تحوّل آلات القطع بالليزر الليفي الرسومات الهندسية إلى قطع معدنية نهائية من خلال مزامنة حركة التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب (CNC) مع ليزر عالي التركيز وغاز مساعد مناسب. يقرأ برنامج التحكم مسار القطع، ويتم تشغيل محركات المؤازرة لتحريك رأس القطع حسب الحاجة، ويتم تشغيل/إيقاف مصدر الليزر حسب الحاجة، وتُستخدم المكونات البصرية لتركيز شعاع الليزر على صفيحة القطع. ثم يقوم الغاز المساعد بإزالة المعدن المنصهر من شق القطع.
لا تعتمد جودة القطع على قوة الليزر فقط، بل تعتمد أيضاً على المصدر، ورأس القطع، والبصريات، والفوهة، ووحدة التحكم، ونظام الحركة، وهيكل الماكينة، ونظام التبريد، وإمدادات الغاز.
تتناول هذه المقالة آلات القطع بالليزر الليفي المسطحة لقطع الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم وغيرها من المواد المعتمدة.
كيف تقوم آلة القطع بالليزر الليفي بتحويل الرسم إلى قطعة؟
تقوم الآلة بالعديد من الأشياء في وقت واحد، لذا فإن ملف القطع والحركة والليزر والتركيز وإمدادات الغاز كلها تعمل من نفس البرنامج.
من ملف CAD إلى أوامر CNC
من ملفات DXF/DWG، يتم تنظيم الأجزاء على الورقة بواسطة برنامج التداخل، ويتم فرز الأجزاء حسب ترتيب القطع لتقليل الخردة.
يقوم جهاز التحكم CNC بتحويل الملف إلى أوامر الحركة، والثقب، والسرعة، والتركيز، والغاز. ويمكن أن تؤثر مشاكل مثل الخطوط المكررة، أو الخطوط المفتوحة، أو سوء التوجيه على النتيجة حتى قبل بدء عملية القطع.
من شعاع الليزر إلى القطع النهائي
يقوم مصدر الليزر الليفي بتوصيل شعاع الليزر عبر ألياف التوصيل إلى رأس القطع. ثم تقوم البصريات الموجودة داخل رأس القطع بتركيز شعاع الليزر إلى نقطة ذات كثافة طاقة كافية لصهر المعدن أو تبخيره.
يُطلق على الفتحة الضيقة التي يتركها الشعاع اسم "الشق". ويعتمد عرضه وجودة حافته على الطاقة والسرعة وموضع التركيز وسمك الصفيحة وحالة المادة.
لماذا يُعدّ الغاز المساعد مهمًا؟
يقوم الغاز المساعد بدفع المعدن المنصهر خارج الشق وتغيير الحافة النهائية.
يُستخدم الأكسجين غالبًا في معالجة الفولاذ الكربوني. أما النيتروجين، فيُفضّل استخدامه لتنظيف حواف الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم. ويمكن للهواء المضغوط أن يُخفّض تكاليف التشغيل عند استخدامه على الصفائح الرقيقة المناسبة.
تؤثر نقاوة الغاز والضغط وحجم الفوهة وتمركز الفوهة جميعها على لون الخبث والحواف.
ما هي الأنظمة العشرة الأساسية لماكينة قطع الألياف الليزرية؟
يتحكم كل نظام في جزء مختلف من عملية القطع. وعندما يصبح أحد الأنظمة غير مستقر، قد يظهر العيب في مكان آخر.
1. مصدر ليزر الألياف
يقوم مصدر ليزر الألياف بتوليد الشعاع وتوفير طاقة القطع المتاحة.
تعتمد القدرة المناسبة على نوع المادة وسماكتها والسرعة المتوقعة وساعات العمل. ويُعدّ استقرار الناتج أهم من اختيار أعلى قدرة كهربائية متاحة.
2. توصيل الألياف ورأس القطع
ينقل الليف الناقل الشعاع من المصدر إلى رأس القطع.
يقوم رأس القطع بتركيز شعاع ضوئي على الورقة. يجب حماية الألياف والرأس من الصدمات والتلوث والانحناءات الحادة والرطوبة.
3. البصريات المتوازية، والتركيزية، والوقائية
تقوم البصريات الداخلية بتشكيل الشعاع ووضع نقطة التركيز في الموضع المطلوب.
تحمي نافذة واقية العدسات باهظة الثمن من الغبار والرذاذ. وعندما تتسخ أو تتلف، ينخفض نفاذ الشعاع وقد تتراكم الحرارة داخل رأس العدسة.
4. التحكم في ارتفاع الفوهة والسعة
تقوم الفوهة بتوجيه غاز المساعدة إلى الشق. ويؤثر حجمها وحالتها وتمركزها ومسافتها من الصفيحة على استقرار القطع.
يُحافظ نظام التحكم السعوي في الارتفاع على وضع الفوهة على المسافة المُبرمجة من المادة. قد يؤدي سوء المعايرة أو تلف الحلقة الخزفية أو عدم استواء السطح إلى عدم استقرار الارتفاع أو حدوث تصادمات.
5. وحدة تحكم CNC وبرنامج التعشيش
يقوم جهاز التحكم الرقمي الحاسوبي بتنسيق الحركة، وإخراج الليزر، والتركيز، والثقب، واختيار الغاز.
يتحكم برنامج التداخل في تخطيط الأجزاء وترتيب القطع. قد يؤدي التسلسل غير المناسب إلى زيادة الهدر، أو حصر الأجزاء، أو توليد حرارة زائدة في منطقة واحدة.
6. محركات المؤازرة وأنظمة القيادة
تقوم محركات السيرفو بتحريك رأس القطع وفقًا لأوامر التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC).
تؤثر استجابتها على التسارع، والزوايا، والثقوب الصغيرة، والأبعاد المتكررة. قد تستمر الآلة في قطع خطوط مستقيمة بينما تبدأ دقة الحركة بالانحراف.
7. علبة التروس، والترس المسنن، والموجهات الخطية
تقوم علب التروس والرفوف والموجهات بتحويل دوران المحرك إلى حركة محورية سلسة.
قد يتسبب التآكل أو رد الفعل العكسي أو التلوث أو ضعف التشحيم في حدوث دوائر خشنة وتغير في الأبعاد واهتزازات وزوايا غير مستوية.
8. سرير الماكينة، والرافعة، وطاولة العمل
يدعم سرير الماكينة نظام القطع بالكامل. يحمل الجسر رأس القطع، بينما تحمل طاولة العمل الصفيحة.
يساعد الهيكل الصلب والمستوي بشكل صحيح على الحفاظ على الدقة. قد تؤدي الألواح التالفة أو تراكم الخبث الكثيف إلى رفع الصفائح الرقيقة وتغيير مسافة الفوهة.
9. مبرد المياه ودائرة التبريد
يتحكم جهاز التبريد في درجة حرارة مصدر الليزر، وعند الحاجة، في درجة حرارة رأس القطع.
قد يؤدي ضعف التبريد إلى ظهور إنذارات، وعدم استقرار في خرج الطاقة، وتكثف الرطوبة، أو تقصير عمر المكونات. يجب أن تتناسب سعة جهاز التبريد مع طاقة الليزر وجدول العمل اليومي.
10. أنظمة مساعدة لاستخراج الغازات والأبخرة
يشمل نظام الغاز مصدر الغاز، والمرشحات، والمنظمات، والأنابيب، والصمامات. ويجب أن يوفر تدفقًا ثابتًا عند رأس القطع.
يقوم نظام الشفط بإزالة الأبخرة والجسيمات الدقيقة من منطقة القطع. ويساهم الشفط السليم في حماية المشغلين وتقليل التلوث داخل الآلة.
كيف تتحكم هذه الأنظمة بجودة القطع؟
غالباً ما تنشأ عيوب القطع من عدة عوامل تتضافر معاً. قد يؤدي رفع الطاقة أو خفض السرعة بشكل عشوائي إلى إخفاء المشكلة، لكنه لا يحلها دائماً.
يجب أن تتساوى القوة والتركيز والطاقة
قد يؤدي انخفاض الطاقة إلى ترك أجزاء غير مقطوعة. أما ارتفاع الحرارة فقد يؤدي إلى توسيع الشق أو زيادة الخبث.
قد يؤدي ضبط التركيز بشكل خاطئ إلى بطء عملية الثقب، أو خشونة الحواف السفلية، أو عدم اكتمال الفصل. يساعد التركيز التلقائي في التعامل مع تغيرات المواد، ولكن لا يزال يتعين على القيمة المبرمجة أن تتطابق مع المادة الفعلية وسماكتها.
قد يؤدي وجود فوهة تالفة أو غير مركزية إلى إنتاج حافة غير متساوية حتى عندما تبدو إعدادات الطاقة والسرعة صحيحة.
تظهر دقة الحركة في الزوايا والثقوب
غالباً ما تظهر مشاكل الحركة في الدوائر الصغيرة والزوايا الحادة والأجزاء المتكررة قبل ظهورها في القطع المستقيمة.
عندما تتغير الأبعاد أو تصبح الزوايا خشنة، تحقق من الموجهات، وتفعيل الرف، وأجهزة إنذار المؤازرة، ومستوى الماكينة، وتمركز الفوهة، واستواء المادة قبل زيادة طاقة الليزر.
يؤثر التبريد والاستخلاص على فترات العمل الطويلة
قد تعمل الآلة بشكل جيد في بداية نوبة العمل، ثم تفقد اتساقها بعد عدة ساعات.
عند حدوث ذلك، تحقق من درجة حرارة الماء، وتدفق سائل التبريد، وضغط الغاز، وتدفق هواء الشفط، ودرجة حرارة الخزانة، وحالة النافذة الواقية. قد يكون سبب المشكلة خارج نطاق جدول معايير القطع.
ما النظام الذي يجب عليك فحصه عندما تسوء عملية القطع؟
ابدأ بالعرض المرئي بدلاً من فحص كل مكون بنفس الترتيب.
خبث كثيف أو قطع غير مكتمل
تحقق من موضع التركيز، وحالة الفوهة، وضغط الغاز، وسرعة القطع، واستواء الصفيحة.
إذا فشلت عدة مواد مختلفة بنفس الطريقة، فافحص النافذة الواقية، وتوصيل الشعاع، وحالة التبريد، ومخرج مصدر الليزر.
دوائر رديئة أو أبعاد منزاحة
تحقق من الموجهات الخطية، والرفوف، وخلوص علبة التروس، وحالة المؤازرة، ومستوى الماكينة، وتسلسل القطع.
قد يؤدي تراكم الحرارة أيضًا إلى تحريك الأجزاء الرقيقة، خاصة عند قطع الكثير من الميزات الصغيرة في نفس المنطقة.
مخرجات غير مستقرة أو إنذارات متكررة
تحقق من درجة حرارة المبرد، وتدفق سائل التبريد، والفلاتر، وتدفق هواء السحب، وتوصيل الغاز، ودرجة حرارة رأس القطع.
قد يشير التلوث المتكرر للنافذة الواقية إلى ضعف في الإحكام، أو ضعف في عملية الاستخراج، أو تلف في الفوهة، أو عملية ثقب غير مناسبة.
أي آلة تناسب هذه المتطلبات؟
ينبغي أن تتعامل الآلة المناسبة مع الإنتاج العادي بكفاءة عالية. ولا ينبغي أن يكون الحد الأقصى لسمك القطع هو المعيار الوحيد للاختيار.
مكان ملاءمة VIF-A
إن VIF-A آلة القطع بالليزر يجمع بين مصدر ليزر الألياف، ورأس القطع، والحركة المؤازرة، والموجهات الخطية، والمخفض، ونظام التحكم، وسرير ملحوم بالأنابيب.
تتوفر خيارات متعددة تشمل مناطق عمل مختلفة ومستويات طاقة ليزر متنوعة. ويعتمد الاختيار النهائي على نوع المادة، وسماكتها المعتادة، وحجم الصفيحة، ومتطلبات الحواف، والإنتاج اليومي.
إنه سرير ملحوم بالأنابيب وعارضة من الألومنيوم المستخدم في صناعة الطيران توفر هذه التقنية قاعدة ثابتة للآلة مع الحفاظ على خفة وزن الرافعة المتحركة. يناسب هذا التصميم الخزائن الكهربائية، والأقواس، وأغطية الآلات، والأثاث المعدني، وقطع الصفائح المعدنية بشكل عام.
ما يجب إرساله قبل طلب التكوين
قم بإعداد المعلومات التالية قبل طلب عرض سعر:
- أنواع المواد
- السماكة الشائعة والقصوى
- أبعاد الورقة
- رسومات الأجزاء
- هدف الإنتاج اليومي
- متطلبات جودة الحافة
- جهد المصنع
- غاز المساعدة المتاح
- احتياجات التحميل أو التفريغ
صناعة النصر تُورّد الشركة معدات الليزر، وآلات التشكيل CNC، وأنظمة الأتمتة. خدمة الدعم الفني يشمل ذلك التكوين والتركيب وتدريب المشغلين وتوجيه المعلمات وتخطيط الصيانة وتقديم المشورة بشأن قطع الغيار.
للحصول على تكوين مناسب،, اتصل بـ Victory Industry مع قائمة المواد والرسومات والنتائج المتوقعة.
استنتاج
تعمل آلة القطع بالليزر الليفي من خلال تنسيق الشعاع والبصريات والغاز والتحكم الرقمي الحاسوبي ونظام الحركة وهيكل الآلة والتبريد والاستخراج.
عند حدوث خلل في عملية القطع، ابدأ بفحص الأعراض. عادةً ما يشير وجود كميات كبيرة من الخبث إلى مشاكل في التركيز، أو الغاز، أو الفوهة، أو السرعة. أما الدوائر غير الواضحة فقد تدل على مشاكل في الموجهات، أو الرفوف، أو حركة المؤازرة، أو مستوى الماكينة. وقد ينتج عدم استقرار القطع أثناء فترات العمل الطويلة عن مشاكل في التبريد، أو توصيل الغاز، أو الشفط، أو التلوث البصري.
ينبغي اختيار الآلة المناسبة بناءً على متطلبات الإنتاج الاعتيادي، وليس فقط على أساس القدرة القصوى أو السماكة القصوى. فنطاق المواد، والإنتاج اليومي، وسهولة الصيانة، وإمدادات الغاز، وتدريب المشغلين، وخدمات ما بعد البيع، كلها عوامل مهمة.
أسئلة متكررة
س1: ما هي الأنظمة الرئيسية في آلة قطع الألياف الليزرية؟
أ1: تشمل الأنظمة الرئيسية مصدر الليزر، وألياف التوصيل، ورأس القطع، والبصريات، والتحكم في الفوهة والارتفاع، ونظام التحكم الرقمي الحاسوبي، والحركة المؤازرة، والنقل الميكانيكي، وهيكل الآلة، والمبرد، والغاز المساعد، ونظام الاستخراج.
س2: أي نظام له التأثير الأكبر على جودة القطع؟
ج2: لا يوجد نظام واحد يتحكم في النتيجة النهائية. فالتركيز، وحالة الفوهة، وتدفق الغاز، ودقة الحركة، والتبريد، وجودة المواد تعمل معًا.
س3: هل تؤدي طاقة الليزر الأعلى دائمًا إلى قطع أفضل؟
ج3: لا. قد تؤدي الطاقة العالية إلى زيادة السرعة أو سعة السماكة، ولكن ضعف التركيز أو ضعف تدفق الغاز أو تلف الفوهة أو السرعة غير الصحيحة لا تزال قادرة على إنتاج حواف خشنة وخبث كثيف.
س4: لماذا تحتاج آلة قطع الألياف الليزرية إلى غاز مساعد؟
A4: يعمل الغاز المساعد على إزالة المعدن المنصهر من الشق ويساعد في التحكم في الأكسدة والخبث ولون الحافة وحالة السطح النهائية.
س5: ما هي الأجزاء التي تحتاج إلى صيانة دورية؟
A5: يجب أن تشمل الفحوصات المنتظمة الفوهات، والنوافذ الواقية، والحلقات الخزفية، والموجهات، والرفوف، والمرشحات، وخطوط الغاز، ومبرد المياه، ومعدات الاستخراج، وأنظمة السلامة.