Cách Chọn Máy Cắt Laser Cho Tự Động Hóa Nhà Máy?

Hiểu Về Các Loại Máy Cắt Laser Và Công Nghệ Cốt Lõi

Hệ thống cắt laser sợi: Hiệu suất cao cho xử lý kim loại

Các hệ thống cắt laser sợi mang lại những cải thiện hiệu quả thực sự cho các xưởng gia công kim loại. Chúng hoạt động bằng cách sử dụng các sợi quang được xử lý đặc biệt để tạo ra những tia mạnh cần thiết để cắt các kim loại dẫn điện. Khi so sánh với laser CO2 truyền thống, các hệ thống sợi này có thể cắt nhanh hơn khoảng 30 phần trăm các hợp kim thép, nhôm và đồng. Hơn nữa, các mép cắt có độ sạch cao hơn với vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ hơn. Cấu tạo trạng thái rắn giúp giảm số lượng bộ phận cần quan tâm so với các hệ thống dùng khí cũ. Điều này khiến chúng khá phù hợp với các cơ sở sản xuất vận hành liên tục, nơi việc duy trì hoạt động của máy móc và tối đa hóa đầu ra là quan trọng nhất.

Máy cắt laser CO2: Hiệu suất tối ưu với vật liệu phi kim và vật liệu hỗn hợp

Máy cắt laser CO2 làm việc với hỗn hợp khí để tạo ra chùm tia với bước sóng khoảng 10,6 micron, điều này thực sự hiệu quả khi cắt qua các vật liệu không kim loại và hợp chất. Những máy này có thể cắt gỗ, tấm acrylic, các loại nhựa khác nhau, vải, thậm chí các bề mặt sơn khá sạch sẽ mà không để lại các cạnh tan chảy hoặc vết bỏng trên các vật liệu nhạy cảm. Cách mà các tia laser này tương tác với các chất khác nhau có nghĩa là chúng đặc biệt tốt cho việc làm việc với các vật liệu hữu cơ và những vật liệu có lớp phủ được áp dụng. Tuy nhiên, để có được kết quả tốt, cần chú ý đến các chi tiết như thiết lập thông gió đúng và chọn khí hỗ trợ phù hợp tùy thuộc vào những gì chính xác cần cắt, vì điều kiện khác nhau khá nhiều giữa các dự án và vật liệu khác nhau.

Hệ thống lai laser plasma: Tăng tính linh hoạt cho các ứng dụng công nghiệp đa dạng

Hệ thống laser pha trộn plasma kết hợp công nghệ cắt nhiệt và laser trong một thiết lập, làm cho chúng có khả năng làm việc trên mọi thứ từ các phần kim loại dày xuống các chi tiết tinh tế mà không cần máy riêng biệt. Hệ thống có thể di chuyển qua lại giữa cắt plasma tấm dày đến 150mm và chuyển sang chế độ laser khi độ chính xác quan trọng nhất cho những thành phần nhỏ. Sự linh hoạt này là vàng cho các xưởng và nhà máy làm việc với nhiều loại công việc khác nhau mỗi ngày. Khi các công ty kết hợp hai phương pháp cắt này thành một đơn vị duy nhất, nó giảm chi phí cho thiết bị, giải phóng không gian xưởng giá trị và làm cho toàn bộ hoạt động của họ hoạt động suôn sẻ hơn. Hoàn hảo cho những nơi cần xử lý công việc thép kết cấu cùng với các bộ phận nhỏ hơn, phức tạp hơn tất cả trong cùng một cơ sở.

So sánh sợi, CO2 và máy cắt laser lai cho sử dụng trong nhà máy

Chọn đúng hệ thống laser thực sự đi xuống ba yếu tố chính: loại vật liệu đang được làm việc, bao nhiêu cần phải làm, và điều gì quan trọng nhất về mặt hoạt động. Máy laser sợi đã chiếm được hầu hết các xưởng sản xuất kim loại bởi vì chúng chuyển đổi điện thành ánh sáng với hiệu quả khoảng 30%, tốt hơn nhiều so với 10-15% mà chúng ta thấy từ các hệ thống CO2. Thêm vào đó, các thiết lập sợi này cần ít bảo trì hơn. Mặt khác, nhiều nhà sản xuất vẫn sử dụng laser CO2 khi xử lý nhựa, composite hoặc vật liệu hỗn hợp mặc dù cần phải điều chỉnh gương thường xuyên và đổ đầy các bể khí đắt tiền đó. Hệ thống laser lai cung cấp tính linh hoạt trên các vật liệu khác nhau nhưng mang lại thêm đau đầu với các yêu cầu bảo trì. Theo báo cáo ngành công nghiệp gần đây từ IMTS vào năm 2023, laser sợi hiện kiểm soát khoảng 72% không gian thị trường sản xuất kim loại, trong khi công nghệ CO2 tiếp tục tìm thấy vị trí của nó trong các ứng dụng không kim loại cụ thể nơi các tùy chọn khác không cắt nó.

Đánh giá các thành phần chính ảnh hưởng đến hiệu suất và độ chính xác

Hiệu suất và độ chính xác của máy cắt laser dựa trên ba hệ thống con tích hợp. Mỗi người phải được tối ưu hóa để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong các thiết lập sản xuất tự động.

Nguồn laser: Khớp với các yêu cầu về độ dày vật liệu

Nhận được mức năng lượng laser phù hợp sẽ tạo ra sự khác biệt khi nói đến việc cắt tốt. Các hệ thống có công suất cao hơn, từ 3 đến 6 kW, xử lý các tấm kim loại dày mà không đổ mồ hôi. Trong khi đó, những đơn vị nhỏ hơn từ 1 đến 3 kW làm việc kỳ diệu cho các công việc tinh tế nơi các vật liệu mỏng cần cắt sạch, chính xác mà không lãng phí quá nhiều năng lượng. Hãy lấy thép không gỉ làm ví dụ. Một tia laser sợi tốt 4 kW sẽ cắt ngang khoảng 20 mm mỏng khá dễ dàng. Nhưng thử đẩy cùng một vật liệu vượt quá 12 mm với chỉ 2 kW thiết lập? Không nhiều. Phù hợp năng lượng với những gì cần cắt không chỉ là làm việc nhanh hơn. Nó thực sự tiết kiệm tiền trong thời gian dài bằng cách giảm tiêu thụ năng lượng không cần thiết trong toàn bộ quá trình sản xuất.

Hệ thống điều khiển CNC: Đảm bảo độ chính xác, chính xác và quản lý độ khoan dung chặt chẽ

Ở trung tâm của ngành sản xuất hiện đại là hệ thống CNC, thường được gọi là bộ não của máy. Điều nó làm thực sự khá tuyệt vời - lấy những bản thiết kế kỹ thuật số và biến chúng thành các thành phần thực tế đến từng micron. Các hệ thống tốt hơn có thể điều chỉnh thời gian thực cho những thứ như trục di chuyển, cường độ của laser, và thậm chí khi nào khí cần hỗ trợ. Tất cả những điều chỉnh này xảy ra ngay lập tức để sản phẩm cuối cùng vẫn nằm trong phạm vi dung nạp chặt chẽ đó cộng hoặc trừ 0,1 mm. Tại sao tất cả những điều này lại quan trọng? Vâng, những phần nhất quán có nghĩa là ít thời gian hơn để sửa lỗi sau khi thực tế. Và khi các nhà máy hoạt động trong thời gian dài mà không dừng lại, họ có thể tin rằng sẽ có được cùng một chất lượng từng mảnh mà không phải đổ mồ hôi.

Hệ thống hỗ trợ khí: Làm thế nào lựa chọn khí ảnh hưởng đến chất lượng cắt và tốc độ

Chọn đúng loại khí hỗ trợ sẽ tạo ra sự khác biệt về tốc độ cắt, bề mặt của các cạnh và số tiền được chi để vận hành. Nitơ rất tốt vì nó cung cấp những cạnh sạch, không oxit cần thiết cho thép không gỉ và các bộ phận nhôm sẽ được hàn hoặc sơn sau này. Oxy chắc chắn làm tăng tốc độ cắt thép carbon nhờ những phản ứng ngoại nhiệt xảy ra trong quá trình, mặc dù sẽ có một số oxy hóa được để lại trên bề mặt. Đối với những công việc mà sự hoàn hảo không hoàn toàn cần thiết, khí nén hoạt động tốt như một sự thay thế rẻ hơn, ngay cả khi các cạnh không trông đẹp. Nhận được sự phù hợp khí đúng và các cửa hàng có thể mong đợi tốc độ cắt của họ tăng khoảng 30% trong khi tiết kiệm khoảng một phần tư trên các vật liệu tiêu thụ theo thời gian theo kinh nghiệm của ngành.

Tích hợp Tự động hóa và Hoàn hợp CNC cho hoạt động nhà máy liền mạch

Tích hợp tự động hóa trong Máy cắt laser để sản xuất liên tục, không giám sát

Tự động hóa cho phép sản xuất quanh giờ bằng cách tích hợp tải / dỡ robot, hệ thống vận chuyển và máy thay đổi pallet với máy cắt laser được điều khiển bởi CNC. Các hệ thống này duy trì sự liên tục của luồng công việc trong giờ làm việc, giảm chi phí lao động và tăng hiệu suất lên đến 300% so với các hoạt động thủ công - một lợi thế đặc biệt có giá trị trong môi trường sản xuất khối lượng lớn đòi hỏi sản lượng nhất quán.

Khả năng tương thích phần mềm và dễ sử dụng trong môi trường công nghiệp

Làm cho tự động hóa hoạt động tốt phụ thuộc rất nhiều vào việc các thành phần phần mềm khác nhau phù hợp với nhau và giao diện có ý nghĩa với người dùng hay không. Hầu hết các hệ thống laser hiện đại có thể xử lý các tệp CAD / CAM phổ biến như định dạng DXF, DWG và STEP, có nghĩa là chuyển từ bảng vẽ đến sản xuất thực tế là mượt mà hơn nhiều. Khi các nhà điều hành có quyền truy cập vào các nền tảng dễ sử dụng, họ dành ít thời gian hơn để học các dây và có được các thiết kế phức tạp được lập trình mà không phải là nhiều rắc rối. Các công ty đầu tư vào các giải pháp phần mềm tương thích thường thấy khoảng một nửa số lỗi lập trình so với những công ty khác vẫn bị mắc kẹt với các công cụ lỗi thời hoặc không tương thích. Thời gian cài đặt cũng giảm đáng kể đối với các nhà sản xuất này, đôi khi giảm hai phần ba những gì trước đây mất nhiều giờ bây giờ chỉ mất vài phút.

Đồng bộ hóa các hệ thống CNC với các giao thức tự động hóa nhà máy (ví dụ: Công nghiệp 4.0, IoT)

Thiết bị cắt laser hiện đại hiện đang hoạt động với các giao thức Công nghiệp 4.0 như OPC UA và MTConnect, có nghĩa là chúng có thể nói chuyện với các hệ thống MES và ERP trong thời gian thực. Khả năng kết nối các máy này mang lại một số lợi thế nghiêm trọng cho các nhà sản xuất. Bảo trì dự đoán trở nên có thể khi các cảm biến phát hiện các vấn đề trước khi chúng trở thành vấn đề. Các kỹ thuật viên có thể chẩn đoán vấn đề từ xa thay vì lái xe ra sàn nhà máy mỗi khi có gì đó sai. Và các nhà quản lý có được cái nhìn từ góc nhìn của chim về những gì đang xảy ra trong suốt quá trình sản xuất. Khi máy móc là một phần của mạng kỹ thuật số này, các nhà máy thông minh có được tầm nhìn hoàn toàn từ nguyên liệu thô đến sản phẩm hoàn thành. Sự phối hợp giữa các bộ phận được cải thiện đáng kể vì tất cả mọi người đều có quyền truy cập vào cùng một thông tin cùng một lúc.

Cân bằng tự động hóa tiên tiến với sự sẵn có kỹ năng và nhu cầu đào tạo của người vận hành

Tự động hóa chắc chắn làm tăng năng suất, nhưng làm đúng nó thực sự phụ thuộc vào việc liệu người lao động có sẵn sàng cho sự thay đổi hay không. Nhiều chủ nhà máy gặp khó khăn khi họ không thể tìm được những người biết cách xử lý cả máy móc truyền thống và hệ thống kỹ thuật số hiện đại. Các công ty thành công thường đầu tư thời gian và tiền bạc vào các chương trình đào tạo thích hợp bao gồm mọi thứ từ hoạt động cơ bản của máy tính đến điều hướng các giao diện phần mềm phức tạp và khắc phục các vấn đề khi chúng xuất hiện. Những khoản đầu tư như thế này cũng trả giá khá nhanh. Theo báo cáo của ngành, các doanh nghiệp thực hiện các buổi đào tạo chính thức thấy lợi nhuận đầu tư của họ xảy ra nhanh hơn khoảng 70% so với những người không có chương trình như vậy. Thêm vào đó có khoảng một nửa số lần ngưng sản xuất khi chuyển sang các quy trình tự động đầy đủ.

Đánh giá sự tương thích của vật liệu và hiệu quả sản xuất

Khớp loại máy với vật liệu chính của bạn: kim loại so với phi kim loại

Vật liệu chính được chế biến đóng một vai trò quan trọng trong việc chọn thiết bị cắt phù hợp. Laser sợi có xu hướng hoạt động tốt hơn với kim loại phản xạ như nhôm, thép không gỉ và đồng, tạo ra cắt nhanh hơn đặc biệt khi xử lý các vật liệu mỏng hơn dưới 10mm. Mặt khác, laser CO2 thường hoạt động tốt hơn với các chất không kim loại như nhựa, gỗ, acrylic và vải, tạo ra các vết cắt sạch hơn mà không bị tan chảy dọc theo các cạnh. Các cửa hàng thường xuyên chuyển đổi giữa các dự án kim loại và phi kim loại có thể xem xét các hệ thống laser lai. Các thiết lập này cung cấp tính linh hoạt hoạt động mặc dù chúng thường không phù hợp so với các máy chuyên dụng được thiết kế đặc biệt cho một loại vật liệu. Nhiều cửa hàng thấy mình cân nhắc sự tiện lợi trước việc cắt giảm tốc độ khi đưa ra quyết định này.

Tốc độ cắt và tối ưu hóa thông lượng theo loại vật liệu

Tốc độ không phải là tất cả khi nói đến hiệu quả cắt giảm. Các yếu tố như mất bao lâu để đâm vật liệu, máy tăng tốc nhanh như thế nào, và những gì xảy ra trong khi xử lý vật liệu tất cả đều ảnh hưởng đến số lượng được thực hiện trong một ngày. Máy laser sợi rất tốt để cắt nhanh kim loại, đặc biệt là những tấm mỏng mà chúng ta thường thấy trong sản xuất. Trong khi đó, hệ thống CO2 có xu hướng giữ tốt hơn với vật liệu phi kim loại dày hơn nơi kiểm soát nhiệt trở nên thực sự quan trọng. Khi các nhà sản xuất phù hợp với máy của họ với các vật liệu phù hợp, họ thường thấy sự gia tăng hiệu quả tổng thể của thiết bị (OEE). Một số nhà máy báo cáo cải thiện khoảng 40% so với khi họ có các công cụ sai cho công việc. Có ý nghĩa khi nghĩ về nó.

Duy trì độ chính xác và nhất quán trên các độ dày vật liệu khác nhau

Nhận được kết quả chất lượng nhất quán khi làm việc với các độ dày vật liệu khác nhau thực sự phụ thuộc vào việc có hệ thống điều khiển thích nghi tốt. Các thiết bị thế hệ mới nhất kết hợp công nghệ cảm biến thời gian thực cùng với các thiết lập quang có thể điều chỉnh và những vòi phun năng động sang trọng có thể điều chỉnh cả điểm tập trung và áp suất khí theo nhu cầu. Điều này tạo ra một chiều rộng cắt đồng đều hơn trong toàn bộ mảnh đồng thời giữ cho bất kỳ tác dụng thu nhỏ đến tối thiểu, đặc biệt đáng chú ý khi chuyển từ cắt tấm kim loại mỏng sang tấm dày hơn. Đối với những máy tốt nhất, chúng thực sự giữ được độ chính xác vị trí khá chặt chẽ, ở trong khoảng cộng hoặc trừ 0,05 mm trong toàn bộ phạm vi độ dày mà chúng được thiết kế để xử lý.

Chọn kích thước khu vực làm việc phù hợp và lập kế hoạch cho khả năng mở rộng trong tương lai

Các cân nhắc kích thước khu vực làm việc cho sản xuất khối lượng lớn và phần lớn

Kích thước của bao bì công việc có ảnh hưởng lớn đến việc có thể làm được bao nhiêu trong sản xuất và làm thế nào hiệu quả mọi thứ chạy. Khi máy có giường lớn hơn, chúng có thể xử lý một số bộ phận nhỏ hơn cùng một lúc thay vì liên tục tải và thả chúng một lần một lần. Điều này giúp giảm thời gian lãng phí và tạo ra nhiều bộ phận hơn trong cùng một khoảng thời gian. Với các thành phần rất lớn, có đủ không gian cũng quan trọng. Máy không đủ lớn buộc công nhân phải di chuyển các mảnh trong quá trình chế biến, làm rối loạn độ chính xác và thường có nghĩa là thêm các bước sau đó. Các cửa hàng thông minh luôn nhìn vào những phần lớn nhất của họ hiện tại và nghĩ về những gì có thể đến tiếp theo. Chúng ta đã thấy rất nhiều doanh nghiệp gặp rào cản khi họ không có đủ thiết bị vì kế hoạch tăng trưởng không phù hợp với thực tế.

Bảo vệ tương lai đầu tư máy cắt laser của bạn khi sản xuất phát triển

Ngày nay, khả năng mở rộng xếp hàng đầu trong danh sách cho các công ty mua thiết bị lớn. Số liệu mới nhất từ IMTS 2023 cho thấy khoảng hai phần ba các nhà sản xuất đặt khả năng mở rộng ở vị trí hàng đầu khi họ mua sắm hệ thống laser. Thật sự có ý nghĩa, vì hầu hết các nhà máy đều cần nhiều năng lượng hơn. Hãy tìm những cỗ máy được xây dựng với thiết kế mô-đun có thể xử lý các tăng năng lượng sau này, cho phép nhiều tùy chọn tự động hóa hơn, và đi kèm với phần mềm tiếp tục được cải thiện theo thời gian. Chuẩn bị cho Công nghiệp 4.0 không chỉ là đi trước. Máy móc chơi tốt với công nghệ sản xuất thông minh có xu hướng tồn tại lâu hơn trong sàn nhà máy, có nghĩa là số tiền chi tiêu hôm nay sẽ không biến mất nhanh chóng khi nhu cầu kinh doanh thay đổi vào ngày mai.

Câu hỏi thường gặp

Các loại máy cắt laser chính được thảo luận trong bài viết là gì?

Các loại máy cắt laser chính được thảo luận bao gồm hệ thống cắt laser sợi, máy cắt laser CO2 và hệ thống lai laser plasma.

Hệ thống laser sợi khác gì với laser CO2?

Hệ thống laser sợi hiệu quả hơn, đặc biệt là cho chế biến kim loại, chuyển đổi điện thành ánh sáng với hiệu quả khoảng 30% và cung cấp thời gian cắt nhanh hơn. Laser CO2 phù hợp hơn với các vật liệu không kim loại và hỗn hợp và cần bảo trì thường xuyên.

Những vật liệu nào phù hợp nhất cho hệ thống laser lai?

Hệ thống laser lai cung cấp tính linh hoạt hoạt động, làm cho chúng phù hợp với các cửa hàng xử lý cả kim loại và phi kim loại, mặc dù chúng có thể không đạt được hiệu quả tương tự như các máy chuyên dụng được thiết kế cho một loại vật liệu.

Những yếu tố nào ảnh hưởng đến sự lựa chọn khí hỗ trợ trong cắt laser?

Sự lựa chọn khí hỗ trợ ảnh hưởng đến tốc độ cắt, chất lượng cạnh và chi phí hoạt động. Nitơ tạo ra các cạnh sạch cho hàn hoặc sơn, oxy tăng tốc cắt với oxy hóa bị bỏ lại, và không khí nén là một lựa chọn thay thế rẻ hơn với nhược điểm về chất lượng cạnh.

Làm thế nào tự động hóa cải thiện hiệu quả cắt laser?

Tự động hóa làm giảm chi phí lao động, tăng hiệu suất và duy trì sản lượng nhất quán thông qua các thành phần như hệ thống tải / thả và vận chuyển robot, cho phép sản xuất liên tục đặc biệt có giá trị trong sản xuất khối lượng lớn.