Ievads:
Mūsdienu 3D lāzergriešanas mašīnu tehnoloģija tagad sasniedz vienlaicīgas ass ātrumu, kas sasniedz 208 m/min, pārspējot tirgus standartu 173 m/min. Mēs esam liecinieki šim izrāvienam, kas pārveido metāla ražošanas termiņus visās ražošanas nozarēs. Uzlabotās 3D lāzergriešanas sistēmas nodrošina nepieredzētu efektivitātes pieaugumu, pateicoties vairāku-asu precizitātei un samazinātām iestatīšanas prasībām. 3D lāzera griezēja iespēju attīstība, īpaši 5 asu lāzergriešanas iekārtu konfigurācijās, ļauj ražotājiem pabeigt sarežģītas ģeometrijas ar vienu darbību. Turklāt šīm sistēmām uzticas vairāk nekā 10 000 veidotāju un profesionāļu, kuri pieprasa ātrumu, neapdraudot precizitāti. Šajā rakstā mēs apskatīsim, kā šie tehnoloģiskie sasniegumi maina nozares standartus un paātrina ieviešanu automobiļu, kosmosa un smagā aprīkojuma nozarēs.
3D lāzergriešanas tehnoloģija pārveido metāla ražošanas laika grafiku
Izrāvienu ātruma metrika pārveido nozares standartus
Rūpnieciskie lāzera griezēji tagad darbojas ar ātrumu, kas pārsniedz 400 collas minūtē, samazinot ražošanas laiku par 40 līdz 60 procentiem salīdzinājumā ar tradicionālajām griešanas metodēm. Šis ātrums izpaužas kā taustāms laika grafika samazinājums. Ražotāji ziņo, ka sarežģītu detaļu izpildes laiks ir samazinājies par 53%, jo 3D lāzergriešanas sistēmas vienlaikus apstrādā gan griešanu, gan gravēšanu. Lieljaudas-šķiedru lāzeri veicina šos ieguvumus, palielinot griešanas ātrumu un spēju precīzi apstrādāt biezākus materiālus. Ātruma priekšrocība pārsniedz neapstrādātu griešanas ātrumu. Automatizētie sprauslu mainītāji un iepriekš iestatīto materiālu bibliotēkas nodrošina instrumentu pāreju mazāk nekā 90 sekundēs, kas darbojas par 87% ātrāk nekā manuāla iestatīšana. Reāllaika-fokusa attāluma korekcijas nodrošina 98,2 % pirmā{16}}griezuma precizitāti dažādām materiālu partijām, novēršot izmēģinājuma{17}}un-kļūdu kalibrēšanu. Enerģijas patēriņš uz vienu daļu samazinās par 22% pie maksimālās jaudas.
Kā vairāku{0}}asu precizitāte nodrošina ātrāku apstrādi
5 asu lāzergriešanas mašīnas arhitektūra novērš vājās vietas, kas raksturīgas tradicionālajām 3 asu sistēmām, kas attiecas tikai uz plakaniem materiāliem. Divu rotācijas asu (A un B) pievienošana standarta X, Y un Z asīm ļauj griezt trīs dimensijās[3]. Šī iespēja ir izšķiroša daļām, kas ir veidotas, vilkts vai hidroformētas. Vairāku sarežģītu griezumu veikšana vienā iestatījumā krasi samazina apstrādi, pārvietošanu un iespējamās kļūdas[3]. Rezultāts: ātrāks apstrādes ātrums un ievērojami uzlabots izpildes laiks ar garantētu atkārtojamību mazo partiju prototipos un lielās ražošanas sērijās[3]. 3D lāzera griezējs novērš pēc-apstrādes prasības, kas apgrūtina tradicionālos apstrādes procesus[3]. Sarežģītu formu un vairāku leņķu daļu griešana vienā operācijā ietaupa laiku un samazina ražošanas izmaksas[3]. Attiecīgi ražotāji optimizē detaļu dizainu procesa sākumā, lai samazinātu lūžņus un saīsinātu termiņus[3]. Adaptīvā jaudas modulācija saglabā ±0,004 collu izmēru stabilitāti 18 stundu darbības laikā, pat pārslēdzoties no 1 mm alumīnija un 6 mm nerūsējošā tērauda.[1].
Reāls{0}}Pasaules veiktspējas pieaugums visās ražošanas nozarēs
Automobiļu ražošanas pētījumi liecina, ka ar lāzeru{0}}grieztiem šasijas komponentiem ir nepieciešams par 23% mazāk apstrādes darbību nekā štancētiem alternatīviem[1]. Giga efektivitātes koncepcija, kas apvieno telpas optimizāciju ar laika veiktspēju, palielina jaudu kompaktā, integrētā vidē[4]. Uzlabotās 3D lāzergriešanas sistēmas tagad apvieno vairāku-galvu apstrādi, sinhronizētas darbības un integrētu automatizētu materiālu apstrādi[4]. Karstā -štancētu komponentu, piemēram, durvju gredzenu un strukturālo pastiprinājumu, ražošana gūst labumu no racionalizētas detaļu plūsmas un minimālām armatūras izmaiņām[4]. Piemēram, ražotāji panāk ātru ražošanu un saīsinātu augstas kvalitātes detaļu izgatavošanas laiku-, izmantojot optimizētus griešanas procesus, kas novērš dārgus instrumentus un samazina materiālu atkritumus.[3]. Turklāt tehnoloģija atbalsta elastīgu ražošanu, vienkāršojot darbības, izmantojot mazāk armatūras, racionalizētu programmēšanu un vieglāku pārkonfigurāciju jaunām ģeometrijām.[4].
Ar ko atšķiras 5 asu lāzergriešanas mašīnas iespējas
Uzlabotas kustības vadības sistēmas novērš vairākus iestatījumus
5 asu lāzergriešanas mašīnā ir integrētas trīs lineāras asis (X, Y, Z) ar divām neatkarīgām rotācijas asīm, kas parasti tiek apzīmētas kā B-ass (slīpums) un C-ass (rotācija), lai materiāla apstrādes laikā panāktu pilnīgu ģeometrisko brīvību.[3]. Šī kinemātiskā konfigurācija novērš tradicionālās ražošanas visnozīmīgāko vājo vietu: atkārtotu detaļu pārvietošanu. Atšķirībā no 3 asu sistēmām, kurām nepieciešama vairākas armatūras pārorientācijas, lai piekļūtu dažādām detaļu virsmām, 5 asu konfigurācijas pabeidz sarežģītas detaļas vienā iespīlēšanas operācijā.[4]. Katra pārvietošana parastajās sistēmās rada kumulatīvu ģeometrisku kļūdu un patērē 15-30 minūtes vienai iestatīšanai[3]. Mēs esam novērojuši iestatīšanas laika samazinājumu par 40–60%, salīdzinot ar tradicionālajām CAM darbplūsmām, novēršot armatūras izmaiņas.[3].
Lineārie motori nodrošina ātru pārvietošanās ātrumu līdz 30 m/min ar paātrinājuma spēju 2,5 g[3]. Rotācijas asīs tiek izmantoti augstas-precizitātes griezes momenta motori, kas nodrošina leņķiskās pozicionēšanas precizitāti 5–10 loka sekundes[3]. Jaunā dubultā-sliežu portāla kustības sistēma nodrošina lielu-ātrumu, precīzu griešanu ar 4,0 GH-ass paātrinājumu ātrai augstuma noteikšanai[5]. Pilnībā slēgtas-cilpas režģu skalas noteikšanas sistēmas nepārtraukti uzrauga faktisko pozīciju salīdzinājumā ar pavēlēto pozīciju, reāllaikā kompensējot termisko izplešanos, mehānisko novirzi un servo nobīdi[3]. Līdzīgi, automatizētas pārslēgšanās funkcijas tagad aizņem mazāk nekā 1 minūti, tostarp degļa maiņa un palešu pārvietošana[1].
Sarežģītas ģeometrijas, kas pabeigtas atsevišķās operācijās
Detaļas, kurām nepieciešams strādāt ar vairākām virsmām, var sagriezt vienā ciklā, kur iepriekš bija nepieciešamas četras vai piecas pieturas[4]. Noliekšanas un pagriešanas iespējas ļauj urbt vairākus caurumus no dažādiem leņķiem, nenoņemot sastāvdaļu[6]. Šī iespēja izrādās izšķiroša saliktiem-leņķa caurumiem, kuriem būtu nepieciešami vairāki iestatījumi 3 asu mašīnās[4]. SF3015TD ir aprīkotas ar pilnām 360 grādu rotējošām griešanas galviņām ar lielu-ātrumu, augstas-precizitātes 5 asu kustību, kas nodrošina sarežģītu virsmu un neregulāru sagataves griešanu.[5]. Uzlabotās griešanas galviņas nodrošina N*360 grādu rotāciju un ±135 grādu šūpošanos[5].
5-asu sistēmas precīzi apgriež, caurdur un sagriež sarežģītus elementus uz iepriekš izveidotām detaļām, tostarp apzīmogotu lokšņu metālu, izvilktas detaļas vai caurules ar diametru līdz 30 collām[5]. Tas novērš vajadzību pēc dārgiem, specializētiem un laikietilpīgiem{1}}rīkiem[5]. Tehnoloģija apstrādā dziļas kontūras, iekšējos griezumus un nepārtraukti mainīgas virsmas ģeometrijas bez īpašas stiprinājuma[3]. Pieskaršanās laiks samazinās par 60–75%, jo ražotāji vienā iestatījumā pabeidz vairākus griešanas leņķus[3].
Materiālu pozicionēšanas jauninājumi samazina apstrādes laiku
Automatizētā materiālu apstrāde palielina zaļās gaismas laiku, jo materiāla iekraušana tiek pabeigta daudz ātrāk nekā manuālās darbības[1]. Pēc modernu materiālu iekraušanas un izkraušanas sistēmu uzstādīšanas veikala vadība parasti redz caurlaidspējas pieaugumu par 40%.[1]. Vadošās sliedes un statnes pamatne, kas izgatavota no marmora struktūras, novērš rezonansi un nodrošina muskuļu stingrību, izcilu stabilitāti un augstāku griešanas pozicionēšanas precizitāti[5]. Pozicionēšanas precizitāte sasniedz ±0,005 mm bez vairākiem iestatījumiem, nodrošinot par 66% ātrāku cikla laiku, salīdzinot ar parastajām metodēm[3].
Nozares paātrina 3D lāzera griezēju sistēmu ieviešanu
Automobiļu ražotāju vadošais ieviešanas vilnis
Robotiskās 3D lāzergriešanas sistēmas tagad apstrādā virsbūves paneļus, izplūdes gāzes un iekšējās daļas visās automašīnu ražošanas līnijās[7]. Precizitātes un atkārtojamības raksturlielumi padara šīs sistēmas neaizstājamas mūsdienu automobiļu ražošanā, kas prasa kvalitāti un ātrumu[7]. Automobiļu rūpniecībā izmantotās lāzergriešanas tehnoloģijas uzlabo efektivitāti un uzlabo kvalitāti, palielinot griešanas ātrumu, vienlaikus samazinot materiālu izšķērdēšanu[7]. Lai ražotu karsti apzīmogotu-detaļu, tostarp durvju gredzenus un konstrukciju pastiprinājumus, ir nepieciešami precīzi un mērogojami griešanas procesi.[8]. Augstas-izturības tērauda izmantošana ir paātrinājusies visā automobiļu sektorā strukturālo komponentu ražošanā, pateicoties lielākai stingrībai un samazinātam svaram.[5]. Šos sakausējumus, kam raksturīgas izcilas mehāniskās īpašības, ir grūti un dārgi strādāt ar tradicionālajām skaidu noņemšanas tehnoloģijām, tādējādi palielinot 3D lāzergriešanas iekārtu izvietošanu.[5].
Aviācijas un kosmosa nozarei ir nepieciešami augstāki precizitātes standarti
Aviācijas un aizsardzības rūpniecībā tiek izmantotas augstas{0}}precīzas 3D lāzera griezēju sistēmas, lai sagatavotu sarežģītus komponentus, piemēram, turbīnu lāpstiņas un konstrukcijas aprīkojumu.[7]. Šie roboti ģenerē plānas konstrukcijas un{1}}augstas precizitātes daļas, kas nepieciešamas kosmosa lietojumiem[7]. Lāzera griešana samazina termiskos kropļojumus salīdzinājumā ar vecākām metodēm, kas ir ļoti svarīgi dzinēja komponentiem, kuriem nepieciešama neliela pielaide[3]. Siltuma vairogi, turbīnu komponenti un kronšteini gūst labumu no bezkontakta griešanas pieejas, kas samazina piesārņojuma risku[3]. Mikroapstrāde ļauj izveidot sarežģītas konstrukcijas turbīnu lāpstiņām, degvielas iesmidzināšanas sistēmām un dzesēšanas kanāliem[9]. Lāzera urbšana nodrošina precīzus, atkārtojamus caurumus dzinēja daļās, samazinot termisko nogurumu un uzlabojot dzesēšanas efektivitāti[9].
Smagās tehnikas ražotāji modernizē ražošanas līnijas
Smagās tehnikas ražotāji pārgāja uz lieljaudas{0}}šķiedru lāzergriešanu biezām tērauda plāksnēm, kuru diametrs ir no 6 mm līdz vairāk nekā 40 mm[10]. Šī tehnoloģija nodrošina labāku precizitāti, ātrāku ražošanu, tīrākas malas un mazāk atkritumu[10]. Automātiskā 3D lāzergriešana attiecas uz spēcīgu, lielu un sarežģītu mašīnu komponentu konstrukcijas daļu griešanu un liekšanu[7]. Ekskavatora svirām, iekrāvēja rāmjiem, kausu sastāvdaļām un stiegrojuma plāksnēm ir nepieciešamas jaudīgas un precīzas griešanas tehnoloģijas[10]. Pāreja uz biezu metālu lāzergriešanu ir saistīta ar nepieciešamību pēc precīzas inženierijas un ražošanas efektivitātes zemes pārvietošanas iekārtu ražošanā[10].
Secinājums
Kopumā 3D lāzergriešanas mašīnu tehnoloģija nodrošina izmērāmas ātruma priekšrocības, kas maina metāla ražošanas laika grafikus vairākās nozarēs. Mēs esam izpētījuši, kā vairāku-asu precizitāte novērš atkārtotus iestatījumus, samazinot ražošanas ciklus par 40–60%, salīdzinot ar tradicionālajām metodēm. 5 asu lāzergriešanas mašīnas arhitektūra neapšaubāmi ļauj ražotājiem pabeigt sarežģītas ģeometrijas ar vienu darbību. Automobiļu, kosmosa un smagā aprīkojuma nozares pēc tam ir paātrinājušas pārņemšanu, par prioritāti izvirzot efektivitātes pieaugumu un precizitātes standartus, ko šīs uzlabotās sistēmas pastāvīgi nodrošina.
FAQ
Q1. Kādus griešanas ātrumus var sasniegt modernās 3D lāzergriešanas iekārtas?
Mūsdienu 3D lāzergriešanas mašīnas nodrošina vienlaicīgu asu ātrumu, kas sasniedz 208 m/min, un dažas rūpnieciskās sistēmas darbojas ar ātrumu, kas pārsniedz 400 collas minūtē. Lielākas -jaudas lāzeri nodrošina vēl ātrāku veiktspēju,-piemēram, 3kW lāzers var griezt 1 mm tēraudu ar aptuveni 35 m/min, ievērojami apsteidzot alternatīvas ar mazāku jaudu{9}}.
Q2. Kā 3D lāzergriešana atšķiras no tradicionālajām ražošanas metodēm ražošanas laika ziņā?
3D lāzergriešana samazina ražošanas laiku par 40-60%, salīdzinot ar tradicionālajām griešanas metodēm. Ražotāji ziņo, ka sarežģītu detaļu sagatavošanas laiks ir samazināts līdz pat 53%, jo šīs sistēmas var vienlaikus veikt gan griešanu, gan gravēšanu, novēršot vairākas apstrādes darbības, kas nepieciešamas tradicionālajām metodēm.
Q3. Kādas priekšrocības piedāvā 5 asu lāzergriešanas mašīnas salīdzinājumā ar 3 asu sistēmām?
5 asu lāzergriešanas mašīnas novērš nepieciešamību pēc vairākiem iestatījumiem, standarta trīs lineārajām asīm pievienojot divas rotācijas asis. Tas ļauj pabeigt sarežģītas detaļas vienā iespīlēšanas operācijā, samazinot iestatīšanas laiku par 40-60% un panākot par 60-75% ātrāku cikla laiku, vienlaikus saglabājot pozicionēšanas precizitāti ±0,005 mm.
Q4. Kādu materiālu biezumu var apstrādāt lielas-jaudas šķiedru lāzergriešanas mašīnas?
Lieljaudas-šķiedru lāzergriešanas mašīnas var apstrādāt dažāda biezuma materiālu. 3000 W sistēma var griezt oglekļa tēraudu līdz 25 mm, nerūsējošo tēraudu līdz 10 mm un alumīniju līdz 8 mm. Jaudīgākas sistēmas, piemēram, 40 kW iekārtas, var griezt oglekļa tēraudu līdz 100 mm biezā ražošanas ātrumā.
Q5. Kuras nozares visātrāk ievieš 3D lāzergriešanas tehnoloģiju?
Automobiļu rūpniecība kļūst par priekšrocību, izmantojot 3D lāzergriešanu virsbūves paneļiem, konstrukcijas komponentiem un karsti apzīmogotām detaļām. Aviācijas un kosmosa nozare cieši seko līdzi, un turbīnu lāpstiņām un dzinēju komponentiem ir vajadzīgas augstas-precizitātes sistēmas. Smagā aprīkojuma ražotāji ir arī modernizējuši savas ražošanas līnijas ar lieljaudas-šķiedru lāzeriem biezu tērauda plākšņu griešanai no 6 mm līdz vairāk nekā 40 mm.
