مقدمه:
فناوری مدرن دستگاه برش لیزری سه بعدی اکنون به سرعت محور همزمان به 208 متر در دقیقه می رسد و از مرجع بازار 173 متر در دقیقه پیشی می گیرد. ما شاهد این پیشرفت بوده ایم که جدول زمانی ساخت فلز را در سراسر بخش های تولیدی تغییر داده است. سیستمهای برش لیزر سه بعدی پیشرفته از طریق دقت چند محوری و کاهش نیازهای راهاندازی، بهرهوری بیسابقهای را ارائه میکنند. تکامل قابلیتهای برش لیزری سه بعدی، بهویژه در پیکربندیهای دستگاه برش لیزری 5 محوره، تولیدکنندگان را قادر میسازد تا هندسههای پیچیده را در عملیات واحد تکمیل کنند. علاوه بر این، بیش از 10000 سازنده و حرفه ای به این سیستم ها اعتماد دارند که سرعت بدون کاهش دقت را می طلبند. در طول این مقاله، ما بررسی خواهیم کرد که چگونه این پیشرفتهای تکنولوژیکی استانداردهای صنعت را تغییر میدهند و پذیرش را در بخشهای خودرو، هوافضا و تجهیزات سنگین تسریع میکنند.
فناوری برش لیزری سه بعدی جدول زمانی ساخت فلز را تغییر می دهد
استانداردهای صنعت تغییر شکل معیارهای سرعت پیشرفت
برشهای لیزری صنعتی اکنون با سرعت بیش از 400 اینچ در دقیقه کار میکنند و زمان تولید را 40 تا 60 درصد در مقایسه با روشهای برش سنتی کاهش میدهند. این سرعت به کاهش قابل لمس جدول زمانی تبدیل می شود. تولیدکنندگان گزارش می دهند که زمان تولید قطعات پیچیده تا 53 درصد کاهش یافته است زیرا سیستم های برش لیزری سه بعدی هم برش و هم حکاکی را به طور همزمان انجام می دهند. لیزرهای فیبر{8}بالا با افزایش سرعت برش و توانایی پردازش مواد ضخیم تر با دقت به این دستاوردها کمک می کنند. مزیت سرعت فراتر از سرعت برش خام است. تعویضکنندههای خودکار نازل و کتابخانههای مواد از پیش تعیینشده، انتقال ابزار را در کمتر از 90 ثانیه امکانپذیر میکنند و 87 درصد سریعتر از تنظیمات دستی کار میکنند.-تنظیمات فاصله کانونی زمانی واقعی، ابتدا به 98.2% میرسند-دقت برش را در دستههای مواد مختلف به دست میآورند و کالیبراسیون آزمایشی و{18}}را حذف میکنند. مصرف انرژی در هر قطعه 22 درصد در حداکثر ظرفیت کاهش می یابد.
چگونه دقت چند محوری پردازش سریعتر را ممکن میسازد
معماری دستگاه برش لیزری 5 محوره، گلوگاه های ذاتی سیستم های سنتی 3 محوره محدود به مواد مسطح را از بین می برد. افزودن دو محور چرخشی (A و B) به محورهای استاندارد X، Y و Z امکان برش سه بعدی را فراهم می کند.[3]. این قابلیت برای قطعاتی که شکل گرفته، کشیده شده یا هیدروفرم شده اند تعیین کننده است. انجام چندین برش پیچیده در یک راهاندازی به طور چشمگیری مدیریت، تغییر موقعیت و خطای احتمالی را کاهش میدهد.[3]. نتیجه: سرعت ماشینکاری سریعتر و زمانهای تحویل بهطور قابلتوجهی بهبود یافته با تکرارپذیری تضمینشده در نمونههای اولیه دستهای کوچک و دورههای تولید بزرگ[3]. برش لیزری سه بعدی الزامات پردازش{2} را که فرآیندهای ماشینکاری معمولی را آزار می دهد حذف می کند.[3]. برش اشکال پیچیده و قطعات چند{1}}در یک عملیات باعث صرفه جویی در زمان و کاهش هزینه های تولید می شود[3]. بر این اساس، تولیدکنندگان طراحی قطعات را در مراحل اولیه بهینه سازی می کنند تا ضایعات را کاهش دهند و زمان بندی را کوتاه کنند[3]. مدولاسیون توان تطبیقی پایداری ابعادی ± 0.004 اینچ را در طول کار 18 ساعته حفظ میکند، حتی در هنگام تعویض بین آلومینیوم 1 میلیمتری و فولاد ضد زنگ 6 میلیمتری[1].
عملکرد واقعی-در سراسر بخشهای تولیدی
مطالعات تولید خودرو نشان میدهد که اجزای شاسی برش لیزری به 23% مراحل پردازش کمتری نسبت به جایگزینهای مهر شده نیاز دارند.[1]. مفهوم بهره وری گیگا، ترکیب بهینه سازی فضا با عملکرد زمان، خروجی را در محیط های فشرده و یکپارچه به حداکثر می رساند.[4]. سیستمهای برش لیزر سه بعدی پیشرفته اکنون پردازش چند-سر، عملیات همگامسازی شده و جابجایی خودکار یکپارچه مواد را ترکیب میکنند.[4]. تولید قطعات داغ- مانند حلقههای درب و تقویتکنندههای سازهای، از جریان جریان بخشی ساده و حداقل تغییرات یراق بهره میبرد.[4]. به عنوان مثال، تولیدکنندگان از طریق فرآیندهای برش بهینه که ابزارهای پرهزینه را حذف میکند و ضایعات مواد را به حداقل میرساند، به تولید سریع و کاهش زمان تولید قطعات با کیفیت- میرسند.[3]. علاوه بر این، این فناوری با سادهسازی عملیات از طریق وسایل کمتر، برنامهریزی ساده و پیکربندی مجدد آسانتر برای هندسههای جدید، از تولید انعطافپذیر پشتیبانی میکند.[4].
چه چیزی قابلیت های دستگاه برش لیزر 5 محور را متمایز می کند
سیستم های پیشرفته کنترل حرکت، تنظیمات متعدد را حذف می کند
دستگاه برش لیزری 5 محوره، سه محور خطی (X، Y، Z) را با دو محور چرخشی مستقل، که معمولاً بهعنوان B{1}}محور (شیب) و C{2}} (چرخش) تعیین میشوند، ادغام میکند تا به آزادی کامل هندسی در طول پردازش مواد دست یابد.[3]. این پیکربندی سینماتیک به مهم ترین گلوگاه در ساخت سنتی می پردازد: تغییر موقعیت مکرر قطعات. برخلاف سیستمهای 3 محوره که برای دسترسی به وجوه قطعات مختلف نیاز به تغییر جهتهای ثابت دارند، پیکربندیهای 5 محوره قطعات پیچیده را در یک عملیات گیره کامل میکنند.[4]. هر تغییر موقعیت در سیستم های معمولی خطای هندسی تجمعی را ایجاد می کند و 15 تا 30 دقیقه در هر راه اندازی زمان می برد.[3]. ما کاهش زمان راهاندازی را بین 40 تا 60 درصد در مقایسه با جریانهای کاری CAM سنتی از طریق حذف تغییرات فیکسچر مشاهده کردهایم.[3].
موتورهای خطی سرعت تراورس سریع تا 30 متر در دقیقه را با قابلیت شتاب 2.5 گرم ارائه می کنند.[3]. محورهای چرخشی از موتورهای گشتاور با دقت بالا-استفاده میکنند که دقت موقعیتیابی زاویهای 5-10 ثانیه قوس را ارائه میکنند.[3]. سیستم جدید حرکت دروازهای دوگانه ریلی، سرعت بالا و برش دقیق را با شتاب محوری 4.0GH-برای سنجش سریع ارتفاع تضمین میکند.[5]. سیستمهای تشخیص مقیاس گریتینگ کامل{1}}حلقه بسته به طور مداوم موقعیت واقعی را در مقایسه با موقعیت فرمان نظارت میکنند و انبساط حرارتی، انحراف مکانیکی و تأخیر سروو را در زمان واقعی جبران میکنند.[3]. به طور مشابه، عملکردهای تغییر خودکار اکنون کمتر از 1 دقیقه طول می کشد، از جمله تعویض مشعل و انتقال پالت[1].
هندسه های پیچیده در یک عملیات تکمیل شده است
قطعاتی که نیاز به کار روی چند وجه دارند را می توان در یک چرخه در جایی که قبلاً به چهار یا پنج توقف نیاز داشت، برش داد[4]. قابلیت کج و چرخش این امکان را فراهم می کند که چندین سوراخ از زوایای مختلف بدون برداشتن قطعه ایجاد شود.[6]. این قابلیت برای سوراخهای مرکب-زاویهای که به چندین راهاندازی در ماشینهای سه محوره نیاز دارند، تعیین کننده است.[4]. SF3015TD دارای سرهای برش چرخشی کامل 360 درجه با حرکت 5 محوری با سرعت{3}}بالا-با دقت بالا، امکان برش سطح پیچیده و قطعه کار نامنظم را فراهم می کند.[5]. سرهای برش پیشرفته به چرخش N*360 درجه و نوسان ± 135 درجه دست می یابند[5].
5-سیستم های محوری به طور دقیق ویژگی های پیچیده را بر روی قطعات از پیش ساخته شده، از جمله ورق فلزی مهر شده، اجزای کشیده شده یا لوله هایی با قطر تا 30 اینچ برش می دهند، سوراخ می کنند.[5]. این امر نیاز به ابزارهای سخت گران، اختصاصی و وقت گیر{1}} را برطرف می کند[5]. این فناوری خطوط عمیق، برشهای داخلی و هندسههای سطوح متغیر را بدون اتصال اختصاصی کنترل میکند.[3]. زمان لمس 60-75٪ کاهش می یابد زیرا تولید کنندگان چندین زاویه برش را در یک تنظیم کامل می کنند[3].
نوآوری های موقعیت یابی مواد زمان جابجایی را کاهش می دهد
جابجایی خودکار مواد زمان نور سبز را افزایش می دهد زیرا بارگیری مواد بسیار سریعتر از عملیات دستی انجام می شود[1]. مدیریت فروشگاه معمولاً پس از نصب سیستم های پیشرفته بارگیری و تخلیه مواد، شاهد افزایش 40 درصدی در توان است.[1]. ریل راهنما و پایه قفسه ساخته شده از ساختار مرمری تشدید را از بین می برد و استحکام عضلانی، پایداری عالی و دقت موقعیت برش بالاتر را فراهم می کند.[5]. دقت موقعیتیابی بدون نصب چندگانه به 0.005± میلیمتر میرسد و 66 درصد زمانهای چرخه سریعتر را در مقایسه با روشهای معمولی ارائه میکند.[3].
صنایع پذیرش سیستم های برش لیزری سه بعدی را تسریع می کنند
تولید کنندگان خودرو منجر به اجرای موج
سیستم های برش لیزری رباتیک سه بعدی اکنون پانل های بدنه، اگزوزها و قطعات داخلی را در خطوط تولید خودرو پردازش می کنند.[7]. ویژگیهای دقت و تکرارپذیری این سیستمها را در تولید خودروهای مدرن که نیاز به کیفیت و سرعت دارد ضروری میسازد.[7]. فن آوری های برش لیزری که در صنعت خودرو استفاده می شود با افزایش سرعت برش، کارایی و کیفیت را بهبود می بخشد و در عین حال هدر رفت مواد را به حداقل می رساند.[7]. تولید قطعات مهر شده داغ، از جمله حلقههای درب و تقویتکنندههای ساختاری، نیازمند فرآیندهای برش دقیق و مقیاسپذیر است.[8]. استفاده از فولاد با استحکام بالا به دلیل استحکام بیشتر و کاهش وزن در سراسر بخش خودرو برای اجزای ساختاری تسریع شده است.[5]. این آلیاژها که با خواص مکانیکی عالی مشخص میشوند، کار با فناوریهای حذف تراشههای سنتی دشوار و گران است و باعث افزایش استقرار دستگاه برش لیزری سه بعدی میشود.[5].
بخش هوافضا استانداردهای دقیق تری را می طلبد
صنایع هوافضا و دفاعی از سیستمهای برش لیزری سه بعدی با دقت بالا-برای تهیه اجزای پیچیده مانند پرههای توربین و تجهیزات ساختاری استفاده میکنند.[7]. این رباتها ساختارهای نازک و قطعات{1} با دقت بالا مورد نیاز برای کاربردهای هوافضا تولید میکنند.[7]. برش لیزری اعوجاج حرارتی را در مقایسه با روشهای قدیمیتر به حداقل میرساند، که ثابت میکند برای اجزای موتوری که به تحملهای سخت نیاز دارند، حیاتی است.[3]. سپرهای حرارتی، اجزای توربین و براکتها از رویکرد برش بدون تماس-که خطر آلودگی را کاهش میدهد سود میبرند.[3]. ریزماشینکاری امکان ایجاد طرح های پیچیده برای پره های توربین، سیستم های تزریق سوخت و کانال های خنک کننده را فراهم می کند.[9]. حفاری لیزری اجازه می دهد تا سوراخ های دقیق و قابل تکرار در قطعات موتور، کاهش خستگی حرارتی و بهبود راندمان خنک کننده ایجاد شود.[9].
تولیدکنندگان تجهیزات سنگین خطوط تولید را مدرن می کنند
سازندگان تجهیزات سنگین برای صفحات فولادی ضخیم از 6 تا بیش از 40 میلیمتر به برش لیزری با قدرت-پرقدرت روی آوردهاند.[10]. این فناوری دقت بهتر، تولید سریعتر، لبههای تمیزتر و ضایعات کمتر را ارائه میکند[10]. برش لیزری سه بعدی خودکار برای برش و خم کردن قطعات ساختاری قوی، بزرگ و پیچیده برای اجزای ماشین آلات اعمال می شود.[7]. بازوهای بیل مکانیکی، قاب لودر، اجزای سطل و صفحات تقویت کننده نیاز به فناوری های برش قوی و دقیق دارند.[10]. تغییر به سمت برش لیزری فلزات ضخیم ناشی از نیاز به مهندسی دقیق و راندمان تولید در تولید تجهیزات متحرک زمین-[10].
نتیجه گیری
به طور کلی، فناوری دستگاه برش لیزری سه بعدی مزایای سرعت قابل اندازه گیری را ارائه می دهد که جدول زمانی ساخت فلز را در صنایع مختلف تغییر می دهد. ما بررسی کردهایم که چگونه دقت چند محوری تنظیمات تکراری را حذف میکند و چرخههای تولید را 40 تا 60 درصد در مقایسه با روشهای سنتی کاهش میدهد. معماری دستگاه برش لیزری 5 محوره بدون شک تولید کنندگان را قادر می سازد تا هندسه های پیچیده را در یک عملیات واحد کامل کنند. بخشهای خودرو، هوافضا و تجهیزات سنگین متعاقباً پذیرش را تسریع کردهاند و دستاوردهای بهرهوری و استانداردهای دقیقی را که این سیستمهای پیشرفته به طور مداوم ارائه میدهند، در اولویت قرار دادهاند.
سوالات متداول
Q1. دستگاه های برش لیزری سه بعدی مدرن به چه سرعت های برشی می توانند دست یابند؟
ماشینهای برش لیزر سه بعدی مدرن به سرعت محوری همزمان به 208 متر در دقیقه میرسند و برخی از سیستمهای صنعتی با سرعت بیش از 400 اینچ در دقیقه کار میکنند. لیزرهای با قدرت{4}بالا حتی عملکرد سریعتری ارائه میکنند-به عنوان مثال، یک لیزر 3 کیلوواتی میتواند فولاد 1 میلیمتری را با سرعت تقریبی 35 متر در دقیقه برش دهد و به طور قابلتوجهی از جایگزینهای کمتر- پیشی بگیرد.
Q2. برش لیزری سه بعدی از نظر زمان تولید چگونه با روش های سنتی تولید مقایسه می شود؟
برش لیزری سه بعدی زمان تولید را در مقایسه با روش های سنتی برش 40 تا 60 درصد کاهش می دهد. تولیدکنندگان کاهش زمان سرب را تا 53 درصد برای قطعات پیچیده گزارش میکنند، زیرا این سیستمها میتوانند همزمان برش و هم حکاکی را انجام دهند و چندین مرحله پردازش مورد نیاز روشهای مرسوم را حذف میکنند.
Q3. دستگاه های برش لیزری 5 محوره چه مزایایی نسبت به سیستم های 3 محوره دارند؟
دستگاه های برش لیزری 5 محوره با افزودن دو محور چرخشی به سه محور خطی استاندارد، نیاز به نصب چندگانه را برطرف می کنند. این اجازه می دهد تا قطعات پیچیده در یک عملیات گیره تکمیل شوند، زمان راه اندازی را 40-60٪ کاهش می دهد و 60-75٪ زمان چرخه سریع تر را به دست می آورد در حالی که دقت موقعیت یابی 0.005± میلی متر را حفظ می کند.
Q4. چه ضخامت موادی را میتوان-دستگاههای برش لیزر فیبر بالا پردازش کرد؟
دستگاه های برش لیزر فیبر{0}بالا می توانند طیف وسیعی از ضخامت مواد را پردازش کنند. یک سیستم 3000 وات می تواند فولاد کربنی را تا 25 میلی متر، فولاد ضد زنگ تا 10 میلی متر و آلومینیوم را تا 8 میلی متر برش دهد. سیستمهای قدرتمندتر، مانند ماشینهای 40 کیلوواتی، میتوانند فولاد کربنی را تا ضخامت 100 میلیمتر در سرعت تولید برش دهند.
Q5. کدام صنایع با سرعت بیشتری از فناوری برش لیزری سه بعدی استفاده می کنند؟
صنعت خودرو با استفاده از برش لیزری سهبعدی برای پانلهای بدنه، اجزای ساختاری و قطعات مهر شده داغ-پیشگام است. بخش هوافضا به دقت دنبال میشود و نیازمند سیستمهای{3}دقت بالا برای پرههای توربین و اجزای موتور است. سازندگان تجهیزات سنگین همچنین خطوط تولید خود را با لیزرهای فیبر{5}بالا برای برش صفحات فولادی ضخیم از 6 تا بیش از 40 میلی متر مدرن کرده اند.
