Представьте себе, как можно вырезать сложные 3D-формы с точностью лазера. Эта статья посвящена последним достижениям в области станков для лазерной 3D-резки, подчеркивая их гибкость, точность и эффективность в различных отраслях промышленности, таких как автомобильная и аэрокосмическая. Узнайте, как эти инновации революционизируют производственные процессы и какое будущее ждет эту передовую технологию. Независимо от того, являетесь ли вы любителем техники или профессионалом в этой области, вы получите ценные сведения о современных тенденциях и будущих разработках в области лазерной 3D-резки.
Лазерная резка - самая ранняя и наиболее распространенная технология в области лазерной обработки, составляющая более 70% от всей области. Она широко используется в таких отраслях, как машиностроение, автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, легкая текстильная промышленность, пищевая промышленность и медицина.
Традиционная лазерная резка в основном ограничивалась плоскостной резкой. С развитием лазерная резка технологии, постепенно становится возможной обработка трехмерных заготовок произвольной формы.
С момента появления первого в мире пятиосевого CO2 Станок лазерной резки был разработан компанией Prima в 1979 году. Станки лазерной резки 3D получили признание благодаря своей гибкости, высокой точности, минимальным требованиям к инструментальному оборудованию и короткому времени подготовки производства.
В настоящее время они широко используются для обработки 3D-заготовок в таких отраслях, как автомобилестроение, машиностроение и аэрокосмическая промышленность.
Чтобы гарантировать качество обработки и эффективно использовать энергию лазерного луча при 3D-лазерной резке, режущая головка должна двигаться по заданной пространственной траектории, при этом ось лазерного луча должна оставаться перпендикулярной поверхности разрезаемой заготовки.
Поэтому для станков лазерной 3D-резки обычно требуется не менее 5 осей, включая три оси линейного перемещения (X, Y, Z) и две оси вращения (две оси A/B/C). В настоящее время на коммерческом рынке представлены две основные конструкции станков для лазерной 3D-резки - портального типа и роботизированного.
В первом случае обычно имеется станина или рабочий стол, обеспечивающий линейное перемещение по осям X, Y и Z, а режущая головка обеспечивает оставшиеся две оси вращательного (или поворотного) движения.
Последний использует волоконно-оптическую передачу (или шарнирную руку с внутренними отражающими зеркалами) для интеграции с роботами и выполнения 3D-лазерной резки.
Сравнение их производительности приведено в таблице 1.
Таблица 1: Сравнение производительности портальных и роботизированных отрезных станков.
| Производительность | Портальный стиль | Роботизированный стиль |
| Рабочее пространство | Большой | Маленький |
| Скорость обработки | Высокий | Маленький |
| Точность обработки | Низкий | Низкий |
| Возможность подойти к зоне обработки | Бедный | Хорошо |
| Площадь пола | Большой | Маленький |
Мощный лазер является важнейшим компонентом оборудования для лазерной резки. В зависимости от типа используемого лазера, станки лазерной резки 3D обычно делятся на три категории: станки для лазерной резки волокон, CO2 станки для лазерной резки и станки для лазерной резки YAG.
Основные характеристики трех типов станков для лазерной резки приведены в таблице 2.
Таблица 2: Сравнение производительности волокна, CO2, и станки для лазерной резки YAG.
| Производительность | Волоконно-лазерная резка Машина | CO2 лазерная машина для резки | Машина для лазерной резки YAG |
| Типы обрабатываемых материалов | Металл | Металл, неметалл | Металл |
| Скорость резки | Высокий | Относительно высокий | Низкий |
| Точность резки | Высокий | Высокий | Относительно высокий |
| Эффективность фотоэлектрического преобразования | Около 30% | Около 10% | Около 3% |
| Стоимость оборудования | Средний | Высокий | Низкий |
| Вред для человеческого организма | Высокий | Низкий | Средний |
| Позиционирование на рынке | Высокоточная обработка тонких пластин толщиной ≤12 мм | Обработка тонких пластин толщиной ≤8 мм из высокое отражение материалы. | Обработка металлов и множества неметаллические Листы толщиной 6-25 мм. |
В настоящее время на коммерческом рынке основными типами станков для лазерной резки 3D являются станки волоконного лазера и станки лазерной резки CO2.
По сравнению с CO2 Лазерная резка и YAG лазерная резка, волоконная лазерная резка имеет определенные преимущества в эффективности резки, эффективности преобразования фотоэлектрической энергии, структуре оптического пути, стоимости обслуживания, точности резки и т.д.
В последние годы развитие станки для лазерной резки волокна быстро, постепенно вытесняя традиционные станки лазерной резки CO2 и становясь новым рыночным мейнстримом.
В настоящее время известными зарубежными производителями станков для трехмерной лазерной резки являются немецкая Trumpf, итальянская Prima Power, американская PREISER, а также японские Komatsu, NTC, Koike, Mitsubishi, AMADA и MAZAK.
Среди них - TruLaser Cell 3000, TruLaser Cell 5030, TruLaser Cel 8030 от Trumpf, Rapido от Prima Power, Laserdyne 75G, серия TLH-N от Komatsu, LCG3015AJ II от AMADA и другие продукты для трехмерной лазерной резки.
Пятиосевой станок для лазерной обработки TruLaser Cell 3000 имеет модульную структуру и может использовать различные лазеры. Он может выполнять такие виды обработки, как сварка, резка и лазерная облицовка путем замены лазерной обрабатывающей головки. Кроме того, он легко поддается автоматизации станков и может удовлетворить потребности массового производства. Точность позиционирования относительно высока, точность позиционирования по оси XNZ составляет ± 0,015 мм, а по осям A, C - 0,02°.
Станок лазерной резки TruLaser Cell 8030 3D подходит для быстрой резки крупногабаритных термоформованных боковых панелей автомобиля. Диапазон перемещения по осям X/Y/Z составляет 3000 мм/1300 мм/600 мм, а ускорение по осям - 4g. Кроме того, станок оснащен оптимизированным поворотным столом, что значительно сокращает непроизводственное время и повышает эффективность и производительность, как показано на рисунке 1.
В 5-осевом станке лазерной резки Rapido 3D используется волоконный лазер мощностью 2,0-4,0 кВт, который обеспечивает гибкую обработку для различных видов резки и сварочные работы. Машина оснащена системой предотвращения столкновений, а также прямым приводом, который исключает отдачу и износ.
В многоосевом станке для лазерной обработки Laserdyne 795 используются высокоточные обрабатывающие поверхности и приводные винты большого диаметра с высокой жесткостью, что обеспечивает высокую механическую точность и делает его пригодным для высокоскоростной резки. Он также совместим с различными типы лазеров источники, такие как волокно, CO2, и YAG, как показано на изображении 2.
Серия TLH-N - сверхвысокоскоростная 3D-система. 5-осевой Станок лазерной резки с управлением отличается высокой жесткостью, высокой скоростью (скорость перемещения по осям X/Y/Z - 100 м/мин, скорость перемещения по оси A/C - 540°/с), хорошей работоспособностью и односторонней открытой конструкцией с высокой степенью проходимости.
Высокоэффективный станок для обработки волоконным лазером LCG3015AJⅡ имеет высокую скорость перемещения до 170 м/мин и скорость подачи 120 м/мин. Он может похвастаться высокой эффективностью производства, хорошей масштабируемостью и новым цифровым решением для улучшения обработка листового металлаОт совершенствования процессов до реформирования производства, как показано на рисунке 3.
Промышленная лазерная индустрия Китая зародилась сравнительно поздно, и существует значительный разрыв в исследованиях и разработках коммерческих технологий лазерной резки по сравнению с развитыми странами. С учетом того, что китайское правительство внесло технология лазерной обработки как ключевой научно-технический исследовательский проект, вызвал всплеск интереса в отрасли, и все больше компаний и исследовательских институтов начали соответствующие технологические исследования.
В настоящее время несколько китайских компаний, включая Hans Laser, HG Laser, Chutian Laser, запустили 3D волоконный лазерный станок для резки, Bystronic Дне, Гвейке и ЛеМинг Лазер.
Среди них такие известные продукты, как станок для лазерной резки HyRobot C20 компании Hans' Laser, станок для лазерной резки AUTOBOT для автомобилей 3D 5-осевой, станок для лазерной резки SF серии 3D 5-осевой, станок для лазерной резки Dne Laser FC-CBD с большим закрытым столом для автообмена, станок для лазерной резки Focus Laser FK3015S для автомобилей 3D 5-осевой, станок для лазерной резки Stark STK-S-3015 3D 5-осевой и многоосевое интеллектуальное оборудование для лазерной резки LeiMing Laser LMR 3D.
В настоящее время основные технические показатели отечественного 3D волоконный лазер как показано в таблице 3, продукция режущих станков не сильно отличается от зарубежной основной продукции.
Таблица 3: Основные технические показатели станков волоконно-лазерной 3D резки.
| Имя | Технические параметры | |
| Линейные оси (Оси X/Y/Z) | Скорость позиционирования /мм/мин | 50-120 |
| Ускорение позиционирования /м-с-2 | 0.8-1.0 | |
| Точность позиционирования /мм | ±0.05-0.03 | |
| Точность повторного позиционирования /мм | ±0.05-0.01 | |
| Поворотные оси (Оси C/B/A) | Скорость позиционирования / °-s) | 540-720 |
| Ускорение позиционирования / (°-s-2) | 3600-6000 | |
| Точность позиционирования /° | 0.02-0.015 | |
| Точность повторного позиционирования /° | 0.01-0.005 |
CO2 Станки лазерной резки в настоящее время широко используются для обработки нержавеющей стали толщиной не более 12 мм и неметаллических материалов толщиной не более 25 мм. Они широко используются для резки и обработки деталей интерьера и экстерьера автомобилей и неметаллических деталей в других отраслях промышленности.
В настоящее время основные зарубежные производители CO2 Среди станков лазерной резки - немецкая Trumpf, итальянская Prima Power, японские Komatsu и NTC и другие. Среди них трехмерный CO-лазер Tru Laser Cell 7040.2 Станок лазерной резки от Trumpf, 5-осевой 3D станок лазерной резки Optimo от Prima Power, 5-осевой 3D станок лазерной резки серии TLM с управлением от Komatsu и 5-осевой 3D станок лазерной резки TLM610 с двойным рабочим столом от NTC - это хорошо известные продукты.
TruLaser Cell 7040 трехмерный CO2 Станок лазерной резки имеет ход оси XY/Z 4000 мм × 2000 мм × 1000 мм, ход оси B/C ±135° и n × 360°, а также максимальное ускорение оси 4g. Он имеет несколько рабочих зон, которые можно удобно выбирать в зависимости от потребностей, и позволяет использовать различные лазеры. Заменив головку для лазерной обработки, можно выполнять различные технологии обработки, такие как сварка, резка и лазерная наплавка, как показано на изображении 4.
Пятиосевой станок лазерной резки Optimo 3D также подходит для резки и сварки крупных заготовок: ход оси XNZ составляет 4500 мм × 2500 мм × 1020 мм, а ход оси B/A - ±135° и 360°. В нем используется быстрый осевой поток мощностью 2,5-4 кВт и плоский CO2 лазер. Как показано на изображении 5.
TLM610 3D 5-осевой станок лазерной резки принимает станину портального типа, подвижный рабочий стол, одноточечную режущую головку, и качающийся блок управления с запатентованной технологией, специальной структурой режущего сопла, TDLC-04R высокопроизводительной Система ЧПУ, и обеспечивает автономное программирование.
В настоящее время на внутреннем рынке CO2 Лазерная резка в основном используется в станках для 2D резки, таких как станок для лазерной резки MS-1380, разработанный компанией Mingsheng Laser Technology Co., Ltd., и станок для лазерной резки ZT-CC1610, разработанный компанией Zongtong Laser Technology Co., Ltd. В настоящее время не существует коммерческих 3D CO2 лазерная резка машина продукты доступны.
(1) Высокая мощность
Увеличение мощности лазера может повысить возможности и эффективность обработки, одновременно снижая ее стоимость. С уменьшением стоимости лазеров мощность основных продуктов для 3D-резки машин увеличилось с 2 кВт и 3 кВт несколько лет назад до 4 кВт и 6 кВт.
В настоящее время появились даже мегаваттные продукты, и считается, что в ближайшие несколько лет мегаваттные продукты станут основными на рынке.
(2) Высокая скорость и высокая точность
Повышение скорости и точности позиционирования помогает повысить эффективность обработки и удовлетворить требования к производительности машиностроительной техники и других изделий с высокой добавленной стоимостью, что повышает конкурентоспособность продукции.
В настоящее время скорость позиционирования основных режущих станков составляет 100 м/мин, в то время как максимальная скорость позиционирования высокоскоростных режущих станков может достигать 280 м/мин.
(3) Разведка
Автоматизация и интеллект в работе - это требования Индустрии 4.0 и умного производства. Все больше предприятий уделяют внимание интеллекту станков, такому как открытые системы, автоматическая разгрузка, самодиагностика неисправностей, интеллектуальное управление данными процесса, дистанционное управление и т. д.
(4) Диверсификация функций
Расширение диапазона обработки станков может повысить гибкость и адаптивность станков, тем самым повышая конкурентоспособность продукции. Многие передовые зарубежные станки для 3D-резки имеют широкий спектр процессов.
Например, станки лазерной резки TruLaser Cel3000 и TruLaser CⅡ7040 компании Trumpf имеют функции 3D-резки и наплавки металла. 5-осевой станок лазерной резки Rapido 3D компании Prima Power может использовать несколько лазеров для удовлетворения потребностей различных процессов сварки и резки.
На фоне перехода от традиционной обработки к высокотехнологичному производству в промышленном секторе Китая, индустрия лазерной резки продолжит сохранять тенденцию высокоскоростного развития.
В будущем оборудование для лазерной резки 3D будет развиваться в направлении высокой мощности, высокой скорости и высокой точности, интеллекта и диверсификации функций.
В настоящее время, по сравнению с развитыми странами, такими как Германия, Япония и Италия, все еще существует большой разрыв между Китаем с точки зрения 3D лазерной резки машины продукты, а также основные компоненты, такие как головки для лазерной резки и мощные лазеры, а также такие ключевые технические области, как исследования и разработки станков лазерной резки и высокопроизводительных систем ЧПУ.
Поэтому научно-технический персонал должен продолжать проводить глубокие исследования.
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
KO 
TR