Лазерийн огтлолтын машины нарийвчлалд нөлөөлөгч хүчин зүйлс вэ?

Лазерын хүч чадал, хурд, фокусын удирдлага

Лазерын хүч чадал нь материалын нэвтрэх чадвар ба ирмэгийн чанарт яаж нөлөөлдөг вэ

Лазерын цахилгааны хэмжээ нь материал дээр төвлөрсөн энерги хэдий хэмжээний гүнзгий орж, ирмэг нь хэр гөлгөр байхыг шууд удирддаг. 0.5 мм зэргийн зэв хөнгөн зэвэрдэг гангаар ажиллах үед 300-500 Вт-ын хооронд цахилгааны хэмжээг бага байлгах нь хүсээгүй муруй байдлыг зогсооход тусалдаг. Гэсэн хэдий ч ийм бага тохируулга нь 3 мм-аас эрс бү thickerүү материалтай ажиллахад сайн ажилладаггүй. 4000 Вт-аас дээш хүрээд CO2 лазер нь 25 мм-ийн нүүрстөрөгчийн ган хавтанг огтлоход амжилттай ажилладаг. Гэхдээ ийм өндөр хүч нь 80-120 микрометр өргөнтэй халууны нөлөөний бүсийг үүсгэдэгтэй холбоотой асуудал байдаг. 2023 оны Индустрийн лазерын тайлангийн сүүлийн өгөгдлөөр өөр өөр зузааны материалд шаардлагатай цахилгааны хүчийг ойролцоогоор 10 хувийн нарийцалтай тохируулбал огтлолын нарийвчлалыг дунджаар 17 хувиар нэмэгдүүлдэг байна.

Нарийн нарийвчлал ба зүүний өргөнийг хянахтай зэрэгцээ хурд огтлохыг тэнцвэржүүлэх

Минутанд 25 метрээс дээш хурдтайгаар огтлох нь зэврэлтийн халууныг бууруулдаг ч харин цагаан хүдрийн хайлшид заримдаа 12%-иор өөрчлөгдөх хувьтай байдаг. Харин минутанд 5 метрээс бага хурдтайгаар огтлоход алдагдал нь дунджаар 0.05 мм-ийн нарийвчлалтайгаар хялбархан удирдаж боломжтой боловч 5 мм зузаан цагаан хайлш огтлоход 3 дахин их хугацаа шаарддаг. Орчин үеийн төхөөрөмжүүд нь инфра улаан туяаны датчикаар тодорхойлогдох үнэлэмжид үндэслэн 0.5-2 метр/сек хурдны хүрээнд огтлох хурдыг ухаалагаар тохируулдаг. Энэ нь үйлдвэрлэлийг үр дүнтэй явуулж, чанартай огтлолтыг хадгалж өгдөг.

Чөлөөт байрлал нь цацрагийн нягт, огтлох нарийвчлалд оролцох үүрэгтэй

Чадлын жижиг өөрчлөлт, эсвэл зүгээр л 0.1 мм-ээр нэмэгдэх буюу хорогдох нь ширээний цацрагийн нягтыг 40%-иар бууруулж болох юм. Фокусын цэгийг зөв тодорхойлох нь ч гэсэн их чухал. 10 мм плексигласыг огтлох үед зөв байрлалд фокусыг оруулах нь хэт урсгалын хэмжээг 85 мкм-ээс ойролцоогоор 25 мкм хүртэл бууруулдаг. Өнгөрсөн жил Дэлхийн хөгжилдөг үйлдвэрлэлийн сэтгүүлд хэвлэгдсэн судалгаа нь мөн сонирхолтой мэдээлэл агуулж байв. Цинковэр хайлш ган дээр фокусын байрлалыг 0.8-1.2 мм хооронд шилжүүлэх нь огтлолын өнцгийг 5-7 градусаар өөрчилдөг байв. Энэ нь автомашины панелүүдийг хийх үед нарийн нарийн өнцгүүдийг зөв байлгах нь тэдгээрийн наалдац болон гадаад үзэмжинд маш их нөлөөлдөг тул их чухал байдаг.

Чадал, хурд, фокусын харилцан хамаарал өндөр нарийвчлалтай үйлдлүүдэд

Нарийн огтлолт нь чадал, хурд, фокусыг зэрэг удирдах шаардлагатай:

• Лазерийн чадлыг хоёр дахин нэмэгдүүлэх (2000Вт → 4000Вт) 18-22% фокусын зохицуулгыг шаардана
• 15 м/мин хурдны нэмэгдэл нь 0.1 мм нарийвчлалыг хадгалахын тулд 25-30Вт чадлын зохицуулгыг шаардана
• 0.25мм-ээс илүү фокусын хазайлт нь гадаргын барзгаршил Ra ≤1.6мкм байлгахын тулд хурдыг 12%-иар бууруулах шаардлагатай

Эдгээр параметрүүд шугаман бусаар харилцан үйлчилдэг тул аж үйлдвэрийн 92% нь бодит цагт тохируулахын тулд Искусствийн оюун ухааны урьдчилан таамаглах загварыг хэрэглэдэг

Материалын шинж чанар ба түүнийг огтлох нарийвчлалд нөлөөлөх

Металл, пластик, найрлагын хооронд нарийвчлалын хувьд ялгаа гардаг

Бид ямар материалтай ажиллаж байгаагаа тодорхойлох нь тухайн зүйлийг нарийн хэрхэн огтлох вэ гэдгийг тодорхойлдог. Зэвэрдэггүй ган нь дунджаар +/- 0.002-0.005 инчийн нарийвчлалын хязгаарт оршино. Энэ нь цагаан тугалганы нарийвчлалыг 70%-иар давуулна. Учир нь зэвэрдэггүй ган нь боловсруулалтын үед дулааныг илүү жигд шингээдэг. Нөгөө талаас цагаан тугалга нь гэрлийг ойлгож, эмх замбараагүй байдлыг үүсгэдэггүй тул нарийвчлал нь ойролцоогоор 0.006 инч орчим байдаг. Харин хүрэл нь дулааны нөлөөгөөр муруйх тул 0.008-0.012 инчийн нарийвчлалын хязгаарыг бий болгодог. Сонирхолтой нь импульсын модуляцийн аргыг ашиглан энэ асуудлыг тодорхой хэмжээгээр шийдэж болно. Нийлмэл материалыг авч үзвэл эдгээр материалын огтлолын өргөн нь ердийн нэгэн төрлийн материалынхаа 23%-иар илүү хэлбэлзэл үүсгэдэг. Яагаад гэвэл давхар давхар бүтэц нь лазерын цацрагт жигд хариу үйлдэл үзүүлдэггүй учраас бүтээгдэхүүний чанар нь зөрүүтэй болдог.

Зузаан эсвэл гэрлийг их тусгах материалуудыг огтлоход нарийвчлалд тулгардаг дутагдал

Хагас дюйм зузаан ганцан ажиллах үед цацрагийн сарнилт нь ирмэг перпендикуляр байдалд 40% -иар бууруулдаг бөгөөд энэ нь дөрөвний нэг дюймийн хуудаснуудтай харьцуулахад их зөрүүтэй байдаг. Энэ нь үйлдвэрлэгчид анхаарах ёстой том зөрүү юм. Одоо хэт их тусгах чанартай материалыг авч үзье. Жишээлбэл, нэг микрометр долгионы урттай гэрлийн 95% -ийг тусгадаг цагаан тугалыг авч үзье. Эдгээр шинж чанар нь металлыг боловсруулж байгаа үед лазерын их энерги орхидог. Ийм тусгалын асуудлын улмаас операторууд нь түгжлээс дэлгэцийн нарийвчлалыг плюс минус 0.004 дюйм хэмжээнд байлгахын тулд хурдыг ойролцоогоор 25% -иар бууруулах хэрэгтэй байдаг. Аз болоход одоо эдгээр сорилтыг даван тулах аргууд олдсон байна. Одоогийн боловсролын ихэнх огтлогчид одоо бид хэлж буй хувьсах оптик технологийг мөн онцгой хоёр даралттай хийн тусламжийн тохиргоог агуулж байна. Эдгээр инновациуд нь стандарт тоног төхөөрөмжийн тохиргоонд асуудал үзэгдэх материалыг боловсруулах үед ч тогтмол огтлолтын чанарыг хадгалж чаддаг.

Дулаан дамжуулалт, тусгал: нарийвчлалд нөлөөлөх нууц хүчин зүйлс

Алт, мөнгөн цагаан шиг дулаан маш сайн дамжуулдаг материалыг ажиллах үед дулаан дамжуулалтын хэмжээ нь 300 Вт/мК-аас дээш байдаг тул лазерийн энерги нь 15 хувь хурдан алдагддаг бөгөөд энэ нь боловсруулалтын үед жигд бус хайлмал бүтцийг үүсгэж, заримдаа 0.0015 инчийн нарийн тархалтыг үүсгэдэг. Энэ асуудал нь цацрагт гадаргуутай металлуудтай ажиллах үед илүү нарийсдаг, учир нь тусгал нь 80-аас 98 хувь хүртэл байдаг бөгөөд лазерын цацрагийн 30-40 хувийг нь буцааж тусгадаг. Иймд орчин үеийн тоног төхөөрөмжүүд нь хүрэлцэх чадварын түвшинг тогтмол тохируулдаг хаалттай хяналтын системтэй ирдэг. Эдгээр тохируулгууд нь материалын хариу үйлдэл, гадаргуугийн онцлогт холбогдох бүх хүндрэлүүдийг даван ядангүй нарийн толерант хэмжээнд барихад тусалдаг.

Нарийн төвөгт CNC ба Хөдөлгөөний удирдлагын Системүүд Лазерийн хэвтээл

ККС систем нь микрон түвшний байрлалын нарийвчлалыг хангах боломжийг олгодог

Компьютерийн тоон хяналтын (CNC) системүүд ныгтрахын чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр машинууд нь ISO 9013:2017 стандартад заасан шаардлагыг хангахын тулд дижитал зургийг жинхэнэ хэсэг болгон хувиргадаг бөгөөд нарийвчлал нь 5 микрон орчим байдаг. Тэдгээрийн итгэлтэй байдлыг хангаж буй нь програмчилсан замыг дагаж огтлох багажийн замыг хүний алдаагүйгээр огтлох явдал юм. Энэ нь үйлдвэрлэгчдэд чанартай үр дүнг тогтмол авах боломжийг олгодог. Олон тэнхлэгт контроллерууд нь лазер толгойн хөдөлгөөнийг материал оруулах хурдтай тул хамт синхрончилж, ажиллагааны үед хүссэнгүй хэлбэлзлийг саатуулахын тулд хурдатгалын тохируулгыг нарийвчлан тохируулдаг. MIT-ийн робот техникийн тэнхимийн 2022 онд хийсэн сүүлийн судалгаа сонирхолтой юм. Тэдгээрийн туршилт нь хаалттай систем нь онгоцны материалыг хөндлөнгөөс нь харьцуулахад зүй завсрын өөрчлөлтийг 34% бууруулдаг байна гэж тогтоосон.

Серво болон Степпер Хөдөлгүүрүүд, Хаалттай болон Нээлттэй Хүрээний Хяналтын Тулаанууд

Цахилгаан хөдөлгүүр нь ёлдэсгүй, 20 битийн эргэх кодчлонтой бөгөөд 0.0003 градусын нарийн өнцгийг хэмжиж чаддаг тул мөн микрон түвшинд байрлуулж чаддаг. Эдгээр хөдөлгүүр нэгж эзлэхүүндээр нь энгийн алхамт хөдөлгүүртэй харьцуулахад гурван дахин их моменттой байдаг тул ажиллаж байхдаа байрлалаа алдалгүй маш хурдан хурд олж чаддаг нь нержин гангаар нарийн огтлолт хийх үед маш чухал байдаг. Хаалттай системтэй бол хөдөлгүүр энкодерийн уншилтаар бодит байрлалаа тогтмол шалгаж, алдааг мөн мөнгөндөө засаж 0.01 мм-аас бага нарийвчлалд байлгаж чаддаг. Үйлдвэрлэгчдийн ойролцоогоор дөрөвний нэг нь хялбар ганц ажлуудад мөнгө хэмнэхийн тулд нээлттэй системийг хэрэглэж байна. Гэхдээ цаг үеийн бизнесийн ихэнх хэрэглэгчид нарийн төвөгтэй металлүүд болох зэс, титан гэх мэт хэсэгт нарийн хэмжилт шаардлагатай үед хаалттай серво хөдөлгүүрүүдийг илүүд үздэг.

Зөөн мэдээллийн зам төлөвлөх, хоорондын үржүүлэлтийн нөлөө нь огтлолын нарийвчлалд

Орчин үеийн үед огтлолтын чанар нь үнэнээ хэлбэл зөв CAM программ дээр ихээхэн хамаардаг. Интерполяцийн аргуудыг авч үзвэл NURBS-ийг ашигласнаар шугаман эсвэл тойрог аргуудтай харьцуулахад бага хэмжээний төмөр замыг үүсгэдэг. Тусгай органик дүрсүүдтэй ажиллах үед энэ нь өнцгийн алдааг 2/3 хэмжээгээр багасгадог нь 2024 оны CAD/CAM Almanac тайлангийн мэдээгээр тодорхойлогдсон байна. Өөр нэг чухал онцлог бол гүйцэтгэлдээ 500 гаруй хөдөлгөөний командыг урьдчилан шалгадаг "ahead processing" юм. Энэ нь төмөр замын чиглэл энгийн эргэх үед гардаг муу хэмжээний доод талын алдааг арилгахын тулд хурдыг тохируулдаг. Эмнэлгийн хэсгүүдийн нарийвчлал нь ихээхэн чухал байдаг (0.1 мм-ээс доош нарийвчлал гэж бодож болно) тул систем нь хурц муруйн дагуу огтлогч толгойг автоматаар удаашруулдаг. Мөн онцгой мэдээллийн боловсруулагчид тухайн төхөөрөмжийн бодит нөхцөлд хэрхэн ажилладгийг тооцоолдог тул програмчилсан 5 мкм-ийн зөрүүтэйгээр огтлолтыг хийдэг.

Нарийвчлалыг нөлөөлдөг үндсэн машин дэд системүүд

Тодорхойлолт лазерийн хэвтээл лазерын эх үүсвэр, цацраг дамжуулах хэсгүүд, болон туслах хийн механизм гэсэн гурван үндсэн дэд системийн зохицолтой ажиллагаанаас хамаарна. Эдгээр системүүдийн зөв тохируулга ба засвар үйлчилгээ нь аж ахуйн нөхцөлд ±0.05 мм нарийвчлалыг хадгалж чадна (Ponemon Институт, 2023).

Лазерын эх үүсвэрийн тогтвортой байдал, цацрагийн чанар (M² фактор)

Тогтвортой лазерын эх үүсвэр нь 15%-иас бага хүчний хэлбэлзэлтэй байх бөгөөд ижил нэвтрүүлэлт, ирмэгний гадаргуугийн чанарыг баталгаажуулдаг. M² фактор нь цацрагийн фокусыг хэмждэг бөгөөд 1.3-аас доош утга нь нарийн зүсэлтэнд тохиромжтой. M² >2.0-тай машины хувьд дулааны нөлөөллийн бүс нь 30%-иар өргөссөн байдаг тул зэвэрдэггүй ган төрөл бүрийн нарийвчлалыг алдагдуулдаг.

Оптик тойрог, линзний байдал, зүсэлтийн тогтвортой байдал

Компонент	Нарийвчлалд үзүүлэх нөлөө	Засварын интервал
Цацрагийн фокусын линзүүд	Фокусын хазайлт ±0.1 мм	500 цагийн ажиллагаа
Сав хэмжигчийн байдал	хэрэв дээд зэргээр элэгдсэн бол огтлолын өргөн 20-35% хүртэл өөрчлөгдөнө	200 удаагийн огтлолт

Толинд нийлсэн хуйх лазерын хүчийг 12-18% -иар бууруулдаг бол зохицоогүй оптик механизм нь материал бүрхэвчийн зузааны 0.25% -тай тэнцэх фокусын хэлбэлзэл үүсгэдэг. Одоо үед автомат даралтын сенсорууд нарийвчлалын алдаа хүлээгдэх хязгаараас давж магадгүй байхад линзэн дээрх бохирдлыг үйлчлэгчдэд мэдэгдэж эхэллээ.

Тусламж өгөх хийн цэвэрлэгээ, даралт, тэдгээрийн нөлөө нь идэвхжүүлэгч болон гөлгөр байдал дээр

Өндөр цэвэрлэгээт тусламж өгөх хий (>99.95%) цахиурт металлын ирмэг дутагдал үүсэхээс сэргийлдэг. Оптимал даралт нь материалын төрлөөр өөр өөр байдаг:

• Алюмин : 12-15 бар азотын хий нь дроссыг 40% бууруулдаг агаарын даралттай харьцуулахад
• Нүүрстөрөгчийн ган : 1.2-1.5 бар хүчилтөрөгч цэвэр огтлолтыг хангаж өгдөг ч ±0.05 бар нарийвчлал шаарддаг

Хийн урсгалын хэмжээ багатай байх нь дахин бүрдсэн давхаргын зузааныг дунджаар 25 мкм-р нэмэгдүүлдэг бөгөөд ихэвчлэн нэмэлт боловсруулалт шаарддаг. Бодит цагт хийн хяналт тавих нь өндөр хэмжээний үйлдвэрлэлд огтлолтын толгой цочмог бөглөхийг 78%-р бууруулсан байна.

Машины үйлчилгээ болон орчны тогтвортой байдал

Бүтцийн хатуулаг болон машины суурин тогтвортой байдал нь нарийвчлалын үндэс

Машины бүтцийн бүрэн байдал нь урт хугацааны нарийвчлалын үндэс юм. Гранитэн суурьтай эсвэл полимер-нэгдмэл хүрээтэй загварууд нь стандарт загваруудаас 40% бага хэлбэлзэлтэй бөгөөд өндөр хурдны үед ±0.01 мм нарийвчлалыг хадгалж байдаг. Зөв түвшинтэй болгох, бэхлэх нь жижиг хөдөлгөөнийг саатуулдаг бөгөөд коррозид тэсвэртэй материалууд нь дулааны өөрчлөлтөөс хажуугаар очихийг эсэргүүцдэг.

Оптик болон механик элэгдлийг саатуулахын тулд үе тутмын үйлчилгээ үзүүлэх

Гэрлийн оптикийг долоо хонуудад нь цэвэрлэх нь цацрагийн 98% чадлыг хадгалж байгаа юм. Энэ нь цэвэр ирмэгтэй жигд огтлолт авахад маш их нөлөө үзүүлдэг. Сарын үед хийгдэх засварын үед интерферометрийн шалгалт хийх нь асуудал болохын өмнө 0.1 градусын нарийцалтай хазайхыг илрүүлэх боломжийг олгодог. Үүнийг хийгээгүй тохиолдолд ажлын хэсгийн дагуу 0.15 мм-ийн нарийцалгүй огтлолт үүсдэг. Аж ахуйн нэгжүүд шугамын заадас болон бөмбөлөгт төрөлтэй тэнхлэгийг зөв тослох замаар үрэлтийн улмаас үүсэх байрлалын хазайлтыг гуравны хоёроор багасгасан байдаг. Хэлбэлзэл хянах болон дулааны зураг авах тайлангийн аргуудыг ашиглан урьдчилан сэргийлэх засварын хандлагыг эзэмшсэн аж ахуйн нэгжүүд тоног төхөөрөмжийн төлөвлөгөөгүй зогсолтыг хугацааны турш гуравны нэгээр бууруулж чаддаг. Эдгээр сайжруулалтууд нь үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагааны үр дүнтэй тоон мэдээллүүдэд шууд нөлөөлдөг.

Температур, Хэлбэлзэл, Чийгшил: Гадаад нарийцалт буруутай эрсдлийг удирдах

Орчны температур нь зорилтот утгаасаа дээш, доош 2 хэмийн хүрээнд хэлбэлзэх үед ган элементүүд термал тэлэлтээр байрлалаа алдаж, энэ нь эзлэх хэмжээний өөрчлөлтийн тус бүрд 0.02 мм нарийвчлалын алдааг үүсгэж болно. Энэ асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд орчин үеийн үйлдвэрүүд вибрацийн эсрэг суурь ба идэвхитэй тусгаарлалтын технологийг суурилуулж, шалны вибрацийг 85% хүртэл бууруулж чаддаг. Чийглэгийг 60%-иас доош хүрэхгүй байлгах нь мэдрэг оптик төхөөрөмж, цахилгаан хэсэгт чийг үүсэхээс сэргийлнэ. Агаарын цэвэрлэх систем мөн чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд тусламжийн хийг цэвэр байлгах, инжектооруудыг хоригдохоос сэргийлэх, лазер цацрагийг ажиллагааны явцад тарахаас сэргийлдэг.

НӨАТ-ын хэсэг

Лазерын чадал нь огтлолын нарийвчлалд ямар нөлөө үзүүлэх вэ?

Лазерын чадал материал дээр төвлөрсөн энерги нь материалд нэвтрэх гүн, ирмэгийн чанарыг тодорхойлдог. Материалын зузааны дагуу чадлыг зохицуулах нь огтлолын нарийвчлалыг сайжруулдаг.

Огтлох хурд нарийвчлалд яаж нөлөөлөх вэ?

Огтлолын хурд нь огтлолын өргөнийг тодорхойлдог. Их хурд нь огтлолын өргөнд их хэлбэлзэл үүсгэх боломжтой бөгөөд удаан хурд нь нарийвчлалыг сайжруулж, боловсруулах хугацааг нэмэгдүүлдэг.

Лазер огтлолын үед фокусын байршил яагаад чухал вэ?

Фокусын байршил нь цацрагийн нягт, огтлолын нарийвчлалыг нөлөөлдөг. Фокусын цэгийг тохируулах нь хайлмал бодисын шахагдах хэмжээг бууруулж, огтлолын өнцгийг өөрчлөх боломжтой бөгөөд энэ нь нарийн тааруулга шаарддаг үйлчилгээнд чухал.

Материалын шинж чанар лазер огтлоход яаж нөлөөлөх вэ?

Тусгалын чадвар, дулаан дамжуулах чадвар зэрэг материалын шинж чанар нь огтлолын нарийвчлалыг ихээр нөлөөлдөг. Металл, пластик, найрмаг материалыг лазерын цацрагаар огтлоход өөр өөр урвал өгдөг бөгөөд энэ нь зөвшөөрөгдөх хазайлтын хэмжээнд нөлөөлнө.

Лазер огтлолын нарийвчлалд CNC ямар үүрэг гүйцэтгэдэг вэ?

CNC систем нь цифров загварыг нарийн хөдөлгөөнд хөрвүүлж, хүний алдааг багасгаж, тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлдэгээрээ лазерын огтлолын нарийвчлалыг сайжруулдаг.