Fehlersuche beim Laserschneiden gerader Rohre: Experten-Tipps | MachineMFG

Fehlersuche beim Laserschneiden gerader Rohre: Experten-Tipps

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Verglichen mit dem traditionellen Stanzen und der anschließenden Bearbeitung hat das Laserschneiden von geraden Rohren offensichtliche Vorteile bei der Produktionseffizienz und den Arbeitskosten.

Sie kann die einmalige Verarbeitung von Teilen vom Rohmaterial bis zum fertigen Produkt realisieren.

Die hohe Integration der Verarbeitungsprozesse kann die Probleme der hohen Arbeits-, Logistik- und Lagerkosten bei der herkömmlichen Verarbeitung in mehreren Prozessen erheblich verringern.

Darüber hinaus kann die vollständige Automatisierung des Verarbeitungsprozesses die Konsistenz der Teile für das anschließende automatische Schweißen bei der Montage usw. erheblich verbessern.

Früher wurden die meisten Ausrüstungen aufgrund des späten Starts inländischer Unternehmen importiert.

In den letzten Jahren hat sich mit der Verbesserung des technischen Niveaus auch die gerade Röhrenlaser Die Ausrüstung wurde weitgehend lokalisiert.

Mit der kontinuierlichen Entwicklung der inländischen verwandten Bereichen in den letzten Jahren, die Funktionen der verschiedenen inländischen Ausrüstung wurden kontinuierlich verbessert, und der Preis hat sich von Jahr zu Jahr, die erheblich erhöht die Popularität der geraden Rohr Laser Ausrüstung.

Prozess-Diskussion

Obwohl das gerade Rohr Laserschneiden hat verschiedene Vorteile im Vergleich zu den traditionellen Bearbeitungsmethoden. Aufgrund der unterschiedlichen Bearbeitungsmethoden unterscheiden sich der Bearbeitungsprozess und einige Details der fertigen Teile leicht von der traditionellen mechanischen Bearbeitung, was eine gezielte Identifizierung erfordert.

In Kombination mit unseren aktuellen Betriebsabläufen und Verbesserungsmöglichkeiten vor Ort werden die folgenden drei Aspekte diskutiert: Kompensation des Endpfades, Verbesserung des Schnittverlustes bei offenen Profilen und verschiedene Methoden zur Kompensation des Schnittfugenabstands von Luftschneiden und Brennschneiden.

Weiterführende Lektüre: Was Sie über Laserschnittfugen wissen sollten

Endpfad-Kompensation

In diesem Teil werden hauptsächlich zwei Aspekte erläutert:

Zunächst wird das rechteckige Rohr oder die quadratische Rohrendfase geschnitten und mit der Ebene zusammengebaut; die zweite ist die Stoßverbindung der sich kreuzenden Linie der kreisförmigen Rohre.

⑴ Montage der Rohrenden mit Fase und Hobel.

Die Endfase ist ein häufig vorkommender Bauteilzustand, der in der täglichen Produktion eine hohe Wahrscheinlichkeit hat. Das Rechteckrohr wird als Beispiel für die Analyse und Erläuterung herangezogen.

Abb. 1 und Abb. 2 zeigen den theoretischen bzw. tatsächlichen Zustand des hinteren Kopfes des Zerspanung Prozess.

Es ist zu sehen, dass der tatsächliche Zustand unter dem hinteren Kopf der traditionellen Metallzerspanung mit dem theoretischen Zustand übereinstimmt, und der gesamte Abschnitt ist eine gerade Linie aus der Draufsicht, so dass es keine Diskrepanz zwischen dem realen Objekt und der Zeichnung geben wird, noch wird es Qualitätsstreitigkeiten geben.

Abb. 1 Theoretischer Stand der Zerspanung

Abb. 2 Aktueller Stand der Zerspanung

Das Laserschneiden unterscheidet sich vom herkömmlichen Stanzen.

Laserschneiden bedeutet, dass die Laserschneidkopf Schnitte entlang einer bestimmten Bahn, um die gewünschte Endform zu erhalten.

Beim Schneiden wird das Grundmaterial entlang der Schneidbahn durch energiereiche Strahlen aufgeschmolzen, um die Materialtrennung zu vollenden, was zu einer unzulässigen Richtung zwischen der nächsten Bahn und der vorherigen Bahn führt.

Nach dem Schneiden eines Abschnitts der Bahn steht ein Abschnitt der Materialdicke über oder es fehlt ein Abschnitt der Materialdicke, d. h. "überschüssiges Material" oder "fehlendes Material", wie in Abb. 3 und Abb. 4 gezeigt.

Abb. 3 Schematische Darstellung der Laserbearbeitung Ende

Abb. 4 Status nach dem eigentlichen Schneiden

Der in Abb. 4 (b) gezeigte Zustand hat nur geringe Auswirkungen auf die tatsächliche Verwendung, es sei denn, es bestehen besondere Anforderungen an die Festigkeit und es sind zusätzliche Verstärkungen erforderlich, was jedoch normalerweise keine Auswirkungen auf die spätere Verwendung hat.

Der in Abb. 4 (a) gezeigte Zustand führt jedoch aufgrund von "überschüssigem Material" zu Unterschieden zwischen den tatsächlichen und den theoretischen Passflächen, und der "überschüssige Materialteil" stört die passenden Teile, was zu Maßabweichungen führt, wie in Abb. 5 und Abb. 6 gezeigt.

Abb. 5 Schematische Darstellung der durch "zu viel Material" verursachten Anpassungsabweichung

Abb. 6 Ist-Zustand der Anpassungsabweichung aufgrund von "Überschussmaterial"

In der Abbildung ist die blaue Linie die tatsächliche Anpassungslinie und die schwarze Linie ist die theoretisch erforderliche Anpassungslinie.

Aus der schematischen Darstellung ist ersichtlich, dass zwischen der tatsächlichen Passgerade und der theoretisch erforderlichen Passgerade aufgrund von "überschüssigem Material" ein Winkel X eingeschlossen ist, der sich in zweierlei Hinsicht auf den weiteren Ablauf auswirkt: Durch die Überlagerung können die Teile nicht normal in die Vorrichtung eingelegt werden;

Die Positionsabweichung der zusammengefügten Teile beeinflusst die Genauigkeit der gesamten Baugruppe.

Aus der obigen Analyse und dem Vergleich geht hervor, dass bei den mit der Stirnfase bearbeiteten Teilen die Kompensation der Fräsbahn bei der Bahnplanung vor dem Laserschneiden berücksichtigt werden sollte.

Das Phänomen des "überschüssigen Materials" sollte durch eine Anpassung der Schneidbahn vermieden werden, die einen wichtigen Einfluss auf die Bearbeitungsqualität solcher Teile hat. Die spezifische Bahnänderung ist in Abb. 7 dargestellt.

Abb. 7 Vergleich vor und nach der Pfadkompensation

In der Abbildung ist die himmelblaue Linie der Pfad vor der Kompensation, die das Phänomen des "überschüssigen Materials" verursacht.

Die grüne Linie ist der Pfad nach der Kompensation. Nach Hinzufügen der Bahnkompensation kann der Schnittzustand nach dem Schneiden erheblich verbessert werden, wie in Abb. 8 dargestellt.

Abb. 8 Teilestatus nach Kompensation

Das Anpassungsdiagramm nach Hinzufügen der Pfadkompensation ist in Abbildung 9 dargestellt, und der tatsächliche Anpassungszustand ist in Abbildung 10 zu sehen.

Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass sich die absoluten Positionen der beiden Teile nicht verändern und die Qualität der Montage effektiv gewährleistet werden kann.

Abb. 9 Schematisches Diagramm der Anpassung nach kompensiertem Schnitt

Abb. 10 Tatsächlicher Anpassungszustand nach kompensiertem Schnitt

(2) Stumpfstoß einer kreisförmigen Rohrverbindungslinie.

Zufälligerweise wurde durch den Einfluss der Verfahren zum LaserschneidenWenn der Weg beim Stumpfstoß der sich kreuzenden Linien von Rundrohren nicht angepasst wird, wird auch die Materialstärke "überschüssiges Material" sein, was zu Störungen in der Koordination führt.

Am Beispiel der Überlappung von zwei φ25mm- und φ30mm-Rohren ist das φ30mm-Rohr ein überlappendes Rohrfitting.

Siehe Abb. 11 für die schematische Darstellung der theoretischen Überlappung und Abb. 12 für die theoretische Form des Endes des φ25mm Rohrfittings.

Es ist zu erkennen, dass das Ende des φ25mm-Rohrfittings einen spitzen Winkel bildet, d.h. es gibt einen gewissen Radiant auf der Materialstärke.

Beim Laserschneiden von geraden Rohren ist die Richtung der Materialdicke nach dem Schneiden jedoch gerade und senkrecht zur Achsrichtung des Rohrformstücks, und es gibt auch ein Phänomen des "überschüssigen Materials".

Dies führt zwangsläufig zu einer Beeinträchtigung der Gegenfläche, wie in Abb. 13 dargestellt.

Abb. 11 Schematische Darstellung der theoretischen Läppen

Abb. 12 Theoretische Form des Φ25mm-Rohrfittings

Abb. 13 Effektbild vor der Kompensation

Daher sollte beim Schneiden von Rohrformstücken dieser Form auch das Problem des Endausgleichs berücksichtigt werden.

Ändern Sie wie bei rechteckigen Rohren die Schneidbahn, fügen Sie eine Bahnkompensation hinzu und optimieren Sie die Bahn, wie in Abb. 14 gezeigt.

Abb. 14 Koordinierungseffekt nach Kompensation

Aus Abb. 14 ist ersichtlich, dass die grüne Linie im roten Kreis der Pfad nach der Hinzufügung der Kompensation ist, und die himmelblaue Linie ist der Pfad vor der Hinzufügung der Kompensation.

Es ist zu erkennen, dass sich nach dem Hinzufügen der Kompensation die Schnittposition des langen Rohrendes ändert, aber das Phänomen des "überschüssigen Materials" ist verschwunden.

Bei der eigentlichen Zerspanung haben Fehler wie z. B. hängende Schlacke aufgrund dieser Kompensation zwar immer noch eine gewisse Auswirkung, doch sind diese Auswirkungen sehr gering.

Sie hat keinen großen Einfluss auf die spätere Verwendung und die Größe der Baugruppe.

Ursachenanalyse und Lösung des Pfadverlusts eines Profils mit offenem Querschnitt

Gegenwärtig können gerade Rohrlaser nicht nur geschlossene Profile schneiden, sondern auch Profile mit offenem Querschnitt wie Kanalstahl und Winkelstahl.

Anders als bei rechteckigen und quadratischen Rohren ist die Außenfläche von Profilen mit offenem Querschnitt meist kantig und es gibt keinen R-Winkel.

Da der Schnitt nicht geschlossen ist, ist auch der Schnittweg nicht geschlossen. In unserer frühen Produktion kommt es häufig zu Pfadverlusten.

Dieses Phänomen tritt nur bei der Bearbeitung von Profilen mit offenem Querschnitt auf.

Am Beispiel von Winkelstahl ist der Schnittweg wie in Abb. 15 dargestellt verloren.

Abb. 15 Fehlender Schnittweg von Winkelstahl

In Anbetracht dieses Phänomens haben wir versucht, es aus der Perspektive der Software-Pfadgenerierung zu lösen.

Nach einer langen Zeit der Überprüfung erzeugt die Software automatisch Pfade, die gut und schlecht sind, ohne Regelmäßigkeit.

Wenn dieses Phänomen auftritt, können wir daher nur auf die automatische Bahngenerierung der Software verzichten und die Schneidbahnen manuell planen.

Das Problem wurde zwar gelöst, aber die manuelle Pfadbearbeitung ist langsam, zeitaufwändig und äußerst unbequem in der Anwendung.

In Anbetracht dieses Phänomens wurde das Produkt teilweise optimiert.

Die Hohlkehlen wurden an der Position des roten Kreises in Abb. 16 ausgefräst.

Die Ecken erschienen nicht, wenn die Verrundungen tangential waren, und die Verrundungen tangierten zwei benachbarte Kanten, so dass das System sie als eine Kante auswies.

Abb. 16 Runde Ecke aus R5mm an den Ecken

Nachdem das Teil verrundet wurde, wird das Geradrohr-Laserprogrammerzeugungssystem verwendet, um den Pfad zu erzeugen, und das Phänomen des Pfadverlusts verschwindet, wie in Abb. 17 gezeigt.

Um zu überprüfen, ob dieses Phänomen zutrifft, ändern und überprüfen Sie diese Teile nacheinander.

Feilen Sie die Ecken von Teilen mit Pfadverlust und verwenden Sie dann das System, um den erforderlichen Pfad zu erzeugen. Nach einem Jahr der Überprüfung ist der Pfadverlust nicht mehr aufgetreten.

Abb. 17 Neu generierter Pfad

Aus dieser Überprüfung lässt sich schließen, dass bei Profilen mit offenem Querschnitt, wie z. B. Winkelstahl, der Querschnitt nicht geschlossen ist, was einen gewissen Einfluss auf die tatsächliche Bahnerzeugung hat.

Es ist ungewiss, ob es sich um einen Fehler des Programms selbst oder um einen Fehler der zugrunde liegenden Logik handelt.

Derzeit kann dieses Phänomen bei den von unserem Unternehmen verwendeten Pentium- und Trumpf-Geradrohrlasern nicht vollständig vermieden werden, aber es kann durch den Einsatz von lokalen Filets.

 Gegenwärtig ist dies eine relativ vernünftige und wirksame Lösung.

Unterschiedliche Schnittfugenkompensationsverfahren für das Schneiden mit Luft und Sauerstoff

Mit der Entwicklung der heimischen Laserindustrie hat sich die kostengünstige Luftschneiden Die Technologie ist allmählich ausgereift, und die Marktanwendung hat allmählich zugenommen.

In unserem Unternehmen zum Beispiel haben wir bisher immer mit Sauerstoff geschnitten, aber die neu angeschaffte Laserschneidanlage für gerade Rohre wurde in den letzten zwei Jahren auf Luftschneiden umgestellt.

Der intuitivste Unterschied zum Schneiden mit Sauerstoff und Stickstoff besteht darin, dass die Bearbeitungskosten erheblich reduziert werden.

Da die Luft selbst um uns herum ist, müssen bei der Verwendung von Luftschneidegeräten nur die Stromkosten berücksichtigt werden, die bei der Verwendung der Geräte selbst anfallen, und es müssen keine zusätzlichen Gaskosten berechnet werden.

Obwohl das Schneiden mit Luft zu Graten und Schlacke auf der Schnittfläche führt, sind solche Defekte bei Profilen meist auf der Innenseite der Profile zu finden, was relativ wenig Einfluss auf die Außenfläche hat.

Außerdem werden unsere Rohrformstücke meist für verschiedene Konstruktionsteile verwendet, die relativ geringe Anforderungen an das Aussehen der Schnittfuge stellen, so dass die Auswirkungen auf unsere tatsächliche Produktion relativ gering sind.

Nach der ersten Inbetriebnahme und einer gewissen Produktionszeit unserer Anlage haben wir festgestellt, dass im Vergleich zum Brennschneiden die Schnittfugenkompensation bei der Erzeugung der Bahn berücksichtigt werden muss.

Die Wandstärke unserer üblichen Rohre beträgt 2~5mm. Das Original schnell Verwendung von Laserschneidmaschinen Sauerstoffschneiden, und die Größe der Schneiddüse ist meist 0,5~1,5mm.

Das Problem des Schnittspaltausgleichs wird in der täglichen Produktion nicht berücksichtigt.

Nach dem Einsatz der neuen Luftschneideanlage wird jedoch festgestellt, dass die Größe der Schneiddüse erreicht 3 mm, und das Problem des großen Einbauspiels von Teilen wird häufig später gemeldet.

Nach einem Vergleich der mit den beiden Schneidmethoden geschnittenen realen Objekte wird schließlich festgestellt, dass das Problem in der Schnittfugenkompensation liegt.

In der Theorie des Teileschneidens gehen wir alle davon aus, dass die Schnittfugenbreite unendlich klein ist;

Im eigentlichen Schneidprozess hat der Laserstrahl einen bestimmten Durchmesser, was zu drei Wegen im eigentlichen Schneidprozess führt.

Angenommen, die theoretische Konturlänge ist L, die Breite ist W und der Durchmesser des Laserstrahls ist D.

(1) Modus I: Der mittlere Pfad des Laserstrahldurchmessers fällt mit der theoretischen Konturlinie zusammen, wie in Abb. 18 gezeigt.

Die tatsächliche Größe der Kontur nach dem Schneiden auf diese Weise: Waktuell=Wtheoretisch - D, Laktuell=Ltheoretisch - D.

Die tatsächliche Größe ist um einen Schneiddüsendurchmesser kleiner als die theoretische Größe.

Abb. 18 Modus - Schneiden

(2) Modus 2: Die Außenseite des Laserstrahldurchmessers fällt mit der theoretischen Konturlinie zusammen, wie in Abb. 19 dargestellt.

Auf diese Weise lässt sich die tatsächliche Größe der Kontur nach dem Schneiden ermitteln: W aktuell=W theoretisch - 2D, L aktuell=L theoretisch - 2D, und die tatsächliche Größe ist um zwei Schneiddüsendurchmesser kleiner als die theoretische Größe.

Abb. 19 Schneiden im Modus II

(3) Modus 3: Die Innenseite des Laserstrahldurchmessers fällt mit der theoretischen Konturlinie zusammen, wie in Abb. 20 dargestellt.

Die tatsächliche Konturlinie dieses Schneidverfahrens stimmt mit der theoretischen Konturlinie überein.

Abb. 20 Schneiden im Modus III

Beim Schneiden auf die drei oben genannten Arten ist der in der Mitte abgeschnittene Teil der gewünschte Teil.

Handelt es sich bei dem in der Mitte abgeschnittenen Teil um Schrott, ist die umgekehrte Vorgehensweise erforderlich.

Aus den drei obigen Ausführungen wird ersichtlich, dass das tatsächliche Laserschneiden durch den Strahl und den Durchmesser der Schneiddüse beeinflusst wird und dass der tatsächliche Schneidweg einen gewissen Einfluss auf die Gesamtabmessungen der Teile hat: Beim Brennschneiden mit Sauerstoff muss der Durchmesser der Schneiddüse aufgrund der verbrennungsunterstützenden Wirkung des Sauerstoffs nicht zu groß sein, um die erforderliche Energieintensität zu erreichen, und unabhängig von der Schneidmethode hat er nur geringe Auswirkungen auf die tatsächliche Kontur;

Beim Schneiden mit Luft sinkt jedoch der Sauerstoffgehalt im Gas und die verbrennungsfördernde Wirkung nimmt ab, was zu einem Anstieg der Energie führt.

Dies spiegelt sich in der Produktion wider, da der Durchmesser der Schneiddüse zu groß ist.

Der Durchmesser der Schneiddüsen, die unser Unternehmen für das Luftschneiden vor Ort verwendet, beträgt 3 mm, und der Durchmesser der Schneiddüsen ist zu groß, was zu einer Verringerung der Toleranzabweichung und einer Zunahme der Änderungen der Maßgenauigkeit führt.

Daher muss beim Luftschneiden die Schlitzkompensation bei der Erstellung der Bahn berücksichtigt werden, um die erforderliche Teilegenauigkeit zu gewährleisten.

Weiterführende Lektüre: Die Anwendung von Luft als Hilfsgas beim Laserschneiden

Schlussfolgerung

Mit der Entwicklung der inländischen Laser-Industrie, gerade Rohr-Laser-Ausrüstung hat sich nun eine relativ ausgereifte Ausrüstung.

Die meisten Teile können im Inland verarbeitet werden, und der Marktanteil hat sich allmählich erhöht.

Die obige Analyse ist nur ein kleiner Teil der Probleme, die unser Unternehmen bei der Verwendung von Geradrohrlaseranlagen festgestellt hat und die sich auf die Produktionsgenauigkeit der Teile auswirken.

Wir müssen uns mit den Problemen bei der eigentlichen Wegerzeugung befassen, in der Hoffnung, unseren Kollegen in der Branche Hilfe oder Inspiration zu bieten.

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