파이버 레이저 커팅 헤드 렌즈의 오염 및 솔루션

1. 커팅 헤드 소개

현재 파이버 레이저 절단기 시장에서는 독일의 유명한 정밀 엔지니어링 회사인 PRECITEC에서 제조한 두 가지 커팅 헤드 시리즈, 즉 LightCutter(그림 1)와 ProCutter(그림 2)가 지배적인 위치를 차지하고 있습니다. 이러한 커팅 헤드는 파이버 레이저 커팅 시스템의 성능, 효율성 및 절단 품질에 큰 영향을 미치는 중요한 구성 요소입니다.

이 두 가지 커팅 헤드 시리즈는 다음에 적합합니다. 레이저 파워 다음 범위 내에서 LightCutter≤2500W, ProCutter≤6000W.

2. 커팅 헤드 오염 프로세스 분석

그림 3과 같이 커팅 헤드 내부의 광학 부품은 2개의 콜리메이팅 미러, 3개의 포커싱 미러, 4개의 보호 미러로 구성되어 있습니다. 이러한 렌즈의 오염은 공작 기계의 절삭 공정에 직접적인 영향을 미칩니다.

장기간의 공정 시험과 광범위한 고객 사용 분석에 따르면 커팅 헤드의 오염을 유발하는 주요 요인은 다음과 같습니다:

광케이블 헤드의 부적절한 설치 방법.

커팅 헤드의 밀봉 효과가 좋지 않습니다.

보호 거울을 교체하는 부적절한 방법.

불합리한 처리 제어 타이밍.

비과학적인 절단 공정 데이터.

절단 헤드에 표준 이하의 취약한 부품(보호 거울, 오링 씰 등)을 사용하는 경우 ⑥.

최종 고객의 부적절한 조작 및 사용.

⑧커팅 헤드의 잘못된 유지보수 및 수리 방법.

• 1. 광섬유 커넥터
• 2. 두 개의 콜리메이팅 미러가 포함된 콜리메이팅 모듈
• 3. 두 개의 포커싱 미러가 포함된 포커싱 모듈
• 4. 보호 창 상자
• 5. 센서
• 6. 세라믹 잠금 너트
• 7. 세라믹 링
• 8. 노즐
• 9. 동축 케이블 커넥터(트랜시버 케이블 커넥터)

관련 읽기: 레이저 절단/용접 렌즈의 검은 반점: 원인 및 해결 방법 탐색

3. 커팅 헤드 오염 방지 연구

완벽한 무공해 커팅 헤드를 달성하기는 어렵지만, 오염 발생 사이의 시간을 연장하고 오염의 심각성을 줄이기 위해 사용할 수 있는 방법이 있습니다. 이를 통해 커팅 헤드의 수명을 늘리고 유지보수 및 수리 비용을 절감할 수 있습니다.

커팅 헤드의 오염을 유발하는 위에 나열된 요인에 대해 다음과 같이 각각의 조치를 취할 수 있습니다:

3.1 광케이블 헤드 설치 방법 개선

광섬유 헤드가 커팅 헤드에 수평으로 삽입되고 단단히 잠겨 있는지 확인하여 설치 방법을 개선할 수 있습니다.

설치 과정에서 청결한 환경을 유지하는 것이 중요하며, 주변에 부유 입자(먼지)가 많은 경우 오전 6시 이전, 즉 근무 시작 전에 이 작업을 수행하는 것이 좋습니다.

3.2 커팅 헤드 실링 효과 향상

현재 기계 제조 수준을 고려할 때 가장 진보 된 독일 기술로도 다음과 같은 완벽한 밀봉을 달성하는 것은 불가능합니다. 레이저 커팅 헤드. 이후 사용하는 동안 먼지가 렌즈에 들어가 오염되는 것은 불가피합니다.

이 문제의 주요 원인은 절단 과정 중 커팅 헤드의 온도 상승입니다(커팅 헤드 온도가 55°C 미만일 때 정상적인 절단이 가능합니다).

이로 인해 내부 압력이 증가하여 커팅 헤드에서 주변 환경으로 일부 가스가 방출됩니다.

커팅 헤드가 작동을 멈추면(작업 교대 후) 내부 온도가 주변 온도로 낮아져 내부 압력이 주변 압력보다 낮아집니다.

그러면 환경의 먼지로 오염된 가스가 내부 및 외부 압력이 평형을 이룰 때까지 커팅 헤드로 유입되어 커팅 헤드가 오염됩니다.

이 문제를 해결하기 위해 커팅 헤드 내부에 양압(주변 압력보다 높은 압력)을 유지하여 먼지가 많은 가스가 환경으로부터 유입되는 것을 차단하는 방법이 있습니다.

개선을 위해 다음과 같은 방법을 사용할 수 있습니다:

절단 헤드에 깨끗하고 건조하며 오일이 없는 가스를 지속적으로 공급합니다. (질소를 권장하며, 압력은 0.15bar ≤ P < 0.3bar).

커팅 헤드 내부에 항상 양압을 유지할 수 있도록 호흡 시스템을 설치합니다.

3.3 보호 렌즈의 올바른 교체

보호 렌즈를 교체할 때는 신속하게 교체해야 합니다. 보호 렌즈 창 상자를 제거하는 동시에(그림 3) 즉시 커팅 헤드의 창을 접착 테이프로 밀봉합니다(보호 렌즈 창 상자의 설치 구멍을 밀봉).

또한 더러운 물체가 보호 렌즈에 닿지 않도록 주의하고, 침이 보호 렌즈에 튀지 않도록 말을 삼가야 합니다(침이 보호 렌즈에 튀지 않도록).

3.4 공작 기계 제어 타이밍의 합리적인 설계

빛의 전파 속도가 가스의 전달 속도보다 빠릅니다. 절단 또는 천공 시 절단 가스가 지연되어 절단 가스가 필요한 압력이나 유량에 도달하기 전에 레이저가 가공을 시작하여 보호 렌즈가 오염될 수 있습니다.

다음과 같은 개선 방법을 구현할 수 있습니다:

1. 가스 방출 지시, 일정 시간 대기(가스 대기), 레이저 방출 후 가공을 통해 레이저 방출 및 가스 방출(절단 가스) 타이밍을 변경합니다.

2. 전체 처리 과정에서 일정한 기압(보호 가스)을 유지합니다.

처리 순서는 다음과 같아야 합니다: 보호 가스 방출 지시, 사전 처리 판금 (처리 데이터 읽기 및 원점 정의), 천공 가스 방출 지시, 천공 레이저 방출 지시, 절단 가스 방출 지시, 절단 레이저 방출 지시 (절단 윤곽), 윤곽 절단 완료, 다음 윤곽으로 빠르게 위치 지정, 천공 가스 방출 지시, 천공 레이저 방출 지시, 절단 가스 방출 지시, 절단 레이저 방출 지시 (윤곽 절단), 윤곽 절단 완료, 사이클 반복, 절단 프로세스 완료, 보호 가스 끄기 및 프로그램 종료.

3.5 합리적인 절단 공정 데이터

합리적인 절단 공정 데이터를 사용하면 비정상적인 절단으로 인한 절단 헤드의 오염을 방지하는 데 도움이 됩니다.

3.6 공인 소모품 사용

보호 렌즈와 오링과 같은 검증된 소모품을 사용하면 커팅 헤드의 밀폐에 도움이 됩니다.

3.7 올바른 운영 절차

장비 공급업체가 제공한 지침에 따라 공작기계를 올바르게 작동하고 사용하세요.

3.8 적절한 유지 관리 방법

커팅 헤드가 깨끗하고 건조한지 확인하고 매일 청소하세요.

4. 결론

앞서 언급한 오염 방지 방법을 구현하면 광케이블 절단 헤드 내부의 광학 렌즈 오염이 크게 개선됩니다.

실제 적용 결과, 정기적인 유지보수와 세심한 주의를 기울이면 잦은 부품 절단 고장을 방지하여 렌즈의 수명을 연장하고 장비의 생산 효율성을 높일 수 있는 것으로 나타났습니다.