¿Se ha preguntado alguna vez cómo funciona una máquina de corte por láser? En esta entrada del blog, nos sumergiremos en el funcionamiento interno de estas máquinas de alta precisión que han revolucionado la industria metalúrgica. Nuestro ingeniero mecánico experto desglosará los componentes clave, desde el potente láser de fibra hasta el intrincado sistema de refrigeración, y explicará cómo trabajan juntos para ofrecer un rendimiento de corte sin igual. Prepárese para conocer mejor la tecnología que hay detrás de estas maravillas de la ingeniería moderna.
La máquina de corte por láser es un dispositivo de corte de alta precisión y eficacia ampliamente utilizado en la industria metalúrgica. Consta principalmente de los siguientes componentes principales:
Láser de fibra: El láser de fibra es el corazón de la máquina de corte por láser y uno de los componentes más costosos. Afecta directamente al rendimiento del dispositivo de corte y a todo el proceso de corte. Entre las marcas de láser de fibra más conocidas del mercado se encuentran la alemana IPG, la británica SPI y la china Raycus.
Máquina herramienta Cuerpo principal: Incluye la plataforma de trabajo de corte utilizada para colocar la pieza a cortar y puede moverse con precisión según el programa de control. La parte de la máquina herramienta realiza el movimiento de los ejes X, Y y Z y constituye la base de la operación de corte.
Componentes de transmisión del haz: Entre ellos se encuentran los expansores de haz, las lentes protectoras y otros. Estos componentes pueden alterar el diámetro y el ángulo de divergencia del rayo láser, al tiempo que protegen la lente de daños por salpicaduras de residuos.
Sistema de refrigeración: El proceso de corte por láser genera una cantidad significativa de calor, de ahí la necesidad de un sistema de refrigeración para mantener el funcionamiento normal y prolongar la vida útil del equipo. El sistema de refrigeración suele incluir un sistema de refrigeración por agua circulante y un sistema de refrigeración por aire.
Sistema de suministro de gas: Proporciona gases auxiliares para el proceso de corte, como oxígeno y nitrógeno. Estos gases sirven para refrigerar y limpiar la zona de corte, mejorando la calidad y la eficacia del corte.
Cabezal de corte por láser: Incluye la cavidad, el soporte de la lente de enfoque, la lente de enfoque y otros componentes. El dispositivo de accionamiento se utiliza para mover el cabezal de corte a lo largo de la dirección del eje Z de acuerdo con el programa, logrando un corte preciso del material.
Cabina de control numérico por microordenador: Controla todo el proceso de funcionamiento del dispositivo de corte. Todos los comandos de funcionamiento del máquina de corte por láser de fibra se emiten desde aquí.
En conclusión, los principales componentes de la máquina de corte por láser incluyen el láser de fibra, el cuerpo principal de la máquina herramienta, los componentes de transmisión del haz, el sistema de refrigeración, el sistema de suministro de gas, el cabezal de corte por láser y el gabinete de control numérico por microcomputadora. Estos componentes trabajan juntos, asegurando la capacidad de corte eficiente y preciso de la máquina de corte por láser.
El equipo auxiliar para cortadoras láser incluye:
Vamos a sumergirnos en ello y dividiré la cortadora láser en 14 partes y explicaré cada una en detalle.
La parte mecánica de la cortadora láser es responsable del movimiento en los ejes X, Y y Z, incluida la plataforma de trabajo de corte. La estabilidad de la máquina herramienta es crucial para las máquinas de corte por láser de fibra, ya que influye directamente en la precisión del corte.
Actualmente, las máquinas herramienta más comunes en el mercado son las de tipo pórtico, las de tipo voladizo y las de tipo viga.
Cada tipo de máquina-herramienta tiene sus propias funciones, como las máquinas-herramienta de tipo viga, utilizadas principalmente por los grandes fabricantes para el corte de material, y las 3D corte por láser de fibra principalmente en la industria del automóvil.
Un dispositivo que produce una fuente de luz láser se conoce como generador láser. El generador láser es la principal fuente de energía de los equipos láser, similar al motor de un coche, y es el componente más caro de las máquinas de corte por láser de fibra.
Actualmente, las marcas importadas de generadores de láser de fibra en el mercado incluyen la alemana IPG, ROFIN y la británica SPI, entre otras.
Con los avances tecnológicos, las marcas nacionales de láser como Raycus y Max también han surgido, ganándose el reconocimiento del mercado por su elevada relación coste-rendimiento.
La lente láser es el componente más utilizado en los sistemas de fibra óptica. corte por láser equipos. Diversos dispositivos ópticos contienen lentes láser, cada una de ellas con una finalidad diferente, como lentes de reflexión total, lentes de semirreflexión y lentes de enfoque.
La calidad de la lente influye directamente en la potencia de salida del láser, afectando así al rendimiento global de la máquina. Aunque las lentes importadas tienen una vida útil más larga y un mejor efecto de corte que las nacionales, son mucho más caras.
El sistema de control es el sistema operativo principal de la máquina de corte por láser de fibra, que controla principalmente los movimientos de los ejes X, Y y Z y regula la potencia de salida del láser. Su calidad determina la estabilidad del rendimiento operativo de la máquina.
La precisión y el efecto de corte pueden mejorarse eficazmente mediante un control preciso del software.
La conexión entre el generador láser, la cortadora láser y el sistema de alimentación sirve principalmente para evitar interferencias de la red eléctrica externa.
El cabezal de corte es el dispositivo de salida láser de una máquina de corte por láser de fibra, compuesto por una boquilla, una lente de enfoque y un sistema de seguimiento de enfoque.
El dispositivo de accionamiento del cabezal de corte, que consiste en un servomotor, una varilla roscada o un engranaje, mueve el cabezal de corte a lo largo del eje Z según lo programado.
Sin embargo, la altura del cabezal de corte láser debe ajustarse y controlarse en función del material, el grosor y el método de corte que se utilice.
El proceso de control de todo el dispositivo de corte.
El motor de la máquina de corte por láser es un componente crucial del sistema de movimiento. El rendimiento del motor repercute directamente en la calidad de procesamiento y la eficiencia de producción del producto.
En la actualidad, los motores más utilizados son el motor paso a paso y el servomotor, que se seleccionan en función de los requisitos de la industria y el objeto de procesamiento.
Motor paso a paso: Su velocidad de arranque es rápida, responden bien y son adecuadas para el grabado y el corte. Son asequibles, y muchas marcas ofrecen distintas opciones de rendimiento.
Servomotor: Tiene una velocidad de movimiento rápida, un funcionamiento suave, una gran capacidad de carga y un rendimiento estable. Es ideal para industrias y productos con altos requisitos de procesamiento, proporcionando un procesamiento de bordes suave y una velocidad de corte rápida, aunque es más caro.
El sistema de refrigeración se utiliza para enfriar el generador láser de una máquina de corte por láser de fibra. El generador láser convierte la energía eléctrica en energía luminosa, con una tasa de conversión de 20% en el caso de un láser de CO2. La energía restante se convierte en calor.
El sistema de agua de refrigeración elimina el exceso de calor para que el generador láser siga funcionando correctamente.
El enfriador también refrigera el reflector de la trayectoria óptica externa y el espejo de enfoque para garantizar una calidad de transmisión del haz estable y evitar que las lentes se deformen o agrieten por sobrecalentamiento.
Se incluyen el medio de trabajo de la cortadora láser y las bombonas de gas auxiliares.
Estos gases sirven como suplementos industriales para la oscilación del láser y como gases auxiliares para el funcionamiento del cabezal de corte.
Proporcionar y almacenar aire comprimido.
El sistema de suministro de aire se utiliza para proporcionar aire limpio y seco al generador láser y a la trayectoria del haz láser, garantizando el funcionamiento normal de la trayectoria y los reflectores.
El humo y el polvo generados durante el proceso de fabricación deben filtrarse y tratarse para cumplir las normas de protección del medio ambiente.
Eliminar los materiales sobrantes y los residuos generados durante el procesado.
Las máquinas de corte por láser emplean principalmente dos tipos de sistemas de refrigeración: el sistema de refrigeración por circulación de agua y el sistema de refrigeración por circulación de refrigerante.
Sistema de refrigeración por circulación de agua:
El principio de funcionamiento de este sistema consiste en que el líquido refrigerante se estrangula y despresuriza a través de un tubo capilar, fluyendo hacia el evaporador. Aquí, se vaporiza, absorbiendo el calor del agua enfriada del sistema externo de refrigeración por circulación de agua, convirtiéndose en vapor de refrigerante a alta temperatura que es aspirado hacia el compresor. Una vez dentro del compresor, se comprime en vapor a alta temperatura y alta presión para su descarga. Sin embargo, puede tener inconvenientes, como la necesidad de un mantenimiento regular para evitar obstrucciones o fugas en las tuberías y, en algunos casos, los problemas de calidad del agua pueden afectar al funcionamiento del equipo a largo plazo.
Sistema de refrigeración por circulación de refrigerante:
Este sistema, similar al sistema de refrigeración por circulación de agua, consigue efectos de refrigeración mediante la circulación del refrigerante. Su ventaja radica en que proporciona efectos de refrigeración más precisos y estables, especialmente cuando se trata de sistemas láser de alta densidad de potencia. Sin embargo, este sistema suele tener un coste más elevado y puede requerir asistencia técnica profesional para el mantenimiento y la resolución de problemas.
Elegir el sistema de refrigeración adecuado es crucial para garantizar el funcionamiento normal de la máquina de corte por láser y prolongar su vida útil. El sistema de refrigeración por circulación de agua, debido a su menor coste y facilidad de mantenimiento, es ampliamente utilizado, mientras que el sistema de refrigeración por circulación de refrigerante, con su capacidad de refrigeración eficiente y precisa, es adecuado para aplicaciones con mayores requisitos de refrigeración. Los usuarios deben elegir el tipo de sistema de refrigeración más adecuado en función de sus necesidades específicas y su presupuesto.
Para optimizar el sistema de suministro de gas de una máquina de corte por láser para mejorar la eficacia y la calidad del corte, tenga en cuenta los siguientes aspectos:
Elija el gas auxiliar adecuado: Seleccione el gas auxiliar más adecuado en función de los distintos materiales y requisitos de corte. Por ejemplo, el nitrógeno se utiliza principalmente como gas auxiliar importante en la industria del corte por láser. El láser de dióxido de carbono es uno de los láseres de gas más utilizados para el corte por láser.
Mantener la consistencia del gas auxiliar: La máquina láser requiere una presión y un caudal de gas auxiliares constantes para mantener la calidad del corte. Los fallos en el suministro de gas pueden provocar caídas de presión innecesarias, afectando a la calidad de la producción.
Optimizar el gasoducto de suministro: La longitud y el diámetro de la tubería de suministro de gas determinan el caudal del gas auxiliar. Lo ideal es que la tubería de suministro tenga la menor curvatura posible para reducir la resistencia al flujo de gas, garantizando la estabilidad y suficiencia del suministro de gas.
Ajuste la distancia entre la boquilla y el material: Ajustando la distancia entre la boquilla y el material, se puede mejorar eficazmente la eficacia de corte del equipo.
Aumenta la potencia: Aumentar adecuadamente la potencia del láser puede mejorar la velocidad y la calidad del corte, al tiempo que garantiza la seguridad.
Establecer un buen entorno de trabajo: Una temperatura ambiente de trabajo favorable es igualmente importante para la eficacia y la calidad de corte de la máquina de corte por láser.
Utilice un generador de nitrógeno profesional: Mediante la optimización de un generador profesional de nitrógeno para corte por láser PSA, puede proporcionar nitrógeno de alta calidad para el proceso de corte por láser, mejorando así la eficacia y la calidad del corte.
El armario de control numérico por microordenador desempeña un papel fundamental en las máquinas de corte por láser. Forma el núcleo del sistema de corte por láser junto con el generador láser, los componentes de transmisión del haz, el banco de trabajo (máquina herramienta), el refrigerador y el ordenador.
La función principal del armario de control numérico por microordenador es controlar el movimiento preciso y el proceso de corte del láser mediante programación informática, garantizando que el láser actúe con precisión sobre la pieza de trabajo siguiendo una trayectoria predeterminada.
El armario de control numérico por microordenador influye enormemente en la precisión del mecanizado.
En primer lugar, garantiza una alta precisión y calidad durante el proceso de corte por láser mediante el control preciso de la potencia de salida y la velocidad de movimiento del láser.
En segundo lugar, el armario de control numérico por microordenador ajusta los parámetros de corte, como la ubicación del punto focal y la presión del gas, en función de los distintos tipos y grosores de material para satisfacer las diversas necesidades de corte, mejorando aún más la precisión del mecanizado.
Además, admite la planificación de trayectorias de corte complejas, lo que permite a la máquina de corte por láser realizar cortes eficientes y precisos en formas de piezas de trabajo complejas, mejorando significativamente la eficiencia del procesamiento y la tasa de rendimiento.
El armario de control numérico por microordenador no sólo es un componente clave en las máquinas de corte por láser, sino que también desempeña un papel decisivo a la hora de garantizar la precisión del mecanizado, aumentar la eficacia de la producción y mejorar la calidad del producto.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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