Статья — Как выбрать лазер
Введение
Установки лазерной резки металлов представляют собой высокоэффективные и точные инструменты для обработки металлических заготовок. Разнообразие конструкций, источников лазерного излучения и систем ЧПУ создает путаницу, а маркетинговые заявления не упрощают выбор оборудования. Данная статься собрала в себе информацию на основе опыта специалистов нашей компании «Станкомеханика» и призвана упростить понимание в технологиях лазерной резки. Мы сгруппировали информацию в данной статье для удобного чтения и поиска. Если Вам нужно больше информации, Вы всегда можете позвонить или написать нам, мы ответим на любые Ваши вопросы.
Какие лазеры есть на рынке
Производством лазеров занимаются множество компаний, как в Европе, Турции так и в Китае. Достигается это за счет того, что любой лазер можно собрать как «конструктор».
Существует ряд OEM (Original Equipment Manufacturer) – компаний, которые закрывают потребность в деталях и комплектующих для производителей лазеров. Причем эти детали и комплектующие производятся OEM компаниями под заказ промышленного производителя под нужной последнему торговой маркой и в нужном количестве. И на сегодня на рынке можно выбрать лазеры для листовой, трубной или 3D обработки под любой бюджет, производительность и функционал.
Почему все китайские лазеры одинаковые
Возможно, Вы уже ознакомились с ассортиментом лазеров китайского производства и обратили внимание, что в своём большинстве они схожи по комплектации. Это связано с основным набором OEM производителей.
Основная электроника, ЧПУ, привода и голова лазерной резки поставляется компанией BOCHU. Данное решение также имеет собственное ПО с функционалом CAD/CAM нэстинга CypCut, CypNest и TubeT. OEM комплект позволяет собрать готовый лазер, достаточно подключить источник и станок готов к работе.
При этом разные производители делают оборудование в разной комплектации и могут частично заменять комплектующие приводов, режущей головы, системы перемещения и т.д. Зачастую рамки бюджета приводят к откровенно неудачным конструкторским решениям, а некачественное периферийное оборудование, такое как стабилизатор или чиллер, значительно влияют на долговечность станка. Далее мы разберемся в отличиях оборудования и на какие моменты стоит обратить внимание.
От «Бюджетного» до «Премиум»
Установки лазерной резки похожей комплектации могут значительно отличаться по стоимости, и связано это, в первую очередь, с используемыми комплектующими.
Пример: привода Yaskawa значительно дороже аналогичных Bochu; в свою очередь двигатели MPC или Kollmorgen также будут дороже чем двигатели уже упомянутой выше марки Bochu. Еще примеры: установка режущей головы Precitec или Ospri обходится производителю дороже чем Raytools или Bochu.
При этом, в рамках одного бренда могут быть отличия как по мощности, так и по ускорению приводов.
Конструкция лазерного станка может оснащаться сменными паллетами, дополнительным порталом и конвейерами, различными системами роботизации и автоматизации, что влияет на конечную стоимость.
В трубных и 3D лазерах также используются системы подачи заготовок, разные типы вращателей и поворотных столов.
Не стоит забывать и про стоимость транспортировки: лазер с простой конструкцией может поместиться в стандартный контейнер, а станок с мощной станиной будет являться негабаритным грузом, перевозка которого существенно дороже и на отрезке морской поставки до порта, и на отрезке от порта до конечного потребителя. В транспортировке также случается сезонность, когда фрахт может значительно дорожать в силу различных причин (от сомалийских пиратов до блокирования Суэцкого канала, или мирового спроса на контейнеры, или по причине длинных выходных и праздничных дней в той или иной стране).
Все это влияет на конечную стоимость оборудования. Необходимо понимать, что выбор в сторону премиального станка не только означает увеличение надежности, качества и производительности, а также стабильность, прагматичность и уверенность в выполнении текущих производственных задач. Приобретение станка без учета производственных задач с ориентиром исключительно на цену может принести не только финансовые, но и репутационные потери для Вашей компании.
Как определиться с мощностью лазера?
В отличии от плазменных и гидроабразивных технологий, лазерные станки, в первую очередь, определяются скоростью обработки. Этот параметр напрямую влияет на окупаемость оборудования, поэтому необходимо определиться по оптимальному соотношению скорости к толщине обрабатываемого листа. В зависимости от уровня оборудования рабочая скорость позиционирования составляет от 20 до 60 метров в минуту. Ниже, для примера, представлена таблица резки углеродистой стали с указанием диапазонов качества реза, эти данные являются абсолютными для большинства станков. Скорость представлена как непрерывная и не учитывает холостой ход, ускорение и обработку углов. На премиальном оборудовании можно использовать расширенные параметры реза, что позволит увеличить производительность и качество реза выше приведённых в таблице.
Установки лазерной резки металлов представляют собой высокоэффективные и точные инструменты для обработки металлических заготовок. Разнообразие конструкций, источников лазерного излучения и систем ЧПУ создает путаницу, а маркетинговые заявления не упрощают выбор оборудования. Данная статься собрала в себе информацию на основе опыта специалистов нашей компании «Станкомеханика» и призвана упростить понимание в технологиях лазерной резки. Мы сгруппировали информацию в данной статье для удобного чтения и поиска. Если Вам нужно больше информации, Вы всегда можете позвонить или написать нам, мы ответим на любые Ваши вопросы.
Какие лазеры есть на рынке
Производством лазеров занимаются множество компаний, как в Европе, Турции так и в Китае. Достигается это за счет того, что любой лазер можно собрать как «конструктор».
Существует ряд OEM (Original Equipment Manufacturer) – компаний, которые закрывают потребность в деталях и комплектующих для производителей лазеров. Причем эти детали и комплектующие производятся OEM компаниями под заказ промышленного производителя под нужной последнему торговой маркой и в нужном количестве. И на сегодня на рынке можно выбрать лазеры для листовой, трубной или 3D обработки под любой бюджет, производительность и функционал.
Почему все китайские лазеры одинаковые
Возможно, Вы уже ознакомились с ассортиментом лазеров китайского производства и обратили внимание, что в своём большинстве они схожи по комплектации. Это связано с основным набором OEM производителей.
Основная электроника, ЧПУ, привода и голова лазерной резки поставляется компанией BOCHU. Данное решение также имеет собственное ПО с функционалом CAD/CAM нэстинга CypCut, CypNest и TubeT. OEM комплект позволяет собрать готовый лазер, достаточно подключить источник и станок готов к работе.
При этом разные производители делают оборудование в разной комплектации и могут частично заменять комплектующие приводов, режущей головы, системы перемещения и т.д. Зачастую рамки бюджета приводят к откровенно неудачным конструкторским решениям, а некачественное периферийное оборудование, такое как стабилизатор или чиллер, значительно влияют на долговечность станка. Далее мы разберемся в отличиях оборудования и на какие моменты стоит обратить внимание.
От «Бюджетного» до «Премиум»
Установки лазерной резки похожей комплектации могут значительно отличаться по стоимости, и связано это, в первую очередь, с используемыми комплектующими.
Пример: привода Yaskawa значительно дороже аналогичных Bochu; в свою очередь двигатели MPC или Kollmorgen также будут дороже чем двигатели уже упомянутой выше марки Bochu. Еще примеры: установка режущей головы Precitec или Ospri обходится производителю дороже чем Raytools или Bochu.
При этом, в рамках одного бренда могут быть отличия как по мощности, так и по ускорению приводов.
Конструкция лазерного станка может оснащаться сменными паллетами, дополнительным порталом и конвейерами, различными системами роботизации и автоматизации, что влияет на конечную стоимость.
В трубных и 3D лазерах также используются системы подачи заготовок, разные типы вращателей и поворотных столов.
Не стоит забывать и про стоимость транспортировки: лазер с простой конструкцией может поместиться в стандартный контейнер, а станок с мощной станиной будет являться негабаритным грузом, перевозка которого существенно дороже и на отрезке морской поставки до порта, и на отрезке от порта до конечного потребителя. В транспортировке также случается сезонность, когда фрахт может значительно дорожать в силу различных причин (от сомалийских пиратов до блокирования Суэцкого канала, или мирового спроса на контейнеры, или по причине длинных выходных и праздничных дней в той или иной стране).
Все это влияет на конечную стоимость оборудования. Необходимо понимать, что выбор в сторону премиального станка не только означает увеличение надежности, качества и производительности, а также стабильность, прагматичность и уверенность в выполнении текущих производственных задач. Приобретение станка без учета производственных задач с ориентиром исключительно на цену может принести не только финансовые, но и репутационные потери для Вашей компании.
Как определиться с мощностью лазера?
В отличии от плазменных и гидроабразивных технологий, лазерные станки, в первую очередь, определяются скоростью обработки. Этот параметр напрямую влияет на окупаемость оборудования, поэтому необходимо определиться по оптимальному соотношению скорости к толщине обрабатываемого листа. В зависимости от уровня оборудования рабочая скорость позиционирования составляет от 20 до 60 метров в минуту. Ниже, для примера, представлена таблица резки углеродистой стали с указанием диапазонов качества реза, эти данные являются абсолютными для большинства станков. Скорость представлена как непрерывная и не учитывает холостой ход, ускорение и обработку углов. На премиальном оборудовании можно использовать расширенные параметры реза, что позволит увеличить производительность и качество реза выше приведённых в таблице.
Пользуясь таблицей, можно легко сопоставить ваши задачи с данными по толщине и производительности. Если Вам необходима информация по резке конкретной марки стали, свяжитесь с нами по номеру +7 (495) 274 00 37!
Рассмотрим основные узлы оборудования:
— Различия станины установки лазерной резки
От конструкции и способа изготовления станины зависит точность и надежность оборудования. Станины бывают сборные, сварные и литые.
Литые станины из чугуна являются самыми надежными, чугун также поглощает вибрации что положительно влияет на надежность и точность.
Сварные станины самые распространенные решения, отличаются толщиной металла, способом снятия напряжения от сварки и конструкцией.
Сборные станины собираются на болтовых соединениях, встречается только в бюджетном сегменте станков.
Необходимо понимать, что сейчас никто не реализует станки с механической точностью, сейчас используется электронная точность. Электронная точность компенсирует все геометрические отклонения программно, что упрощает производство станков, но увеличивает требования к станине. Любая деформация требует перенастройки и калибровки точности, а это ведет к дополнительным временным затратам специалистов плюс необходимость иметь дорогостоящие измерительные приборы. Без настройки станок может испытывать излишние нагрузки, что значительно ускоряет его амортизацию и снижает качество и точность обработки.
Различия мощности источников
Лазеры с разной мощностью источников предъявляют разные требования к станинам:
— От 1 до 6 кВт: может использоваться простая конструкция без сменных паллет и защитного кабинета. Единственное необходимое требование — это сварная станина с жесткими направляющими. Сама станина представляет собой сварную коробку с предусмотренными секционными воздушными отводами вытяжной системы для удаления дыма.
— От 6 до 12 кВт: — используется комбинированная станина с разноуровневыми сменными паллетами челночного типа. Также используется защитный кабинет, который предотвращает риск переотражения луча на оператора или прочее оборудование в цехе.
Это все еще простая конструкция с дополнительным сменным столом. Направляющие паллет закреплены к станине, что увеличивает нагрузку и передает вибрацию на направляющие. Обычно такие станки ограничены ускорением 1,5 G и небольшой возможной нагрузкой на рабочий стол резки. В спектр подходящих под данную категорию станков ориентируется завод FHBS.
— От 12 до 60 кВт: используется чугунная или мощная сварная станина из профиля 20 мм или более. Сама станина отделена от сменных паллет. Системы паллет управляются гидравликой и имеют свою несущую конструкцию. Такой подход позволяет снять напряжение и вибрацию со станины и направляющих, а также увеличить грузоподъемность столов. Гидравлические паллеты позволяют добиться одноуровневой обработки, что увеличивает точность и повторяемость, отсутствие необходимости обнулять координаты, а также позволяет полностью автоматизировать загрузку и выгрузку листов или готовых изделий. Такие станки приобретаются под высокопроизводительную обработку, где требуется повторяемость и высокая производительность без брака и простоев.
— От 20 до 100 кВт: для обработки толстого металла или 3D обработки используются портальные станки с отдельным от стола направляющими. Направляющие монтируются к полу цеха. Стол является независимым, можно использовать специальные решения с направляющими для крепления объемных заготовок или специальные решения для обработки донышков.
Различия конструкции позиционирования станка
Конструкция системы перемещения и позиционирования режущей головы бывает 3-ч типов:
• Портальная система — самая надежная система перемещения, но при этом самая требовательная. Для перемещения используются два двигателя по оси X, также необходимо соблюдать высокую точность и параллельность осей X1 и X2. Взамен вы получаете высокую точность обработки, повторяемость и скорость.
• Консольная система — представляет собой стрелу, соединённую с порталом с одной стороны. Самый бюджетный вариант, так как используется один двигатель для перемещения по оси X. Сейчас практически не встречается, используется для удешевления оборудования или в специализированных под определенную задачу реализациях. Является самой ненадежной конструкцией.
• Ласточкино крыло — неподвижный портал, на который закреплена траверса, по которой перемещается голова. Портал реализует ось X, сама траверса отвечает за ось Y и голова, закреплённая на направляющей, за ось Z. В данной реализации используются по одному двигателю на осях X и Y, что позволяет удешевить, по сравнению с портальной системой, станок. Ось Y фактически является консолью для головы и находится в подвешенном состоянии. Не требует высокой электронной точности для работы. Данная конструкция дешевле портала и менее надежная, но выдерживает более высокие нагрузки чем простая консольная система перемещения. Сейчас такую систему практически не используют.
Типы порталов и что за «пятое поколение» порталов?
Возможно, вы встречали в коммерческих предложениях или в описаниях лазеров в интернете указания на разные поколения порталов. Дело в том, что каждый производитель сам определяет какой конструкции портал и к какому поколению относится, то есть указание на «поколение порталов» — это, скорее, маркетинговый прием, чем конкретная характеристика.
Порталы могут изготавливаться из разных материалов и представлять собой разные конструкции. На рынке сейчас активно используют порталы из алюминия и стали.
Стальные порталы — крайне надежное и стабильное решение; они отлично поглощают вибрации и не восприимчивы к термической нагрузке, но высокий вес стальных порталов требует мощных двигателей, что ведет к удорожанию станка лазерной обработки.
Алюминиевые порталы изготавливаются чаще всего из авиационного алюминия. Низкий вес алюминиевых порталов позволяет добиться высокой динамики и скорости, не используя высокомощные двигатели, что удешевляет станок лазерной резки.
Мы рекомендуем обратить внимание что современные порталы используют литье, а болтовое соединение используется только для крепления к системе перемещения. Крепление к системе перемещения должны быть рассредоточены на большом расстоянии для лучшего распределения нагрузки. Сам же портал внутри имеет несущие перегородки, каналы вентиляции. В портале применены продольные и поперечные ребра жесткости.
Сама конструкция порталов отличается по типу задач и требуемой скорости. Высокоскоростные станки используют более низкие порталы по сравнению с обычными с укороченной осью Z, для снижения динамических нагрузок с направляющих. Высокомощные, напротив, увеличенная ось Z для обработки больших толщин и возможности внедрения 5-осевой головы.
Рассмотрим основные узлы оборудования:
— Различия станины установки лазерной резки
От конструкции и способа изготовления станины зависит точность и надежность оборудования. Станины бывают сборные, сварные и литые.
Литые станины из чугуна являются самыми надежными, чугун также поглощает вибрации что положительно влияет на надежность и точность.
Сварные станины самые распространенные решения, отличаются толщиной металла, способом снятия напряжения от сварки и конструкцией.
Сборные станины собираются на болтовых соединениях, встречается только в бюджетном сегменте станков.
Необходимо понимать, что сейчас никто не реализует станки с механической точностью, сейчас используется электронная точность. Электронная точность компенсирует все геометрические отклонения программно, что упрощает производство станков, но увеличивает требования к станине. Любая деформация требует перенастройки и калибровки точности, а это ведет к дополнительным временным затратам специалистов плюс необходимость иметь дорогостоящие измерительные приборы. Без настройки станок может испытывать излишние нагрузки, что значительно ускоряет его амортизацию и снижает качество и точность обработки.
Различия мощности источников
Лазеры с разной мощностью источников предъявляют разные требования к станинам:
— От 1 до 6 кВт: может использоваться простая конструкция без сменных паллет и защитного кабинета. Единственное необходимое требование — это сварная станина с жесткими направляющими. Сама станина представляет собой сварную коробку с предусмотренными секционными воздушными отводами вытяжной системы для удаления дыма.
— От 6 до 12 кВт: — используется комбинированная станина с разноуровневыми сменными паллетами челночного типа. Также используется защитный кабинет, который предотвращает риск переотражения луча на оператора или прочее оборудование в цехе.
Это все еще простая конструкция с дополнительным сменным столом. Направляющие паллет закреплены к станине, что увеличивает нагрузку и передает вибрацию на направляющие. Обычно такие станки ограничены ускорением 1,5 G и небольшой возможной нагрузкой на рабочий стол резки. В спектр подходящих под данную категорию станков ориентируется завод FHBS.
— От 12 до 60 кВт: используется чугунная или мощная сварная станина из профиля 20 мм или более. Сама станина отделена от сменных паллет. Системы паллет управляются гидравликой и имеют свою несущую конструкцию. Такой подход позволяет снять напряжение и вибрацию со станины и направляющих, а также увеличить грузоподъемность столов. Гидравлические паллеты позволяют добиться одноуровневой обработки, что увеличивает точность и повторяемость, отсутствие необходимости обнулять координаты, а также позволяет полностью автоматизировать загрузку и выгрузку листов или готовых изделий. Такие станки приобретаются под высокопроизводительную обработку, где требуется повторяемость и высокая производительность без брака и простоев.
— От 20 до 100 кВт: для обработки толстого металла или 3D обработки используются портальные станки с отдельным от стола направляющими. Направляющие монтируются к полу цеха. Стол является независимым, можно использовать специальные решения с направляющими для крепления объемных заготовок или специальные решения для обработки донышков.
Различия конструкции позиционирования станка
Конструкция системы перемещения и позиционирования режущей головы бывает 3-ч типов:
• Портальная система — самая надежная система перемещения, но при этом самая требовательная. Для перемещения используются два двигателя по оси X, также необходимо соблюдать высокую точность и параллельность осей X1 и X2. Взамен вы получаете высокую точность обработки, повторяемость и скорость.
• Консольная система — представляет собой стрелу, соединённую с порталом с одной стороны. Самый бюджетный вариант, так как используется один двигатель для перемещения по оси X. Сейчас практически не встречается, используется для удешевления оборудования или в специализированных под определенную задачу реализациях. Является самой ненадежной конструкцией.
• Ласточкино крыло — неподвижный портал, на который закреплена траверса, по которой перемещается голова. Портал реализует ось X, сама траверса отвечает за ось Y и голова, закреплённая на направляющей, за ось Z. В данной реализации используются по одному двигателю на осях X и Y, что позволяет удешевить, по сравнению с портальной системой, станок. Ось Y фактически является консолью для головы и находится в подвешенном состоянии. Не требует высокой электронной точности для работы. Данная конструкция дешевле портала и менее надежная, но выдерживает более высокие нагрузки чем простая консольная система перемещения. Сейчас такую систему практически не используют.
Типы порталов и что за «пятое поколение» порталов?
Возможно, вы встречали в коммерческих предложениях или в описаниях лазеров в интернете указания на разные поколения порталов. Дело в том, что каждый производитель сам определяет какой конструкции портал и к какому поколению относится, то есть указание на «поколение порталов» — это, скорее, маркетинговый прием, чем конкретная характеристика.
Порталы могут изготавливаться из разных материалов и представлять собой разные конструкции. На рынке сейчас активно используют порталы из алюминия и стали.
Стальные порталы — крайне надежное и стабильное решение; они отлично поглощают вибрации и не восприимчивы к термической нагрузке, но высокий вес стальных порталов требует мощных двигателей, что ведет к удорожанию станка лазерной обработки.
Алюминиевые порталы изготавливаются чаще всего из авиационного алюминия. Низкий вес алюминиевых порталов позволяет добиться высокой динамики и скорости, не используя высокомощные двигатели, что удешевляет станок лазерной резки.
Мы рекомендуем обратить внимание что современные порталы используют литье, а болтовое соединение используется только для крепления к системе перемещения. Крепление к системе перемещения должны быть рассредоточены на большом расстоянии для лучшего распределения нагрузки. Сам же портал внутри имеет несущие перегородки, каналы вентиляции. В портале применены продольные и поперечные ребра жесткости.
Сама конструкция порталов отличается по типу задач и требуемой скорости. Высокоскоростные станки используют более низкие порталы по сравнению с обычными с укороченной осью Z, для снижения динамических нагрузок с направляющих. Высокомощные, напротив, увеличенная ось Z для обработки больших толщин и возможности внедрения 5-осевой головы.
Голова лазерной резки
Для обработки металла лазерный луч проходит через систему фокусировки луча и газового блока, все это в себе совмещает лазерная голова. В зависимости от задач и мощности лазерного излучения голова может использовать воздушное, водяное, азотное или комбинированное охлаждение. В случае водяного охлаждения необходимо озаботится производительным и качественным чиллером. Основная функция головы — сформировать лазерный луч и сфокусировать на точке обработки, вторая функция — это подача технических газов или воздуха в зону обработки. В зависимости от задач и мощности источника голова может оснащаться дополнительными датчиками, расширенным диапазоном фокусировки, дополнительными контурами охлаждения или газовыми буферами. Высокопроизводительные головы могут оснащаться блоком управления или иметь высокоскоростную шину передачи данных на ЧПУ, для уменьшения командных задержек. В голове лазерной резки могут быть расширенные функции, такие как расфокусировка между врезами, что снимает тепловые удары при обработки больших количествах врезов.
Возможность использования позитивного или негативного фокуса позволяет увеличить производительность на больших толщинах при работе с кислородом. Высокоточные датчики положения и высокое фокусное расстояние позволяет снять фаску без наклонной головы с края, и выполнять зинкование отверстий. Газовые буферы могут обладать смесителями для неравномерной подачи газов, с условием установки систем смешивания газов можно достигнуть высокого качества реза без образований окалин.
Для обработки металла лазерный луч проходит через систему фокусировки луча и газового блока, все это в себе совмещает лазерная голова. В зависимости от задач и мощности лазерного излучения голова может использовать воздушное, водяное, азотное или комбинированное охлаждение. В случае водяного охлаждения необходимо озаботится производительным и качественным чиллером. Основная функция головы — сформировать лазерный луч и сфокусировать на точке обработки, вторая функция — это подача технических газов или воздуха в зону обработки. В зависимости от задач и мощности источника голова может оснащаться дополнительными датчиками, расширенным диапазоном фокусировки, дополнительными контурами охлаждения или газовыми буферами. Высокопроизводительные головы могут оснащаться блоком управления или иметь высокоскоростную шину передачи данных на ЧПУ, для уменьшения командных задержек. В голове лазерной резки могут быть расширенные функции, такие как расфокусировка между врезами, что снимает тепловые удары при обработки больших количествах врезов.
Возможность использования позитивного или негативного фокуса позволяет увеличить производительность на больших толщинах при работе с кислородом. Высокоточные датчики положения и высокое фокусное расстояние позволяет снять фаску без наклонной головы с края, и выполнять зинкование отверстий. Газовые буферы могут обладать смесителями для неравномерной подачи газов, с условием установки систем смешивания газов можно достигнуть высокого качества реза без образований окалин.
3D обработка лазером
Переход с плоской обработки на 3D несет за собой значительное увеличение требований к уровню оборудования.
Рассмотрим пример: есть необходимость порезать металл под 45°. Толщина металла при резке 45° фактически увеличивается в 1,4 раза, передача энергии луча при наклонной резке уменьшается, при этом производительность с увеличением мощности источника растет не линейно. Все это увеличивает требование к источнику минимум в 2 раза. Например, если 20 кВт лазер обрабатывает 10 мм стали со скоростью 14 метров в минуту, то при обработке 10 мм под 45° с аналогичным качеством кромки, скорость резки составит 4 метра в минуту. Также программное и аппаратное обеспечение ЧПУ должно обеспечить производительность и низкую задержку. Мы не просто добавляем две дополнительные оси в станок, теперь при каждой координате в пространстве ЧПУ необходимо выставлять параметры реза. Подготовительное программное обеспечение CAD/CAM(NESTING) должно подготовить программу резки с учетом всех нюансов 3D обработки. Пяти-осевая голова лазерной резки конструктивно изменена, газовый блок удлинен, а фокусное расстояние увеличено, увеличено количество датчиков с учетом наклона головы.
На рынке распространены станки для обработки K-Y-V образной фаски листа и пяти осевые лазеры для сложных геометрических изделий, но есть и ультимативные установки для обработки балки, листа и донышек. Также 3D голова часто используется в трубных лазерах и роботизированных комплексах.
Технологии резки
Совокупность используемого источника, режущей головы и ЧПУ позволяет производителям внедрять специальные решения для отдельных типов обработки, что не только влияет на производительность, качество и возможности обработки, но и увеличивает надежность оборудования.
Производители высокомощных станков часто применяют ЧПУ Rexroth, Siemens или разрабатывают свою. Например: завод Penta Laser занимает 70% рынка высокомощных лазеров мощностью более 20 кВт, а сторонние производители головы и ЧПУ (Bochu) не предоставляют качественные комплектующие для такой мощности. Для реализации обработки на мощных лазерных источниках Penta Laser разрабатывает свои головы и ЧПУ (z32), внедряя специфичные технологические решения. В свою очередь эти решения требуют специализированного программного обеспечения, большей гибкости и функциональности от ЧПУ.
ЧПУ отвечает за режимы резки: при каждом врезе, разрезе, резке угла и т.д. оператор выставляет параметры. Для систем CypCut параметры реза ограничены от 4 до 8 операций, или для решений на базе ЧПУ z32 до 24-ех. Операции представляют собой изменение параметров всего станка: позиционирование осей и головы, установленный фокус, параметры газа, режим источника и установленная мощность, параметры входа и перехода. Цепочка изменений этих параметров и представляют собой операции резки. Например, совокупность этих операций позволяет использовать технологию «frog jump» (переход от реза к новому врезу с дальнейшим продолжением резки без остановки) на достаточно простом ЧПУ, но на высокопроизводительном ЧПУ мы можем добавить в эту технологию качественную врезку, расширив переходы параметров фокусировки, или непрерывный переход в режим импульса для создание микросварочного соеденения для удержание заготовки в листе.
Отличия ЧПУ и программного обеспечения
Все ЧПУ представляют собой компьютер с операционной системой Windows, Linux или другой RT системой. В высокотехнологичных ЧПУ используются аппаратные решения управления, соединённые с узлами станка высокоскоростной шиной, что позволяет передавать большой объём команд с минимальной задержкой.
Программное обеспечение ЧПУ используется для работы с аппаратными блоками управления станка, а также используется Нэстинг(Nesting) CAD/CAM системы для подготовки чертежей перед обработкой. Совокупность Нэстинга и ПО ЧПУ позволяет использовать разные уровни технологий резки, и набор этих решений будет влиять на производительность и качество оборудования.
Пример: для резки листов до 5 мм и скоростью до 10 метров в минуту нет необходимости приобретать станок с мощным ЧПУ и расширенными возможностями параметров реза как в таблице выше. Но использование источников 12 кВт или более открывает потенциал использования высокотехнологичных решений, как указано в таблице выше.
Использование технологичных газов
Сам лазер является поставщиком энергии на лист материала, резка же происходит за счет химической реакции в точку резка. Основные используемые газы:
Азот — используется для предотвращения окисления кромок металла. Высокая скорость обработки и качество. Требуется газ высокой частоты 99,99%, при снижении качества газа ухудшается качество кромки. Увеличивается шероховатость кромки с увеличением толщины.
Воздух — аналогично азоту позволяет достичь высокой скорости обработки, но менее качественную кромку. Требует компрессор с повышенным давлением и воздушным потоком объемом не менее двух тысяч литров в минуту.
Кислород — значительно увеличивает концентрацию энергии в зоне реза, позволяет увеличить толщину обрабатываемого металла. Газ подается в небольшом объеме, что не позволяет использовать высокоскоростную обработку.
Аргон — используется для защиты металла от окисления в процессе резки, чаще всего используется для обработки титана или специфичных марок алюминия.
Смешанный газ — используется специальное оборудование для подготовки газа. Система смешивания газа для обработки средних диапазонов толщин призвана убрать заусенцы и улучшить качество кромки, чаще всего используется совместно с пятиосевой головой.
Периферийное оборудование
Чиллер — используется для охлаждения головы и лазерного источника. Производительность и стабильность охлаждения напрямую влияет на долговечность оборудования.
Компрессор — используется не только для обеспечения давления и охлаждения в процессе резки, так и для самого процесса резки воздухом. Для лазерных станков используются компрессоры от 15 до 20 bar с производительностью от одной до пяти тысяч литров в минуту.
Стабилизатор — станок работает с высоким пиком потребления энергии, а большинство компонентов требует высокой стабильности сети. Стабилизатор необходим для надежной и долговечной работы станка.
Итог
Выбор лазерного оборудования — это сложный процесс, который требует грамотного комплексного подхода: просчета количества и качества требуемых операций с учетом желаемой производительности. В настоящее время рынок насыщен разнообразными решениями. Данная статья призвана помочь решить какого уровня оборудования требуется для Вашего предприятия, понять на что стоит обратить внимание и какие технологии Вам могут пригодиться уже сейчас или в будущем.
Переход с плоской обработки на 3D несет за собой значительное увеличение требований к уровню оборудования.
Рассмотрим пример: есть необходимость порезать металл под 45°. Толщина металла при резке 45° фактически увеличивается в 1,4 раза, передача энергии луча при наклонной резке уменьшается, при этом производительность с увеличением мощности источника растет не линейно. Все это увеличивает требование к источнику минимум в 2 раза. Например, если 20 кВт лазер обрабатывает 10 мм стали со скоростью 14 метров в минуту, то при обработке 10 мм под 45° с аналогичным качеством кромки, скорость резки составит 4 метра в минуту. Также программное и аппаратное обеспечение ЧПУ должно обеспечить производительность и низкую задержку. Мы не просто добавляем две дополнительные оси в станок, теперь при каждой координате в пространстве ЧПУ необходимо выставлять параметры реза. Подготовительное программное обеспечение CAD/CAM(NESTING) должно подготовить программу резки с учетом всех нюансов 3D обработки. Пяти-осевая голова лазерной резки конструктивно изменена, газовый блок удлинен, а фокусное расстояние увеличено, увеличено количество датчиков с учетом наклона головы.
На рынке распространены станки для обработки K-Y-V образной фаски листа и пяти осевые лазеры для сложных геометрических изделий, но есть и ультимативные установки для обработки балки, листа и донышек. Также 3D голова часто используется в трубных лазерах и роботизированных комплексах.
Технологии резки
Совокупность используемого источника, режущей головы и ЧПУ позволяет производителям внедрять специальные решения для отдельных типов обработки, что не только влияет на производительность, качество и возможности обработки, но и увеличивает надежность оборудования.
Производители высокомощных станков часто применяют ЧПУ Rexroth, Siemens или разрабатывают свою. Например: завод Penta Laser занимает 70% рынка высокомощных лазеров мощностью более 20 кВт, а сторонние производители головы и ЧПУ (Bochu) не предоставляют качественные комплектующие для такой мощности. Для реализации обработки на мощных лазерных источниках Penta Laser разрабатывает свои головы и ЧПУ (z32), внедряя специфичные технологические решения. В свою очередь эти решения требуют специализированного программного обеспечения, большей гибкости и функциональности от ЧПУ.
ЧПУ отвечает за режимы резки: при каждом врезе, разрезе, резке угла и т.д. оператор выставляет параметры. Для систем CypCut параметры реза ограничены от 4 до 8 операций, или для решений на базе ЧПУ z32 до 24-ех. Операции представляют собой изменение параметров всего станка: позиционирование осей и головы, установленный фокус, параметры газа, режим источника и установленная мощность, параметры входа и перехода. Цепочка изменений этих параметров и представляют собой операции резки. Например, совокупность этих операций позволяет использовать технологию «frog jump» (переход от реза к новому врезу с дальнейшим продолжением резки без остановки) на достаточно простом ЧПУ, но на высокопроизводительном ЧПУ мы можем добавить в эту технологию качественную врезку, расширив переходы параметров фокусировки, или непрерывный переход в режим импульса для создание микросварочного соеденения для удержание заготовки в листе.
Отличия ЧПУ и программного обеспечения
Все ЧПУ представляют собой компьютер с операционной системой Windows, Linux или другой RT системой. В высокотехнологичных ЧПУ используются аппаратные решения управления, соединённые с узлами станка высокоскоростной шиной, что позволяет передавать большой объём команд с минимальной задержкой.
Программное обеспечение ЧПУ используется для работы с аппаратными блоками управления станка, а также используется Нэстинг(Nesting) CAD/CAM системы для подготовки чертежей перед обработкой. Совокупность Нэстинга и ПО ЧПУ позволяет использовать разные уровни технологий резки, и набор этих решений будет влиять на производительность и качество оборудования.
Пример: для резки листов до 5 мм и скоростью до 10 метров в минуту нет необходимости приобретать станок с мощным ЧПУ и расширенными возможностями параметров реза как в таблице выше. Но использование источников 12 кВт или более открывает потенциал использования высокотехнологичных решений, как указано в таблице выше.
Использование технологичных газов
Сам лазер является поставщиком энергии на лист материала, резка же происходит за счет химической реакции в точку резка. Основные используемые газы:
Азот — используется для предотвращения окисления кромок металла. Высокая скорость обработки и качество. Требуется газ высокой частоты 99,99%, при снижении качества газа ухудшается качество кромки. Увеличивается шероховатость кромки с увеличением толщины.
Воздух — аналогично азоту позволяет достичь высокой скорости обработки, но менее качественную кромку. Требует компрессор с повышенным давлением и воздушным потоком объемом не менее двух тысяч литров в минуту.
Кислород — значительно увеличивает концентрацию энергии в зоне реза, позволяет увеличить толщину обрабатываемого металла. Газ подается в небольшом объеме, что не позволяет использовать высокоскоростную обработку.
Аргон — используется для защиты металла от окисления в процессе резки, чаще всего используется для обработки титана или специфичных марок алюминия.
Смешанный газ — используется специальное оборудование для подготовки газа. Система смешивания газа для обработки средних диапазонов толщин призвана убрать заусенцы и улучшить качество кромки, чаще всего используется совместно с пятиосевой головой.
Периферийное оборудование
Чиллер — используется для охлаждения головы и лазерного источника. Производительность и стабильность охлаждения напрямую влияет на долговечность оборудования.
Компрессор — используется не только для обеспечения давления и охлаждения в процессе резки, так и для самого процесса резки воздухом. Для лазерных станков используются компрессоры от 15 до 20 bar с производительностью от одной до пяти тысяч литров в минуту.
Стабилизатор — станок работает с высоким пиком потребления энергии, а большинство компонентов требует высокой стабильности сети. Стабилизатор необходим для надежной и долговечной работы станка.
Итог
Выбор лазерного оборудования — это сложный процесс, который требует грамотного комплексного подхода: просчета количества и качества требуемых операций с учетом желаемой производительности. В настоящее время рынок насыщен разнообразными решениями. Данная статья призвана помочь решить какого уровня оборудования требуется для Вашего предприятия, понять на что стоит обратить внимание и какие технологии Вам могут пригодиться уже сейчас или в будущем.