Главная Новости Выставки О сайте Обратная связь

Техника безопасности

Последние статьи:
Флюсы для электрошлаковой сварки – виды, области применения
Кислород – свойства, меры безопасности, применение для сварки

Оборудование для лазерной резки

Оборудование (установка, станок) для лазерной резки обычно состоит из:

  • излучателя;
  • системы формирования и транспортировки излучения и газа;
  • координатного устройства и
  • автоматизированной системы управления (АСУ).

структурная схема установки для лазерной резки

Рисунок. Структурная схема установки для лазерной резки

Излучатель генерирует лазерное излучение с необходимыми для резки оптическими, энергетическими и пространственно-временными параметрами. В его состав входят:

  • элементы системы накачки;
  • активная среда;
  • зеркала резонатора и,
  • при необходимости, устройство модуляции излучения.

В качестве излучателя обычно используются газовые (CO2) и твердотельные лазеры, способные работать как в импульсном, так и в непрерывном режимах.

Система формирования и транспортировки излучения и газа предназначена для передачи лазерного пучка от излучателя к обрабатываемой детали, а также для формирования требуемых параметров газа, поступающего в зону реза через сопло. В состав данной системы входят:

  • юстировочный лазер;
  • оптический затвор;
  • оптические трансформаторы (объективы);
  • поворотные зеркала;
  • устройство вращения плоскости поляризации;
  • фокусирующая система;
  • система стабилизации положения фокальной плоскости и зазора;
  • система подачи газа;
  • сопло.

С помощью координатного устройства выполняется относительное перемещение лазерного луча и детали в пространстве. Такое устройство содержит двигатели, привод, исполнительные механизмы.

АСУ предназначена для контроля и управления параметрами лазера, передачи команд на исполнительные модули координатного устройства и системы формирования и транспортировки излучения и газа. В состав АСУ входят:

  • подсистема датчиков параметров лазера (температуры, давления, состава рабочей смеси и др.);
  • подсистема датчиков параметров излучения (расходимости, мощности, стабильности оси диаграммы направленности и др..);
  • подсистема управления затвором;
  • подсистема управления адаптивной оптикой;
  • подсистема управления координатным устройством.

Механизмы передачи лазерного излучения в зону обработки

Способы передачи лазерного излучения в зону обработки условно подразделяют на две группы:

  1. С постоянной длиной оптического тракта от излучателя лазерной установки до зоны реза. При данном способе могут перемещаться либо излучатель, либо обрабатываемое изделие, либо излучатель и изделие одновременно, либо могут вращаться оптические элементы.
  2. С переменной длиной оптического тракта от излучателя до зоны резки. В этом случае сам излучатель неподвижен, а передача излучения в зону резки осуществляется с помощью подвижной системы оптических элементов. Также может быть предусмотрено перемещение сравнительно небольших заготовок.

Передача излучения при постоянной длине оптического тракта. В простейшем случае передача выполняется с помощью фокусирующего объектива, установленного между неподвижным излучателем лазерной установки и обрабатываемой заготовкой. При резке изделие может перемещаться поступательно в плоскости, перпендикулярной оси сфокусированного луча, или вращаться относительно его оси.

1. Способы передачи излучения в установках лазерной резки при постоянной длине оптического тракта

Чтобы повернуть лазерный пучок на необходимый угол, между излучателем и объективом размещается зеркало или система зеркал либо призм.

2. Способы передачи излучения в установках лазерной резки при постоянной длине оптического тракта

Возможно перемещение излучателя с объективом относительно неподвижного изделия либо одновременное перемещение излучателя и заготовки.

3. Способы передачи излучения в установках лазерной резки при постоянной длине оптического тракта

Однако перемещения как крупногабаритных изделий, так и мощных громоздких излучателей (в особенности газовых лазеров) являются конструктивно нецелесообразными. Тем более, подвижный излучатель соединяется с неподвижной частью лазерной установки кабелями высокого напряжения и системой шлангов для подачи газов, охлаждающей жидкости и т. п.

Для исключения перемещений излучателя и разрезаемой заготовки лазерное излучение передается в зону обработки с помощью системы зеркал или призм и объектива, вращающихся вокруг оси луча или вокруг обрабатываемого изделия.

4. Способы передачи излучения в установках лазерной резки при постоянной длине оптического тракта

Однако данные способы могут применяться только при обработке по окружности плоскостей и тел вращения.

Передача излучения при переменной длине оптического тракта. При первом способе предусматривается совместное движение зеркал 1, 2 и объектива по оси X, а по оси Y – только перемещение зеркала 2 с объективом.

1. Способы передачи излучения в установках лазерной резки при переменной длине оптического тракта

Поступательное перемещение зеркал и объектива может быть заменено вращательным движением зеркал 1, 2 и объектива вокруг оси излучателя и поступательным перемещением зеркала 2 и объектива в направлении, перпендикулярном оси излучателя.

2. Способы передачи излучения в установках лазерной резки при переменной длине оптического тракта

Двухкоординатное перемещение лазерного пучка при небольшой зоне обработки можно выполнить за счет вращения зеркал 1 и 2 вокруг взаимно перпендикулярных осей.

3. Способы передачи излучения в установках лазерной резки при переменной длине оптического тракта

Для поворота и фокусировки лазерного излучения возможно использование только одного сферического зеркала.

4. Способы передачи излучения в установках лазерной резки при переменной длине оптического тракта

При следующем способе (см. рисунок ниже) передача лазерного пучка в зону обработки осуществляется с помощью зеркала, закрепленного в карданном подвесе и поворачивающегося относительно двух взаимно перпендикулярных осей. Повороты зеркала позволяют обрабатывать изделие по заданному контуру.

5. Способы передачи излучения в установках лазерной резки при переменной длине оптического тракта

При обработке внутренней полости цилиндрической заготовки применяется одновременное перемещение зеркала и объектива вдоль оси лазерного пучка и их вращение вокруг этой оси.

6. Способы передачи излучения в установках лазерной резки при переменной длине оптического тракта

Для обработки легких длинномерных труб или материалов, поставляемых в рулонах (например, металлической фольги), используется одновременное перемещение зеркала, объектива и заготовки, которая может либо вращаться вокруг оси, перпендикулярной оси лазерного луча, либо поступательно перемещаться перпендикулярно оси луча.

7. Способы передачи излучения в установках лазерной резки при переменной длине оптического тракта

При перфорации листов излучение может передаваться с помощью вращающегося многогранного зеркального барабана и неподвижной системы зеркал.

8. Способы передачи излучения в установках лазерной резки при переменной длине оптического тракта

Лазерные резаки

Простейшее устройство лазерного резака показано на рисунке ниже. Для подачи газа в зону резки между линзой и заготовкой размещено сопло в виде усеченного конуса. Газ, выходящий под давлением из сопла по лазерному пучку, помимо технологических функций обеспечивает защиту линзы от продуктов лазерной обработки.

Простейшее фокусирующее устройство (резак) установки лазерной резки

Рисунок. Простейшее фокусирующее устройство (резак) станка лазерной резки

Поверхность линзы резака, обращенную к обрабатываемому изделию, также защищают с помощью экранирующих диафрагм, прозрачных вращающихся и неподвижных экранов, вращающихся металлических дисков с окнами на пути прохождения лазерного излучения, магнитных и электроразрядных устройств.

Для обеспечения длительного срока службы фокусирующих элементов мощных (свыше 3 кВт) установок целесообразно применение металлооптики. На рисунке ниже приведена конструкция резака с металлическими зеркалами, которые фокусируют излучение, выходящее из неустойчивого резонатора.

Лазерный резак с металлооптикой

Рисунок. Лазерный резак с металлооптикой

Кольцевой лазерный пучок входит в резак через плоское окно, являющееся прозрачным для данной волны излучения. Отражаясь от зеркал и проходя через сопло, пучок фокусируется на обрабатываемой заготовке. Вспомогательный газ под давлением подается внутрь через отверстия, охлаждая при этом зеркальные поверхности.

Резак может иметь оптическую систему, следящую за взаимным положением объектива и заготовки.

Оборудование для лазерной резки

В России станки для лазерной резки производят ЗАО «ТехноЛазер» (г. Шатура, Московская область), ЗАО «Лазерные комплексы» (г. Шатура, Московская область), НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ» (г. Зеленоград, Московская область), ООО «ОКБ «Булат» (г. Зеленоград, Московская область), ООО «НПЦ «Альфа» (г. Москва), «Центр лазерных технологий» (г. Санкт-Петербург) предприятия Лазерного регионального Северо-Западного центра (ЛРСЗЦ, г. Санкт-Петербург – ООО «СП «Лазертех», ООО «НПП «Мобильные Лазерные Системы», ООО «Лазерный центр», АОЗТ «ЛазерИнформСервис»), а также другие компании.

Среди зарубежных производителей установок лазерной резки: компании Trumpf (Германия), Bystronic (Швейцария), ESAB (Швеция), Mazak (Япония), Koike (Япония), Hankwang (Южная Корея), Multicam (США) и др. Известным производителем углекислотных лазеров является компания PRC (США).

Станки лазерной резки Mazak Space Gear-U44 и Hyper Gear

Фото. Станки лазерной резки Mazak: Space Gear-U44 (сверху) и Hyper Gear (снизу)

Таблица. Сведения об оборудовании для лазерной резки металла

Марка Мощность лазера (кВт) Назначение
ЛК-2015, ЛК-3015, ЛК-4015 (ЗАО «Лазерные комплексы», Россия) до 5 в зависимости от модели Установки (станки) лазерной резки плоских изделий (листов)
Серий LMC-1200, LMC-2000, LMC-3000, LMC-6000 (ЗАО «Технолазер», Россия) до 6 в зависимости от модели
Hankwang серий FL (может поставляться с системой для резки труб), FS (Южная Корея) 2,5 / 3,3 / 4 / 6
Hankwang серии HS (Южная Корея) 2,2 / 3,3 / 4
Mazak Hyper Gear (Япония) 2,5 / 4
Mazak Super Turbo-X44, Super Turbo-X Mk II (Япония) 1,5 / 1,8 / 2,5 / 4
Mazak Super Turbo X 48/510 Champion (Япония) 1,3
Koike серии Lasertex (Япония) 1 / 2 / 3 / 4 / 5 / 6
ESAB Alpharex до 6
Trumpf серий TruLaser 1000, 2000, 3000, 5000, 7000, 8000 (Германия) до 15 в зависимости от модели
Bystronic ByVention 3015, BySprint 3015, BySprint Pro 3015, Byspeed (Швейцария) до 6 в зависимости от модели
Mazak Space Gear-U44, Space Gear-Mk II (Япония) 1,5 / 1,8 / 2,5 / 4 Установки (станки) лазерной резки плоских (листов) и объемных (труб, коробов и т. д.) изделий
Trumpf серий TruLaser Cell 1000, 3000, 5000, 7000 (Германия) до 15 в зависимости от модели
Bystronic серий Bystar, Bystar L (Швейцария) до 6 в зависимости от модели

© Osvarke.com 2009–2014. При полном или частичном использовании информации ссылка на сайт osvarke.com обязательна