الاختلافات الهيكلية بين نظام المرآة ونظام القطع الخطي

في مجال المعالجة بالليزر، تُقسم أنظمة قطع الليزر بشكل رئيسي إلى أنظمة مسح جلفانومترية وأنظمة قطع بحركة خطية. وتظهر هذه الأنظمة اختلافات كبيرة في التصميم الهيكلي وآليات الحركة والتطبيقات المناسبة. وفهم خصائصها الهيكلية أمر بالغ الأهمية لاختيار المعدات وتحسين العمليات.

1. هيكل أنظمة المسح الجلفانومترية

تستخدم أنظمة المسح الجلفانومترية مرآة عالية السرعة للتحكم في مسار مسح شعاع الليزر. وتشمل المكونات الرئيسية ما يلي:

مصدر الليزر
ينبثق الليزر بحزمة يتم توجيهها لتشكل ضوءًا متوازيًا، مما يوفر مصدرًا مستقرًا للمسح.

وحدة مسح جالفو
يستخدم النظام مرآتين سريعتين عاليتي السرعة ومتعامدتين (جالفو X وY) للتحكم في الانحراف الأفقي والعمودي لحزمة الليزر. وتُدار مرآة الجالفو بواسطة محركات عالية السرعة ومزودة بأجهزة استشعار لموقع الزاوية الدقيق.

عناصر بصرية للتركيز
تتم تركيز حزمة الليزر المنحرفة على سطح القطعة من خلال عدسة تركيز أو عدسة F-theta، مما يضمن حجم بقعة ثابت وكثافة طاقة متسقة.

نظام التحكم
يولد وحدة تحكم الجالفو إشارات تشغيل بناءً على مسار القص لتحقيق مسح سريع للحزمة. وبما أن القص يتم من خلال انحراف الحزمة، فإن الحركة الميكانيكية في نظام الجالفو تكون ضئيلة، مما يسمح باستجابة سريعة.

الخصائص الهيكلية

حجم صغير، مناسب للمساحات الصغيرة والمتوسطة.

سرعة مسح عالية، تضمن معالجة فعالة.

تعتمد الدقة على دقة زاوية الجالفو وجودة التركيز البصري.

٢. هيكل أنظمة قطع الحركة الخطية

تُحقِق أنظمة القطع بالحركة الخطية القطع من خلال تحريك رأس الليزر أو القطعة العمل على طول أدلة ميكانيكية. وتشمل المكونات الرئيسية ما يلي:

مصدر الليزر
يتم توجيه شعاع الليزر إلى رأس القطع عبر ألياف بصرية أو عن طريق الفضاء الحر.

آلية الحركة الخطية
يتحرك رأس الليزر أو قطعة العمل على طول الأدلة الخطية X وY. وعادةً ما تعمل هذه الأدلة مع أنظمة نقل حركة باستخدام المسمار أو التروس، ويتم تشغيلها بواسطة محركات مؤازرة لتحقيق تحديد دقيق للموقع وقطع مستقر.

رأس القطع البؤري
يتم تركيز شعاع الليزر على سطح المادة من خلال عدسة في رأس القطع. ويتحرك رأس الليزر ميكانيكيًا على طول المسار المخطط له لقطع المادة.

نظام التحكم
يتحكم وحدة تحكم رقمية (CNC) في تخطيط المسار والتحكم المتزامن في الحركة. تكون القصور الذاتي الميكانيكي كبيرًا، وتكون التسارع/التباطؤ محدودًا بتصميم الهيكل.

الخصائص الهيكلية

مناسب للمساحات الكبيرة ولقطع المواد السميكة.

طول مسار القطع غير محدود بنطاق المسح الضوئي البصري.

الهيكل الميكانيكي معقد، وحجم النظام كبير، والسرعة مقيدة بالقصور الذاتي.

3. الفروق الهيكلية الرئيسية

تتمثل الفروق الهيكلية الأساسية بين أنظمة المسح الجلفانومترية وأنظمة القطع الخطية في آليات الحركة والحمل الميكانيكي:

آلية الحركة

النظام الجلفانومتري: يتم القَطْع من خلال انحراف شعاع الليزر، مع وجود حركة ميكانيكية ضئيلة جدًا.

النظام الخطي: يتم القَطْع من خلال تحريك رأس الليزر أو القطعة العاملة على طول القضبان التوجيهية، مع وجود حركة ميكانيكية كبيرة.

القصور الذاتي الميكانيكي

النظام الجلفانومتري: قصور ذاتي منخفض، واستجابة سريعة.

النظام الخطي: قصور ذاتي مرتفع، وتكون التسارعات والتباطؤات محدودة بالهيكل الميكانيكي.

التصميم البصري

النظام الجلفانومتري: يعتمد على مرايا عالية السرعة وعدسات تركيز؛ حيث يكون مسار الضوء ثابتًا.

النظام الخطي: المسار البصري نسبيًا ثابتًا؛ وتحرك الرأس الليزري ميكانيكيًا لتغطية منطقة القطع.

سيناريوهات التطبيق

النظام الجلفو: مناسب للمواد الرقيقة ومناطق العمل الصغيرة والقطع عالي الدقة.

النظام الخطي: مناسب للمواد السميكة ومناطق العمل الكبيرة؛ وتعتمد الدقة على السكك التガイドية ونُظُم النقل.

تختلف نُظُم المسح الجلفو والنُظُم الخاملة للحركة الخطية جوهريًا في التصميم الهيكلي. تستخدم الأنظمة الجلفو انحراف الشع beam كآلية الحركة الرئيسية، مما يجعلها مثالية للقطع عالي السرعة والدقة. تعتمد الأنظمة الحركية الخطية على أدلة ميكانيكية، وهي مناسبة للقطع في مناطق واسعة وعلى مواد سميكة. إن فهم هذه الاختلافات الهيكلية أمر أساسي لاختيار المعدات المناسبة للقطع بالليزر وتحسين سير العمل في المعالجة.