Debitare cu laser – tehnologie
Citeste despre avantajele, posibilitatile dar si limitarile debitarii cu laser
Despre debitare cu laser CNCProcesul de debitare cu laser
Laser-ul este un echipament care generează un fașcicul coerent de lumină monocromatică prin emisia de fotoni proveniți de la atomi sau molecule excitate. Laserul se utilizează pentru gravură, găurire, debitare și alte aplicații precum aliniere, ghidare, medicină, etc.
Acest fașcicul de fotoni cu proprietăți deosebite este focalizat și utilizat pentru gravura si debitarea diferitelor materiale. Cantitatea mare de energie concentrată într-un punct de sub 0.3 mm cauzează pulverizarea, topirea sau arderea materialului facilitând debitarea acestuia prin deplasarea acestuia deasupra piesei.
Acest fașcicul de fotoni cu proprietăți deosebite este focalizat și utilizat pentru gravura si debitarea diferitelor materiale. Cantitatea mare de energie concentrată într-un punct de sub 0.3 mm cauzează pulverizarea, topirea sau arderea materialului facilitând debitarea acestuia prin deplasarea acestuia deasupra piesei.
Despre debitare cu laser CNCTipuri de lasere utilizate pentru debitare
Laserele de putere pentru debitare pot fi împărțite în 2 mari categorii.
Lasere cu CO2 cu o lungime de unda de aproximativ 10600 nm utilizate pentru debitarea materialelor plastice transparente (acrilic, policarbonat, etc.), a lemnului si a diverselor materiale compozite
Lasere cu fibra optica cu o lungime de unda de circa 1060 nm utilizate pentru debitarea metalelor (tabla din otel, inox si unele neferoase).
Lasere cu CO2 cu o lungime de unda de aproximativ 10600 nm utilizate pentru debitarea materialelor plastice transparente (acrilic, policarbonat, etc.), a lemnului si a diverselor materiale compozite
Lasere cu fibra optica cu o lungime de unda de circa 1060 nm utilizate pentru debitarea metalelor (tabla din otel, inox si unele neferoase).
Lasere CNC cu fibra optica
Denumirea de laser cu fibra optica provine de la modul de transfer a energiei optice catre capul de lucru. Energia este transferata prin intermediul unei fibre optice montata intre generatorul laser (cu diode) si capul de taiere.
Aceste lasere functioneaza cu o lungime de unda de circa 1060 -1080 nm, in spectrul infrarosu (nu este vizibil ochiului uman), lumina monocromatica fiind produsa cu ajutorul a mai multor diode laser. Energia de la fiecare astfel de dioda laser este transmisa catre capul de prelucrare prin intermediul unei fibre optice.
Avantajul major al acestui tip de laser consta in costuri reduse de operare si intretinere ca urmare a simplitatii sistemului. Astfel, laserele cu fibra optica s-au impus in industrie, in special pentru debitarea si sudura metalelor. La acest tip de laser, trebuie acordata o atentie deosebita conditionarii corecte a lichidului de racire, manipularii si instalarii fibrei optice.
Spre deosebire de laserele cu CO2, chiar daca sunt incadrate in aceeasi clasa de pericol, laserele cu fibra optica sunt mult mai periculoase. Acest pericol se datoreaza lungimii de unda. Fasciculul de 1060 nm penetreaza apa si tesuturile moi precum lumina din spectrul vizibil. Astfel, o reflexie cat de mica poate duce la orbire sau arsuri grave. Din acest motiv trebuie acordata o atentie deosebita mijloacelor de protectie ale echipamentului. Este interzisa dezactivarea senzorilor de la usi, indepartarea panourilor de protectie sau a oricaror alte mijloace de protectie cu care este echipat laserul. In UE este interzisa operarea laserelor fara sisteme de protectie corespunzatoare.
Lasere CNC cu CO2
Denumirea laserelor cu CO2 vine de la modul de generare a radiatiei laser. Aceasta se obtine prin accelerarea fotonilor intr-un tub incarcat cu un amestec de gaze cu CO2 ca si gaz principal. Energia este transferata catre capul de lucru printr-un sistem de oglinzi.
Aceste lasere functioneaza cu o lungime de unda de circa 10600 nm, in spectrul infrarosu indepartat (invizibil pentru ochiul uman).
Datorita complexitatii sistemului (oglinzi, sistem de racire, mediu de lucru, etc.) si a costurilor mari de operare si intretinere, sistemele de debitare cu laser de putere mare (pentru debitare metale) au pierdut teren. In prezent se produc preponderent sisteme de debitare cu laser cu CO2 de putere mica (30-400W) pentru debitarea materialelor care nu pot fi debitate cu lasere cu fibra optica. Printre acestea se numara materiale compozite, mase plastice (nu toate), materiale lemnoase, stofa, hartie/carton, etc.
Chiar daca pentru lungimea de unda 10600 nm, apa si tesuturile sunt opace, este necesara o protejare completa a spatiului de lucru. Aceasta protectie poate fi realizata in majoritatea cazurilor si cu placi din acrilic sau policarbonat transparent. Aceste materiale ofera o protectie suficienta impotriva reflexiilor sau a razelor nefocalizate fiind opace pentru aceasta lungime de unda.
Laser CNC cu fibra optica
Pentru a obtine rezultate bune de prelucrare, masinile de debitat cu laser cu fibra optica trebuie sa indeplineasca mai multe cerinte.
– trebuie sa aiba caracteristici dinamice foarte bune (viteza, acceleratie ridicata, pozitionare precisa fara suprareglaj si vibratii la schimbarea directiei de deplasare) in special atunci cand se debiteaza table subtiri. Pentru a se obtine aceasta caracteristica dinamica, se utilizeaza de obicei ghidaje liniare si cremaliere de precizie cu profil elicoidal. General Numeric, utilizeaza suruburi cu bile cu pas mare (20/40 mm) care confera atat precizie cat si o dinamica buna si o fiabilitate ridicata. La laserele CNC cu fibra optica, utilizarea de curele sincrone nu este posibila datorita maselor inertiale mari si a elasticitatii curelelor. De asemenea, pentru a se obtine caracteristici dinamice foarte bune, masa ansamblului trebuie sa fie cat mai mica. Pentru aceasta, portalul si axa Z sunt fabricate din aluminiu.
– trebuie sa aibe o precizie ridicata de pozitionare. Pentru a obtine o precizie ridicata de pozitionare se utilizeaza servomotoare AC cu encodere de foarte inalta rezolutie. Astfel se obtine o miscare fara vibratii cu acceleratii extraordinare. Bineinteles ca si elementele mecanice trebuie sa fie foarte precise. Utilizand suruburi cu bile, reducem doua cauze principale de erori: erorile cauzate de uzura cremalierelor respectiv jocul dintre pinion si cremaliera si erorile cauzate de jocul din reductoare si uzura reductoarelor.
– trebuie sa pastreze perfect distanta dintre duza si tabla debitata. Pentru aceasta se utilizeaza un senzor capacitiv special, duza este decuplata electric de restul cnc-ului fiind conectata prin intermediul unui inel ceramic special la senzorul de inaltime. Acesta, impreuna cu axa Z a masinii si un algoritm de comanda complex, asigura intotdeuna mentinerea distantei optime intre duza si material. Acelasi senzor tine loc si de senzor de coliziune. Astfel in cazul in care duza atinge tabla, masina se opreste instantaneu.
– trebuie sa strapunga materialul cat mai curat. Pentru strapungerea materialului se modifica automat parametrii generatorului laser, inaltimea de strapungere si distanta focala. Pentru modificarea distantei focale, se utilizeaza o axa opto-mecanica care deplaseaza lentila de focalizare in interiorul capului laser.
– trebuie sa poata fi incarcata si descarcata eficient. Cea mai eficienta metoda de incarcare/descarcare este o masa paletabila. General Numeric ofera masa paletabila ca optiune la toate laserele CNC produse de noi. In configuratia standard oferim masini compacte care pot fi alimentate usor cu stivuitorul.
– trebuie sa fie exploatate in siguranta. General Numeric produce numai masini de debitat cu fibra laser complet inchise, cu sisteme de siguranta adecvate. Astfel, masinile de debitat cu laser cu fibra produse de noi, pot fi exploatate in siguranta fara echipament de protectie suplimentar.
Laser CNC cu CO2
Laserele CNC cu CO2 produse de General Numeric sunt destinate prelucrarii de piese de precizie din materiale plastice, lemn, compozite, etc. Acestea trebuie sa indeplineasca cerinte stricte de calitate pentru a obtine debitari precise.
– trebuie sa aiba caracteristici dinamice bune (viteza, acceleratie ridicata, pozitionare precisa fara suprareglaj si vibratii la schimbarea directiei de deplasare) pentru a nu supraincalzi colturile ascutite ale unor materiale subtiri. Pentru a se obtine aceasta caracteristica dinamica, se utilizeaza de obicei ghidaje liniare si cremaliere de precizie cu profil elicoidal. General Numeric, utilizeaza suruburi cu bile cu pas mare (20 mm) care confera atat precizie cat si o dinamica buna si o fiabilitate ridicata. La laserele CNC cu CO2 de dimensiuni mari, utilizarea de curele sincrone nu este posibila datorita maselor inertiale mari si a elasticitatii curelelor. De asemenea, pentru a se obtine caracteristici dinamice foarte bune, masa ansamblului trebuie sa fie cat mai mica. Pentru aceasta, portalul si axa Z (optionala) sunt fabricate din aluminiu.
– trebuie sa aibe o precizie ridicata de pozitionare. Pentru a obtine o precizie ridicata de pozitionare se utilizeaza servomotoare AC cu encodere de foarte inalta rezolutie. Astfel se obtine o miscare fara vibratii cu acceleratii extraordinare. Bineinteles ca si elementele mecanice trebuie sa fie foarte precise. Utilizand suruburi cu bile, reducem doua cauze principale de erori: erorile cauzate de uzura cremalierelor si erorile cauzate de jocul din reductoare si uzura reductoarelor.
– trebuie sa pastreze distanta dintre duza si materialul debitat. Datorita caracteristicilor diferitelor materiale, in special pe suprafete mari, acest lucru nu este intotdeuna posibil. Pentru masinile de dimensiuni mari, oferim intotdeuna optiunea de focalizare automata. Aceasta presupune palparea piesei inainte de inceputul lucrului sau la fiecare strapungere pentru a stabili inaltimea la care se afla materialul (unele materiale ca de exemplu placajul, nu sunt perfect plane). Pentru aceasta optiune, se instaleaza o axa Z cu palpator si modulul software aferent.
– trebuie sa strapunga materialul cat mai curat. Pentru strapungerea curata a materialului se pot modifica automat parametrii (puterea si presiunea de aer) la fiecare strapungere.
– trebuie sa poata fi incarcata si descarcata eficient. Cea mai eficienta metoda de incarcare/descarcare este o masa paletabila. General Numeric ofera masa paletabila ca optiune la toate laserele CNC produse de noi. In configuratia standard oferim masini compacte care pot fi alimentate usor cu stivuitorul.
– trebuie sa fie exploatate in siguranta. General Numeric produce numai masini de debitat cu fibra laser complet inchise, cu sisteme de siguranta adecvate. Astfel, masinile de debitat cu laser cu fibra produse de noi, pot fi exploatate in siguranta fara echipament de protectie suplimentar.
