Fundamentoj de Lasera Tranĉado kaj Ĝia Prilabora Sistemo —Lasera Tranĉa Ekipaĵo
II. Konsisto de Lasera Tranĉa Ekipaĵo
2.1 Komponantoj kaj Funkciprincipo de Lasera Tranĉmaŝino
Lasera tranĉmaŝino konsistas el lasera emitoro, tranĉkapo, radiotransmisia asembleo, maŝinila labortablo, numera stirsistemo, komputilo (aparataro kaj programaro), malvarmigilo, ŝirma gascilindro, polvokolektilo kaj aersekigilo.
-
Lasera Generatoro
La lasera generatoro estas aparato, kiu produktas laserajn lumfontojn. Por lasertranĉaj aplikoj, plej multaj maŝinoj uzas CO₂-gasajn laserojn, kiuj havas altan elektro-optikan konvertan efikecon kaj altan potencon, krom kelkaj kazoj kie YAG-solidstataj laseroj estas uzataj. Ne ĉiuj laseroj taŭgas por tranĉado, ĉar lasertranĉado trudas striktajn postulojn pri la kvalito de la lumradio.
-
Tranĉa Kapo
Ĝi ĉefe konsistas el komponantoj kiel ajuto, fokusa lenso kaj fokusa spura sistemo.
La aparato por movi la tranĉkapon estas uzata por movi la tranĉkapon laŭ la Z-akso laŭ antaŭdifinitaj programoj. Ĝi konsistas el servomotoro kaj transmisiaj partoj kiel plumbaj ŝraŭboj aŭ dentradoj.
(1) Ajuto: Ekzistas tri ĉefaj tipoj de ajutoj: paralela tipo, konverĝa tipo kaj konusa tipo.
(2) Fokusa Lenso: Por plenumi tranĉadon uzante laserradian energion, la originala radio elsendita de la lasero devas esti fokusita tra lenso por formi lumpunkton kun alta energidenso. Mezaj kaj longaj fokusaj lensoj taŭgas por tranĉado de dikaj platoj kaj havas pli malaltajn postulojn por la interspaca stabileco de la spura sistemo. Mallongaj fokusaj lensoj taŭgas nur por tranĉado de maldikaj platoj sub 3 mm; ili havas striktajn postulojn por la interspaca stabileco de la spura sistemo, sed povas signife redukti la bezonatan laseran eligan potencon.
(3) Spurada Sistemo: La fokusa spurada sistemo de lasera tranĉmaŝino ĝenerale konsistas el fokusa tranĉkapo kaj spurada sensila sistemo. La tranĉkapo integras funkciojn de radiogvidado kaj fokusado, akvomalvarmigo, gasblovado kaj mekanika alĝustigo.
La sensilo konsistas el sensaj elementoj kaj amplifika kontrolunuo. Spuraj sistemoj varias tute depende de la tipo de sensaj elementoj. Ekzistas du ĉefaj tipoj haveblaj: unu estas la kapacita sensa spura sistemo, ankaŭ konata kiel la senkontakta spura sistemo; la alia estas la indukta sensa spura sistemo, ankaŭ nomata la kontakta spura sistemo.
-
Asembleo de Traba Transdono
Ekstera Optika Vojo: Reflektaj speguloj estas uzataj por gvidi la laseran radion en la dezirata direkto. Por eviti paneojn en la radiovojo, ĉiuj reflektaj speguloj estas protektataj per ŝildoj, kaj pura pozitivprema ŝirma gaso estas enkondukita por teni la spegulojn liberaj de poluado. Alt-efikeca lenso povas fokusigi ne-diverĝan radion en senlime malgrandan punkton. Lenso kun 5,0-cola fokusa distanco estas ofte uzata, dum 7,5-cola lenso taŭgas nur por tranĉi materialojn pli dikajn ol 12 mm.
-
Maŝina Ilo Labortablo
Ĉefa Maŝinkorpo: La maŝinila sekcio de lalasera tranĉmaŝinoestas la mekanika parto, kiu realigas la movadon de la aksoj X, Y kaj Z, inkluzive de la tranĉa laborplatformo.
-
Numera Kontrola Sistemo
La NC-sistemo kontrolas la maŝinilon por atingi movojn laŭ la X, Y, Z-aksoj kaj samtempe reguligas la eligan potencon de la lasero.
-
Malvarmiga Sistemo
Malvarmiga Unuo: Ĝi estas uzata por malvarmigi la lasergeneratoron. Lasero estas aparato, kiu konvertas elektran energion en lumenergion. Ekzemple, la konverta efikeco de CO₂-gaslasero estas ĝenerale 20%, kaj la restanta energio estas konvertita en varmon. Malvarmiga akvo forigas troan varmon por konservi la normalan funkciadon de la lasergeneratoro. La malvarmiga unuo ankaŭ malvarmigas la eksterajn optikajn vojspegulojn kaj fokuslensojn de la maŝinilo, certigante stabilan kvaliton de la radiotransmisio kaj efike malhelpante deformadon aŭ fendiĝon de la lenso pro trovarmiĝo.
-
Gascilindroj
Gascilindroj inkluzivas labormediajn cilindrojn kaj helpgascilindrojn por la lasertranĉmaŝino, kiuj estas uzataj por kompletigi industriajn gasojn por lasera oscilado kaj provizi helpgasojn por la tranĉkapo.
-
Sistemo por Forigo de Polvo
Ĝi ekstraktas fumon kaj polvon generitajn dum prilaborado kaj faras filtradtraktadon por certigi, ke ellasgasaj emisioj plenumas mediprotektajn normojn.
-
Aera Malvarmiga Sekigilo kaj Filtrilo
Ĝi provizas puran, sekan aeron al la lasera generatoro kaj radiovojo, konservante la normalan funkciadon de la radiovojo kaj reflektaj speguloj.
2.2 Torĉo por Lasera Tranĉado
La struktura diagramo de torĉtorĉo por lasera tranĉado estas montrita sube. Ĝi konsistas ĉefe el torĉkorpo, fokusa lenso, reflekta spegulo kaj helpa gasajuzo. Dum lasera tranĉado, la torĉo devas plenumi la jenajn postulojn:
① La torĉo povas elĵeti sufiĉan gasfluon.
② La elĵeta direkto de la gaso ene de la torĉo devas esti koaksiala kun la optika akso de la reflekta spegulo.
③ La fokusa distanco de la torĉo estas facile alĝustigebla.
④ Dum tranĉado, metalaj vaporoj kaj ŝprucoj de la tranĉita metalo nepre ne difektu la reflektan spegulon.
La movado de la tranĉtorĉo estas agordita per NC-movadsistemo. Ekzistas tri scenaroj por la relativa movado inter la tranĉtorĉo kaj la laborpeco:
① La torĉo restas senmova dum la laborpeco moviĝas tra la labortablo — ĉefe taŭga por malgrandaj laborpecoj.
② La laborpeco restas senmova dum la torĉo moviĝas.
③ Kaj la torĉo kaj la labortablo moviĝas samtempe.
2.2.1 Tranĉkapo
La lasera tranĉkapo situas ĉe la fino de la radiotransmisia sistemo, konsistanta el fokusa lenso kaj tranĉajuto.
Fokusaj lensoj estas ĉefe klasifikitaj laŭ fokusa distanco. Plej multaj lasertranĉaj ekipaĵoj estas ekipitaj per pluraj tranĉkapoj kun malsamaj fokusaj distancoj. Prenante CO₂-lasertranĉadon kiel ekzemplon, oftaj fokusaj distancoj estas 127 mm (5 coloj) kaj 190 mm (7,5 coloj). Mallongfokusa lenso produktas malgrandan fokusan punkton kaj mallongan fokusan profundon, kio helpas redukti la larĝon de la segiltranĉo kaj atingi pli fajnajn tranĉojn. Longfokusa lenso produktas pli grandan fokusan punkton kaj pli longan fokusan profundon. Kompare kun mallongaj fokusaj lensoj, longaj fokusaj lensoj povas provizi fokusitan faskon kun lasera energidenso sufiĉa por materiala prilaborado proksime al la fokusa punkto. Tial, mallongaj fokusaj lensoj estas plejparte uzataj por preciza tranĉado de maldikaj platoj, dum longaj fokusaj lensoj estas necesaj por pli dikaj materialoj por atingi adekvatan fokusan profundon, certigante minimuman varion en la diametro de la punkto kaj sufiĉan potencdensecon ene de la tranĉdikeca intervalo.
Fokusaj lensoj estas uzataj por fokusigi la paralelan laseran radion incidentan en la tranĉtorĉon, atingante pli malgrandan punktograndecon kaj pli altan potencdensecon. Lensoj estas faritaj el materialoj, kiuj povas transdoni la laseran ondolongon. Optika vitro estas ofte uzata por solidstataj laseroj, dum materialoj kiel ZnSe, GaAs kaj Ge estas adoptitaj por CO₂-gaslaseroj (ĉar ordinara vitro ne estas travidebla al CO₂-laseraj radioj), inter kiuj ZnSe estas la plej vaste uzata.
Por lasera tranĉado, minimumigi la diametron de la fokusa punkto estas dezirinde por pliigi la potencdensecon kaj ebligi altrapidan tranĉadon. Tamen, pli mallonga fokusa distanco de la lenso rezultas en pli malgranda fokusa profundo, malfaciligante atingi perpendikularan tranĉsurfacon dum tranĉado de dikaj platoj. Krome, pli mallonga fokusa distanco reduktas la distancon inter la lenso kaj la laborpeco, pliigante la riskon, ke la lenso estos poluita per fanditaj ŝprucoj dum tranĉado kaj influante normalan funkciadon. Tial, la taŭga fokusa distanco devus esti detale determinita surbaze de faktoroj kiel la dikeco de tranĉado kaj la postuloj pri tranĉkvalito.
2.2.2 Reflekta Spegulo
La funkcio de la reflekta spegulo estas ŝanĝi la direkton de la radio elsendita de la lasero. Por radioj de solidstataj laseroj, reflektaj speguloj faritaj el optika vitro povas esti uzataj. Kontraste, reflektaj speguloj en CO₂-gasaj lasertranĉaj aparatoj kutime estas faritaj el kupro aŭ metaloj kun alta reflektiveco. Por malhelpi damaĝon kaŭzitan de trovarmiĝo pro lasera surradiado dum funkciado, reflektaj speguloj estas tipe malvarmigitaj per akvo.
2.2.3 Ajuto
La ajuto estas uzata por ŝpruci helpgason en la tranĉzonon, kaj ĝia strukturo havas certan efikon sur la tranĉefikeco kaj kvalito. Figuro 4.11 montras oftajn ajutajn formojn por lasera tranĉado; la ajutaj orificiaj formoj inkluzivas cilindrajn, konusajn kaj konverĝajn-diverĝajn tipojn.
La elekto de la ajuto estas ĝenerale determinita per testoj bazitaj sur la materialo kaj dikeco de la laborpeco, kaj la premo de la helpa gaso. Lasera tranĉado kutime uzas koaksialajn ajutojn (kie la gasfluo estas koaksiala kun la optika akso). Se la gasfluo kaj la lasera radio ne estas koaksialaj, troa ŝprucado verŝajne okazos dum tranĉado. La interna muro de la ajuta orifico devus esti glata por certigi senobstrukcan gasfluon kaj eviti turbulencojn, kiuj povus influi la kvaliton de la segiltranĉo. Por certigi la stabilecon de la tranĉado, la distanco inter la fina surfaco de la ajuto kaj la laborpeca surfaco devus esti minimumigita, tipe variante de 0,5 mm ĝis 2,0 mm. La diametro de la ajuta orifico devas permesi al la lasera radio trapasi glate, malhelpante la radion tuŝi la internan muron de la orifico. Ju pli malgranda estas la orifica diametro, des pli malfacile estas kolimati la radion. Por difinita helpa gaspremo, ekzistas optimuma gamo de diametroj de ajutaj orificoj. Tro malgranda aŭ granda orifico malhelpos la forigon de fanditaj produktoj el la segiltranĉo kaj influos la tranĉrapidecon.
La influo de la diametro de la ajuto-orifico sur la tranĉrapidecon sub fiksa lasera potenco kaj helpgasa premo estas montrita en Figuroj 4.12 kaj 4.13. Videblas, ke ekzistas optimuma diametro de la ajuto-orifico, kiu atingas la maksimuman tranĉrapidecon. Ĉi tiu optimuma valoro estas proksimume 1,5 mm sendepende de ĉu oksigeno aŭ argono estas uzata kiel la helpgaso.
Testoj pri lasera tranĉado de malmolaj alojoj (kiujn malfacilas tranĉi) montras, ke la optimuma diametro de la ajuta orifico estas tre proksima al la supraj rezultoj, kiel ilustrite en Figuro 4.14. La diametro de la ajuta orifico ankaŭ influas la segfendan larĝon kaj la larĝon de la varmo-trafita zono (HAZ). Kiel montrite en Figuro 4.15, kun la pliiĝo de la diametro de la ajuta orifico, la segfenda larĝo pliiĝas dum la HAZ-larĝo mallarĝiĝas. La ĉefa kialo de la mallarĝiĝo de la HAZ estas la plifortigita malvarmiga efiko de la helpgasa fluo sur la bazmaterialon en la tranĉzono.
2.3 Parametroj de Lasera Tranĉa Ekipaĵo
2.3.1 Torĉ-movita tranĉa ekipaĵo
En torĉ-movata tranĉa ekipaĵo, la tranĉtorĉo estas muntita sur movebla gantry kaj moviĝas horizontale laŭ la gantry-trabo (Y-akso). La gantry pelas la torĉon por moviĝi laŭ la X-akso, dum la laborpeco estas fiksita sur la labortablo. Ĉar la lasero kaj la tranĉtorĉo estas aranĝitaj aparte, la laseraj transmisiaj karakterizaĵoj, paraleleco laŭ la skanada direkto de la radio, kaj stabileco de la reflektaj speguloj estas ĉiuj influitaj dum la tranĉprocezo.
Torĉ-movata tranĉa ekipaĵo povas prilabori grand-dimensiajn laborpecojn. Ĝi okupas relative malgrandan plank-areon por la tranĉa produktadzono kaj povas esti facile integrita kun alia ekipaĵo por formi produktadlinion. Tamen, ĝia pozicia precizeco estas nur ±0.04 mm.
La tipa strukturo de torĉ-movata tranĉa ekipaĵo estas montrita en Figuro 4.19. Oni uzas kontinu-ondan CO₂-laseran tranĉmaŝinon, kun distanco de la lasero al la torĉo de 18 m. Por certigi, ke la ŝanĝo en la traba diametro super ĉi tiu transmisia distanco ne malhelpas tranĉajn operaciojn, la kombinaĵo de oscilatoraj speguloj devas esti zorge desegnita.
La ĉefaj teknikaj parametroj de torĉ-movita tranĉa ekipaĵo estas jenaj:
- Lasera Elira Povumo: 1.5 kW (unu-reĝima), 3 kW (plur-reĝima)
- Torĉa Bato: X-akso 6.2 m, Y-akso 2.6 m
- Veturrapideco: 0–10 m/min (alĝustigebla)
- Torĉo Z-akso Flosanta Bato: 150 mm
- Torĉo Z-akso Alĝustiga Rapido: 300 mm/min
- Maksimuma Grandeco de Prilaborita Ŝtala Plato: 12 mm × 2400 mm × 6000 mm
- Kontrola Sistemo: Integra NC-Kontrola Reĝimo
2.3.2 XY-tablo-movita tranĉa ekipaĵo
En la XY-tablo-movita tranĉa ekipaĵo, la tranĉtorĉo estas fiksita sur la kadro, kaj la laborpeco estas metita sur la tranĉtablon. La tranĉtablo moviĝas laŭ la X kaj Y aksoj laŭ NC-komandoj, kun alĝustigebla veturrapideco tipe variante de 0–1 m/min aŭ 0–5 m/min. Ĉar la tranĉtorĉo restas senmova rilate al la laborpeco, ĝi minimumigas la efikon sur la vicigo kaj centrado de la laserradio dum la tranĉprocezo, certigante unuforman kaj stabilan tranĉan rendimenton. Kiam ekipita per malgranda tranĉtablo kun alta mekanika precizeco, la maŝino atingas pozicigan precizecon de ±0.01 mm kajbonega precizeco de tranĉado, igante ĝin aparte taŭga por la preciza tranĉado de malgrandaj komponantoj. Plie, pli grandaj tranĉtabloj kun X-aksa bato de 2300–2400 mm kaj Y-aksa bato de 1200–1300 mm estas haveblaj por prilabori grand-dimensiajn laborpecojn.
La ĉefaj teknikaj parametroj de la XY-tablo-movita tranĉekipaĵo estas jenaj:
- Lasera Fonto: CO₂-gasa lasero (duonfermita rekttuba tipo)
- Lasera Elektroprovizo: Eniga tensio 200 VAC; Eliga tensio 0–30 kV; Maksimuma eliga kurento 100 mA
- Lasera Elira Povo: 550 W
- Tranĉa Tablo-Bato: X-akso 2300 mm, Y-akso 1300 mm
- Rapido de Tranĉa Tablo (Ŝtup-alĝustigebla): 0,4–5,0 m/min, 0,2–2,5 m/min, 0,1–1,3 m/min, 0,05–0,6 m/min
- Torĉo Z-akso Flosanta Bato: 180 mm
- Maksimuma Grandeco de Prilaborita Plato: 6 mm × 1300 mm × 2300 mm
- Kontrola Sistemo: Numera Kontrola (NC) Reĝimo
2.3.3 Duobla-movita tranĉa ekipaĵo (torĉo kaj tablo)
La duoble movata tranĉa ekipaĵo (torĉo kaj tablo) falas laŭ dezajno inter la torĉo-movataj kaj XY-tablo-movataj tranĉmaŝinoj. La tranĉtorĉo estas muntita sur gantry kaj moviĝas horizontale laŭ la gantry-trabo (Y-akso), dum la tranĉtablo estas movata laŭlonge. Ĉi tiu hibrida dezajno kombinas la avantaĝojn de alta tranĉprecizeco kaj spacŝpara efikeco. Kun poziciiga precizeco de ±0.01 mm kaj alĝustigebla tranĉrapideca intervalo de 0–20 m/min, ĝi estas unu el la plej vaste uzataj tranĉmaŝinoj sur la merkato. Pli grandaj modeloj de ĉi tiu maŝino ofertas Y-aksan baton de 2000 mm kaj X-aksan baton de 6000 mm, ebligante la tranĉadon de grand-dimensiaj laborpecoj.
La lasera oscilatoro estas muntita sur la gantry apud la tranĉtorĉo. Ĉi tiu konfiguracio liveras esceptan precizecon dum tranĉado de cirklaj truoj. La maŝino ankaŭ fanfaronas pri alta produktadefikeco: ĝi povas tranĉi 46 cirklajn truojn (10 mm en diametro) minute sur 1 mm-dika ŝtala plato.
2.3.4 Integra Tranĉa Ekipaĵo
Enintegra tranĉmaŝino, la laserfonto estas instalita sur la kadro kaj moviĝas laŭlonge kun ĝi, dum la tranĉtorĉo estas integrita kun sia motormekanismo por moviĝi horizontale laŭ la kadra trabo. La maŝino uzas numeran kontrolon por tranĉi diversformajn komponantojn. Por kompensi la varion de la optika vojlongo kaŭzitan de la horizontala movado de la tranĉtorĉo, kutime estas ekipita modulo por alĝustigi la optikan vojlongon. Ĉi tiu modulo certigas homogenan laserfaskon ene de la tranĉareo kaj konservas konstantan kvaliton de la tranĉsurfaco.
Afiŝtempo: 17-a de decembro 2025 
