Изучите эффективные решения для листового металла

Нажмите, чтобы узнать о листогибочных прессах, обрезных станках, лазерных резаках и многом другом от Artizono. Повысьте эффективность производства с помощью инновационных промышленных решений.

Исследование 4 лазерная резка машина методы вождения

Лазерная резка произвела революцию в обработке металлических листов, и неудивительно, что она стала основным методом в этой отрасли.

Однако при проектировании системы передачи для станков лазерной резки приходится учитывать особые требования к позиционированию и ускорению.

В этом блоге мы подробно рассмотрим основные технические показатели метода привода лазерного резака, включая ход, точность позиционирования, точность перепозиционирования, скорость позиционирования, движущую силу, жесткость трансмиссии, синхронный ременный привод, шарико-винтовую передачу, зубчатую передачу и стойку.

Независимо от того, являетесь ли вы производителем или просто любопытным читателем, эта статья предоставит вам ценные сведения о мире станки лазерной резки.

Основной технический индекс метода привода лазерного резака

Инсульт

Ход лазерного резака - это диапазон обработки, который он может выдержать, определяющий максимальный размер обрабатываемой заготовки и являющийся основополагающим параметром.

Наиболее распространенный диапазон обработки в настоящее время составляет 3 м x 1,5 м, что обеспечивает хороший баланс между механическими возможностями, диапазоном обработки и стоимостью производства.

Однако по мере того, как общий уровень промышленности продолжает повышаться, доля более крупных моделей растет год от года.

Точность позиционирования

Как специализированный станок, лазерная резка Станки похожи на традиционные холодные станки. Общая схема передачи данных по сути та же самая. Однако лазерная резка обычно не используется для прецизионной обработки, поэтому абсолютная точность передачи немного ниже, чем у холодных станков с ЧПУ.

Точность позиционирования станка отражает позиционирование производителя, входные данные продукта и класс точности выбранных деталей передачи. Однако при лазерной резке точность позиционирования не оказывает существенного влияния на конечный результат обработки, такой как допуски на размер детали и качество разреза.

Однако для тонкой резки оборудование для лазерной резки может с точностью до десятка микрон вырезать щель, что соответствует точности работы лазерного резака. В этот момент точность позиционирования становится очень важной.

Точность репозиционирования

Точность репозиционирования, достигаемая с помощью станок лазерной резки в значительной степени зависит от обратного зазора цепи передачи, что аналогично традиционной холодной обработке.

Обратный зазор станка лазерной резки также оказывает некоторое влияние на шероховатость вырезанного участка. Пользователям, которые очень трепетно относятся к качеству резки профиля, следует обратить пристальное внимание на этот показатель.

Скорость позиционирования

Скорость позиционирования, являющаяся наиболее наглядным техническим параметром, - ключевой показатель, на который обращает внимание каждый производитель лазерных резаков. Он часто используется в качестве основного критерия для классификации механических свойств и марок лазерных резаков.

В настоящее время лучшие модели последовательно преодолевают отметку скорости позиционирования по одной оси в 100 м/мин. Высокая скорость позиционирования оказывает значительное влияние на повышение эффективности обработки листа.

Однако для плит средней толщины из-за ограничений по скорости резки сокращение общего времени обработки может оказаться не столь важным.

Движущая сила

Благодаря высокой гибкости лазерная обработкаВысокоскоростная резка сложных деталей стала для различных производителей основным методом демонстрации механических свойств.

Высокоскоростная резка требует высокого крутящего момента на выходе двигателя. Цепь передачи требует высокой эффективности и быстрого отклика, чтобы обеспечить точность перемещения и выполнить требования по заготовке. Поэтому ускорение так же важно, как и скорость позиционирования.

Однако существует компромисс между высокой скоростью и высоким ускорением. Это требует от производителей фрез тщательно взвешивать соотношение и находить оптимальное решение путем расчетов и экспериментов.

Жесткость трансмиссии

Во время высокоскоростного процесса лазерной резки станок внутреннее напряжение цепи передачи может сильно колебаться. Если жесткость передачи недостаточна, это может легко привести к искажению пути и медленному отклику конечного выхода. Это приводит к тому, что динамическая точность работы далека от низких или статических значений измерений, что может повлиять на точность размеров и шероховатость заготовки.

Однако этот показатель нелегко определить количественно.

4 Методы вождения станка лазерной резки

Синхронный ременной привод

Зубчатый синхронный ремень (показано на ФИГ. 1) состоит в основном из шкивов и ремней.

Синхронный ременной привод

Рис.1 Синхронный ременной привод

Обычно при использовании зубчатого синхронного ремня (показан на ФИГ. 1) ведущее колесо и серводвигатель также используют редуктор для усиления крутящего момента.

Зубчатый синхронный ремень имеет такие преимущества, как высокая скорость, низкий уровень шума, низкая стоимость, отсутствие необходимости в смазке и простота обслуживания. Однако ему присущи такие недостатки, как разница в жесткости, легкий износ, низкая точность и небольшая движущая сила. Поэтому он подходит для недорогих, малонагруженных и высокоскоростных применений.

Он широко используется в оборудовании для лазерной резки и маркировки малой и средней мощности, которое отличается низкой стоимостью и не требует высокой точности.

Для высокоскоростного и высокоточного оборудования лазерной резки точность работы синхронного ремня явно недостаточна, а несущая способность также недостаточна для прямого привода тяжелых, жестких и крупногабаритных движущихся частей. Более распространенная схема заключается в том, чтобы поместить его в приводную цепь высокоскоростного шарико-винтового механизма и других устройств, чтобы сформировать двухступенчатый привод.

В мощных станках лазерной резки начального уровня привод оси Z осуществляется напрямую с помощью синхронного ремня (как показано на рис. 2).

Верхнее и нижнее движение режущей головки секции по оси z осуществляется с помощью синхронного ремня.

Рис.2 Верхнее и нижнее движение режущей головки по оси z осуществляется с помощью синхронного ремня.

Для двухмерных станков с трехосевой системой точность передачи по оси z обычно не влияет на точность и качество резки.

Эта конструкция разумно использует преимущества синхронной ременной передачи, такие как высокая скорость, низкий уровень шума и низкая стоимость, и в то же время исключает ее недостаток - низкую точность.

Шариковый винтовой привод

Шарико-винтовая пара (показана на ФИГ. 3) является широко используемым приводным механизмом в различных типах оборудования для холодной обработки. Эта технология получила широкое развитие, а ее стоимость вполне приемлема.

Вращающийся шариковый винт с гайкой

Рис.3 Вращающийся шариковый винт с гайкой

Внутренняя структура шариковинтовой пары

Рис.4 Внутренняя структура шариковинтовой пары

Шарико-винтовая пара является широко используемым приводным механизмом в различном оборудовании для холодной обработки благодаря своей способности достигать нулевого зазора и поддерживать высокую эффективность передачи и жесткость за счет применения предварительного давления или ведущей экскурсии. Он также может достигать эффективности передачи до 95%, что делает его идеальным методом привода для различных применений.

Однако использование шарико-винтовой пары в станках лазерной резки имеет свои ограничения. Из-за своего веса шарико-винтовая пара обычно опирается на два конца, что приводит к некоторому прогибу в центре винта. Этот прогиб может вызвать дрожание, особенно на высоких скоростях.

Чтобы решить эту проблему, необходимо выбрать более толстый стержень, что может увеличить стоимость производства и повысить нагрузку на двигатель. Таким образом, шарико-винтовая пара является отличным выбором для методов привода в лазерных резаках с коротким ходом и небольшой площадью резания, поскольку ее точность, скорость и стоимость хорошо подходят для таких применений.

Однако для длинных ходов (≥3 м) и высокоскоростных (≥60 м/мин) применений интеграция шарико-винтовой передачи не является оптимальным методом. Несмотря на возможность достижения большого хода и высокой скорости при использовании ШВП за счет вращения гайки или добавления вспомогательного опорного устройства для предотвращения смещения гайки, такие решения технически сложны и сталкиваются с серьезными проблемами с точки зрения стоимости и надежности.

Шестерня и стойка

Зубчатая рейка обычно сочетается с планетарными редукторами или турбинными червячными редукторами для согласования инерции и усиления крутящего момента. Некоторые производители также используют моментные двигатели для прямого соединения с конечной передачей.

Высокоточные зубчатые рейки по точности позиционирования схожи с шариковинтовыми парами, поскольку они легко достигают точности позиционирования 0,03 мм/м, что превышает точность, необходимую для лазерной резки.

Что касается скорости вращения, то шестерня и стойка могут достигать различных комбинаций путем изменения числа зубьев шестерни и соотношения скоростей редуктора. Критическая частота вращения ШВП не ограничена, что облегчает работу серводвигателей в высокоскоростных диапазонах и позволяет сократить эквивалентный шаг для привода больших инерционных нагрузок с помощью меньших двигателей.

Теоретический предел передачи и стойки может достигать 400 м/мин, при этом легко достигается скорость до 100 м/мин.

В станках лазерной резки широко используются как прямые, так и косые зубья. Косые зубья проще в установке и обнаружении и позволяют достичь более высокой точности работы при одинаковой точности обработки и условиях установки.

Преимущество косых зубьев в том, что они обладают несколько большей несущей способностью при той же нагрузке, что делает конструкцию более компактной. Кроме того, наиболее существенное различие между этими двумя типами заключается в том, что шум косых зубьев относительно низок на высоких скоростях, что обеспечивает лучшие условия работы для операторов.

Пока станина сохраняет достаточную точность и жесткость, ход зубчатой рейки может быть увеличен практически до бесконечности, при этом производственные затраты растут линейно.

Привод редуктора лазерной сварки

Рис.5 Лазерная сварка зубчатый привод

Однако зубчатая рейка (рис. 6) имеет и свои недостатки. Например, она требует более высокой точности обработки станины, а процесс установки более сложен по сравнению с шарико-винтовой передачей. Кроме того, из-за необходимости смазки и теплового расширения между зубчатой рейкой и стойкой имеется определенный зазор, в то время как планетарный редуктор в цепи передачи имеет небольшой, но ощутимый обратный зазор. Совокупность этих факторов затрудняет достижение эффекта работы зубчатой рейки с нулевым зазором, как в случае с шарико-винтовой передачей.

Использование двойных двигателей, двойных редукторов или других эластичных средств может компенсировать эти недостатки, но это приводит к неблагоприятным показателям веса, стоимости и управляемости.

Однако, к счастью, при разумном дизайне и точной конструкции, двухступенчатая зубчатая рейка может удовлетворить требования к точности основной лазерной резки в настоящее время. И все еще остается большой простор для развития.

Точная зубчатая рейка станка лазерной резки

Рис.6 Прецизионная зубчатая рейка станок лазерной резки

Благодаря всестороннему рассмотрению точность привода шестерни и рейки способна удовлетворить требования лазерной резки. Эта система привода обеспечивает гибкость в выборе, максимально увеличивает производительность серводвигателя и облегчает достижение высоких динамических характеристик.

В результате привод зубчатой рейки стал основным решением для мощных станков лазерной резки.

Линейный двигатель

Линейные двигатели, как новый способ привода, нашли широкое применение в различном оборудовании с ЧПУ, включая станки лазерной резки.

Ниже перечислены некоторые из очевидных преимуществ линейных двигателей:

(1) Отсутствует механический контакт, передача происходит через воздушный зазор, что не приводит к прямому износу приводного компонента.

(2) Ход теоретически неограничен, и на производительность линейного двигателя не влияют изменения маршрута.

(3) Он может обеспечивать широкий диапазон скоростей - от нескольких микрометров до нескольких метров в секунду, причем высокая скорость является главным преимуществом.

(4) Ускорение значительное, до 10g.

(5) Достигается высокая точность и повторяемость. Поскольку промежуточное звено исключено, точность системы зависит от элемента, определяющего положение. При наличии соответствующего устройства обратной связи конечная точность работы может достигать субмикронного уровня. Эта особенность нашла широкое применение в области лазерная точная резка.

Спасибо за запрос на корректуру содержания. Вот исправленная версия:

Благодаря преимуществам линейных двигателей станки лазерной резки с линейными двигателями установили рекорды скорости и ускорения в отрасли. Похоже, что со временем линейный двигатель может заменить шарико-винтовые пары и зубчатые рейки в качестве основного приводного механизма для станков лазерной резки.

Однако с широким распространением линейных моторных приводов возникли новые проблемы, которые ранее не предполагались:

(1) Линейный двигатель потребляет слишком много энергии, особенно при высоких нагрузках и ускорениях. Мгновенный ток станка может создавать значительную нагрузку на систему электроснабжения цеха.

(2) Сильная вибрация возникает из-за низкой динамической жесткости линейного двигателя, который не в состоянии смягчить демпфирующий эффект, что приводит к резонансным колебаниям на высоких скоростях в других частях машины.

(3) Линейный электродвигатель, закрепленный в нижней части верстака, выделяет значительное количество тепла. Место установки не способствует естественному отводу тепла, что создает значительные трудности для термостатического контроля лазерного резака.

(4) Для обеспечения безопасной работы вал двигателя, приводимый в движение линейным двигателем, особенно вертикальной оси, должен быть оснащен дополнительным стопорным механизмом, например направляющим зажимом. Это увеличивает стоимость и сложность лазерного резака.

(5) Линейный двигатель создает сильное магнитное поле и притягивает железные опилки, что может быть проблематично в условиях лазерной резки с большим количеством мелкой металлической пыли, которая плавится и охлаждается лазером. Поддержание внутренней чистоты становится сложной задачей.

Хотя иностранные производители, такие как МАЗАК и AMADA представили полные или частичные модели с линейным приводом для демонстрации своего технического опыта и установления рекордов скорости, высокие цены и скромные доходы сделали рынок менее восприимчивым к этому типу моделей.

Несмотря на отличные характеристики линейного двигателя, практические вопросы остаются применение лазерной резки машинные приводы. Хотя это и является тенденцией будущего, предстоит еще много работы по решению этих проблем.

Заключение

Стремление к превосходному динамическому отклику является общей целью для различных прецизионных обрабатывающих устройств с ЧПУ, особенно для высокоскоростной обработки на станках лазерной резки.

Для достижения этой цели необходим масштабный и сложный системный проект.

По сути, требуется хороший груз (легкий, высокой жесткости, малой инерции), надежная цепь передачи (высокая жесткость, быстрый отклик, низкий люфт, высокий КПД, низкое трение) и мощный двигатель (соответствие инерции, быстрый отклик, сильный крутящий момент).

Однако большинство из этих факторов противоречат друг другу, поэтому необходимо научно обоснованно выбирать их и проектировать систему привода.

Каждый производитель имеет свое уникальное понимание и подход к выбору и балансировке этих факторов для достижения наилучших результатов.

Всего в одном шаге!

Начните революцию в обработке листового металла

1 комментарий к “Exploring 4 Laser Cutting Machine Driving Methods”

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх