23 czerwca 2018


Nowoczesne źródła generowania wiązki laserowej umożliwiają szybkie cięcie laserowe, w zależności od grubości materiału i mocy wyjściowej lasera. Szczególnie lasery, których ośrodkiem czynnym są ciała stałe - jak lasery włóknowe lub dyskowe - w porównaniu z laserami CO2, zapewniają znacznie wyższe szybkości cięcia przy takiej samej mocy wyjściowej lasera. Głównymi powodami tego są: mniejsze ogniskowanie wiązki laserowej i lepsza absorpcja promieniowania laserowego na powierzchni obrabianych metali. Korzyści te umożliwiają redukcję mocy lasera albo zwiększenie wydajności obrabiarki laserowej.


Frederik Klenke, Jan Hauptmann

Na rysunku 1 przedstawiono typowe zależności prędkości cięcia od grubości materiału obrabianego elementu i mocy wyjściowej lasera. Już przy małej mocy wyjściowej lasera typowe prędkości cięcia są znacznie wyższe wobec mniejszych grubości materiału. W obrabiarkach laserowych średnia prędkość obróbki, a zatem również i czas obróbki, w znacznym stopniu zależy od złożoności obrabianego elementu i własności dynamicznych napędu obrabiarki.

ciecie_laserowe
Rys. 1  Prędkość obróbki w zależności od grubości materiału i mocy wyjściowej lasera

Rysunek 2 przedstawia przykładowy kontur z wielokierunkowym cięciem na całej długości ścieżki. Na rysunku 3 pokazany jest przebieg prędkości w zależności od ścieżki dla konwencjonalnej obrabiarki o przyśpieszeniu maksymalnym amax = 17 m/s2 i zrywie jmax = 600  m/s3. W trakcie pracy napędy są często wielokrotnie, naprzemiennie eksploatowane w trybie przyśpieszenia lub hamowania. Z tego względu prędkość maksymalna najczęściej jest niższa, niż prędkość graniczna (prędkość projektowana 52 m/min). Średnia prędkość stanowi jedynie 17% granicznej prędkośći technologicznej. W przypadku układu cięcia o znacznie zwiększonych własnościach dynamicznych (amax = 30 m/s2, jmax = 3000 m/s3), jak to przedstawiono na rysunku 4, średnią predkość obróbki można zwiększyć o 66%. Dzięki czemu czas obróbki zostanie skrócony o 40%. 

Rozwiązania dla wysokodynamicznych wycinarek laserowych
W celu przekształcenia wydajności cięcia nowoczesnych źródeł laserowych na tnący kontur, obrabiarkę można wyposażyć w narzędzie - HDFC6060 (High Dynamic Form Cutter – rys. 5). Zostało ono opracowane dla wysokowydajnego i dokładnego cięcia w przestrzeni roboczej o wymiarach x/y 60 x 60 mm2. Charakterystykę urządzenia podano w tabeli 1. Wysokie własności dynamiczne są uzyskiwane dzięki wdrożeniu innowacyjnego mechanizmu o kinematyce równoległej x/y, a redukcję przenoszonych mas umożliwia zastosowanie projektu o lekkiej konstrukcji i liniowych napędów. Pod względem dokładności mechanizm o kinetyce równoległej zapewnia takie same właściwości w trakcie przenoszenia mas, jak i takie same właściwości dynamiczne w kierunku x i y.

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 5 (68) maj 2013

Czytaj także:

Spawanie laserowe tworzyw sztucznych do wyrobu elementów konstrukcyjnych. Część I Spawanie laserowe tworzyw sztucznych do wyrobu elementów konstrukcyjnych. Część I
W ciągu ostatnich lat zastosowanie laserów podczerwieni do spawania tworzyw sztucznych stało się...
Efektywny kod NC —  idea i rozwój programowania obrabiarek CNC Efektywny kod NC — idea i rozwój programowania obrabiarek CNC
Programowanie maszyn CNC to zespół działań zmierzających do utworzenia programu sterującego (kodu NC)...
Obróbka laserowa warstw wierzchnich stopów aluminium Obróbka laserowa warstw wierzchnich stopów aluminium
  Stopy aluminium pierwsze masowe zastosowanie znalazły w budowie samolotów. Wyraźny wzrost udziału...
Spawanie laserowe tworzyw sztucznych do wyrobu elementów konstrukcyjnych. Część II Spawanie laserowe tworzyw sztucznych do wyrobu elementów konstrukcyjnych. Część II
Kontunuując publikację z ostatniego, majowego wydania Projektowania i Konstrukcji Inżynierskich, omawiając...