Bun-bheachdan Gearraidh Leusair agus an Siostam Giullachd aige —Uidheam Gearraidh Laser

II. Co-dhèanamh Uidheam Gearraidh Leusair

2.1 Pàirtean agus Prionnsabal Obrach Inneal Gearraidh Laser

Tha inneal gearraidh leusair air a dhèanamh suas de sgaoileadair leusair, ceann gearraidh, co-chruinneachadh tar-chuir beam, bòrd-obrach innealan inneil, siostam smachd àireamhach (NC), coimpiutair (bathar-cruaidh is bathar-bog), fuaradair, siolandair gas dìon, inneal-cruinneachaidh duslach, agus tiormaiche adhair.

Gineadair Laser

’S e inneal a th’ anns an gineadair laser a bhios a’ dèanamh stòran solais laser. Airson tagraidhean gearraidh laser, bidh a’ mhòr-chuid de dh’innealan a’ cleachdadh lasers gas CO₂ aig a bheil èifeachdas tionndaidh electro-optigeach àrd agus toradh cumhachd àrd, ach a-mhàin ann am beagan chùisean far a bheil lasers staid-chruaidh YAG gan cleachdadh. Chan eil a h-uile laser freagarrach airson gearradh, leis gu bheil gearradh laser a’ cur riatanasan teann air càileachd a’ ghatha.
Ceann Gearraidh

Tha e a’ toirt a-steach sa mhòr-chuid pàirtean leithid beul, lionsa fòcas, agus siostam tracadh fòcas.

Tha inneal dràibhidh a’ chinn ghearraidh air a chleachdadh gus an ceann gearraidh a dhràibheadh gus gluasad air feadh an ais-Z a rèir phrògraman ro-shuidhichte. Tha e air a dhèanamh suas de motair servo agus pàirtean tar-chuir leithid sgriothan luaidhe no gèaraichean.

(1) Sròin: Tha trì prìomh sheòrsaichean sròin ann: seòrsa co-shìnte, seòrsa co-chruinneachaidh, agus seòrsa còn.

(2) Lionsa Fòcasach: Gus gearradh a dhèanamh le lùth gath leusair, feumar am gath tùsail a sgaoileas an leusair a fhòcasadh tro lionsa gus àite solais le dùmhlachd lùtha àrd a chruthachadh. Tha lionsan fad fòcas meadhanach is fada freagarrach airson gearradh phlàtaichean tiugh agus tha riatanasan nas ìsle aca airson seasmhachd eadar-ama an t-siostaim tracadh. Chan eil lionsan fad fòcas goirid freagarrach ach airson plàtaichean tana fo 3 mm a ghearradh; tha riatanasan teann aca airson seasmhachd eadar-ama an t-siostaim tracadh ach faodaidh iad cumhachd toraidh an leusair a tha a dhìth a lùghdachadh gu mòr.

(3) Siostam Tracadh: Mar as trice bidh ceann gearraidh fòcasach agus siostam mothachaidh tracadh ann an siostam tracadh fòcas inneal gearraidh leusair. Bidh an ceann gearraidh ag amalachadh gnìomhan treòrachaidh is fòcasachaidh beam, fuarachadh uisge, sèideadh gas, agus atharrachadh meacanaigeach.

Tha an sensor air a dhèanamh suas de eileamaidean mothachaidh agus aonad smachd leudachaidh. Bidh siostaman tracadh ag atharrachadh gu tur a rèir an seòrsa eileamaidean mothachaidh. Tha dà phrìomh sheòrsa rim faighinn: is e aon dhiubh an siostam tracadh mothachaidh capacitive, ris an canar cuideachd an siostam tracadh neo-conaltraidh; is e am fear eile an siostam tracadh mothachaidh ionduchtach, ris an canar cuideachd an siostam tracadh conaltraidh.
Seanadh Tar-chuir Beam

Slighe Optaigeach Taobh a-muigh: Bithear a’ cleachdadh sgàthan meòrachail gus gath an leusair a stiùireadh san t-slighe a tha thu ag iarraidh. Gus casg a chuir air mì-ghnìomhachd ann an slighe a’ ghatha, tha na sgàthan meòrachail uile air an dìon le sgiathan, agus tha gas dìona glan le cuideam dearbhach air a thoirt a-steach gus na sgàthan a chumail saor bho thruailleadh. Faodaidh lionsa àrd-choileanaidh gath neo-sgaraichte a chuimseachadh ann an àite beag gun chrìoch. Bithear a’ cleachdadh lionsa le fad fòcas 5.0-òirleach gu cumanta, agus chan eil lionsa 7.5-òirleach iomchaidh ach airson stuthan a ghearradh a tha nas tiugh na 12 mm.
Clàr-obrach Inneal-inneil

Prìomh Bhuidheann an Inneil: Earrann an inneil-inneil deninneal gearraidh laser'S e am pàirt meacanaigeach a bhios a' tuigsinn gluasad aisealan X, Y, agus Z, a' gabhail a-steach an àrd-ùrlar obrach gearraidh.
Siostam Smachd Àireamhach

Bidh an siostam NC a’ cumail smachd air an inneal-inneil gus gluasadan X, Y, agus Z-axis a choileanadh agus a’ riaghladh cumhachd toraidh an laser aig an aon àm.
Siostam Fuarachaidh

Aonad Fuarachaidh: Tha e air a chleachdadh gus an gineadair laser fhuarachadh. Is e inneal a th’ ann an laser a bhios ag atharrachadh lùth dealain gu lùth solais. Mar eisimpleir, mar as trice tha èifeachdas tionndaidh laser gas CO₂ 20%, leis an lùth a tha air fhàgail air a thionndadh gu teas. Bidh uisge fuarachaidh a’ toirt air falbh cus teas gus obrachadh àbhaisteach an gineadair laser a chumail suas. Bidh an aonad fuarachaidh cuideachd a’ fuarachadh sgàthan slighe optigeach taobh a-muigh agus lionsan fòcas an inneil, a’ dèanamh cinnteach à càileachd tar-chuir beam seasmhach agus a’ cur casg èifeachdach air deformachadh no sgàineadh lionsa mar thoradh air cus teasachadh.
Siolandairean Gas

Tha siolandairean gas a’ toirt a-steach siolandairean meadhan-obrach agus siolandairean gas cobhair airson an inneal gearraidh laser, a thathas a’ cleachdadh gus gasaichean gnìomhachais a neartachadh airson crith laser agus gasaichean cobhair a thoirt seachad airson ceann a’ ghearraidh.
Siostam Toirt air falbh Duslach

Bidh e a’ toirt a-mach ceò is duslach a thèid a chruthachadh rè giollachd agus a’ dèanamh làimhseachadh sìolaidh gus dèanamh cinnteach gu bheil sgaoilidhean gasaichean sgapaidh a’ coinneachadh ri inbhean dìon na h-àrainneachd.
Tiormaiche is Criathrag Fuarachaidh Adhair

Bidh e a’ toirt èadhar glan, tioram don ghineadair laser agus don t-slighe-bhìoma, a’ cumail suas obrachadh àbhaisteach slighe-bhìoma agus sgàthan meòrachail.

2.2 Lòchran Gearraidh airson Gearradh Leusair

Tha diagram structarail lòchran gearraidh airson gearradh leusair air a shealltainn gu h-ìosal. Tha e air a dhèanamh suas sa mhòr-chuid de bhodhaig lòchrain, lionsa fòcas, sgàthan meòrachail, agus ceann-gas cuideachail. Rè gearradh leusair, feumaidh an lòchran gearraidh coinneachadh ris na riatanasan a leanas:

① Faodaidh an lòchran sruth gas gu leòr a leigeil a-mach.

② Feumaidh stiùireadh tilgeadh a’ ghasa taobh a-staigh an lòchrain a bhith co-aiseach ri ais optaigeach an sgàthan meòrachail.

③ Faodar fad fòcas an lòchrain atharrachadh gu furasta.

④ Rè gearradh, chan fhaod ceò meatailt agus frasadh bhon mheatailt gearraichte cron a dhèanamh air an sgàthan meòrachail.

Tha gluasad an lòchrain gearraidh air atharrachadh le siostam gluasad NC. Tha trì suidheachaidhean ann airson a’ ghluasad coimeasach eadar an lòchran gearraidh agus am pìos obrach:

① Bidh an lòchran na sheasamh fhad ‘s a ghluaiseas am pìos-obrach tron bhòrd-obrach — gu sònraichte freagarrach airson pìosan-obrach beaga.

② Bidh am pìos obrach na sheasamh fhad ‘s a tha an lòchran a’ gluasad.

③ Bidh an lòchran agus am bòrd-obrach a’ gluasad aig an aon àm.

2.2.1 Ceann Gearraidh

Tha ceann gearraidh an leusair suidhichte aig ceann siostam tar-chuir a’ ghatha, anns a bheil lionsa fòcasachaidh agus beul gearraidh.

Tha lionsan fòcasach air an seòrsachadh sa mhòr-chuid a rèir fad fòcasach. Tha grunn chinn gearraidh le diofar fhaid fòcasach aig a’ mhòr-chuid de uidheamachd gearraidh laser. A’ gabhail gearradh laser CO₂ mar eisimpleir, is e 127 mm (5 òirleach) agus 190 mm (7.5 òirleach) na faid fòcasach cumanta. Bidh lionsa fad fòcasach goirid a’ toirt a-mach puing fòcasach beag agus doimhneachd fòcasach goirid, a tha cuideachail airson leud an kerf a lughdachadh agus gearraidhean nas mìne a choileanadh. Bidh lionsa fad fòcasach fada a’ toirt a-mach puing fòcasach nas motha agus doimhneachd fòcasach nas fhaide. An coimeas ri lionsan fad fòcasach goirid, faodaidh lionsan fad fòcasach fada beam fòcasach a thoirt seachad le dùmhlachd lùtha laser gu leòr airson giullachd stuthan faisg air a’ phuing fòcasach. Mar sin, thathas a’ cleachdadh lionsan fad fòcasach goirid sa mhòr-chuid airson gearradh mionaideach de phlàtaichean tana, agus tha feum air lionsan fad fòcasach fada airson stuthan nas tiugh gus doimhneachd fòcasach iomchaidh fhaighinn, a’ dèanamh cinnteach à atharrachadh as lugha ann an trast-thomhas puing agus dùmhlachd cumhachd gu leòr taobh a-staigh raon tighead a’ ghearraidh.

Bithear a’ cleachdadh lionsan fòcasach gus am beam laser co-shìnte a tha a’ tuiteam a-steach don lòchran gearraidh a fhòcasadh, a’ coileanadh meud spot nas lugha agus dùmhlachd cumhachd nas àirde. Tha lionsan air an dèanamh de stuthan as urrainn tonn-fhaid an laser a thar-chuir. Bithear a’ cleachdadh glainne optigeach gu cumanta airson lasers staid-chruaidh, agus thathar a’ cleachdadh stuthan leithid ZnSe, GaAs, agus Ge airson lasers gas CO₂ (leis nach eil glainne àbhaisteach follaiseach do ghathan laser CO₂), agus is e ZnSe am fear as fharsainge a thathas a’ cleachdadh.

Airson gearradh leusair, tha e ion-mhiannaichte trast-thomhas a’ phuing fhòcais a lughdachadh gus dùmhlachd cumhachd a mheudachadh agus gearradh aig astar luath a chomasachadh. Ach, bidh fad fòcas lionsa nas giorra ag adhbhrachadh doimhneachd fòcas nas lugha, ga dhèanamh duilich uachdar gearraidh ceart-cheàrnach fhaighinn nuair a thathar a’ gearradh phlàtaichean tiugh. A bharrachd air an sin, bidh fad fòcas nas giorra a’ lughdachadh an astair eadar an lionsa agus am pìos obrach, ag àrdachadh a’ chunnart gun tèid an lionsa a thruailleadh le frasadh leaghte rè gearradh agus a’ toirt buaidh air obrachadh àbhaisteach. Mar sin, bu chòir an fhaid fhòcais iomchaidh a dhearbhadh gu coileanta stèidhichte air factaran leithid tiugh gearraidh agus riatanasan càileachd gearraidh.

2.2.2 Sgàthan Meòrachail

’S e gnìomh an sgàthan meòrachail stiùireadh a’ ghatha a tha air a sgaoileadh bhon leusair atharrachadh. Airson ghathan bho leusairean staid-chruaidh, faodar sgàthanan meòrachail air an dèanamh de ghlainne optigeach a chleachdadh. An coimeas ri sin, mar as trice bidh sgàthanan meòrachail ann an innealan gearraidh leusair gas CO₂ air an dèanamh de chopar no meatailtean le meòrachadh àrd. Gus casg a chuir air milleadh air adhbhrachadh le cus teasachadh bho rèididheachd leusair rè obrachadh, mar as trice bidh sgàthanan meòrachail air am fuarachadh le uisge.

2.2.3 Sròin

Tha an t-sròin air a chleachdadh gus gas cobhair a spìonadh a-steach don raon gearraidh, agus tha buaidh shònraichte aig a structar air èifeachdas agus càileachd gearraidh. Tha Figear 4.11 a’ sealltainn chumaidhean cumanta nan sròin airson gearradh leusair; tha cumaidhean toll an t-sròin a’ toirt a-steach seòrsachan siolandair, cònail, agus co-chruinneachaidh-sgaraichte.

Mar as trice, thèid taghadh an t-sròin a dhearbhadh tro dheuchainnean stèidhichte air stuth agus tiughas a’ phìos-obrach, agus cuideam a’ ghas co-chuideachaidh. Mar as trice bidh gearradh leusair a’ cleachdadh sròinean co-aiseach (far a bheil sruthadh a’ ghasa co-aiseach leis an axis optigeach). Mura h-eil sruthadh a’ ghasa agus giùlan an leusair co-aiseach, tha coltas ann gun tachair cus frasadh rè gearradh. Bu chòir balla a-staigh toll an t-sròin a bhith rèidh gus dèanamh cinnteach à sruthadh gas gun bhacadh agus gus casg a chuir air aimhreit a dh’ fhaodadh buaidh a thoirt air càileachd a’ chearcaill. Gus dèanamh cinnteach à seasmhachd gearraidh, bu chòir an t-astar eadar aghaidh ceann an t-sròin agus uachdar a’ phìos-obrach a bhith air a lughdachadh, mar as trice eadar 0.5 mm agus 2.0 mm. Feumaidh trast-thomhas toll an t-sròin leigeil leis a’ ghath leusair a dhol troimhe gu rèidh, a’ cur casg air a’ ghath bho bhith a’ beantainn ri balla a-staigh an toll. Mar as lugha trast-thomhas an toll, is ann as duilghe a bhios e a’ ghath a cho-thaobhadh. Airson cuideam gas co-chuideachaidh sònraichte, tha raon as fheàrr de thrast-thomhas toll an t-sròin ann. Cuiridh toll ro bheag no ro mhòr bacadh air toirt air falbh thoraidhean leaghte bhon chearcaill agus bheir e buaidh air astar a’ ghearraidh.

Tha buaidh trast-thomhas toll-sròin air astar gearraidh fo chumhachd laser stèidhichte agus cuideam gas cobhair ri fhaicinn ann am Figearan 4.12 agus 4.13. Chithear gu bheil trast-thomhas toll-sròin as fheàrr ann a choileanas an astar gearraidh as àirde. Tha an luach as fheàrr seo timcheall air 1.5 mm ge bith a bheil ocsaidean no argon air a chleachdadh mar ghas cobhair.

Tha deuchainnean air gearradh leusair de aloidhean cruaidh (a tha duilich a ghearradh) a’ sealltainn gu bheil an trast-thomhas as fheàrr airson toll an t-sròin glè choltach ris na toraidhean gu h-àrd, mar a chithear ann am Figear 4.14. Bidh trast-thomhas toll an t-sròin cuideachd a’ toirt buaidh air leud na slige agus leud na sòn air a bheil buaidh teas (HAZ). Mar a chithear ann am Figear 4.15, le àrdachadh ann an trast-thomhas toll an t-sròin, bidh leud na slige ag àrdachadh agus leud an HAZ a’ caolachadh. Is e am prìomh adhbhar airson caolachadh an HAZ buaidh fuarachaidh nas fheàrr sruth a’ ghasa chuideachail air an stuth bunaiteach anns an t-sòn gearraidh.

2.3 Paramadairean Uidheam Gearraidh Laser

2.3.1 Uidheam Gearraidh air a stiùireadh le lòchran

Ann an uidheam gearraidh air a stiùireadh le lòchran, tha an lòchran gearraidh air a chuir air gantry gluasadach agus a’ gluasad gu còmhnard air feadh beam a’ ghantraidh (axis-Y). Bidh an gantry a’ stiùireadh an lòchrain gus gluasad air feadh an axis-X, agus tha am pìos-obrach stèidhichte air a’ bhòrd-obrach. Leis gu bheil an leusair agus an lòchran gearraidh air an cur air leth, tha buaidh aig a’ phròiseas gearraidh air feartan tar-chuir an leusair, co-shìnteachd air feadh stiùireadh sganaidh a’ ghathan, agus seasmhachd nan sgàthan meòrachail.

Faodaidh uidheam gearraidh le lòchran pìosan-obrach mòra a phròiseasadh. Tha e a’ gabhail àite làir an ìre mhath beag airson an raon cinneasachaidh gearraidh agus faodar a thoirt a-steach gu furasta le uidheam eile gus loidhne cinneasachaidh a chruthachadh. Ach, chan eil a chruinneas suidheachaidh ach ±0.04 mm.

Tha structar àbhaisteach uidheam gearraidh le lòchran air a shealltainn ann am Figear 4.19. Tha inneal gearraidh leusair CO₂ tonn-leantainneach air a chleachdadh, leis an astar bhon leusair chun lòchran gearraidh 18 m. Gus dèanamh cinnteach nach bi an t-atharrachadh ann an trast-thomhas a’ ghatha thairis air an astar tar-chuir seo a’ cur bacadh air obrachaidhean gearraidh, feumar an cothlamadh de sgàthanan oscillator a dhealbhadh gu faiceallach.

Seo na prìomh pharaimeatairean teicnigeach airson uidheam gearraidh le lòchran:

Cumhachd Toraidh Laser: 1.5 kW (aon-mhodh), 3 kW (ioma-mhodh)
Stròc an lòchrain: Axis-X 6.2 m, Axis-Y 2.6 m
Astar Dràibhidh: 0–10 m/min (atharrachail)
Stròc Fleòdraidh ais-Z an lòchrain: 150 mm
Astar Atharrachaidh Axis-Z an Lòchrain: 300 mm/min
Meud as motha de phlàta stàilinn giullaichte: 12 mm × 2400 mm × 6000 mm
Siostam Smachd: Modh Smachd NC Amalaichte

2.3.2 Uidheam Gearraidh air a stiùireadh le bòrd XY

Anns an uidheam gearraidh le bòrd XY, tha an lòchran gearraidh stèidhichte air a’ fhrèam, agus tha am pìos-obrach air a chur air a’ bhòrd gearraidh. Bidh am bòrd gearraidh a’ gluasad air feadh aisealan X is Y a rèir òrdughan NC, le astar dràibhidh atharrachail mar as trice eadar 0–1 m/min no 0–5 m/min. Leis gu bheil an lòchran gearraidh fhathast neo-ghluasadach an coimeas ris a’ phìos-obrach, bidh e a’ lughdachadh a’ bhuaidh air co-thaobhadh agus meadhanachadh beam laser rè a’ phròiseas gearraidh, a’ dèanamh cinnteach à coileanadh gearraidh cunbhalach agus seasmhach. Nuair a bhios bòrd gearraidh beag ann le mionaideachd meacanaigeach àrd, bidh an inneal a’ coileanadh cruinneas suidheachaidh de ±0.01 mm agusmionaideachd gearraidh sàr-mhath, ga dhèanamh gu sònraichte freagarrach airson gearradh mionaideach de phàirtean beaga. A bharrachd air an sin, tha bùird gearraidh nas motha le stròc X-axis de 2300–2400 mm agus stròc Y-axis de 1200–1300 mm rim faighinn airson pìosan obrach mòra a phròiseasadh.

Seo na prìomh pharaimeatairean teicnigeach airson uidheam gearraidh le bòrd XY:

Stòr Laser: Laser gas CO₂ (seòrsa tiùb dhìreach leth-dhùinte)
Solar Cumhachd Laser: Bholtaids cuir a-steach 200 VAC; Bholtaids toraidh 0–30 kV; Sruth toraidh as àirde 100 mA
Cumhachd Toraidh Laser: 550 W
Stròc Clàr Gearraidh: Axis-X 2300 mm, Axis-Y 1300 mm
Astar Dràibhidh Clàr Gearraidh (Atharraichte le ceum): 0.4–5.0 m/min, 0.2–2.5 m/min, 0.1–1.3 m/min, 0.05–0.6 m/min
Stròc Fleòdraidh ais-Z an lòchrain: 180 mm
Meud as motha a’ phlàta giullaichte: 6 mm × 1300 mm × 2300 mm
Siostam Smachd: Modh Smachd Àireamhach (NC)

2.3.3 Uidheam Gearraidh le dà dhràibhear (Lòchran is Bòrd)

Tha an uidheam gearraidh dà-dhràibhidh (lòchran is bòrd) eadar na h-innealan gearraidh le lòchran agus na h-innealan gearraidh le bòrd XY a thaobh dealbhaidh. Tha an lòchran gearraidh air a chuir air gantry agus a’ gluasad gu còmhnard air feadh beam a’ gantry (axis-Y), agus tha am bòrd gearraidh air a stiùireadh gu fada. Tha an dealbhadh measgaichte seo a’ cothlamadh buannachdan mionaideachd gearraidh àrd agus èifeachdas sàbhalaidh àite. Le cruinneas suidheachaidh de ±0.01 mm agus raon astar gearraidh atharrachail de 0–20 m/min, is e seo aon de na h-innealan gearraidh as fharsainge a thathas a’ cleachdadh air a’ mhargaidh. Tha stròc axis-Y de 2000 mm agus stròc axis-X de 6000 mm aig modailean nas motha den inneal seo, a’ comasachadh gearradh phìosan-obrach mòra.

Tha an oscillator leusair air a chuir air a’ ghàradh ri taobh an lòchrain gearraidh. Tha an rèiteachadh seo a’ lìbhrigeadh mionaideachd air leth nuair a thathar a’ gearradh thuill chruinn. Tha èifeachdas cinneasachaidh àrd aig an inneal cuideachd: faodaidh e 46 tuill chruinn (10 mm ann an trast-thomhas) a ghearradh gach mionaid air truinnsear stàilinn 1 mm de thighead.

2.3.4 Uidheam Gearraidh Amalaichte

Ann aninneal gearraidh amalaichte, tha an stòr laser air a stàladh air a’ fhrèam agus a’ gluasad gu fada leis, agus tha an lòchran gearraidh air a thoirt a-steach leis an inneal dràibhidh aige gus gluasad gu còmhnard air feadh beam a’ fhrèam. Bidh an inneal a’ cleachdadh smachd àireamhach gus diofar phàirtean cumadh a ghearradh. Gus dìoladh a dhèanamh airson an atharrachadh ann am fad slighe optigeach air adhbhrachadh le gluasad còmhnard an lòchrain gearraidh, mar as trice bidh modúl atharrachaidh fad slighe optigeach uidheamaichte. Bidh am modúl seo a’ dèanamh cinnteach à beam laser aon-ghnèitheach taobh a-staigh an àite gearraidh agus a’ cumail suas càileachd uachdar gearraidh cunbhalach.

Àm puist: 17 Dùbhlachd 2025

Bun-bheachdan Gearraidh Leusair agus an Siostam Giullachd aige — Uidheam Gearraidh Leusair