4 Methoden zur Maximierung der Effizienz beim Laserschneiden

4 Methoden zur Verbesserung der Effizienz des Laserschneidens und der Blechverwendung

Laserschneidmaschinen erfreuen sich aufgrund ihrer hohen Präzision, der guten Oberflächenqualität, des geringen Geräuschpegels und der reduzierten Vibrationen immer größerer Beliebtheit bei der Bearbeitung von Blechprodukten.

Allerdings hat das Laserschneiden auch einige Nachteile, wie z. B. die langsame Bearbeitungsgeschwindigkeit, die geringe Materialausnutzung und die hohen Gesamtbearbeitungskosten.

Die Laserschneidmaschine arbeitet nach dem berührungslosen Prinzip und benötigt keine spezielle Form, im Gegensatz zur konventionellen Mehrstationen-Stanzbearbeitung, die den Bearbeitungsumfang und die Bedingungen einschränkt. Die komplexe Form eines Produkts kann entsprechend den Designanforderungen geschnitten werden. Dadurch eignet sie sich für die Einzel- und Kleinserienfertigung und ermöglicht eine schnelle Erfüllung der individuellen Produktanforderungen der Kunden.

Bei der Bearbeitung dicker Bleche sind die Vorteile des Laserschneidens noch ausgeprägter. Die Schnittdicke von Stahlblechen kann mehr als 20 mm betragen, während Mehrstufenpressen nur 3 mm bis 8 mm bearbeiten können. Die Verwendung von Laserschneidmaschinen einen beweglichen Laserschneidkopf für die Bearbeitung, der einen längeren Hin- und Rückhub, aber eine geringere Bearbeitungsgeschwindigkeit und eine längere Gesamtbearbeitungszeit ermöglicht, wodurch er weniger effizient ist und eine höhere Hilfsgasdosierung erfordert. Dies führt zu wesentlich höheren Gesamtkosten für Laserschneiden im Vergleich zum Schlagen.

Verbesserung der Effizienz und des wirtschaftlichen Nutzens der Laserschneidmaschine beinhaltet die Verkürzung der Laserschneidzeit und die Verbesserung der Plattennutzungsrate. Dies erfordert nicht nur eine Konzentration auf die kürzeste Flugreise beim Laserschneiden, sondern auch auf Themen wie Bohren Zeit, Schnittpause und Nestbau.

Analyse

Schnittzeit

Die Laserschneidverfahren kann in zwei Teile unterteilt werden: den Schneidweg und den Weg des Materialabtrags oder der Trennung.

Der Schnittweg ist der effektive Arbeitsweg, und die verbrauchte Zeit wird als effektive Schnittzeit betrachtet. Andererseits ist der Leerhub der ungültige Weg, und die verbrauchte Zeit wird als ungültige Arbeitszeit betrachtet.

Bei einer einzelnen CNC-Laserschneidmaschine ist die effektive Schneidgeschwindigkeit bei Nutzung der maximalen Leistung für die Bearbeitung von Teilen festgelegt, wenn die Qualität gewährleistet ist.

Die Verbesserung der Schneideffizienz und die Verringerung der Zeit, die für das ungültige Schneiden aufgewendet wird, wird hauptsächlich durch die Verringerung der Länge des Schneidewegs erreicht. Darüber hinaus kann durch die Anpassung der Parameter des Schneidprozesses und die Wahl verschiedener Perforationsmethoden der Zeitaufwand für die Schnittbearbeitung ebenfalls reduziert werden.

So gehören beispielsweise beim Stanzen von Löchern Einstellungen wie der externe Lichtweg, die Strahlenbündelung und die vertikale Einstellung zu den Prozesseinstellungspausen.

Verwendung von Blechmaterial

Die Laserschneiden von Blechen Prozess ist in zwei Teile gegliedert: die Komponenten und die Reststoffe.

Die Werkstücke, die nach den Konstruktionsvorgaben geschnitten werden, sind die verwendbaren Teile, während der Rest unregelmäßig ist und normalerweise als Abfall betrachtet wird.

Daher ist die effektive Nutzungsrate des Lasers Schneidstoff wird wie folgt berechnet: (Fläche der Nutzteile / Gesamtfläche des Blechs) * 100%.

Um den Nutzungsgrad des Blechs zu verbessern, ist es notwendig, das Restmaterial nach dem Laserschneiden zu reduzieren.

Heutzutage können Laserschneidanlagen mit einer Optimierungsfunktion für die Verschachtelung ausgestattet werden, die die wichtigste Methode zur Verringerung der Schnittabstände und des Kantenabstands verschiedener Teile ist.

Man kann auch kleinere Rohmaterialplatten entsprechend der Werkstückgröße wählen oder Platten in Nicht-Standardgrößen auf der Grundlage der tatsächlichen Größe des Teils herstellen, um die tatsächliche Nutzung der Platte zu verbessern.

Lösung

Die Offline-Programmiersoftware der Laserschneidmaschine wird zur Optimierung des Blechmaterials und der Prozesseinstellungen verwendet, was zu einer verbesserten Auslastung und Schneideffizienz führt.

Im Wesentlichen werden die folgenden Maßnahmen ergriffen:

Bei der Verschachtelung sind die Leihkante und die gemeinsame Kante zu verwenden

Teile mit regelmäßigen Formen verwenden beim Verschachteln die Leihkante und die gemeinsame Kante.

Beim Schneiden (siehe Abbildung 1) wird eine Kante der beiden Teile als gemeinsame Kante verwendet, was den Schneideweg erheblich verkürzt und die Schneidzeit reduziert.

Gemeinsame Schneidefälle

Abb.1 Gemeinsame Schneidefälle

Es ist nicht möglich, dass sich alle Teile eine Kante auf einem einzigen Feinblech. Es wird im Allgemeinen empfohlen, 2 bis 4 Teile als Gruppe zu verwenden, um den Rand zu teilen.

Wenn alle Teile eine gemeinsame Kante haben, kann dies zu Instabilität auf der Werkbank führen. Außerdem kann die Bearbeitung an der Kante der fertigen Teile während des Schneidprozesses den Schneidkopf beeinträchtigen und beschädigen, da die fertigen Teile nach oben gedreht werden.

Um die Präzision des fertigen Teils zu verbessern, kann beim Schneiden mit einer gemeinsamen Kante die Brückenmethode angewendet werden. Dabei werden präzise Mikroverbindungen zwischen den Teilen in der Verschachtelung hergestellt (siehe Abbildung 2), wobei der Abstand dem Durchmesser des Laserspots entspricht.

Die Mikroverbindung

Abb.2 Die Mikroverbindung

Die Statistik zeigt, dass durch die Einführung des Schneidens mit geteilter Kante der tatsächliche Schneidweg um 30% reduziert und die Materialausnutzung um 8% erhöht werden kann.

Hub des Schneidkopfes reduzieren

In der Regel hebt die Maschine nach dem Schneiden einer Kontur bis zu einer bestimmten Höhe an und fährt dann zum Einstechen und Schneiden zur nächsten Konturposition.

Dies geschieht, um Kollisionen zwischen dem Schneidkopf und dem zu schneidenden Teil zu vermeiden, wenn man vom aktuellen Profil zum nächsten Schneidprofil wechselt.

Wenn jedoch die Schneidbahn des Schneidkopfes optimiert oder die Mikroverbindungskontur verwendet wird, kann die Hubbewegung des Schneidkopfes eliminiert werden, wodurch die Effizienz des Laserschneiders verbessert wird.

Vor und nach der Optimierung der Hubbewegung des Schneidkopfes

Abb.3 Vor und nach der Optimierung der Hubbewegung des Schneidkopfs (die gestrichelte Linie ist der Bewegungspfad des Schneidkopfs)

Abbildung 3a veranschaulicht die Hubbewegung des Schneidkopfs.

Abbildung 3b zeigt, dass der Schneidkopf nach der Optimierung und Einstellung in der Programmiersoftware nicht abhebt und direkt zur nächsten Konturschnittposition fährt.

Es ist wichtig zu beachten, dass nach Anwendung dieser Optimierungsmethode die Bewegungsbahn des Schneidkopfes beachtet werden muss, da er nicht über die fertige Kontur fahren kann, wie in Abbildung 3 gezeigt.

Traditioneller Laserschneideweg

Abb.4 Traditioneller Laserschneidpfad

Optimierter Schneideweg des Laserkopfes

Abb.5 Optimiert Laserkopf Schneidpfad

Optimieren Sie den Schneidweg beim Bohren von Löchern

Vor dem Laserlochschneiden muss zunächst ein Loch in die Platte gebohrt werden.

Sobald das Material einem kontinuierlichen Laser ausgesetzt wird, bildet sich in der Mitte eine Grube, und das geschmolzene Material wird durch den Arbeitsluftstrom zusammen mit dem Laserstrahl entfernt, so dass ein Loch entsteht.

Dieses Loch ist vergleichbar mit einem Gewindeloch, das durch Gewindeschneiden entsteht.

Der Laserstrahl wird zu Beginn der Bearbeitung zum Konturschneiden eingesetzt.

In der Regel verläuft die Flugbahn des Laserstrahls senkrecht zur Tangentenrichtung der Schnittkontur des bearbeiteten Teils.

Viele Faktoren wirken sich auf die Qualität des Laserbohrens aus, und die Optimierung der Bearbeitungstechnologie erfordert das Verständnis und die Analyse der Bohrparameter auf der Grundlage des Prinzips und der Eigenschaften des Bohrens.

Für unterschiedliche Teilekonturen sollten unterschiedliche Einstich- und Bearbeitungstechniken verwendet werden.

Der Einstechmodus der Laserschneidmaschine besteht hauptsächlich aus den folgenden drei Arten:

(1) Kein Durchstechen (für dünne Platten unter 1 mm)

(2) Beim regulären Einstechen, das im Impulsmodus erfolgt, wird ein gepulster Laser mit hoher Spitzenleistung verwendet, um eine kleine Menge Material zu schmelzen oder zu verdampfen. Jeder Lichtimpuls erzeugt nur kleine Spritzpartikel, die im Laufe der Zeit allmählich vertieft werden, so dass es mehrere Sekunden dauert, um ein Loch zu stechen. Grobblech.

Der Vorteil ist, dass die Qualität des Einstechens hoch ist und die Schnittqualität gewährleistet ist.

Der Nachteil ist, dass es sehr lange dauert, eine gewisse Erfahrung bei der Fehlersuche erfordert und die Lochstechzeit mit der Blechdicke zunimmt.

(3) Schnelles Durchstechen, auch bekannt als Sprenglochung.

Das Material bildet nach kontinuierlicher Laserbestrahlung eine Vertiefung in der Mitte.

Der Vorteil ist, dass die Durchstechzeit kurz ist.

Der Nachteil ist, dass der Einstich groß ist und bei falscher Positionseinstellung die Kontur und damit die Schnittqualität beeinträchtigt werden kann.

Die Durchdringungszeit beträgt weniger als 1 Sekunde.

Für dicke PlattenschneidenBesonders beim Schneiden großer Konturen, wie z.B. bei Kohlenstoffstahlblechen über 4 mm mit einem Durchmesser von mehr als 10 mm, wird empfohlen, das Schnellstechen anstelle des normalen Lochstechens zu verwenden.

Vor der Einstellung des Schnellstanzens muss jedoch die Länge der Schnittlinie richtig eingestellt werden (Schnellstanzlöcher haben große Öffnungen und raue Oberflächen, die längere Anschnittlinien erfordern, um eine gute Schnittqualität zu gewährleisten).

Art der Perforation

Abb.6 Weg der Perforation

Optimierung des Plattenmaterials, Reduzierung des Plattenabfalls

Aufgrund der Anforderungen des Prozesses bleiben einige Teile im Nesting-Bereich normalerweise unbearbeitet, wie z. B. der Abstand zwischen den Teilen oder der Abstand zur Außenkontur der Platte. Um die Ausnutzung der Platte zu optimieren, kann es sinnvoll sein, die Abstände zu verringern oder eine gemeinsame Kante zu verwenden.

Schlussfolgerung

In diesem Blogbeitrag werden vier Methoden zur Verkürzung der Laserschneidzeit und zur Verbesserung der Blechausnutzung zusammengefasst. Zu diesen Methoden gehören der Einsatz des gemeinsamen Kantenschneidens, die Optimierung des Blechmaterials, die Reduzierung der Hubbewegung des Schneidkopfs und die Auswahl der geeigneten Einstechmethode. Die umfassende Anwendung dieser Methoden kann zu einer verbesserten Arbeitseffizienz, weniger Abfall und besseren wirtschaftlichen Ergebnissen führen, wie die praktische Erfahrung zeigt.

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Shane
Autor

Shane

Gründerin von MachineMFG

Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.

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