstemperatur des Lasers stabil bei 20–25 Grad bleibt. Das Staubabsaugsystem hat einen Unterdruck von mindestens 15 kPa und kann über 95 % des Schneidrauchs und -staubs auffangen.

Vorbereitung vor-dem Betrieb:Der Installationsort des Geräts sollte über eine gute Belüftung verfügen, der Erdungswiderstand sollte 4 Ω nicht überschreiten, und um ihn herum sollte eine Sicherheitswarnzone von 2 Metern eingerichtet werden. Überprüfen Sie, ob die Laserverriegelungsvorrichtung und die Schutzabdeckung intakt sind, und stellen Sie sicher, dass der Druck des Kühlsystems (normal: 0,2–0,5 MPa) und der Gasdruck innerhalb des zulässigen Bereichs liegen. Bediener müssen eine Laserschutzbrille tragen (mit einer zum Lasertyp passenden Schutzwellenlänge).

Betriebsverbote:Schneiden Sie keine versiegelten Behälter oder brennbaren und explosiven Materialien. Beobachten Sie den Laserstrahl niemals ungeschützt. Öffnen Sie die Schutzabdeckung des Schneidkopfes nicht, während das Gerät in Betrieb ist. Nur autorisiertes Personal darf das Gerät bedienen.

Besondere Arbeitsbedingungen:Installieren Sie beim Schneiden von reflektierenden Materialien (wie Aluminium und Kupfer) Antireflexionsfolien, um zu verhindern, dass die Laserreflexion den Laser beschädigt. Reduzieren Sie bei der Bearbeitung dicker Bleche die Schnittgeschwindigkeit und verlängern Sie die Gasspülzeit. Heizen Sie das Kühlsystem in Winterumgebungen mit niedrigen Temperaturen (wenn die Öltemperatur unter 15 Grad liegt) 15 Minuten vor.

Notfallreaktion:Im Falle eines Laserausfalls unterbrechen Sie sofort die Hauptstromversorgung und wenden Sie sich zur Reparatur an Fachpersonal.

Tägliche Inspektion:Überprüfen Sie die Linse des Schneidkopfs auf Verunreinigungen (bei Flecken sofort mit wasserfreiem Ethanol reinigen), prüfen Sie die Gasleitungen auf Undichtigkeiten und entfernen Sie Abfallrückstände auf der Werkbank. Überprüfen Sie wöchentlich die Abdichtung des Glasfasersteckers und kalibrieren Sie den optischen Pfad des Lasers.

Regelmäßige Wartung:Tauschen Sie das Filterelement des Kühlsystems monatlich aus und prüfen Sie den Schmierölstand des Servomotors. Reinigen Sie vierteljährlich den Staub im Inneren des Lasers und überprüfen Sie die Laserleistungsdämpfung (ersetzen Sie den Laser, wenn die Dämpfung 10 % übersteigt). Kalibrieren Sie die Genauigkeit der Werkzeugmaschine jährlich, um sicherzustellen, dass der Positionierungsfehler ±0,02 mm nicht überschreitet.