רכיבים ועקרונות עבודה שלמכונת חיתוך לייזר

מכונת חיתוך לייזר מורכבת ממשדר לייזר, ראש חיתוך, רכיב שידור קרן, שולחן עבודה לכלי מכונה, מערכת CNC, מחשב (חומרה, תוכנה), מצנן, בלון גז מגן, אספן אבק, מייבש אוויר ורכיבים אחרים.

1. מחולל לייזר מכשיר המייצר מקור אור לייזר. לצורך חיתוך בלייזר, למעט מקרים בודדים בהם נעשה שימוש בלייזרי YAG מוצקים, רובם משתמשים בלייזרי גז CO2 בעלי יעילות המרה אלקטרו-אופטית גבוהה והספק יציאה גבוה. מכיוון שלחיתוך בלייזר יש דרישות גבוהות מאוד לאיכות הקרן, לא כל הלייזרים ניתנים לשימוש לחיתוך.

2. ראש החיתוך כולל בעיקר חלקים כגון זרבובית, עדשת מיקוד ומערכת מעקב מיקוד. התקן הנעת ראש החיתוך משמש להנעת ראש החיתוך לאורך ציר Z בהתאם לתוכנית. הוא מורכב ממנוע סרוו וחלקי תמסורת כגון מוטות בורג או גלגלי שיניים.

(1) זרבובית: ישנם שלושה סוגים עיקריים של זרבובית: מקבילה, מתכנסת וחרוט.

(2) עדשת מיקוד: כדי להשתמש באנרגיה של קרן הלייזר לחיתוך, הקרן המקורית הנפלטת מהלייזר חייבת להיות ממוקדת על ידי העדשה כדי ליצור נקודת צפיפות אנרגיה גבוהה. עדשות בעלות מיקוד בינוני וארוך מתאימות לחיתוך פלטות עבות ויש להן דרישות נמוכות ליציבות המרווח של מערכת המעקב. עדשות בעלות מיקוד קצר מתאימות רק לחיתוך פלטות דקות מתחת ל-D3. לעדשות בעלות מיקוד קצר יש דרישות מחמירות ליציבות המרווח של מערכת המעקב, אך הן יכולות להפחית במידה ניכרת את דרישות הספק המוצא של הלייזר.

(3) מערכת מעקב: מערכת מעקב המיקוד של מכונת חיתוך לייזר מורכבת בדרך כלל מראש חיתוך מיקוד ומערכת חיישני מעקב. ראש החיתוך כולל חלקי מיקוד מוליך אור, קירור מים, ניפוח אוויר וחלקי כוונון מכני. החיישן מורכב מרכיב חיישן וחלק בקרת הגברה. בהתאם לרכיבי החיישן השונים, מערכת המעקב שונה לחלוטין. כאן, ישנן בעיקר שתי צורות של מערכות מעקב. האחת היא מערכת מעקב חיישנים קיבולית, המכונה גם מערכת מעקב ללא מגע. השנייה היא מערכת מעקב חיישנים אינדוקטיבית, המכונה גם מערכת מעקב מגע.

3. נתיב אור חיצוני של רכיב העברת הקרן: מראה שבירה, המשמשת להכוונת הלייזר בכיוון הנדרש. על מנת למנוע תקלה בנתיב הקרן, יש להגן על כל המראות בכיסוי מגן ולהכניס גז מגן נקי בלחץ חיובי כדי להגן על העדשה מפני זיהום. סט של עדשות בעלות ביצועים טובים ימקד קרן ללא זווית סטייה לנקודה קטנה לאין שיעור. בדרך כלל, משתמשים בעדשה באורך מוקד של 5.0 אינץ'. עדשה בגודל 7.5 אינץ' משמשת רק לחומרים בעובי של מעל 12 מ"מ.

4. חלק מארח של שולחן עבודה של כלי מכונה: חלק כלי המכונה של מכונת חיתוך הלייזר, החלק המכני שמממש את תנועת צירי X, Y ו-Z, כולל משטח העבודה לחיתוך.

5. מערכת CNC מערכת ה-CNC שולטת בכלי המכונה כדי לממש את תנועת צירי X, Y ו-Z, וגם שולטת בהספק המוצא של הלייזר.

6. מערכת קירור: משמש לקירור מחולל הלייזר. הלייזר הוא מכשיר הממיר אנרגיה חשמלית לאנרגיית אור. לדוגמה, שיעור ההמרה של לייזר גז CO2 הוא בדרך כלל 20%, והאנרגיה הנותרת מומרת לחום. מי הקירור מסירים את החום העודף כדי לשמור על מחולל הלייזר פועל כרגיל. המצנן מקרר גם את המשקף ואת עדשת המיקוד של הנתיב האופטי החיצוני של המכונה כדי להבטיח איכות העברת קרן יציבה ולמנוע ביעילות עיוות או התפוצצות של העדשה עקב טמפרטורה מוגזמת.

7. בלוני גז בלוני גז כוללים בלוני גז לאמצעי עבודה של מכונת חיתוך לייזר ובלוני גז עזר, המשמשים להשלמת הגז התעשייתי של תנודת לייזר ולאספקת גז עזר לראש החיתוך.

8. מערכת להסרת אבק מחלצת את העשן והאבק הנוצרים במהלך העיבוד ומסננת אותם כדי להבטיח שפליטת גזי הפליטה תעמוד בתקני הגנת הסביבה.

9. מייבשי קירור אוויר ומסננים משמשים לאספקת אוויר נקי ויבש לגנרטור הלייזר ולנתיב הקרן כדי לשמור על הנתיב והמחזיר אור פועלים כרגיל.