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发挥光纤激光切割机的优势

发布时间:2019/10/20 10:35

发挥光纤激光切割机的优势

如何得到优质的产品

发表时间:2019年10月20日

发表人:江苏科茂自动化有限公司

关于:数控切割机光纤激光切割机

光纤激光切割机

现代制造,速度为王。高功率光纤激光器与自动化技术相结合,可以为大量下游过程提供服务。但是一些零件需要去毛刺,这些常常需要手工处理。

这种情况很常见,一台高功率光纤激光切割机可以取代多台CO2机器。制造商依靠更少的切割机来生产比以往更多的产品。话虽这么说,如果其中一台生产效率极高的光纤激光切割机碰巧生产出需要重新切割的不良零件,那么所有这些效率提升都将是无法实现的。如果机器崩溃,则停机时间可能会严重影响计划,最糟糕的是会影响其余工序的生产。工作流程陷入停顿。

您可以通过在计算机上嵌套和编程期间遵循一些最佳实践来避免这种情况。

狭窄的焦点窗口

拥有CO2激光切割经验的操作人员可能会意识到调焦的经验法则。如果使用放热过程进行切割(即使用氧气辅助气体),则氧气是切割的真正催化剂。光束主要是对材料进行预热。从这个意义上讲,氧气“捕获”了来自激光器的热量,并加速了整个切缝厚度的切割过程。

因此,当氧气切割操作员将CO 2激光束聚焦在材料表面的顶部或略高于材料表面的位置时。这将光束的焦点(热量最集中的区域)集中在板的顶部,因此有助于促进驱动切割过程的氧气反应。

当您用带有氮气辅助气体的CO2激光切割时,会发生吸热过程。光束产生的热量使基础材料熔化,而氮气仅将熔化的材料从切缝中抽出。切口小很多,这是有充分理由的。切口越小,激光去除的材料就越少,并且切割速度越快。为了去除尽可能少的材料,操作员通常将光束聚焦在材料厚度的中心附近。在某些情况下,这也使顶部边缘的锥度最小化。

对于较厚的不锈钢或铝,操作员可能会将光束聚焦在切口底部附近。他可能无法达到最佳速度,但是低焦点确实会产生最佳的切边和最少的浮渣。切缝底部附近的所有集中热量都将金属排空,然后才有机会在底部边缘固化。

光纤激光器在某些方面改变了光束聚焦的定位规则。在某些材料之外(例如12毫米或更厚的不锈钢或铝),用氮气切割的光纤激光束几乎可以聚焦在材料厚度的任何位置-无论是在表面附近,在中间还是在底部附近-而且光束不会丢失切口。最佳焦点通常倾向于靠近材质的中间,有时靠近底部。

光纤激光器可以在整个材料厚度上聚焦到各种位置,但这并不意味着它将很好地切割。实际上,对于某些材料,光纤激光器的最佳聚焦窗口可能会非常狭窄,通常为±1毫米甚至±0.5毫米。进入此狭窄窗口之外,边缘质量会迅速下降,从而形成锡渣。

多年来,机器制造商已为各种材料等级确定了重点。某些材料甚至具有两个最佳焦点,在切缝中非常高或非常低,并且两者均都会产生非常好的边缘质量。无论如何,所有这些结果都已输入到机器的出厂设置中。如果这些出厂设置保持原样,则焦点通常保持最佳状态。除非机器切割的材料等级或厚度不在标准库中,否则几乎不需要调整焦点。即使这样,焦点调整也可能很小。
有问题的激光喷嘴
热量和熔融材料会对切割喷嘴产生不利影响。在此,孔口失去了同心度,这将对射束产生不利影响并有助于气体流动。
 

对于喷嘴间隙或喷嘴孔口与纸张表面之间的空间也有相同的想法。出厂设置通常在0.7毫米和1.4毫米之间,尽管取决于应用,它可以高达2毫米或低至0。5毫米。如果操作员改变喷嘴间隙,他将改变进行干净切割所需的辅助气体量,这将改变整个过程的气体动力。当然,这不利于提高一致性。

速度设置也是如此。对于经验丰富的CO 2系统的操作员而言,速度设置似乎违反直觉,尤其是对于高功率光纤系统(例如8 kW)。是的,当切割较厚的材料时,最佳速度会变慢。但是切割6毫米或更薄,更快的速度实际上可以产生更好的切割边缘。4 kW光纤激光器可能在中厚板上产生锡渣。但是,在具有高功率和高速度的8千瓦系统中,浮渣问题可以消除,切削刃变得越来越干净。

现代光纤激光器是非常可靠的机器,但它们也是真正的精密仪器。近年来,机器制造商已经通过测试和建立出厂设置来达到这种精度。稍微向上或向下更改设置,可能会影响边缘质量。

保持保护镜片的清洁

一家制造商购买了一台新的光纤激光切割机,不仅速度惊人,而且维护简单,因此已准备就绪。毕竟,操作员和维护技术人员不再需要担心后视镜和气体谐振器的问题。他们需要保持机器,冷却器和集尘器的清洁,仅此而已。

安装和初始测试后几天,第一班操作员进来并开始下一个工作,只是发现机器的割缝变得很差。为什么?他检查了保护镜片,发现了一个小地方。那是元凶。他正在清洁或只是更换了保护光纤激光器的敏感光学元件的玻璃镜片,然后就恢复了。

当然,不断更换防护玻璃窗的成本不仅会增加防护玻璃本身的成本,还会增加停机时间的成本。同样,由于频率非常高,因此停机成本也很高。这是现代光纤激光器(在这种情况下,还有CO 2)在打孔时使用侧面空气射流的原因之一。特别是对于厚板,最佳穿孔需要设置光束参数,以使熔融材料向侧面爆裂,而不是直达玻璃盖罩。

为CO 2设置穿孔可能是一件复杂的事情,需要调整和优化各种光束参数。例如,在厚的低碳钢上,您可能会有“钻孔”现象,在整个循环中焦点从高到低变化。所有这些都是为了避免在系统从穿孔转换为切割时可能造成严重破坏的熔融材料“堆”。土墩可以甩开头部的高度感应并将其向上移动,从而改变焦点;甚至更糟的是,土墩可能会导致头部崩溃。穿孔设置不当还会导致过多的热量积聚,特别是在用氧气切割低碳钢时。光束会导致金属过度燃烧并失去穿孔。当这种情况发生时,熔融金属会吹回到喷嘴中(见图1)。

使用光纤激光切割机,事情发生了变化。光纤激光切割机之所以能够实现其吞吐能力,部分原因在于其切割速度,部分原因在于其穿透速度。光纤激光器穿孔能力的提高极大地提高了生产率,特别是在较厚的材料中。光纤激光器的刺穿速度一直很快。但是穿刺周期容易受到反吹的影响,这就是为什么在穿刺周期中操纵光束(通常以专有方式)和侧面空气喷射非常关键的原因。

物质考虑

光纤激光器无法神奇地将劣质材料切割干净。如果操作员将零件从套料中拉出并看到严重的条纹,则通常可以将问题追溯到材料上。


劣质的割缝
当零件嵌套得太近而没有适当的搭接时,切割质量可能会下降,这是因为狭窄的中间部分在切割过程中会移动和变形。
 

编程和嵌套

如今,许多边缘和整体质量问题不是由于材料表面不良或穿孔或切削参数调整不当,而是由于编程,嵌套和制表不当所致。

在许多应用中,桥接是不可或缺的事实。他们需要确保零​​件在切割后仍保持原状-在考虑快速移动的切割头周围的气流动力学时,这一点尤其重要。操作员的最头疼一件事是在半夜无人值守的操作过程中,零件翻倒而导致的崩溃。

放置桥接的位置取决于零件的几何形状。正确的桥接必须完成两件事:将零件保持在适当的位置,以确保激光切割过程可靠地保持一致,并考虑到下游加工。突出到硬件孔中的小凸起会在硬件插入压力机上造成严重破坏。桥接留下的小凹坑(而不是隆起)可能是可以接受的。在这种情况下,激光应将接片切开,以使它略微进入零件边缘。

当切割某些容易弯曲的零件时,智能制表符也起作用。当然,最好购买一罐最好的激光平整材料。但是,当激光切割长而狭窄的工件时,切割动作会释放内部应力,并且工件可能会弯曲,从而成为激光头撞车的理想目标。在这些情况下,应策略性地将桥接放置在最容易发生热变形的位置,以便在整个切削周期中将零件固定在适当的位置。

为了优化材料,程序员极其紧密地套料,这样做有时会在切割中引起问题,尤其是在没有适当的桥接的情况下(请参见图2)。套料的孔或狭槽可能非常靠近材料边缘,并且在处理过程中,狭缝和边缘之间的纤网(有时只有1.5毫米宽)会摇摆并造成干扰(请参见图3)。将薄片固定在狭缝和窄幅材区域之间的多个位置的战略性标签可防止薄片边缘附近的幅材摆动,从而防止碰撞。插槽的塞子本身可能会因气压而翻倒,从而导致割伤,割伤或焊接不良。

最后一个问题涉及具有挑战性的零件几何形状,通常是厚度为6毫米或更厚的板,例如锋利的锯齿形。机器的切削条件是针对多种零件形状而写的,但并非全部。机器可能具有80度角的切削条件,但没有20度角的切削条件。因此,头部的旋转速度不足以使之转弯,并且光束使锯齿的尖端熔化。当然,可以定制切削条件,但是在遇到麻烦之前,商店应该考虑零件的几何形状是否必要。

例如,可以在每个锯齿的末端进行循环,但是在构建全新的切割路径之前,车间可以转向可制造性的设计。该零件是否需要20度的尖角,或者可以在末端放置半径?

小事真的很重要

如果光纤激光器出了问题,通常不是焦点,气流设置,喷嘴偏移或切削条件配方的其他因素。通常是很小的事情:光束没有完全居中,这意味着操作员需要对其进行检查,无论是用胶带枪,丙烯酸压克力还是牺牲板上的火花枪(火花和蚀刻图案,如果围绕喷嘴同心) ,向操作员显示光束是否居中)。如果不是喷嘴,则可能是盖玻片上的小斑点,错误位置的凸片或狭窄的腹板部分,使部件不稳定。

照顾好小事情,光纤激光器将继续成为结构厂在今天和未来几年中非凡的生产力。
切割时发生干涉


嵌套太靠近纸张边缘的零件可能会引起问题,因为窄幅材部分会摆动并在切割过程中产生干扰。预防性的制表可以防止此类问题。

江苏科茂自动化有限公司 www.jskemao.cn

数控切割机制造商