Как да изберем лазерна режеща машина за автоматизация в производството?

Разбиране на типовете лазерни режещи машини и основните технологии

Влакнести лазерни режещи системи: Висока ефективност за обработка на метали

Системите за рязане с влакнест лазер осигуряват реални ползи в производствените цехове за металообработка. Те използват специално обработени оптични влакна, за да създадат мощните лъчи, необходими за рязане на проводими метали. В сравнение с традиционните CO2 лазери, тези влакнести системи могат да режат стомана, алуминий и медни сплави приблизително с 30 процента по-бързо. Освен това краищата са значително по-чисти с по-малки зони, засегнати от топлина. Цялостната твърдотелна конструкция означава по-малко части, за които да се притеснявате, в сравнение със старите газови системи. Това ги прави много подходящи за производствени съоръжения, работещи непрекъснато, където е от съществено значение да се поддържат машините в действие и да се максимизира производството.

CO2 лазерни рязачни машини: Оптимална производителност с непроводими материали и смесени материали

CO2 лазерните резачи работят с газови смеси, за да създават лъчи с дължина на вълната около 10,6 микрона, което е изключително ефективно при рязане на неметали и композитни материали. Тези машини могат прецизно да режат дърво, акрилови листове, различни видове пластмаси, текстил и дори боядисани повърхности, без да оставят стопени ръбове или изгорели следи върху чувствителни материали. Начинът, по който тези лазери взаимодействат с различните вещества, ги прави особено подходящи за работа с органични материали и такива с нанесени покрития. Въпреки това, за постигане на добри резултати е необходимо внимание към детайли като правилната вентилационна инсталация и избора на подходящи спомагателни газове в зависимост от конкретния материал за рязане, тъй като условията варирали значително между различните проекти и материали.

Плазма-лазерни хибридни системи: Подобрена гъвкавост за разнообразни промишлени приложения

Плазмо-лазерните хибридни системи обединяват термична рязка и лазерна технология в един и същ комплект, като по този начин могат да работят както с дебели метални профили, така и с деликатни детайли, без нужда от отделни машини. Системата може да преминава между режим на плазмена рязка за дебели плочи до 150 мм и преход към лазерен режим, когато е необходима максимална прецизност за малки компоненти. Такава гъвкавост е от огромна стойност за работилници и фабрики, които всеки ден изпълняват различни видове задачи. Когато компании обединят тези два метода за рязка в един агрегат, те намаляват разходите за оборудване, освобождават ценна площ в работилницата и оптимизират целия производствен процес. Идеално решение за обекти, които трябва да обработват носещи стоманени конструкции и по-малки, сложни части в рамките на едно и също производство.

Сравнение на влакнести, CO2 и хибридни лазерни машини за рязане за употреба в заводи

Изборът на правилната лазерна система всъщност се свежда до три основни фактора: какъв вид материали се обработват, колко много трябва да се свърши и какво е най-важно от оперативна гледна точка. Влакнестите лазери преобладават в повечето цехове за металообработка, тъй като преобразуват електричество в светлина с около 30% ефективност, което е значително по-добре от 10-15% при CO2 системите. Освен това тези влакнести инсталации изискват по-малко поддръжка като цяло. От друга страна, много производители все още използват CO2 лазери при работа с пластмаси, композити или смесени материали, въпреки че се налага редовна настройка на огледалата и пълнене на скъпите газови резервоари. Хибридните лазерни системи предлагат универсалност при различни материали, но със себе си носят допълнителни проблеми с изискванията за поддръжка. Според последни отраслови доклади от IMTS през 2023 г., влакнестите лазери вече контролират около 72% от пазара на металообработката, докато технологията CO2 продължава да намира място в определени не-metalни приложения, където другите алтернативи просто не са подходящи.

Оценка на ключовите компоненти, които влияят на производителността и точността

Изпълнението и точността на лазерната резачка се основават на три интегрирани подсистеми. Всеки трябва да бъде оптимизиран, за да се гарантира надеждна работа в автоматизирани производствени условия.

Лазерен източник: Съответстване на изходящата мощност на изискванията за дебелина на материала

Правилното ниво на лазерна мощност има огромно значение за качеството на рязането. Системите с по-висока мощност, между 3 и 6 kW, могат безпроблемно да режат дебели метални листове. В същото време по-малките устройства с мощност 1 до 3 kW дават отлични резултати при деликатни операции, където тънки материали изискват чисти и прецизни резове, без излишно загубена енергия. Вземете например неръждаемата стомана – добър 4 kW влаконен лазер може лесно да пререже около 20 мм дебелина. Но ако опитате да прережете същия материал над 12 мм само с 2 kW система? Това едва ли ще се получи. Подборът на подходяща мощност не е важен само за по-бързо приключване на работата. В дългосрочен план той спестява пари, като намалява ненужното потребление на енергия през целия производствен процес.

CNC системи за управление: Гарантиране на прецизност, точност и стриктен контрол на допуснатите отклонения

В сърцето на съвременното производство се намира CNC системата, често наричана мозъкът на машината. Това, което прави, всъщност е доста впечатляващо – превръща онези цифрови чертежи в реални компоненти с точност до микрон. По-добрите системи включват реалновременни корекции за неща като позициите на осите, интензивността на лазерите и дори кога е необходимо подпомагане с газове. Всички тези настройки се извършват на момента, така че крайният продукт остава в тесния допусков диапазон от плюс или минус 0,1 мм. Защо това има значение? Е, последователните части означават по-малко време, изразходвано за поправяне на грешки след факта. И когато фабриките работят в продължение на дълги периоди без прекъсване, те могат да разчитат на получаване на един и същ качествен продукт след продукт, без да се напрягат.

Система за подпомагащи газове: Как изборът на газ влияе върху качеството и скоростта на рязане

Изборът на подходящият помощен газ прави голяма разлика, когато става въпрос за скоростта на рязане, външния вид на ръбовете след обработката и разходите за експлоатация. Азотът е отличен, защото осигурява чисти, без оксиди ръбове, необходими за части от неръждаема стомана и алуминий, които по-късно ще бъдат заварявани или боядисвани. Кислородът определено увеличава скоростта при рязане на въглеродна стомана благодарение на екзотермичните реакции, протичащи по време на процеса, въпреки че на повърхността остава известно окисляване. При задачи, при които перфектният резултат не е задължителен, компресиран въздух работи напълно задоволително като по-евтина алтернатива, въпреки че ръбовете не изглеждат толкова добре. С правилно подбран газ производствените цехове могат да очакват увеличение на скоростта на рязане с около 30 процента, като едновременно спестяват приблизително една четвърт от разходите за консумативи в дългосрочен план, според практиката в индустрията.

Интегриране на автоматизация и съвместимост с CNC за безпроблемни фабрични операции

Интеграция на автоматизация в лазерни резачки за непрекъснато производство без надзор

Автоматизацията позволява круговодневно производство чрез интегриране на роботизирано натоварване/разтоварване, конвейерни системи и лазерни резачки с лазерни резачки, управлявани от CNC. Тези системи поддържат непрекъснатост на работния поток през часовете извън работното време, намалявайки разходите за труд и увеличавайки производителността до 300% в сравнение с ръчните операции - предимство, особено ценно в производствени среди с голям обем, изискващи последователна продукция.

Съвместимост на софтуера и удобство на потребителя в промишлени среди

Добре функциониращата автоматизация зависи в голяма степен от това колко добре различните софтуерни компоненти работят заедно и дали интерфейсът е логичен за потребителите. Повечето съвременни лазерни системи могат да обработват често срещани CAD/CAM файлове като DXF, DWG и STEP формати, което означава, че преходът от чертежна дъска към реално производство е много по-лесен. Когато операторите имат достъп до лесни за използване платформи, те прекарват по-малко време в учене и могат бързо да програмират сложни дизайни без големи трудности. Компаниите, които инвестират в съвместими софтуерни решения, обикновено имат около половината количество програмни грешки в сравнение с други, които все още използват остарели или несъвместими инструменти. Времето за настройка също намалява рязко за тези производители – понякога се намалява с две трети, като това, което преди е отнемало часове, сега отнема само минути.

Синхронизиране на CNC системи с протоколи за фабрична автоматизация (напр. Индустрия 4.0, IoT)

Съвременната лазерна режеща техника вече работи с протоколи на Индустрия 4.0 като OPC UA и MTConnect, което означава, че може да комуникира в реално време с MES и ERP системи. Възможността за свързване на тези машини носи сериозни предимства за производителите. Предвидимото поддръжване става възможно, когато сензорите засичат проблеми, преди те да се превърнат в сериозни повреди. Техниците могат да диагностицират неизправности дистанционно, вместо да пътуват до производствената площадка всеки път, когато възникне проблем. Ръководителите получават цялостна картина на процесите в целия производствен цикъл. Когато машините са част от тази цифрова мрежа, умните фабрики постигат пълна видимост – от суровините до готовата продукция. Координацията между отделите се подобрява значително, защото всички имат едновременен достъп до една и съща информация.

Балансиране на напредналата автоматизация с наличността на операторски умения и нуждите от обучение

Автоматизацията определено повишава производителността, но успехът при нея зависи изключително от това дали работниците са готови за промяната. Много собственици на фабрики се затрудняват, когато не могат да намерят хора, които разбират както от традиционни машини, така и от съвременни цифрови системи. Компаниите, които постигат добри резултати, обикновено влагат време и средства в подходящи програми за обучение, обхващащи всичко – от основна работа с машини до навигация в сложни софтуерни интерфейси и отстраняване на възникващи проблеми. Такива инвестиции освен това се възвръщат доста бързо. Според отраслови доклади, предприятията, провеждащи формални обучения, постигат възвръщаемост на инвестициите около 70% по-бързо в сравнение с тези без подобни програми. Освен това при прехода към напълно автоматизирани процеси възникват приблизително наполовина по-малко производствени смущения.

Оценка на съвместимостта на материали и производствената ефективност

Съпоставяне тип машина с основните ви материали: метали срещу неметали

Основният материал, който се обработва, играе важна роля при избора на подходящата режеща техника. Влакнестите лазери обикновено работят по-добре с отразяващи метали като алуминий, неръждаема стомана и мед, осигурявайки по-бързи рези, особено при по-тънки материали с дебелина под 10 мм. От друга страна, CO2 лазерите обикновено се представят по-добре с неметални вещества като пластмаса, дърво, акрил и плат, като правят по-чисти резове без разтопяване по ръбовете. Магазини, които често превключват между метални и неметални проекти, могат да разгледат хибридни лазерни системи. Такива конфигурации предлагат оперативна гъвкавост, макар често да изостават по производителност в сравнение с машини, специализирани конкретно за един тип материал. Много магазини се оказват в положението да теглят удобството срещу скоростта на рязане при вземането на това решение.

Оптимизация на скоростта на рязане и производителността според типа материал

Скоростта не е всичко, когато става въпрос за ефективност при рязане. Фактори като времето, необходимо за пробиване на материали, скоростта на ускорение на машината и процесите по обработка на материали, имат голямо значение за това колко се извършва за един ден. Влакнестите лазери са отлични за бързо прерязване на метали, особено тънките листове, които често се срещат в производството. Междувременно CO2 системите обикновено се представят по-добре при по-дебели неметални материали, където контролът на топлината става от решаващо значение. Когато производителите подбират машините според подходящите материали, често наблюдават подобрение в общата ефективност на оборудването (OEE). Някои цехове отчитат подобрения около 40%, в сравнение с периода, когато са използвали неподходящи инструменти. Логично е, ако помислите.

Поддържане на прецизност и последователност при различна дебелина на материалите

Получаването на последователни резултати по отношение на качеството при работа с различни дебелини на материала наистина зависи от наличието на добри адаптивни системи за управление. Най-новото поколение оборудване включва технологии за визуализация в реално време, заедно с настройващи се оптични параметри и онези модерни динамични сопла, които могат да регулират както фокусната точка, така и налягането на газа според нуждите. Това осигурява значително по-равномерна ширина на рязане по цялата част, като същевременно сведе до минимум ефектите от коничността, особено забележимо при преминаване от рязане на тънки метални листове към по-дебели плочи. При най-добрите машини на пазара тази позиционна точност се запазва изключително строго, оставайки в рамките на около плюс или минус 0,05 милиметра в целия обхват от дебелини, за които са проектирани.

Избор на подходяща работна площ и планиране за бъдеща мащабируемост

Съображения относно размера на работната площ за производство с голям обем и големи детайли

Размерът на работното пространство има голямо влияние върху количеството работа, което може да се извърши при производството, както и върху ефективността на процесите. Когато машините имат по-големи платформи, те могат да обработват няколко по-малки части едновременно, вместо постоянно да зареждат и разтоварват всяка отделна част. Това намалява загубеното време и позволява производството на повече детайли за същото време. При много големи компоненти също е важно да има достатъчно пространство. Машини, които не са достатъчно големи, принуждават работниците да местят парчетата по време на обработка, което нарушава прецизността и често води до допълнителни стъпки по-късно. Умните производства винаги анализират какви са най-големите им части в момента и помислят какво може да дойде в бъдеще. Видели сме много предприятия, които достигат до задънени улици, когато изберат по-малко оборудване, защото техните планове за растеж не отговарят на реалността.

Осигуряване на лазерната режеща машина за бъдещето при промяна на производството

В днешно време мащабирането е сред приоритетите за компании, правещи големи закупувания на оборудване. Последните данни от IMTS 2023 показват, че около две трети от производителите поставят мащабирането на първо място, когато търсят лазерни системи. Всъщност това е напълно логично, тъй като повечето фабрики в крайна сметка се нуждаят от по-голяма производствена мощност. Търсете машини с модулна конструкция, които могат да осигурят по-голяма мощност по-късно, да поддържат още опции за автоматизация и да разполагат със софтуер, който с времето продължава да се подобрява. Подготовката за Индустрия 4.0 не е просто въпрос на предимство пред конкурентите. Машините, които работят добре с умни производствени технологии, обикновено служат по-дълго на производствената площадка, което означава, че парите, похарчени днес, няма да изчезнат бързо, когато бизнес изискванията се променят утре.

ЧЗВ

Какви са основните типове лазерни режещи машини, обсъдени в статията?

Основните типове машини за лазерно рязане включват системи за рязане с влакнест лазер, CO2 лазерни режещи устройства и плазмо-лазерни хибридни системи.

В какво се различават системите с влакнест лазер от CO2 лазерите?

Системите с влакнест лазер са по-ефективни, особено при обработката на метали, като преобразуват електричество в светлина с около 30% ефективност и осигуряват по-бързо рязане. CO2 лазерите са по-подходящи за неметали и смесени материали и изискват редовно поддържане.

За кои материали са най-подходящи хибридните лазерни системи?

Хибридните лазерни системи предлагат оперативна гъвкавост, което ги прави подходящи за работилници, които работят както с метали, така и с неметали, макар да не достигат същата ефективност като специализирани машини, проектирани за един тип материал.

Какви фактори влияят върху избора на помощен газ при лазерното рязане?

Изборът на помощен газ влияе на скоростта на рязане, качеството на ръба и експлоатационните разходи. Азотът осигурява чисти ръбове, подходящи за заваряване или боядисване, кислородът ускорява рязането, като оставя оксидация, а компресираният въздух е по-евтин вариант с недостатък при качеството на ръба.

Как автоматизацията подобрява ефективността на лазерното рязане?

Автоматизацията намалява разходите за труд, увеличава производителността и осигурява постоянен изход чрез компоненти като роботизирано зареждане/изтоварване и транспортни системи, което позволява непрекъснато производство, особено ценно при високото производство.