Các thành phần và nguyên lý hoạt động củamáy cắt laser

Máy cắt laser bao gồm bộ phát laser, đầu cắt, bộ phận truyền tia, bàn làm việc của máy công cụ, hệ thống CNC, máy tính (phần cứng, phần mềm), bộ làm mát, bình khí bảo vệ, bộ thu bụi, máy sấy khí và các bộ phận khác.

1. Máy phát laser: Thiết bị tạo ra nguồn sáng laser. Để phục vụ mục đích cắt laser, ngoại trừ một số trường hợp sử dụng laser rắn YAG, hầu hết đều sử dụng laser khí CO2 với hiệu suất chuyển đổi điện quang cao và công suất đầu ra lớn. Vì cắt laser đòi hỏi chất lượng chùm tia rất cao, không phải tất cả các loại laser đều có thể được sử dụng để cắt.

2. Đầu cắt chủ yếu bao gồm các bộ phận như vòi phun, thấu kính hội tụ và hệ thống theo dõi tiêu cự. Thiết bị truyền động đầu cắt được sử dụng để điều khiển đầu cắt di chuyển dọc theo trục Z theo chương trình. Nó bao gồm một động cơ servo và các bộ phận truyền động như thanh vít hoặc bánh răng.

(1) Vòi phun: Có ba loại vòi phun chính: song song, hội tụ và hình nón.

(2) Thấu kính hội tụ: Để sử dụng năng lượng của chùm tia laser để cắt, chùm tia ban đầu do laser phát ra phải được hội tụ bởi thấu kính để tạo thành một điểm có mật độ năng lượng cao. Thấu kính tiêu cự trung bình và dài phù hợp để cắt tấm dày và có yêu cầu thấp về độ ổn định khoảng cách của hệ thống theo dõi. Thấu kính tiêu cự ngắn chỉ phù hợp để cắt tấm mỏng dưới D3. Tiêu cự ngắn có yêu cầu nghiêm ngặt về độ ổn định khoảng cách của hệ thống theo dõi, nhưng nó có thể giảm đáng kể yêu cầu về công suất đầu ra của laser.

(3) Hệ thống theo dõi: Hệ thống theo dõi lấy nét của máy cắt laser thường bao gồm đầu cắt lấy nét và hệ thống cảm biến theo dõi. Đầu cắt bao gồm các bộ phận lấy nét dẫn sáng, làm mát bằng nước, thổi khí và điều chỉnh cơ khí. Cảm biến bao gồm phần tử cảm biến và bộ phận điều khiển khuếch đại. Tùy thuộc vào các phần tử cảm biến khác nhau, hệ thống theo dõi sẽ hoàn toàn khác nhau. Ở đây, chủ yếu có hai dạng hệ thống theo dõi. Một là hệ thống theo dõi cảm biến điện dung, còn được gọi là hệ thống theo dõi không tiếp xúc. Dạng còn lại là hệ thống theo dõi cảm biến điện cảm, còn được gọi là hệ thống theo dõi tiếp xúc.

3. Đường dẫn ánh sáng bên ngoài của bộ phận truyền tia: một gương khúc xạ, được sử dụng để dẫn hướng tia laser theo hướng cần thiết. Để ngăn ngừa sự cố trong đường dẫn tia, tất cả các gương phải được bảo vệ bằng một lớp vỏ bảo vệ và một loại khí bảo vệ áp suất dương sạch được đưa vào để bảo vệ thấu kính khỏi bị nhiễm bẩn. Một bộ thấu kính hiệu suất tốt sẽ hội tụ một chùm tia không có góc phân kỳ thành một điểm cực nhỏ. Thông thường, thấu kính có tiêu cự 5,0 inch được sử dụng. Thấu kính 7,5 inch chỉ được sử dụng cho các vật liệu dày >12mm.

4. Bàn làm việc máy công cụ - Bộ phận máy chính: Bộ phận máy công cụ của máy cắt laser, bộ phận cơ khí thực hiện chuyển động theo các trục X, Y và Z, bao gồm cả bệ làm việc cắt.

5. Hệ thống CNC Hệ thống CNC điều khiển máy công cụ để thực hiện chuyển động theo các trục X, Y và Z, đồng thời điều khiển công suất đầu ra của laser.

6. Hệ thống làm mát (Máy làm lạnh): được sử dụng để làm mát máy phát laser. Laser là thiết bị chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng ánh sáng. Ví dụ, tỷ lệ chuyển đổi của laser khí CO2 thường là 20%, phần năng lượng còn lại được chuyển hóa thành nhiệt. Nước làm mát sẽ loại bỏ nhiệt lượng dư thừa để giữ cho máy phát laser hoạt động bình thường. Máy làm lạnh cũng làm mát gương phản xạ và thấu kính hội tụ của đường dẫn quang học bên ngoài của máy công cụ để đảm bảo chất lượng truyền tia ổn định và ngăn ngừa hiệu quả hiện tượng biến dạng hoặc vỡ thấu kính do nhiệt độ quá cao.

7. Bình khí Bình khí bao gồm bình khí môi chất làm việc của máy cắt laser và bình khí phụ trợ, được sử dụng để bổ sung khí công nghiệp cho dao động laser và cung cấp khí phụ trợ cho đầu cắt.

8. Hệ thống hút bụi sẽ thu gom khói và bụi sinh ra trong quá trình gia công, đồng thời lọc chúng để đảm bảo khí thải đáp ứng các tiêu chuẩn bảo vệ môi trường.

9. Máy sấy và lọc khí làm mát được sử dụng để cung cấp không khí khô sạch cho máy phát laser và đường dẫn tia laser nhằm đảm bảo đường dẫn và gương phản xạ hoạt động bình thường.