Вступ:
Сучасна технологія 3D лазерного різання тепер досягає швидкості одночасної осі, що досягає 208 м/хв, перевищуючи ринкову еталонну швидкість 173 м/хв. Ми стали свідками цього прориву, який змінив графіки виробництва металу в різних секторах виробництва. Удосконалені системи 3D-лазерного різання забезпечують безпрецедентне підвищення ефективності завдяки багато-точності та зменшенню вимог до налаштування. Еволюція можливостей 3D-лазерного різака, зокрема, у конфігураціях 5-осьового лазерного ріжучого верстата, дозволяє виробникам виконувати складні геометрії за одну операцію. Крім того, цим системам довіряють понад 10 000 творців і професіоналів, яким потрібна швидкість без шкоди для точності. У цій статті ми розглянемо, як ці технологічні досягнення змінюють галузеві стандарти та прискорюють впровадження в автомобільному, аерокосмічному секторах і секторах важкого обладнання.
Технологія 3D лазерного різання змінює часові рамки виготовлення металу
Проривні показники швидкості змінюють галузеві стандарти
Промислові лазерні різаки тепер працюють зі швидкістю понад 400 дюймів на хвилину, скорочуючи час виробництва на 40-60 відсотків порівняно з традиційними методами різання. Ця швидкість перетворюється на відчутне скорочення термінів. Виробники повідомляють, що термін виконання складних деталей скоротився на 53%, оскільки системи 3D-лазерного різання обробляють і різання, і гравірування одночасно. Високо-потужні волоконні лазери сприяють цим перевагам завдяки підвищеній швидкості різання та здатності точно обробляти більш товсті матеріали. Перевага у швидкості виходить за межі швидкості різання. Автоматичні пристрої для зміни форсунок і попередньо встановлені бібліотеки матеріалів дозволяють змінювати інструменти менш ніж за 90 секунд, працюючи на 87% швидше, ніж налаштування вручну. Регулювання-фокусної відстані в режимі реального часу забезпечує 98,2% точності-першого розрізу для різноманітних партій матеріалів, усуваючи пробне-і-калібрування з помилками. Енергоспоживання на одну частину зменшується на 22% при піковій потужності.
Як багато{0}}точність забезпечує швидшу обробку
5-осьова архітектура машини для лазерного різання усуває вузькі місця, властиві традиційним 3-осьовим системам, обмеженим плоскими матеріалами. Додавання двох осей обертання (A і B) до стандартних осей X, Y і Z дозволяє різати в трьох вимірах.[3]. Ця здатність є вирішальною для деталей, які були сформовані, витягнуті або гідроформовані. Виконання кількох складних розрізів в одній установці значно зменшує обробку, зміну позиції та можливі помилки[3]. Результат: вищі швидкості обробки та значно скорочені терміни виконання з гарантованою повторюваністю для невеликих партій прототипів і великих виробничих циклів[3]. 3D-лазерний різак усуває вимоги до-після обробки, які заважають звичайним процесам обробки[3]. Вирізання складних форм і деталей під різними -кутами за одну операцію заощаджує час і знижує витрати на виробництво[3]. Відповідно, виробники оптимізують конструкцію деталей на ранніх стадіях процесу, щоб зменшити кількість браку та скоротити терміни[3]. Адаптивна модуляція потужності підтримує розмірну стабільність ±0,004 дюйма протягом 18 годин роботи, навіть якщо перемикатися між 1 мм алюмінієм і 6 мм нержавіючої сталі[1].
Реальне-зростання продуктивності в усіх секторах виробництва
Дослідження автомобільного виробництва показують, що компоненти шасі, вирізані лазером, вимагають на 23% менше етапів обробки, ніж штамповані альтернативи[1]. Концепція гігаефективності, що поєднує оптимізацію простору з продуктивністю часу, максимізує продуктивність у компактних інтегрованих середовищах[4]. Удосконалені системи 3D-лазерного різання тепер поєднують обробку кількох-головок, синхронізовані операції та інтегровану автоматизовану обробку матеріалів[4]. Виробництво деталей із гарячим штампуванням, таких як дверні кільця та структурне підсилення, виграє від спрощеного потоку деталей і мінімальних змін у кріпленні[4]. Наприклад, виробники досягають швидкого виробництва й скорочують час виготовлення високоякісних-деталей за допомогою оптимізованих процесів різання, які усувають дорогий інструмент і мінімізують відходи матеріалу[3]. Крім того, технологія підтримує гнучке виробництво, спрощуючи операції за рахунок меншої кількості кріплень, оптимізованого програмування та легшої реконфігурації для нових геометрій[4].
Що відрізняє можливості 5-осьової машини для лазерного різання
Удосконалені системи керування рухом усувають кілька налаштувань
5-осьова машина для лазерного різання об’єднує три лінійні осі (X, Y, Z) із двома незалежними осями обертання, які зазвичай позначаються як вісь B- (нахил) і вісь C- (обертання), щоб досягти повної геометричної свободи під час обробки матеріалу[3]. Ця кінематична конфігурація усуває найважливіше вузьке місце в традиційному виготовленні: повторне переміщення деталей. На відміну від 3-осьових систем, які потребують кількох змін орієнтації пристосувань для доступу до різних поверхонь деталей, 5-осьові конфігурації завершують складні деталі за одну операцію затискання[4]. Кожне змінення положення в звичайних системах вносить кумулятивну геометричну похибку і займає 15-30 хвилин на налаштування[3]. Ми помітили скорочення часу налаштування на 40-60% порівняно з традиційними робочими процесами CAM завдяки виключенню змін у кріпленні[3].
Лінійні двигуни забезпечують швидкість швидкого ходу до 30 м/хв із можливостями прискорення 2,5 g[3]. На осях обертання використовуються двигуни з високим-крутним моментом, які забезпечують точність кутового позиціонування 5–10 кутових секунд[3]. Нова система переміщення подвійних-рейкових порталів забезпечує високу-швидкість, точне різання з прискоренням осі 4,0GH-для швидкого визначення висоти[5]. Системи виявлення накипу з повним замкнутим -контуром решітки постійно відстежують фактичне положення порівняно з заданим положенням, компенсуючи теплове розширення, механічне відхилення та затримку сервоприводу в режимі-часу[3]. Подібним чином функції автоматичного перемикання тепер займають менше 1 хвилини, включаючи заміну пальника та переміщення піддонів[1].
Складні геометрії, створені за одну операцію
Деталі, які вимагають обробки кількох поверхонь, можна вирізати за один цикл, де раніше вимагали чотирьох або п’яти зупинок[4]. Можливості нахилу та обертання дозволяють просвердлити кілька отворів під різними кутами, не знімаючи компонент[6]. Ця можливість є вирішальною для складних-кутових отворів, які вимагають кількох налаштувань на 3-осьових верстатах[4]. SF3015TD має ріжучі головки, що обертаються на 360 градусів, із високо-швидкісним, високо{4}}точним 5-осьовим рухом, що дозволяє різати складні поверхні та нерівномірні заготовки[5]. Удосконалені ріжучі головки забезпечують обертання N*360 градусів і поворот ±135 градусів[5].
5-осьові системи точно обрізають, проколюють і вирізають складні елементи на попередньо сформованих деталях, у тому числі штампований листовий метал, витягнуті компоненти або труби діаметром до 30 дюймів[5]. Це усуває потребу в дорогому, спеціальному та трудомісткому інструменті-[5]. Технологія обробляє глибокі контури, внутрішні виточки та безперервно змінну геометрію поверхні без спеціального кріплення[3]. Час дотику скорочується на 60-75%, оскільки виробники виконують кілька кутів різання в одній установці[3].
Інновації в позиціонуванні матеріалів скорочують час обробки
Автоматизоване оброблення матеріалів збільшує час зеленого світла, оскільки завантаження матеріалу завершується набагато швидше, ніж операції вручну[1]. Керівництво цеху зазвичай бачить збільшення пропускної здатності на 40 відсотків після встановлення передових систем завантаження та розвантаження матеріалів[1]. Направляюча рейка та підстава стійки, виготовлені з мармурової конструкції, усувають резонанс і забезпечують м'язову жорсткість, відмінну стабільність і більш високу точність позиціонування різання[5]. Точність позиціонування досягає ±0,005 мм без кількох налаштувань, що забезпечує на 66% швидший час циклу порівняно зі звичайними методами[3].
Галузі прискорюють впровадження систем 3D-лазерного різання
Хвиля впровадження провідних виробників автомобілів
Роботизовані 3D-системи лазерного різання тепер обробляють панелі кузова, вихлопні системи та внутрішні деталі на автомобільних виробничих лініях[7]. Характеристики точності та повторюваності роблять ці системи незамінними в сучасному автомобілебудуванні, яке вимагає якості та швидкості[7]. Технології лазерного різання, що застосовуються в автомобільній промисловості, підвищують ефективність і покращують якість за рахунок збільшення швидкості різання при мінімізації витрат матеріалу[7]. Виробництво компонентів із гарячим штампуванням, зокрема дверних кілець і структурних посилень, потребує точних і масштабованих процесів різання[8]. Запровадження-високоміцної сталі пришвидшилося в автомобільному секторі для конструктивних компонентів завдяки більшій жорсткості та меншій вазі[5]. Ці сплави, що характеризуються чудовими механічними властивостями, виявилися важкими та дорогими для роботи з традиційними технологіями видалення стружки, що стимулює розгортання верстатів 3D лазерного різання[5].
Аерокосмічний сектор вимагає вищих стандартів точності
Аерокосмічна та оборонна промисловість використовує-високоточні 3D-системи лазерного різання для підготовки складних компонентів, таких як турбінні лопаті та конструкційне обладнання[7]. Ці роботи створюють тонкі конструкції та високо-точні деталі, необхідні для аерокосмічного застосування[7]. Лазерне різання мінімізує теплове спотворення порівняно зі старими методами, що є критичним для компонентів двигуна, які вимагають жорстких допусків[3]. Теплозахисні екрани, компоненти турбіни та кронштейни виграють від-контактного підходу до різання, що зменшує ризик забруднення[3]. Мікромеханічна обробка дозволяє створювати складні конструкції для турбінних лопаток, систем уприскування палива та каналів охолодження[9]. Лазерне свердління дозволяє робити точні, повторювані отвори в деталях двигуна, зменшуючи термічну втому та покращуючи ефективність охолодження[9].
Виробники важкого обладнання модернізують виробничі лінії
Виробники важкого обладнання перейшли на-потужне волоконне лазерне різання товстих сталевих пластин товщиною від 6 мм до понад 40 мм[10]. Ця технологія забезпечує кращу точність, швидше виробництво, чистіші краї та менше відходів[10]. Автоматичне 3D-лазерне різання застосовується для різання та згинання міцних, великих і складних конструктивних деталей для компонентів машин[7]. Стріли екскаватора, рами навантажувача, компоненти ковша та підсилювальні пластини потребують потужних і точних технологій різання[10]. Перехід до лазерного різання товстого металу спричинений потребою в точному розробці та ефективності виробництва у-виробництві землерийного обладнання[10].
Висновок
Загалом, технологія верстатів для лазерного різання 3D забезпечує вимірні переваги швидкості, які змінюють графік виготовлення металу в багатьох галузях. Ми перевірили, як багато{2}}точність усуває повторювані налаштування, скорочуючи виробничі цикли на 40-60% порівняно з традиційними методами. 5-осьова архітектура машини для лазерного різання, безперечно, дозволяє виробникам створювати складні геометрії за одну операцію. Автомобільний, аерокосмічний сектори та сектори важкого обладнання згодом прискорили впровадження, надавши перевагу підвищенню ефективності та стандартам точності, які ці передові системи постійно забезпечують.
поширені запитання
Q1. Яких швидкостей різання можуть досягти сучасні машини для лазерного різання 3D?
Сучасні верстати для 3D-лазерного різання досягають швидкості одночасної осі, що досягає 208 м/хв, а деякі промислові системи працюють зі швидкістю понад 400 дюймів на хвилину. Потужніші-лазери забезпечують ще більшу продуктивність-наприклад, лазер потужністю 3 кВт може різати сталь товщиною 1 мм приблизно за 35 м/хв, значно випереджаючи альтернативи меншої-потужності.
Q2. Як 3D-лазерне різання відрізняється від традиційних методів виробництва з точки зору часу виробництва?
3D лазерне різання скорочує час виробництва на 40-60% порівняно з традиційними методами різання. Виробники повідомляють про скорочення часу виконання складних деталей до 53%, оскільки ці системи можуть обробляти як різання, так і гравірування одночасно, усуваючи кілька етапів обробки, які потрібні звичайними методами.
Q3. Які переваги пропонують 5-осьові машини для лазерного різання перед 3-осьовими системами?
5-осьові верстати для лазерного різання усувають необхідність у кількох налаштуваннях, додаючи дві осі обертання до стандартних трьох лінійних осей. Це дозволяє виготовляти складні деталі за одну операцію затискання, скорочуючи час налаштування на 40-60% і досягаючи на 60-75% більшої тривалості циклу, зберігаючи при цьому точність позиціонування ±0,005 мм.
Q4. Матеріали якої товщини можуть-обробляти високопотужні верстати для лазерного різання волокон?
Високопотужні-машини для лазерного різання волокон можуть обробляти широкий діапазон матеріалів товщини. Система потужністю 3000 Вт може різати вуглецеву сталь до 25 мм, нержавіючу сталь до 10 мм і алюміній до 8 мм. Більш потужні системи, такі як машини потужністю 40 кВт, можуть різати вуглецеву сталь товщиною до 100 мм на виробничих швидкостях.
Q5. Які галузі найшвидше впроваджують технологію 3D-лазерного різання?
Автомобільна промисловість лідирує в застосуванні, використовуючи 3D-лазерне різання для панелей кузова, структурних компонентів і деталей гарячого{1}}штампування. Аерокосмічний сектор слідкує за ним, вимагаючи високо-точні системи для лопатей турбін і компонентів двигунів. Виробники важкого обладнання також модернізували свої виробничі лінії за допомогою високо-потужних волоконних лазерів для різання товстих сталевих пластин товщиною від 6 мм до понад 40 мм.
