Лазерийн огтлолтын машины нарийвчлалд нөлөөлөгч хүчин зүйлс вэ?

Цацрагийн төрөл болон цацрагийн туяаны онцлог

Шилэн ширхэг vs CO2 vs Диод: Цацрагийн төрөл нь огтлолтын нарийвчлалд хэрхэн нөлөөлдөг вэ?

Лазер хайчлах ажилд эрхэл фибер, СО2 болон диод лазерууд нь тус тусдаа онцлогтой бөгөөд ямар материал хайчлах, нарийвчлал хэр зэрэг шаардлагатайгаас хамааран өөр өөр ашиглагддаг. Фибер лазерууд нь ойролцоогоор 1.06 мкм давтамж дээр ажилладаг бөгөөд метал төрлийн материал, тухайлбал цутгалан гангийн хайчлалтанд маш сайн ажилладаг. Учир нь энэхүү давтамжийн лазерыг металл маш сайн шингээдэг тул 0.05 мм-ийн нарийвчлалыг хангаж чаддаг. Металл бус материалын хувьд, жишээлбэл акрилик хуудсыг хайчлахад СО2 лазер нь 10.6 мкм давтамжаар ажиллан илүү цэвэр ирмэг үүсгэх бөгөөд 10 мм-с бага зузааныг бусад лазеруудаас 20% хурдан хайчилж чаддаг. Диод лазер нь бусдаасаа сул чадалтай ч хамгийн нарийн хайчлалтыг хийх чадамжтай бөгөөд зарим тохиолдолд 0.1 мм-с бага өргөнтэй хайчлалт хийж чаддаг. Энэ нь цахилгаан хэрэгслийн хэсгүүдийн үйлдвэрлэлд ихэвчлэн хэрэглэгддэг зөөлөн фольж болон олон төрлийн пластик материалыг хайчлахад маш тохиромжтой.

Цацрагийн диаметр, фокусын цэгийн хэмжээ болон долгионы уртын нарийвчлалд үзүүлэх нөлөө

Лазерын системүүдийг үзэхэд 0.1 мм орчим нарийн цацрагийн диаметртэй нь чанартай фокусчлолтын оптик ашиглавал илүү сайн ажилладаг. Ийм тохижуулга нь 0.3 мм өргөн цацраг ашиглаж байгаа үед харах шиг дулааны нөлөөнд өртсөн бүсийг ойролцоогоор 40 хувь бууруулж чаддаг. Цаашилбал, ширхэг лазерууд нь урт нь богино долгионы урттай байдаг тул өөрөөр ажилладаг бөгөөд энэ нь CO2 лазеруудтай харьцуулахад ойролцоогоор 30 дахин илүү энергиийн нягтшилттай байдаг. Энэ нь нэг миллиметрээс бага зузаан том зэвсгийн нарийн ажлуудыг хийхэд маш тохиромжтой байдаг. Гэсэн хэдий ч нэг асуудал байдаг. Диод лазерууд нь тодорхой материалыг тусгахдаа тэдгээрийн гэрлийг буцааж тусгадаг тул тэдгээрийн хувьд зарим нэгэн төрлийн асуудалд дургүйцдэг. Тиймээс ихэвчлэн 300 ваттын чадал түвшнээс доош ажилладаг бөгөөд энэ хэмжээнд дулаан нь зүйлсийг хэт их муруйлдэггүй бөгөөд метр дээр талаар 5 мкм-ийн хүрээнд хэлбэр дүрсийг хадгалж чаддаг.

Пульсийн давтамж болон ажлын гүйцэтгэлийн хувь: Ирмэгийн чанар болон хэмжээний удирдамжинд нөлөөлөх нь

Секунд тутамд 500-1000 удаа импульс өгдөг лазерууд нь цагаан тугалганы дроссын үүсгэлтийг ойролцоогоор 60% бууруулж, туслах хэмжээнд ±0.08 мм-ийн нарийвчлалыг хадгалж байдаг. Үйлдвэрлэгчид 30%-иос 70% хүртэлх даалгаврын мөчийг тохируулбал гадаргуугийн боловсруулалтанд чухал сайжруулалт хийх боломжтой. Ирдэг шинжилгээний дагуу хамтран боловсруулсан титан дагалдагчийн ирмэг шархлаатай байдал нь 3.2 микрон-оос 1.6 микрон хүртэл буурч байна. Мөн 6 мм-ээс бага зузаан нүүрстөрөгчийн ганганы хувьд 1 миллисекундын импульсийн горимыг ашиглавал бараг бүрэн шулуун өнцөгтэй, 99% перпендикуляр чиглэлтэй болгож болно. Инженерийн хэрэглээнд жижигхэн хазайлтууд ч асуудал үүсгэж болох тул энэ нарийвчлал нь хэсгүүдийг бүтээхэд маш чухал байдаг.

Лазерын төрлөөр дөхөх нарийвчлалын хүчин зүйлс

Материалын шинж чанар ба түүнийг огтлох нарийвчлалд нөлөөлөх нь

Материалын төрөл ба зузаан нь лазерийн огтлогч машины нарийвчлалд яаж нөлөөлдөг вэ

Материалын сонголт нь ямар зэрэг нарийвчлалд хүрэх боломжтойг тодорхойлоход чухал үүрэг гүйцэтгэнэ. 5-25 мм-ийн зузаан материалыг авч үзвэл ихэвчлэн 3 мм-ээс бага зузаан цаасан материалтай харьцуулахад талбайн хазайлт нь 15-30 хувь их байдаг. Энэ нь голчлон цацрагийн сарнилтын асуудал, материал даяар дулааны тархалт жигд бус байхыг хэлнэ. Металл нь дурын хэмжээнээсээ дээш 0.002 дюйм, доошоо 0.006 дюйм хүртэл нарийвчлалтай хэв маягийг хадгалж чаддаг. Нөгөө талаар полимер нь боловсруулалтын үед муруйдаг. 2023 онд хэвлэгдсэн сүүлийн судалгаагаар 3 мм-ээс бага зузааны 304 тэсвэртэй ганганы хэсэг нь байрлалын нарийвчлалыг ±0.0035 дюйм орчимд байлгасан. Харин түүнтэй ижил зузаан акрил материалын хувьд дулааны тэлэлтийн нөлөөгөөр ±0.007 дюйм хүртэлх хэлбэлзэл үзүүлсэн.

Металл болон полимер дэх дулаан дамжуулах чадвар, тусгалын тулгаралт

Гэрлийг их отойлгодог металлууд, тухайлбал цагаан алт, лазерын энергиийн 60-оос 85 хувийг нь буцааж байна. Энэ нь операторууд зүгээр л ажиллах боломжтой байхын тулд хүчийг 20-оос 40 хувь нэмэгдүүлэх хэрэгтэй гэсэн үг юм. Харамсалтай нь энэ нь материал их хэмжээгээр таслах магадлалыг нэмэгдүүлдэг. Жишээ нь цагаан зэсийн дулаан дамжуулах чадвар нь 400 Вт/мК-аас дээш байгаа тул эдгээр материалыг ашиглан ажилладаг техникийн ажилтнуудын хувьд процесс явуулах үеийн температурыг хянах нь маш хэцүү байдаг. Поликарбонат шиг полимерүүдийн хувьд өөр нэг асуудал байдаг. Эдгээр материалын гадаргуу дээр инфра улаан туяаг ижил хэмжээгээр шингээдэггүй тул 8 мм-ээс илүү гүнзгий огтлолт хийх үед онцгой төгсгөлүүд үүсдэг. Баянтай нь сүүлийн үед цагаан алтны гадаргуун дээрх тусгалгүй хучилтуудыг бий болгосон бөгөөд эдгээр хучилтууд нь нарийн үйлдвэрлэлд туяаны сарнилтыг ойролцоогоор 40 хувиар бууруулдаг байна.

Туршлагын тохиолдол: Зэвэрдэггүй ган ба хөнгөн цагааны нарийвчлалын ялгаа

Ижил 4 кВт-ын ширхэг лазерын тохиргооны үед зэвэрдэггүй ган нь 100 утасны дагуу 98% хэмжээний тогтвортой байдалд байсан бол хөнгөн цагааны хувьд 91% байв. Хөнгөн цагааны бага хайлах температур нь өндөр хурдтай утаслах үед (>80 м/мин) дунджаар 0.0008" ирмэг дээр түүхий бодис үлдээсэн.

Машины чанар ба Хөдөлгөөний системийн ажиллагаа

Сервомоторууд, шугамын удирдамж, болон машины хатуу байдал нь байрлалын нарийвчлалд тогтох үүрэгтэй

Лазер огтлогч машинуудад бидний харж буй нарийвчлал нь тэдгээрийн хөдөлгөөний бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хамаарна. Жишээ нь сервомоторуудыг авч үзье – орчин үеийн сервомоторууд инструментүүдийг дунджаар дээшээ 5 микрометр нарийвчлалтай байрлуулж чаддаг. Мөн тэргүүлэх шугамын удирдамжийг авч үзвэл? Эдгээр нь энгийн рельстэй харьцулахад үрэлтийн асуудлыг 40%-60% хүртэл бууруулдаг. Машины хүрээ өөрөө чухал байдаг. Хатуу барилгын бүтэц нь машины хурдсах үед ойролцоогоор метр квадратад 12 килоньютон хүрэх хүчийг даах чадвартай байдаг. 2024 онд хийгдсэн роботын автоматжуулалтын салбарт явуулсан сүүлийн судалгаа сонирхолтой мэдээлэл илрүүлсэн: өндөр нарийвчлалын эд ангиудыг үйлдвэрлэхэд индустрийн роботуудын байрлалаас гарах хэлбэлзэл нь шууд нөлөөлдөг. Энэ нь өнөөгийн үйлдвэрлэгчдийн тоног төхөөрөмжөөс шаарддаг байгаа зүйлтэй уялдаж байна.

Өндөр нарийвчлалтай лазер огтлолтод вибрацийг удирдах болон бүтцийн тогтвортой байдал

Өндөр төхөөрөмжийн хэлбэлзлийг багасгах систем нь гармоник хэлбэлзлийг <0,8 мкм далайцад хязгаарлаж, ±0,01 мм давтамжийг хадгалдаг. Гранитан найрмал суурь ба идэвхитэй массын демпфер 85–92% орчны хэлбэлзлийн энерги шингээж, зузаан материалд захын 15–30% өргөжихэд хүргэдэг давтамжийн далайцыг устгадаг.

Нарийн огтлолтын үед захын өргөн ба цацрагийн тогтвортой байдал

<0,03 мм фокусын цэгийн хэлбэлзэл барьж чаддаг цацрагийн түгээлтийн систем нержавеющих гангаар 0,1 мм-аас бага захын өргөн, ирмэгийн нарийн чанар (Ra) 1,6 мкм-аас доош байна. Өндөр даралттай туслах хий (хүртэл 25 бар) плазмын үүсэлтийг тогтворжуулж, ирмэгийн конусыг 70%-иар бууруулдаг. Бодит цагийн цацрагийн хяналт нь 50 мс дотор хүчний хэлбэлзлийг засаж, ±2% энергийн нягтын тогтвортой байдал бий болгодог.

Огтлох параметрүүд ба процессийн үр ашигтай байдал

Нарийвчлалыг хангахын тулд лазерын хүч, огтлох хурд, материалын зузааныг тэнцвэртэй байлгах

Нарийвчлалтай үр дүн гаргаж авна гэдэг нь лазерын цахилгааны хүчийг 200-6000 ваттын хооронд тохируулах, хөвөөний хурдыг минутанд 0.5 метрээс 20 метр хүртэл өөрчлөх, материал ямар зузаантай байгааг тооцоолох гэсэн үг юм. 2025 онд хийсэн сүүлийн үеийн судалгаа нь бас сонирхолтой юм буцаж ирсэн юм. 1 мм зузаан цутгалан гангаар огтлох үед операторууд ижил хурдтай үед аллюминтай харьцуулахад цахилгааны зарцуулалтыг 25%-иар бууруулж болох ба ±0.05 мм-ийн нарийвчлалын цонхонд байхыг хүсдэг. Трийн 3 мм-ээс бага зузааны хувьд 10-15 метр/мин хурдтай ажиллаж, цахилгааны түвшинг бага байлгах нь дулааны нөлөөллийн бүсийг багасгахад тусалдаг. Гэвч 10-25 мм зузаан хавтангийн хувьд бүхэлдээ өөрчлөлт ордог. 0.5-3 метр/мин хурд хүртэл удаашруулах нь процессийн туршид цахилгааны хүчийг сайн тохируулах замаар бүхэлд нь сайн нэвтрэх боломжийг олгодог.

Цацрагийн нарийвчлалд фокусын хяналт, линзний чанар болон зайн хэмжээ

• Фокусын цэгийн хэмжээ : Өндөр нарийвчлалтай огтлолтын хувьд 0.1–0.3 мм нь тааламжтай муж
• Линз цэвэр байдал : Бохирдол нь цацрагийн чанарыг хүртэл 40%-иар муудаг
• Зайн хэмжээ : Нүхний мөргөлдөөн болон плазмын саадыг зайлсхийхийн тулд 0.5–2.5 мм-ийн хооронд байлгах

Орчин үеийн системүүд материал деформацид огтлолтын үед фокусын байрлалыг динамик ажиллах үүрэгтэй байдаг бөгөөд зөөлөн өндрийн сенсор ашигладаг.

Нарийвчлалын хяналтын үр ашигтай тохируулгын тулд машин сургах алгоритм ашиглах

Машин сургах алгоритмууд нь процесс явагдаж байх явцад 15-аас дээш сенсор (дулааны, оптик, байрлалын) бодит цагийн өгөгдлийг шинжилж параметрүүдийг тохируулдаг. 2024 он процессын оновчлолтын судалгаа зөөврийн систем нь нөөцлөгдсөн зэсийн хувьд ирмэг босоогоор нь 22%-иар сайжруулсан. Эдгээр системүүд нь материал цээжийн мэдээллийг харьцуулан тохируулах, хүчийг урьдчилан таамаглах замаар суурилуулалтын цагийг 65%-иар бууруулдаг.

Хаалттай хүрээний урвалын систем: Лазер огтлогч машинд бодит цаг хугацааны нарийвчлалыг дэвшүүлэх

Анхдагч удирдлагын систем нь PID гогцоо болон интерферометрийн шалгалтыг ашиглан секунд тутамд 10,000 засвар хийдэг. Цацрагийн замын засварыг хазайлт илрүүлснээс хойш 4 мк-с дотор хийдэг бөгөөд 25 м/мин хурдтай огтлох үед ч ±5 мк-ийн нарийвчлалыг хадгалж байдаг.

Калибрын тохируулга, үйлчилгээ, орчны нөлөө

Нарийвчлалыг хадгалж байхад калибрын тохируулга болон үйлчилгээний ач холбогдол

Лазер огтлогч машинуудыг жилд нь зөв зохицуулахгүй бол тэдгээрийн нарийвчлал нь дунджаар 0.5 мм-ээр алдагдаж болох бөгөөд энэ нь дулааны нөлөө, хэсгүүдийн хагарал зэрэг шалтгаанаар үүдэг. Жишээ нь, тоног төхөөрөмжийн үнэмлэхүй нарийвчлалыг хадгалахын тулд тогтмол шалгалт хийх нь линз, толь бүрэн цэвэр байх, тэдгээрийн байрлал зөв эсэх, ашиглалтын урт хугацааны дараа үеийн элэгдэл зэргийг шалгахад тусална. Туяаны тогтвортой байдлыг сайжруулахын тулд оптик хэсгүүдийг цэвэр байлгах нь маш чухал бөгөөд энэ арга нь тусгайлан нарийн металлыг огтлоход 18%-иар илүү нарийвчлалыг хадгалж чаддаг.

Автомжуулсан ба Гар аргын зохицуулгын харьцуулалт лазер огтлогч машины орчинд

Автомжуулсан калибровка нь хүний алдааг 90%-иар бууруулж, гар аргаар хийхээс 5 дахин хурдан тэнцүүлэх боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч, давтах тохируулгыг шаарддаг өмнөх системүүдийн хувьд гарын авлага шаардлагатай байдаг. Өндөр холимог үйлдвэрлэлийн орчинд ихэвчлэн аль аль нь хосолдог: автоматжуулалт нь давтагдах чадварыг баталгаажуулдаг бол ур чадвартай техникийн ажилчид чухал захиалгыг хянах үүрэгтэй байдаг.

Температур, чийгшил, ажиллчны ур чадвар: огтлолын чанарын нууц хувьсагчид

±3°C-аас дээшхи дулааны хэлбэлзэл нь ширхэг лазерын долгионы уртыг гажууруулж болох бөгөөд 60%-иас дээш чийгшил нь линзийн исэлдэлтийг хурдасгана. Тохирох ажиллчны сургалт нь нарийцалтын алдагдлыг 32%-иар бууруулдаг бөгөөд туршлагатай техникчид туслах хийн хазайлтыг хурдан илрүүлдэг. Хамгийн сайн арга зөвлөмжид дараахь ордог:

• Цаг агаарыг хянасан орчин (<25°C, 45–55% харьцангуй чийгшил)
• Өдөр тутмын хүчдэлийн тогтвортой байдлыг шалгах
• Улирал тутмын цацрагийн хэлбэрийг шинжилгээ хийх

ISO 9013:2022 стандартыг дагаж мөрдөх нь цехийн нөхцөл байдал өөрчлөгдөж байрлаж чадах ч хэмжээний дээд зэргийн нарийцалтыг ±0.1 мм дотор байлгахад тусалдаг.

Түгээмэл асуултууд (FAQ)

Металлыг огтлохын тулд ямар төрлийн лазер нь хамгийн сайн вэ?

Шилэн ширхэгтэй лазер нь тусгай төрлийн ган шиг тусгай металл тайрагдахад маш үр дүнтэй.

CO2 лазер нь металл бус материалыг тайрах үед яаж ажилладаг вэ?

CO2 лазер нь акрил хуудас шиг металл бус материалыг цэвэр ирмэгтэй, хурдан тайрдаг.

Диод лазер нь нарийн материалыг нарийн тайрахад яагаад тохиромжтой вэ?

Диод лазер нь маш нарийн тайралт үүсгэдэг бөгөөд цахилгаан барааны тэнгэрлэг хальс, олон төрлийн пластмассыг тайрахад онцгой тохиромжтой.

Материалын зузаан нь лазер тайрах нарийвчлалд яаж нөлөөлдөг вэ?

Зузаан материал нь ихэвчлэн өргөн тайралтын хазайлт үүсгэдэг бол нарийн материал нь нарийн тайралт хадгалж чаддаг.

Серво мотор нь лазер тайрах төхөөрөмжийн нарийвчлалд ямар үүрэгтэй вэ?

Серво мотор нь төхөөрөмжийг цөөн микрометрт нарийвчлан байрлуулдаг тул тайрах процессын нарийвчлалыг сайжруулдаг.