Mga Sukaranan sa Pagputol gamit ang Laser ug ang Sistema sa Pagproseso Niini —Kagamitan sa Pagputol sa Laser

II. Komposisyon sa Kagamitan sa Pagputol sa Laser

2.1 Mga Komponente ug Prinsipyo sa Paglihok sa Laser Cutting Machine

Ang usa ka laser cutting machine gilangkoban sa laser emitter, cutting head, beam transmission assembly, machine tool worktable, numerical control (NC) system, computer (hardware ug software), chiller, shielding gas cylinder, dust collector, ug air dryer.

Generator sa Laser

Ang laser generator usa ka aparato nga nagpatunghag mga tinubdan sa kahayag sa laser. Alang sa mga aplikasyon sa pagputol sa laser, kadaghanan sa mga makina naggamit og CO₂ gas lasers nga adunay taas nga electro-optical conversion efficiency ug taas nga power output, gawas sa pipila ka mga kaso diin gigamit ang YAG solid-state lasers. Dili tanan nga laser angay alang sa pagputol, tungod kay ang pagputol sa laser nagpahamtang og estrikto nga mga kinahanglanon sa kalidad sa beam.
Ulo sa Pagputol

Kini kasagaran gilangkoban sa mga sangkap sama sa nozzle, focusing lens, ug focus tracking system.

Ang cutting head drive device gigamit sa pagpadagan sa cutting head aron molihok subay sa Z-axis sumala sa gitakda nang daan nga mga programa. Kini gilangkoban sa servo motor ug mga piyesa sa transmission sama sa lead screws o gears.

(1) Nozzle: Adunay tulo ka pangunang klase sa nozzle: parallel type, convergent type, ug conical type.

(2) Lente sa Pag-focus: Aron makahimo og pagputol gamit ang enerhiya sa laser beam, ang orihinal nga beam nga gipagawas sa laser kinahanglan nga i-focus pinaagi sa lente aron maporma ang usa ka light spot nga adunay taas nga energy density. Ang medium ug long focal length lens angay alang sa baga nga plate cutting ug adunay mas ubos nga kinahanglanon alang sa spacing stability sa tracking system. Ang mubo nga focal length lens angay lamang alang sa pagputol sa nipis nga mga plato nga ubos sa 3 mm; kini adunay estrikto nga mga kinahanglanon alang sa spacing stability sa tracking system apan mahimong makapakunhod pag-ayo sa gikinahanglan nga laser output power.

(3) Sistema sa Pagsubay: Ang sistema sa pagsubay sa pokus sa usa ka laser cutting machine kasagaran gilangkoban sa usa ka focusing cutting head ug usa ka tracking sensor system. Ang cutting head naghiusa sa mga gimbuhaton sa beam guiding ug focusing, water cooling, gas blowing, ug mechanical adjustment.

Ang sensor gilangkoban sa mga sensing elements ug usa ka amplification control unit. Ang mga tracking system managlahi depende sa klase sa sensing elements. Adunay duha ka pangunang klase nga magamit: ang usa mao ang capacitive sensor tracking system, nailhan usab nga non-contact tracking system; ang usa mao ang inductive sensor tracking system, nailhan usab nga contact tracking system.
Asembliya sa Pagpadala sa Beam

Panggawas nga Dalan sa Optika: Ang mga salamin nga moreplektibo gigamit aron magiyahan ang laser beam sa gitinguha nga direksyon. Aron malikayan ang mga malfunction sa beam path, ang tanang moreplektibo nga salamin gipanalipdan sa mga panagang, ug ang limpyo nga positive-pressure shielding gas gipaila aron ang mga salamin dili kontaminasyon. Ang usa ka high-performance nga lente mahimong mag-focus sa usa ka non-divergent beam ngadto sa usa ka gamay kaayo nga lugar. Ang lente nga adunay 5.0-pulgada nga focal length kasagarang gigamit, samtang ang 7.5-pulgada nga lente magamit lamang alang sa pagputol sa mga materyales nga mas baga kay sa 12 mm.
Mesa sa Trabahoan sa Himan sa Makina

Pangunang Lawas sa Makina: Ang seksyon sa mga himan sa makina samakina sa pagputol sa lasermao ang mekanikal nga bahin nga mopatuman sa paglihok sa X, Y, ug Z axes, lakip na ang cutting work platform.
Sistema sa Pagkontrol sa Numerikal

Ang sistemang NC nagkontrol sa himan sa makina aron makab-ot ang mga lihok sa X, Y, Z-axis ug nag-regulate sa gahum sa output sa laser sa parehas nga oras.
Sistema sa Pagpabugnaw

Chiller Unit: Gigamit kini sa pagpabugnaw sa laser generator. Ang laser usa ka aparato nga nag-convert sa enerhiya sa kuryente ngadto sa enerhiya sa kahayag. Pananglitan, ang conversion efficiency sa usa ka CO₂ gas laser kasagaran 20%, diin ang nahabilin nga enerhiya gi-convert ngadto sa kainit. Ang tubig nga makapabugnaw mokuha sa sobra nga kainit aron mapadayon ang normal nga operasyon sa laser generator. Ang chiller unit mopabugnaw usab sa external optical path mirrors ug focusing lenses sa machine tool, nga nagsiguro sa lig-on nga kalidad sa beam transmission ug epektibong makapugong sa deformation o pagliki sa lens tungod sa sobrang kainit.
Mga Silindro sa Gas

Ang mga gas cylinder naglakip sa mga working medium cylinder ug auxiliary gas cylinder para sa laser cutting machine, nga gigamit sa pagdugang sa mga industrial gas para sa laser oscillation ug pagsuplay sa mga auxiliary gas para sa cutting head.
Sistema sa Pagtangtang sa Abog

Kini mokuha sa aso ug abog nga namugna atol sa pagproseso ug mopahigayon og filtration treatment aron masiguro nga ang mga emisyon sa tambutso makasunod sa mga sumbanan sa pagpanalipod sa kalikupan.
Dryer ug Filter nga Makapabugnaw sa Hangin

Kini naghatag og limpyo, uga nga hangin ngadto sa laser generator ug beam path, nga nagmintinar sa normal nga operasyon sa beam path ug mga reflective mirrors.

2.2 Sulo sa Pagputol para sa Pagputol gamit ang Laser

Ang estruktural nga dayagram sa usa ka cutting torch para sa laser cutting gipakita sa ubos. Kini gilangkoban sa usa ka torch body, focusing lens, reflective mirror, ug auxiliary gas nozzle. Atol sa laser cutting, ang cutting torch kinahanglan nga makatuman sa mosunod nga mga kinahanglanon:

① Ang sulo makapagawas ug igong agos sa gas.

② Ang direksyon sa pagpagawas sa gas sa sulod sa sulo kinahanglan nga coaxial sa optical axis sa reflective mirror.

③ Ang focal length sa sulo dali ra ma-adjust.

④ Atol sa pagputol, ang alisngaw sa metal ug mga tipik gikan sa giputol nga metal dili angay makadaot sa repleksyon sa salamin.

Ang paglihok sa cutting torch gi-adjust sa usa ka NC motion system. Adunay tulo ka senaryo para sa relatibong paglihok tali sa cutting torch ug sa workpiece:

① Ang sulo magpabilin nga dili molihok samtang ang workpiece molihok agi sa worktable — kasagaran angay alang sa gagmay nga mga workpiece.

② Ang workpiece magpabilin nga wala naglihok samtang naglihok ang sulo.

③ Ang sulo ug ang lamesa sa trabahoan parehong naglihok sa samang higayon.

2.2.1 Ulo sa Pagputol

Ang laser cutting head nahimutang sa tumoy sa beam transmission system, nga gilangkoban sa usa ka focusing lens ug usa ka cutting nozzle.

Ang mga focusing lens kasagaran giklasipikar pinaagi sa focal length. Kadaghanan sa mga kagamitan sa laser cutting adunay daghang cutting head nga adunay lain-laing focal length. Pananglitan, ang CO₂ laser cutting, ang kasagarang focal length kay 127 mm (5 in) ug 190 mm (7.5 in). Ang mubo nga focal length lens moresulta sa gamay nga focal spot ug mubo nga focal depth, nga makatabang sa pagpakunhod sa kerf width ug pagkab-ot sa mas pino nga mga pagputol. Ang taas nga focal length lens moresulta sa mas dako nga focal spot ug mas taas nga focal depth. Kon itandi sa mubo nga focal length lens, ang taas nga focal length lens makahatag og focused beam nga adunay laser energy density nga igo para sa pagproseso sa materyal duol sa focal point. Busa, ang mubo nga focal length lens kasagarang gigamit para sa tukma nga pagputol sa nipis nga mga plato, samtang ang taas nga focal length lens gikinahanglan para sa mas baga nga mga materyales aron makakuha og igong focal depth, nga makasiguro sa gamay nga kalainan sa spot diameter ug igo nga power density sulod sa cutting thickness range.

Ang mga focusing lense gigamit aron i-focus ang parallel laser beam nga naka-igo sa cutting torch, nga makab-ot ang mas gamay nga spot size ug mas taas nga power density. Ang mga lente hinimo sa mga materyales nga makapadala sa laser wavelength. Ang optical glass kasagarang gigamit para sa solid-state lasers, samtang ang mga materyales sama sa ZnSe, GaAs, ug Ge gigamit para sa CO₂ gas lasers (tungod kay ang ordinaryong bildo dili transparent sa CO₂ laser beams), diin ang ZnSe mao ang labing kaylap nga gigamit.

Para sa laser cutting, ang pagminus sa focal spot diameter gikinahanglan aron madugangan ang power density ug makahimo sa high-speed cutting. Bisan pa, ang mas mubo nga lens focal length moresulta sa mas gamay nga focal depth, nga maglisod sa pagkab-ot sa perpendicular cut surface kung magputol sa baga nga mga plate. Dugang pa, ang mas mubo nga focal length makapakunhod sa distansya tali sa lens ug sa workpiece, nga nagdugang sa risgo sa lens nga mahugawan sa mga natunaw nga splashes atol sa pagputol ug makaapekto sa normal nga operasyon. Busa, ang angay nga focal length kinahanglan nga matino nga komprehensibo base sa mga hinungdan sama sa gibag-on sa pagputol ug mga kinahanglanon sa kalidad sa pagputol.

2.2.2 Salamin nga Nagreplekta

Ang gimbuhaton sa reflective mirror mao ang pag-usab sa direksyon sa beam nga gipagawas gikan sa laser. Para sa mga beam gikan sa solid-state lasers, mahimong gamiton ang mga reflective mirror nga hinimo sa optical glass. Sa kasukwahi, ang mga reflective mirror sa CO₂ gas laser cutting devices kasagaran hinimo sa tumbaga o metal nga adunay taas nga reflectivity. Aron malikayan ang kadaot nga gipahinabo sa sobrang kainit gikan sa laser irradiation atol sa operasyon, ang mga reflective mirror kasagarang gipabugnaw sa tubig.

2.2.3 Nozzle

Ang nozzle gigamit sa pag-spray sa auxiliary gas ngadto sa cutting zone, ug ang istruktura niini adunay piho nga epekto sa kahusayan ug kalidad sa pagputol. Ang Figure 4.11 nagpakita sa komon nga mga porma sa nozzle alang sa laser cutting; ang mga porma sa nozzle orifice naglakip sa cylindrical, conical, ug converging-diverging nga mga tipo.

Ang pagpili sa nozzle kasagarang gitino pinaagi sa mga pagsulay base sa materyal ug gibag-on sa workpiece, ug sa presyur sa auxiliary gas. Ang laser cutting kasagaran naggamit og coaxial nozzles (diin ang pag-agos sa gas kay coaxial uban sa optical axis). Kon ang pag-agos sa gas ug ang laser beam dili coaxial, ang sobra nga pagsabwag lagmit mahitabo atol sa pagputol. Ang sulod nga bungbong sa nozzle orifice kinahanglan nga hapsay aron masiguro ang walay babag nga pag-agos sa gas ug malikayan ang turbulence nga mahimong makaapekto sa kalidad sa kerf. Aron masiguro ang kalig-on sa pagputol, ang distansya tali sa tumoy sa nozzle ug sa nawong sa workpiece kinahanglan nga maminusan, kasagaran gikan sa 0.5 mm hangtod 2.0 mm. Ang diametro sa nozzle orifice kinahanglan nga motugot sa laser beam nga moagi nga hapsay, nga makapugong sa beam sa paghikap sa sulod nga bungbong sa orifice. Kon mas gamay ang diametro sa orifice, mas lisud ang pag-collimate sa beam. Alang sa usa ka gihatag nga auxiliary gas pressure, adunay usa ka labing maayo nga range sa mga diametro sa nozzle orifice. Ang sobra ka gamay o dako nga orifice makababag sa pagtangtang sa mga tinunaw nga produkto gikan sa kerf ug makaapekto sa katulin sa pagputol.

Ang impluwensya sa diametro sa nozzle orifice sa cutting speed ubos sa fixed laser power ug auxiliary gas pressure gipakita sa Figures 4.12 ug 4.13. Makita nga adunay usa ka optimal nozzle orifice diameter nga makab-ot ang pinakataas nga cutting speed. Kini nga optimal nga kantidad gibana-bana nga 1.5 mm bisan kung oxygen o argon ang gigamit isip auxiliary gas.

Ang mga pagsulay sa pagputol sa gahi nga mga haluang metal (nga lisod putlon) nagpakita nga ang labing maayo nga diametro sa nozzle orifice hapit kaayo sa mga resulta sa ibabaw, sama sa gipakita sa Figure 4.14. Ang diametro sa nozzle orifice makaapekto usab sa gilapdon sa kerf ug gilapdon sa heat-affected zone (HAZ). Sama sa gipakita sa Figure 4.15, uban sa pagtaas sa diametro sa nozzle orifice, ang gilapdon sa kerf motaas samtang ang gilapdon sa HAZ mogamay. Ang pangunang hinungdan sa paggamay sa HAZ mao ang gipausbaw nga epekto sa pagpabugnaw sa auxiliary gas flow sa base nga materyal sa cutting zone.

2.3 Mga Parameter sa Kagamitan sa Pagputol sa Laser

2.3.1 Kagamitan sa Pagputol nga Gipadagan sa Sulo

Sa mga kagamitan sa pagputol nga gipadagan sa torch, ang cutting torch gibutang sa usa ka movable gantry ug naglihok nga pinahigda subay sa gantry beam (Y-axis). Ang gantry ang nagpadagan sa torch aron molihok subay sa X-axis, samtang ang workpiece gipahimutang sa worktable. Tungod kay ang laser ug ang cutting torch gihan-ay nga gilain, ang mga kinaiya sa transmission sa laser, parallelism subay sa direksyon sa beam scanning, ug ang kalig-on sa mga reflective mirrors tanan apektado sa proseso sa pagputol.

Ang mga kagamitan sa pagputol nga gipadagan sa sulo makaproseso sa dagkong mga workpiece. Kini nag-okupar ug gamay nga lugar sa salog para sa cutting production zone ug dali nga mahiusa sa ubang kagamitan aron maporma ang usa ka linya sa produksiyon. Bisan pa, ang katukma sa pagposisyon niini kay ±0.04 mm lamang.

Ang tipikal nga istruktura sa mga kagamitan sa pagputol nga gipadagan sa torch gipakita sa Figure 4.19. Usa ka continuous-wave CO₂ laser cutting machine ang gigamit, nga ang gilay-on gikan sa laser ngadto sa cutting torch kay 18 m. Aron masiguro nga ang pagbag-o sa diametro sa beam sa kini nga distansya sa transmission dili makabalda sa mga operasyon sa pagputol, ang kombinasyon sa mga oscillator mirrors kinahanglan nga maampingong gidisenyo.

Ang mga nag-unang teknikal nga parametro sa mga kagamitan sa pagputol nga gipadagan sa torch mao ang mosunod:

Gahum sa Output sa Laser: 1.5 kW (single-mode), 3 kW (multi-mode)
Pag-igo sa Sulo: X-axis 6.2 m, Y-axis 2.6 m
Katulin sa Pagmaneho: 0–10 m/min (mapasibo)
Sulo nga Z-axis nga Naglutaw nga Hampak: 150 mm
Katulin sa Pag-adjust sa Torch Z-axis: 300 mm/min
Pinakataas nga Gidak-on sa Giprosesong Steel Plate: 12 mm × 2400 mm × 6000 mm
Sistema sa Pagkontrol: Integrated NC Control Mode

2.3.2 XY Table-driven Cutting Equipment

Sa XY table-driven cutting equipment, ang cutting torch gitaod sa frame, ug ang workpiece gibutang sa cutting table. Ang cutting table molihok subay sa X ug Y axes sumala sa NC commands, nga adunay adjustable driving speed nga kasagaran gikan sa 0–1 m/min o 0–5 m/min. Tungod kay ang cutting torch magpabilin nga wala naglihok kalabot sa workpiece, kini makapakunhod sa epekto sa laser beam alignment ug centering atol sa proseso sa pagputol, nga nagsiguro sa uniporme ug lig-on nga performance sa pagputol. Kung adunay gamay nga cutting table nga adunay taas nga mechanical precision, ang makina makab-ot ang positioning accuracy nga ±0.01 mm ugmaayo kaayo nga katukma sa pagputol, nga naghimo niini nga labi ka angay alang sa tukma nga pagputol sa gagmay nga mga sangkap. Dugang pa, ang mas dagkong mga lamesa sa pagputol nga adunay X-axis stroke nga 2300–2400 mm ug Y-axis stroke nga 1200–1300 mm anaa alang sa pagproseso sa dagkong mga workpiece.

Ang mga nag-unang teknikal nga parametro sa XY table-driven cutting equipment mao ang mosunod:

Tinubdan sa Laser: CO₂ gas laser (semi-closed straight-tube type)
Suplay sa Kuryente sa Laser: Boltahe sa Input 200 VAC; Boltahe sa Output 0–30 kV; Pinakataas nga output current 100 mA
Gahum sa Output sa Laser: 550 W
Pagputol sa Lamesa sa Pagputol: X-axis 2300 mm, Y-axis 1300 mm
Katulin sa Pagmaneho sa Cutting Table (Mapasibo sa Lakang): 0.4–5.0 m/min, 0.2–2.5 m/min, 0.1–1.3 m/min, 0.05–0.6 m/min
Sulo nga Z-axis nga Naglutaw nga Hampak: 180 mm
Pinakataas nga Gidak-on sa Giprosesong Plato: 6 mm × 1300 mm × 2300 mm
Sistema sa Pagkontrol: Numerical Control (NC) Mode

2.3.3 Kagamitan sa Pagputol nga Doble ang Gimaneho (Sulu ug Lamesa)

Ang dual-driven cutting equipment (torch ug table) naa sa taliwala sa torch-driven ug XY table-driven cutting machines sa disenyo. Ang cutting torch gibutang sa usa ka gantry ug naglihok nga pinahigda subay sa gantry beam (Y-axis), samtang ang cutting table gipadagan nga longitudinally. Kini nga hybrid nga disenyo naghiusa sa mga bentaha sa taas nga cutting precision ug space-saving efficiency. Uban sa positioning accuracy nga ±0.01 mm ug usa ka adjustable cutting speed range nga 0–20 m/min, kini usa sa labing kaylap nga gigamit nga cutting machine sa merkado. Ang mas dagkong mga modelo niini nga makina nagtanyag og Y-axis stroke nga 2000 mm ug X-axis stroke nga 6000 mm, nga nagtugot sa pagputol sa dagkong mga workpiece.

Ang laser oscillator gibutang sa gantry tupad sa cutting torch. Kini nga configuration naghatag ug talagsaong katukma sa pagputol sa mga lingin nga lungag. Ang makina adunay usab taas nga efficiency sa produksiyon: makaputol kini og 46 ka lingin nga mga lungag (10 mm ang diametro) kada minuto sa usa ka 1 mm-baga nga steel plate.

2.3.4 Hiniusang Kagamitan sa Pagputol

Sa usa kaintegrated cutting machine, ang tinubdan sa laser gi-install sa frame ug naglihok nga longitudinal uban niini, samtang ang cutting torch gi-integrate sa drive mechanism niini aron molihok nga pinahigda subay sa frame beam. Ang makina naggamit ug numerical control aron putlon ang lain-laing porma sa mga component. Aron mabayran ang kalainan sa optical path length nga gipahinabo sa pinahigda nga paglihok sa cutting torch, usa ka optical path length adjustment module ang kasagarang gisangkapan. Kini nga module nagsiguro sa usa ka homogenous nga laser beam sulod sa cutting area ug nagmintinar sa makanunayon nga kalidad sa cutting surface.

Oras sa pag-post: Disyembre 17, 2025

Mga Sukaranan sa Pagputol gamit ang Laser ug ang Sistema sa Pagproseso Niini — Kagamitan sa Pagputol gamit ang Laser