Já alguma vez se interrogou sobre o que faz funcionar uma máquina de corte a laser? Nesta publicação do blogue, vamos aprofundar o funcionamento interno destas máquinas de alta precisão que revolucionaram a indústria metalúrgica. O nosso engenheiro mecânico especializado irá analisar os principais componentes, desde o potente laser de fibra ao intrincado sistema de arrefecimento, e explicar como funcionam em conjunto para proporcionar um desempenho de corte sem paralelo. Prepare-se para ganhar uma nova apreciação da tecnologia por detrás destas maravilhas da engenharia moderna!
A máquina de corte a laser é um dispositivo de corte eficiente e de alta precisão, amplamente utilizado na indústria metalúrgica. É constituída principalmente pelos seguintes componentes principais:
Laser de fibra: O laser de fibra é o coração da máquina de corte a laser e um dos componentes mais dispendiosos. Afecta diretamente o desempenho do dispositivo de corte e todo o processo de corte. As marcas populares de lasers de fibra no mercado incluem a alemã IPG, a britânica SPI e a chinesa Raycus.
Máquina-ferramenta Corpo principal: Isto inclui a plataforma de trabalho de corte utilizada para colocar a peça a ser cortada e pode mover-se com precisão de acordo com o programa de controlo. A parte da máquina-ferramenta realiza o movimento dos eixos X, Y e Z e forma a base para a operação de corte.
Componentes de transmissão de feixe: Estes incluem expansores de feixe, lentes de proteção e outros. Estes componentes podem alterar o diâmetro e o ângulo de divergência do feixe laser, ao mesmo tempo que protegem a lente de danos provocados por salpicos de detritos.
Sistema de arrefecimento: O processo de corte a laser gera uma quantidade significativa de calor, daí a necessidade de um sistema de arrefecimento para manter o funcionamento normal e prolongar a vida útil do equipamento. O sistema de arrefecimento inclui normalmente um sistema de arrefecimento por circulação de água e de ar.
Sistema de abastecimento de gás: Fornece gases auxiliares para o processo de corte, como o oxigénio e o azoto. Estes gases servem para arrefecer e limpar a área de corte, melhorando a qualidade e a eficiência do corte.
Cabeça de corte a laser: Isto inclui a cavidade, o suporte da lente de focagem, a lente de focagem e outros componentes. O dispositivo de acionamento é utilizado para mover a cabeça de corte ao longo da direção do eixo Z de acordo com o programa, conseguindo um corte preciso do material.
Gabinete de Controlo Numérico de Microcomputadores: Este controla todo o processo de funcionamento do dispositivo de corte. Todos os comandos de funcionamento do máquina de corte a laser de fibra são emitidos a partir daqui.
Em conclusão, os principais componentes da máquina de corte a laser incluem o laser de fibra, o corpo principal da máquina-ferramenta, os componentes de transmissão do feixe, o sistema de arrefecimento, o sistema de fornecimento de gás, a cabeça de corte a laser e o armário de controlo numérico do microcomputador. Estes componentes trabalham em conjunto, assegurando as capacidades de corte eficientes e precisas da máquina de corte a laser.
O equipamento auxiliar das máquinas de corte a laser inclui:
Vamos lá, vou dividir o cortador a laser em 14 partes e explicar cada uma delas em pormenor.
A parte mecânica do cortador a laser é responsável pelo movimento nos eixos X, Y e Z, incluindo a plataforma de trabalho de corte. A estabilidade da máquina-ferramenta é crucial para as máquinas de corte a laser de fibra, uma vez que tem um impacto direto na precisão do corte.
Atualmente, as máquinas-ferramentas mais comuns no mercado são as do tipo pórtico, do tipo cantilever e do tipo viga.
Cada tipo de máquina-ferramenta tem as suas próprias funções, sendo as máquinas-ferramentas do tipo feixe utilizadas principalmente pelos grandes fabricantes para o corte de materiais, e as máquinas-ferramentas 3D corte por laser de fibra sendo principalmente utilizado na indústria automóvel.
Um dispositivo que produz uma fonte de luz laser é conhecido como gerador laser. O gerador de laser é a principal fonte de energia do equipamento laser, semelhante ao motor de um automóvel, e é o componente mais caro das máquinas de corte a laser de fibra.
Atualmente, as marcas de geradores de laser de fibra importadas no mercado incluem a alemã IPG, a ROFIN e a britânica SPI, entre outras.
Com os avanços tecnológicos, as marcas de laser nacionais, tais como Raycus e Max também surgiram, ganhando reconhecimento no mercado pela sua elevada relação custo-desempenho.
A lente laser é o componente mais comummente utilizado na fibra corte a laser equipamento. Vários dispositivos ópticos contêm lentes laser, cada uma com um objetivo diferente, como as lentes de reflexão total, as lentes de semi-reflexão e as lentes de focagem.
A qualidade da lente tem um impacto direto na potência de saída do laser, afectando assim o desempenho geral da máquina. Embora as lentes importadas tenham uma vida útil mais longa e um melhor efeito de corte em comparação com as lentes nacionais, são muito mais caras.
O sistema de controlo é o principal sistema operacional da máquina de corte a laser de fibra, que controla principalmente os movimentos dos eixos X, Y e Z e regula a potência de saída do laser. A sua qualidade determina a estabilidade do desempenho operacional da máquina.
A precisão e o efeito de corte podem ser efetivamente melhorados através do controlo preciso do software.
A ligação entre o gerador laser, o cortador laser e o sistema de alimentação eléctrica serve principalmente para evitar interferências da rede eléctrica externa.
A cabeça de corte é o dispositivo de saída de laser de uma máquina de corte a laser de fibra, consistindo num bocal, numa lente de focagem e num sistema de seguimento de focagem.
O dispositivo de acionamento da cabeça de corte, que consiste num servomotor, num parafuso ou numa engrenagem, move a cabeça de corte ao longo do eixo Z, conforme programado.
No entanto, a altura da cabeça de corte a laser deve ser ajustada e controlada em função do material, da espessura e do método de corte utilizado.
O processo de controlo de todo o dispositivo de corte.
O motor da máquina de corte a laser é um componente crucial do sistema de movimento. O desempenho do motor tem um impacto direto na qualidade do processamento e na eficiência da produção do produto.
Atualmente, os motores mais utilizados são o motor passo a passo e o servomotor, que são seleccionados com base nos requisitos da indústria e do objeto de processamento.
Motor passo a passo: Tem uma velocidade de arranque rápida, é reativo e é adequado para o processamento de gravação e corte. São acessíveis, com muitas marcas a oferecerem diferentes opções de desempenho.
Servo motor: Tem uma velocidade de movimento rápida, um funcionamento suave, uma elevada capacidade de carga e um desempenho estável. É ideal para indústrias e produtos com elevados requisitos de processamento, proporcionando um processamento de arestas suave e uma velocidade de corte rápida, embora seja mais dispendioso.
O sistema de arrefecimento é utilizado para arrefecer o gerador laser de uma máquina de corte a laser de fibra. O gerador laser converte energia eléctrica em energia luminosa, com uma taxa de conversão de 20% no caso de um laser de CO2. A energia restante é convertida em calor.
O sistema de água de arrefecimento remove o excesso de calor para manter o gerador laser a funcionar corretamente.
O refrigerador também arrefece o refletor do percurso ótico externo e o espelho de focagem para garantir uma qualidade de transmissão do feixe estável e evitar a deformação ou fissuração da lente devido ao sobreaquecimento.
O meio de trabalho do cortador a laser e os cilindros de gás auxiliares estão incluídos.
Estes gases servem como suplementos industriais para a oscilação do laser e como gases auxiliares para o funcionamento da cabeça de corte.
Fornecer e armazenar ar comprimido.
O sistema de fornecimento de ar é utilizado para fornecer ar limpo e seco ao gerador de laser e à trajetória do feixe laser, assegurando o funcionamento normal da trajetória e dos reflectores.
Os fumos e as poeiras gerados durante o processo de fabrico devem ser filtrados e tratados de modo a respeitar as normas de proteção ambiental.
Eliminar os restos de materiais e os resíduos gerados durante o processamento.
As máquinas de corte a laser utilizam principalmente dois tipos de sistemas de arrefecimento: o sistema de arrefecimento por circulação de água e o sistema de arrefecimento por circulação de refrigerante.
Sistema de arrefecimento por circulação de água:
O princípio de funcionamento deste sistema envolve o estrangulamento e a despressurização do líquido refrigerante através de um tubo capilar, que flui para o evaporador. Aqui, vaporiza, absorvendo o calor da água arrefecida do sistema externo de arrefecimento por circulação de água, transformando-se em vapor de refrigerante a alta temperatura que é aspirado para o compressor. Uma vez dentro do compressor, é comprimido em vapor de alta temperatura e alta pressão para descarga. No entanto, pode ter inconvenientes, como a necessidade de manutenção regular para evitar bloqueios ou fugas nos tubos e, em alguns casos, os problemas de qualidade da água podem afetar o funcionamento do equipamento a longo prazo.
Sistema de arrefecimento com circulação de refrigerante:
Este sistema, semelhante ao sistema de arrefecimento por circulação de água, obtém efeitos de arrefecimento através da circulação do refrigerante. A sua vantagem reside no facto de proporcionar efeitos de arrefecimento mais precisos e estáveis, especialmente quando se trata de sistemas laser de elevada densidade de potência. No entanto, este sistema tem normalmente um custo mais elevado e pode exigir apoio técnico profissional para manutenção e resolução de problemas.
A escolha do sistema de arrefecimento correto é crucial para garantir o funcionamento normal da máquina de corte a laser e prolongar a sua vida útil. O sistema de refrigeração por circulação de água, devido ao seu baixo custo e facilidade de manutenção, é amplamente utilizado, enquanto o sistema de refrigeração por circulação de refrigerante, com a sua capacidade de refrigeração eficiente e precisa, é adequado para aplicações com requisitos de refrigeração mais elevados. Os utilizadores devem escolher o tipo de sistema de arrefecimento mais adequado com base nas suas necessidades específicas e no seu orçamento.
Para otimizar o sistema de fornecimento de gás de uma máquina de corte a laser para melhorar a eficiência e a qualidade do corte, considere os seguintes aspectos:
Selecionar o gás auxiliar adequado: Selecionar o gás auxiliar mais adequado com base nos diferentes materiais e requisitos de corte. Por exemplo, o nitrogénio é utilizado principalmente como um gás auxiliar importante na indústria de corte a laser. O laser de dióxido de carbono é um dos lasers de gás mais utilizados no corte a laser.
Manter a consistência do gás auxiliar: A máquina laser requer uma pressão e um caudal de gás auxiliar consistentes para manter a qualidade do corte. As falhas no fornecimento de gás podem levar a quedas de pressão desnecessárias, afectando a qualidade da produção.
Otimizar o gasoduto de abastecimento de gás: O comprimento e o diâmetro da tubagem de fornecimento de gás determinam o fluxo do gás auxiliar. Idealmente, a conduta de abastecimento deve ter o mínimo de curvatura para reduzir a resistência ao fluxo de gás, garantindo a estabilidade e a suficiência do abastecimento de gás.
Ajustar a distância entre o bocal e o material: Ajustando a distância entre o bocal e o material, é possível melhorar efetivamente a eficiência de corte do equipamento.
Aumentar a potência: O aumento correto da potência do laser pode melhorar a velocidade e a qualidade do corte, garantindo simultaneamente a segurança.
Criar um bom ambiente de trabalho: Uma temperatura ambiente de trabalho favorável é igualmente importante para a eficiência e a qualidade de corte da máquina de corte a laser.
Utilizar um gerador de azoto profissional: Ao otimizar um gerador profissional de nitrogénio para corte a laser PSA, pode fornecer nitrogénio de alta qualidade para o processo de corte a laser, melhorando assim a eficiência e a qualidade do corte.
O armário de controlo numérico do microcomputador desempenha um papel fundamental nas máquinas de corte a laser. Constitui o núcleo do sistema de corte a laser em conjunto com o gerador laser, os componentes de transmissão do feixe, a bancada de trabalho (máquina-ferramenta), o refrigerador e o computador.
A principal função do armário de controlo numérico do microcomputador é controlar o movimento preciso e o processo de corte do laser através de programação informática, assegurando que o laser opera com precisão na peça de trabalho ao longo de um percurso pré-determinado.
O armário de controlo numérico do microcomputador influencia grandemente a precisão da maquinação.
Em primeiro lugar, assegura uma elevada precisão e qualidade durante o processo de corte a laser, controlando com precisão a potência de saída e a velocidade de movimento do laser.
Em segundo lugar, o gabinete de controlo numérico do microcomputador ajusta os parâmetros de corte, tais como a localização do ponto focal e a pressão do gás, de acordo com os diferentes tipos e espessuras de materiais, para satisfazer as várias necessidades de corte, aumentando ainda mais a precisão da maquinação.
Além disso, suporta um planeamento complexo do percurso de corte, permitindo que a máquina de corte a laser efectue um corte eficiente e preciso em formas de peças complexas, melhorando significativamente a eficiência do processamento e a taxa de rendimento.
O armário de controlo numérico do microcomputador não é apenas um componente-chave nas máquinas de corte a laser, mas também desempenha um papel decisivo na garantia da precisão da maquinação, no aumento da eficiência da produção e na melhoria da qualidade do produto.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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