Różnice konstrukcyjne między systemem lustrzanym a systemem cięcia liniowego

W dziedzinie obróbki laserowej systemy cięcia laserowego są głównie podzielone na systemy skanujące galwanoskopowe i systemy cięcia o ruchu liniowym. Wykazują one istotne różnice w zakresie projektowania konstrukcji, mechanizmów ruchu oraz scenariuszy zastosowań. Zrozumienie ich cech konstrukcyjnych ma kluczowe znaczenie przy doborze urządzeń i optymalizacji procesów.

1. Konstrukcja systemów skanujących galwanoskopowych

System skanujący galwanoskopowy wykorzystuje szybkoobrotowe lustra do kontrolowania ścieżki skanowania wiązki laserowej. Główne komponenty obejmują:

Źródło Laserowe
Laser emituje wiązkę, która jest kolimowana w celu utworzenia światła równoległego, zapewniając stabilne źródło do skanowania.

Jednostka skanująca Galvo
System wykorzystuje dwa prostopadłe szybkie lustra (galwo X i Y) do kontrolowania poziomego i pionowego odchylenia wiązki laserowej. Lustra galwanometryczne są napędzane szybkimi silnikami i wyposażone w czujniki umożliwiające precyzyjne pozycjonowanie kątowe.

Optyka skupiająca
Odchylona wiązka laserowa jest skupiana na powierzchni przedmiotu obrabianego za pomocą soczewki skupiającej lub soczewki F-theta, zapewniając stałą wielkość plamki i gęstość energii.

System sterowania
Sterownik galwo generuje sygnały sterujące na podstawie ścieżki cięcia, umożliwiając szybkie skanowanie wiązką. Ponieważ cięcie odbywa się poprzez odchylenie wiązki, ruch mechaniczny w systemie galwo jest minimalny, co pozwala na szybką reakcję.

Cechy strukturalne

Kompaktowa konstrukcja, odpowiednia dla małych i średnich obszarów roboczych.

Wysoka prędkość skanowania, zapewniająca efektywną obróbkę.

Dokładność zależy od precyzji kąta galwo oraz jakości optycznego skupienia.

2. Struktura systemów cięcia z ruchem liniowym

Systemy cięcia ruchu liniowego realizują cięcie poprzez przesuwanie głowicy laserowej lub przedmiotu wzdłuż prowadnic mechanicznych. Główne komponenty obejmują:

Źródło Laserowe
Promień laserowy jest dostarczany do głowicy cięcia za pośrednictwem optyki światłowodowej lub przestrzeni swobodnej.

Mechanizm ruchu liniowego
Głowica laserowa lub przedmiot przesuwa się wzdłuż prowadnic liniowych X i Y. Prowadnice zazwyczaj współpracują z układami napędowymi śrubowymi lub zębatymi, napędzanymi silnikami serwo zapewniającymi precyzyjne pozycjonowanie i stabilne cięcie.

Głowica cięcia skupiająca
Promień laserowy jest skupiany na powierzchni materiału za pomocą soczewki umieszczonej w głowicy cięcia. Głowica porusza się mechanicznie wzdłuż zaplanowanej trajektorii, umożliwiając cięcie materiału.

System sterowania
Kontroler CNC zarządza planowaniem trasy i synchronicznym sterowaniem ruchem. Inercja mechaniczna jest znaczna, a przyspieszenie/hamowanie ograniczone przez projekt konstrukcyjny.

Cechy strukturalne

Odpowiedni do dużych obszarów roboczych i cięcia grubych materiałów.

Długość ścieżki cięcia nie jest ograniczona przez zakres skanowania optycznego.

Struktura mechaniczna jest złożona, objętość systemu duża, a prędkość ograniczona przez bezwładność.

3. Kluczowe różnice konstrukcyjne

Główne różnice konstrukcyjne między systemami galwanometrycznymi a systemami cięcia z ruchem liniowym leżą w mechanizmach ruchu i obciążeniu mechanicznym:

Mechanizm ruchu

System galwanometryczny: Cięcie odbywa się poprzez odchylenie wiązki lasera, przy minimalnym ruchu mechanicznym.

System liniowy: Cięcie odbywa się poprzez przesuwanie głowicy laserowej lub przedmiotu wzdłuż prowadnic, z dużym ruchem mechanicznym.

Bezwładność mechaniczna

System galwanometryczny: Niska bezwładność, szybka reakcja.

System liniowy: Wysoka bezwładność, przyspieszenie i hamowanie ograniczone przez strukturę mechaniczną.

Konstrukcja optyczna

System galwanometryczny: Oparowany na szybkich zwierciadłach i soczewkach skupiających; ścieżka optyczna jest stała.

System liniowy: Ścieżka optyczna jest względnie stała; głowica laserowa przesuwa się mechanicznie, aby objąć całą strefę cięcia.

Scenariusze zastosowań

System galwanometryczny: Nadaje się do cienkich materiałów, małych powierzchni roboczych oraz precyzyjnego cięcia.

System liniowy: Nadaje się do grubszych materiałów i dużych powierzchni roboczych; dokładność zależy od prowadnic i systemów napędowych.

Systemy skanujące galwanometryczne i systemy cięcia z ruchem liniowym różnią się podstawowo pod względem konstrukcji. Systemy galwanometryczne wykorzystują ugięcie wiązki jako główny mechanizm ruchu, co czyni je idealnym wyborem do szybkiego i precyzyjnego cięcia. Systemy o ruchu liniowym opierają się na prowadzeniu mechanicznym, są odpowiednie do cięcia na dużych powierzchniach i grubyh materiałach. Zrozumienie tych różnic konstrukcyjnych jest kluczowe przy doborze odpowiedniego sprzętu do cięcia laserowego oraz optymalizacji procesów technologicznych.