Sự khác biệt về cấu trúc giữa hệ thống gương và hệ thống cắt tuyến tính

Trong lĩnh vực gia công laser, các hệ thống cắt laser chủ yếu được chia thành các hệ thống quét galvo và các hệ thống cắt chuyển động tuyến tính. Chúng thể hiện sự khác biệt đáng kể về thiết kế cấu trúc, cơ chế chuyển động và các tình huống áp dụng. Hiểu rõ các đặc điểm cấu trúc là rất quan trọng đối với việc lựa chọn thiết bị và tối ưu hóa quy trình.

1. Cấu trúc của Hệ thống Quét Galvo

Một hệ thống quét galvo sử dụng các gương tốc độ cao để điều khiển đường quét của tia laser. Các thành phần chính bao gồm:

Nguồn laser
Tia laser phát ra một chùm tia được định hướng để tạo thành ánh sáng song song, cung cấp nguồn ổn định cho quá trình quét.

Đơn vị quét Galvo
Hệ thống sử dụng hai gương tốc độ cao vuông góc với nhau (galvo X và Y) để điều khiển độ lệch ngang và dọc của chùm tia laser. Các gương galvo được dẫn động bởi động cơ tốc độ cao và được trang bị cảm biến để định vị góc chính xác.

Quang học tập trung
Chùm tia laser bị lệch được tập trung lên bề mặt vật gia công thông qua thấu kính hội tụ hoặc thấu kính F-theta, đảm bảo kích thước điểm chiếu và mật độ năng lượng ổn định.

Hệ thống điều khiển
Bộ điều khiển galvo tạo ra các tín hiệu điều khiển dựa trên đường cắt để đạt được quá trình quét tia tốc độ cao. Vì việc cắt được thực hiện thông qua sự lệch tia, nên chuyển động cơ khí trong hệ thống galvo là tối thiểu, cho phép phản ứng nhanh chóng.

Đặc điểm cấu trúc

Kích thước nhỏ gọn, phù hợp với các khu vực làm việc từ nhỏ đến trung bình.

Tốc độ quét cao, đảm bảo hiệu quả xử lý.

Độ chính xác phụ thuộc vào độ chính xác góc của galvo và chất lượng tập trung quang học.

2. Cấu trúc của Hệ thống cắt chuyển động tuyến tính

Các hệ thống cắt chuyển động tuyến tính thực hiện việc cắt bằng cách di chuyển đầu laser hoặc vật liệu dọc theo các hướng dẫn cơ học.

Nguồn laser
Tia laser được truyền đến đầu cắt thông qua sợi quang hoặc quang học không gian tự do.

Cơ chế Chuyển động Tuyến tính
Đầu laser hoặc vật liệu di chuyển dọc theo các hướng dẫn tuyến tính X và Y. Các hướng dẫn thường hoạt động với hệ thống truyền động vít hoặc bánh răng, được điều khiển bởi động cơ servo để định vị chính xác và cắt ổn định.

Đầu Cắt Tập Trung
Tia laser được tập trung lên bề mặt vật liệu thông qua một thấu kính trong đầu cắt. Đầu laser di chuyển cơ học dọc theo quỹ đạo đã lên kế hoạch để cắt vật liệu.

Hệ thống điều khiển
Bộ điều khiển CNC quản lý việc lập kế hoạch đường đi và điều khiển chuyển động đồng bộ. Quán tính cơ học đáng kể, và gia tốc/hãm tốc bị giới hạn bởi thiết kế kết cấu.

Đặc điểm cấu trúc

Phù hợp cho các khu vực làm việc lớn và cắt vật liệu dày.

Chiều dài đường cắt không bị giới hạn bởi phạm vi quét quang học.

Cấu trúc cơ học phức tạp, thể tích hệ thống lớn và tốc độ bị giới hạn bởi quán tính.

3. Những khác biệt chính về cấu trúc

Những khác biệt cấu trúc chính giữa các hệ thống quét galvo và hệ thống cắt chuyển động tuyến tính nằm ở cơ chế chuyển động và tải cơ học:

Cơ chế chuyển động

Hệ thống Galvo: Cắt bằng cách làm lệch chùm tia laser, với chuyển động cơ học tối thiểu.

Hệ thống tuyến tính: Cắt bằng cách di chuyển đầu laser hoặc phôi theo các thanh dẫn, với chuyển động cơ học đáng kể.

Quán tính cơ học

Hệ thống Galvo: Quán tính thấp, phản ứng nhanh.

Hệ thống tuyến tính: Quán tính cao, khả năng tăng tốc và giảm tốc bị giới hạn bởi cấu trúc cơ học.

Thiết kế quang học

Hệ thống Galvo: Dựa vào các gương tốc độ cao và thấu kính tập trung; đường truyền quang cố định.

Hệ thống tuyến tính: Quãng đường quang tương đối cố định; đầu laser di chuyển cơ học để bao phủ khu vực cắt.

Các kịch bản ứng dụng

Hệ thống galvo: Phù hợp với vật liệu mỏng, khu vực làm việc nhỏ và cắt độ chính xác cao.

Hệ thống tuyến tính: Phù hợp với vật liệu dày và khu vực làm việc lớn; độ chính xác phụ thuộc vào thanh dẫn và hệ thống truyền động.

Các hệ thống quét galvo và hệ thống cắt chuyển động tuyến tính khác nhau về cơ bản trong thiết kế cấu trúc. Hệ thống galvo sử dụng cơ chế lệch tia làm cơ chế chuyển động chính, khiến chúng lý tưởng cho việc cắt tốc độ cao, độ chính xác cao. Các hệ thống chuyển động tuyến tính dựa vào các thanh dẫn cơ học, phù hợp cho việc cắt diện tích lớn và vật liệu dày. Việc hiểu rõ những khác biệt cấu trúc này là cần thiết để lựa chọn thiết bị cắt laser phù hợp và tối ưu hóa quy trình xử lý.