Fiber MOPA Laser 50W – CNC 5 αξόνων με κεφαλή GALVO

Η βιομηχανική χάραξη laser δεν εξαρτάται αποκλειστικά από την ισχύ της πηγής ή τις ρυθμίσεις της δέσμης. Σε εξαρτήματα με σύνθετη γεωμετρία, καθοριστικό ρόλο έχει και η δυνατότητα σωστής τοποθέτησης της επιφάνειας ως προς την κεφαλή χάραξης.

Η LASERMARK διαθέτει μηχανή LASIT CNC πέντε αξόνων με κεφαλή GALVO και παλμική πηγή Fiber MOPA ονομαστικής ισχύος 50 W.

Η εγκατάσταση συνδυάζει τον έλεγχο των παλμών laser με μια πολυαξονική μηχανική διάταξη, προσφέροντας περισσότερες δυνατότητες προσανατολισμού και τοποθέτησης των αντικειμένων κατά την προετοιμασία και εκτέλεση εργασιών χάραξης.

CNC πέντε αξόνων: Ο ρόλος της μηχανικής διάταξης

Σε μια μηχανή CNC, οι άξονες αποτελούν τους ελεγχόμενους βαθμούς κίνησης της μηχανικής διάταξης.

Στις απλούστερες εγκαταστάσεις, η τοποθέτηση του αντικειμένου βασίζεται κυρίως σε γραμμικές μετακινήσεις ή σε περιορισμένο αριθμό περιστροφικών κινήσεων.

Η ύπαρξη πέντε αξόνων προσφέρει μεγαλύτερη ευελιξία στη χωρική τοποθέτηση του αντικειμένου ή των επιμέρους μηχανικών μερών της εγκατάστασης.

Το πλεονέκτημα γίνεται ιδιαίτερα σημαντικό όταν η επιφάνεια χάραξης δεν βρίσκεται σε ένα απλό οριζόντιο επίπεδο.

Η πολυαξονική διάταξη διευκολύνει την προσέγγιση διαφορετικών επιφανειών και τη δημιουργία κατάλληλων συνθηκών για την πρόσπτωση της δέσμης laser.

Η ακριβής δυνατότητα κίνησης εξαρτάται από τη γεωμετρία και τη διαμόρφωση των αξόνων της συγκεκριμένης μηχανής.

Γιατί έχει σημασία ο προσανατολισμός της επιφάνειας

Κατά τη χάραξη laser, η δέσμη προσπίπτει στην επιφάνεια του αντικειμένου υπό συγκεκριμένη γωνία.

Όταν η επιφάνεια είναι επίπεδη και κατάλληλα τοποθετημένη, οι συνθήκες εστίασης μπορούν να διατηρούνται σχετικά ομοιόμορφες μέσα στο πεδίο εργασίας.

Η κατάσταση διαφοροποιείται σε κεκλιμένες, καμπύλες ή σύνθετες επιφάνειες.

Η μεταβολή της γωνίας πρόσπτωσης μπορεί να επηρεάσει το σχήμα και τις διαστάσεις της εστιασμένης κηλίδας, καθώς και την κατανομή της ενέργειας ανά μονάδα επιφάνειας.

Παράλληλα, οι διαφορές ύψους μπορούν να μεταβάλουν την απόσταση από το επίπεδο εστίασης.

Η δυνατότητα προσανατολισμού του αντικειμένου βοηθά στην επιλογή κατάλληλης θέσης εργασίας και στον περιορισμό ανεπιθύμητων γεωμετρικών αποκλίσεων.

Η οπτική πρόσβαση, οι διαστάσεις και η γεωμετρία του αντικειμένου εξακολουθούν να καθορίζουν τις πραγματικές δυνατότητες κατεργασίας.

Κεφαλή GALVO και ταχύτητα κατεύθυνσης της δέσμης

Η κεφαλή GALVO χρησιμοποιεί ελεγχόμενα περιστρεφόμενα κάτοπτρα για την κατεύθυνση της δέσμης laser μέσα στο πεδίο χάραξης.

Αντί να απαιτείται μηχανική μετακίνηση ολόκληρης της κεφαλής για κάθε γραμμή ή χαρακτήρα, η δέσμη μετατοπίζεται οπτικά μέσω των κατόπτρων.

Αυτό επιτρέπει την εκτέλεση διαδρομών χάραξης με υψηλή ταχύτητα και ακρίβεια μέσα στο διαθέσιμο πεδίο.

Η συνεργασία GALVO και CNC έχει δύο διακριτούς ρόλους:

Το σύστημα GALVO αναλαμβάνει την οπτική σάρωση και την εκτέλεση της γεωμετρίας χάραξης.

Η μηχανική διάταξη CNC αναλαμβάνει την τοποθέτηση και τον προσανατολισμό που απαιτεί η εφαρμογή.

Ο συνδυασμός αυτών των λειτουργιών είναι ιδιαίτερα χρήσιμος σε εργασίες όπου η γεωμετρία του αντικειμένου απαιτεί περισσότερες από μία θέσεις προσέγγισης.

Χάραξη σε σύνθετα μεταλλικά εξαρτήματα

Ένα τεχνικό εξάρτημα μπορεί να διαθέτει περισσότερες από μία επιφάνειες κατάλληλες για σήμανση.

Ενδεικτικά, μπορεί να περιλαμβάνει επίπεδες πλευρές, κεκλιμένα τμήματα, κυλινδρικές διαμορφώσεις, εσοχές ή διαφορετικά επίπεδα κατεργασίας.

Σε τέτοιες περιπτώσεις, η χάραξη δεν αποτελεί μόνο ζήτημα επιλογής ισχύος και ταχύτητας.

Πρέπει επίσης να εξετάζονται η πρόσβαση της δέσμης, η θέση εστίασης και η δυνατότητα ασφαλούς συγκράτησης του αντικειμένου.

Μια πολυαξονική εγκατάσταση προσφέρει πρόσθετες επιλογές για την οργάνωση αυτής της διαδικασίας.

Ανάλογα με τη μορφή του εξαρτήματος, μπορεί να μειώνεται η ανάγκη χειροκίνητης επανατοποθέτησης μεταξύ διαφορετικών επιφανειών.

Το πρακτικό όφελος είναι η δυνατότητα καλύτερου ελέγχου της διαδικασίας και της επαναληψιμότητας της τοποθέτησης.

Τεχνολογία Fiber MOPA 50W και έλεγχος παλμών

Η πηγή Fiber MOPA χρησιμοποιεί αρχιτεκτονική Master Oscillator Power Amplifier.

Η δημιουργία του αρχικού οπτικού σήματος και η ενίσχυσή του πραγματοποιούνται σε διακριτά λειτουργικά στάδια.

Η συγκεκριμένη τεχνολογία επιτρέπει τον έλεγχο χρονικών χαρακτηριστικών των παλμών, όπως η διάρκειά τους και η συχνότητα επανάληψης, μέσα στα λειτουργικά όρια της πηγής.

Αυτό έχει σημασία επειδή δύο εργασίες με την ίδια μέση οπτική ισχύ δεν προκαλούν υποχρεωτικά την ίδια μεταβολή στην επιφάνεια του υλικού.

Η κατανομή της ενέργειας στον χρόνο επηρεάζει τη θερμική συμπεριφορά, την απομάκρυνση υλικού και την τελική εμφάνιση της χάραξης.

Η ονομαστική ισχύς των 50 W αποτελεί χαρακτηριστικό της πηγής, όχι εγγύηση συγκεκριμένου βάθους ή αποτελέσματος σε κάθε υλικό.

Η επιλογή των κατάλληλων παραμέτρων προκύπτει από τις απαιτήσεις της εφαρμογής και τη συμπεριφορά του αντικειμένου κατά την κατεργασία.

Εστίαση και γεωμετρία σε πολυαξονική χάραξη

Η εστίαση αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους παράγοντες της χάραξης laser.

Η εστιασμένη δέσμη δημιουργεί μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης οπτικής ενέργειας. Όταν η επιφάνεια μετακινείται εκτός της κατάλληλης περιοχής εστίασης, μεταβάλλεται το μέγεθος της κηλίδας και, κατά συνέπεια, η πυκνότητα ισχύος.

Σε μια πολυαξονική εγκατάσταση, ο σωστός συνδυασμός θέσης και προσανατολισμού μπορεί να βοηθήσει στη διατήρηση κατάλληλων συνθηκών εστίασης για επιλεγμένες επιφάνειες.

Η δυνατότητα αυτή είναι διαφορετική από την οπτική σάρωση GALVO.

Η GALVO καθορίζει τη διαδρομή της δέσμης μέσα στο πεδίο, ενώ η μηχανική διάταξη καθορίζει τη σχετική θέση του αντικειμένου.

Η συνεργασία των δύο συστημάτων απαιτεί κατάλληλη προετοιμασία της εργασίας, ιδιαίτερα όταν υπάρχουν διαφορετικά επίπεδα ή γωνίες πρόσβασης.

Συγκράτηση εξαρτημάτων και επαναληψιμότητα

Η σωστή συγκράτηση είναι απαραίτητη για μια ελεγχόμενη βιομηχανική διαδικασία χάραξης.

Ακόμη και μια μικρή μετατόπιση του αντικειμένου μπορεί να μεταβάλει τη θέση της σήμανσης ή τη σχέση της επιφάνειας με την εστία της δέσμης.

Σε μια μηχανή πέντε αξόνων, η συγκράτηση πρέπει επιπλέον να λαμβάνει υπόψη τις προβλεπόμενες κινήσεις της μηχανικής διάταξης.

Χρειάζεται να εξασφαλίζεται ότι το εξάρτημα παραμένει σταθερό και ότι δεν δημιουργούνται παρεμβολές στην κίνηση ή στη διαδρομή της δέσμης.

Για επαναλαμβανόμενες παραγωγικές εργασίες, η κατάλληλη τοποθέτηση μπορεί να περιορίσει τις αποκλίσεις μεταξύ διαδοχικών τεμαχίων.

Η επαναληψιμότητα δεν εξαρτάται μόνο από την ακρίβεια του CNC, αλλά από το σύνολο της διαδικασίας: συγκράτηση, προσανατολισμό, εστίαση και παραμέτρους laser.

Στοιχεία εξοπλισμού

Κατασκευαστής μηχανής: LASIT

Σειρά μηχανής: Flydoor

Έτος κατασκευής: 2020

Τεχνολογία: Παλμικό Fiber MOPA Laser

Κατασκευαστής πηγής: IPG Photonics

Ονομαστική οπτική ισχύς: 50 W

Μηχανή: CNC πέντε αξόνων

Κεφαλή σάρωσης: LASIT Fiber Fly – GALVO

Κατηγορία ακτινοβολίας: Κοντινό υπέρυθρο

Έλεγχος παλμών: Ρυθμιζόμενη διάρκεια και συχνότητα σύμφωνα με τα λειτουργικά όρια της πηγής

Χαρακτηριστικό εγκατάστασης: Συνδυασμός πολυαξονικής τοποθέτησης και οπτικής σάρωσης GALVO

Εφαρμογές: Βιομηχανική χάραξη, σήμανση μεταλλικών εξαρτημάτων και εργασίες σε επιφάνειες που απαιτούν κατάλληλο προσανατολισμό.