Bingehên Birîna Lazerê û Sîstema Pêvajoya Wê —Amûrên Qutkirina Lazerê

II. Pêkhatina Amûrên Qutkirina Lazerê

2.1 Pêkhate û Prensîba Xebatê ya Makîneya Qutkirina Lazerê

Makîneyeke birrîna lazerê ji weşangerek lazerê, serê birrînê, kombînasyona veguhestina tîrêjê, maseya xebatê ya makîneyê, pergala kontrola hejmarî (NC), komputer (alava û nermalav), sarincok, silindirê gaza parastinê, berhevkarê tozê û zuwakera hewayê pêk tê.

Jeneratora Lazerê

Jeneratora lazerê amûrek e ku çavkaniyên ronahiya lazerê hildiberîne. Ji bo sepanên birîna lazerê, piraniya makîneyan lazerên gaza CO₂ bikar tînin ku xwedan karîgeriya veguherîna elektro-optîkî ya bilind û derana hêzek bilind in, ji bilî çend rewşên ku lazerên rewşa-hişk ên YAG têne bikar anîn. Ne hemî lazer ji bo birînê guncan in, ji ber ku birîna lazerê şertên hişk li ser kalîteya tîrêjê ferz dike.
Serê Birrînê

Ew bi giranî ji pêkhateyên wekî nozul, lensa fokuskirinê, û pergala şopandina fokusê pêk tê.

Amûra ajotina serê birrînê ji bo ajotina serê birrînê li gorî bernameyên pêşwext li ser eksena Z-ê tê bikar anîn. Ew ji motorek servo û parçeyên veguheztinê yên wekî pêçên pêşeng an gerîdeyan pêk tê.

(1) Nozul: Sê cureyên sereke yên nozulan hene: cureyê paralel, cureyê hevgirtî, û cureyê konîk.

(2) Lensa Fokuskirinê: Ji bo ku bi karanîna enerjiya tîrêjên lazerê birrîn pêk were, divê tîrêjên orîjînal ên ji hêla lazerê ve têne derxistin bi rêya lenzekê werin fokuskirin da ku xalek ronî bi dendika enerjiya bilind çêbibe. Lensên bi dirêjahiya fokusê ya navîn û dirêj ji bo birîna plakaya stûr guncan in û ji bo aramiya mesafeya pergala şopandinê hewcedariyên wan kêmtir in. Lensên bi dirêjahiya fokusê ya kurt tenê ji bo birîna plakayên zirav ên di bin 3 mm de guncan in; ji bo aramiya mesafeya pergala şopandinê hewcedariyên wan hişk in lê dikarin hêza derana lazerê ya pêwîst bi girîngî kêm bikin.

(3) Sîstema Şopandinê: Sîstema şopandina fokusê ya makîneya birrîna lazerê bi gelemperî ji serê birrîna fokusê û sîstema sensora şopandinê pêk tê. Serê birrînê fonksiyonên rêberî û fokuskirina tîrêjê, sarkirina avê, rijandina gazê û verastkirina mekanîkî dihewîne.

Sensor ji hêmanên hîskirinê û yekîneyeke kontrola zêdekirinê pêk tê. Sîstemên şopandinê li gorî celebê hêmanên hîskirinê bi tevahî diguherin. Du cureyên sereke hene: yek ji wan sîstema şopandina sensorê kapasîteyî ye, ku wekî sîstema şopandina bêtemas jî tê zanîn; ya din jî sîstema şopandina sensorê înduktîv e, ku wekî sîstema şopandina bi temas jî tê binavkirin.
Meclîsa Veguhestina Tîrêjê

Rêya Optîkî ya Derve: Neynikên refleksîf ji bo rêberiya tîrêjê lazerê di rêça xwestî de têne bikar anîn. Ji bo pêşîgirtina li xirabûna rêya tîrêjê, hemî neynikên refleksîf bi mertalan têne parastin, û gaza parastinê ya zexta erênî ya paqij tê danîn da ku neynik ji qirêjbûnê dûr bimînin. Lensek performansa bilind dikare tîrêjek ne-cûda li cîhek bêdawî piçûk fokus bike. Lensek bi dirêjahiya fokusê ya 5.0 înç bi gelemperî tê bikar anîn, lê lensek 7.5 înç tenê ji bo birîna materyalên ji 12 mm stûrtir tê bikar anîn.
Maseya Kar a Amûrên Makîneyê

Laşê sereke yê makîneyê: Beşa makîneya amûranmakîneya birrîna lazerêbeşa mekanîkî ye ku tevgera eksên X, Y, û Z, tevî platforma xebata birrînê jî, pêk tîne.
Sîstema Kontrola Hejmarî

Sîstema NC makîneyê kontrol dike da ku tevgerên X, Y, Z-eksenê bi dest bixe û di heman demê de hêza derketinê ya lazerê rêk dixe.
Sîstema Sarkirinê

Yekîneya Sarincokê: Ji bo sarkirina jeneratora lazerê tê bikaranîn. Lazer amûrek e ku enerjiya elektrîkê vediguherîne enerjiya ronahiyê. Bo nimûne, karîgeriya veguherîna lazerek gaza CO₂ bi gelemperî %20 e, û enerjiya mayî vediguhere germê. Ava sarkirinê germahiya zêde radike da ku xebata normal a jeneratora lazerê bidomîne. Yekîneya sarincokê her wiha neynikên rêya optîkî ya derveyî û lensên fokuskirinê yên makîneyê sar dike, kalîteya veguhestina tîrêjê ya stabîl misoger dike û bi bandor pêşî li deformasyona lensê an şikestina ji ber germbûna zêde digire.
Sîlindirên Gazê

Silindirên gazê silindirên navîn ên xebatê û silindirên gazê yên alîkar ji bo makîneya qutkirina lazerê vedihewînin, ku ji bo temamkirina gazên pîşesaziyê ji bo osîlasyona lazerê û dabînkirina gazên alîkar ji bo serê qutkirinê têne bikar anîn.
Sîstema Rakirina Tozê

Ew dû û toza ku di dema hilberandinê de çêdibe derdixe û dermankirina fîltrekirinê pêk tîne da ku piştrast bike ku emîsyonên gaza egzozê li gorî pîvanên parastina jîngehê ne.
Hişkera Hewayê ya Sarkirinê û Fîlter

Hewaya paqij û hişk dide jeneratora lazerê û rêya tîrêjê, û xebata normal a rêya tîrêjê û neynikên refleksîf didomîne.

2.2 Meşaleya Birrînê ji bo Birîna Lazerê

Diyagrama avahiya meşaleya birrînê ji bo birrîna lazerê li jêr tê nîşandan. Ew bi giranî ji laşê meşaleyê, lenza fokuskirinê, neynikeke refleksîf û nozula gaza alîkar pêk tê. Di dema birrîna lazerê de, divê meşaleya birrînê şertên jêrîn bicîh bîne:

① Meşale dikare herikîna gazê ya têr derxe.

② Divê rêça derxistina gazê di hundirê meşaleyê de bi eksena optîkî ya neynika refleksîf re hevaheng be.

③ Dirêjahiya fokusê ya meşaleyê bi hêsanî dikare were sererast kirin.

④ Di dema birînê de, divê buxara metal û şilbûna ji metalê birrî zirarê nede neynika refleksîf.

Tevgera meşaleya birrînê ji hêla pergala tevgera NC ve tê verast kirin. Sê senaryo ji bo tevgera nisbî ya di navbera meşaleya birrînê û perçeya kar de hene:

① Dema ku perçeya kar di nav maseya kar de diçe, meşale sabît dimîne - bi piranî ji bo perçeyên kar ên piçûk minasib e.

② Dema ku meşale diçe, perçeya kar sabît dimîne.

③ Hem meşale û hem jî maseya xebatê di heman demê de diçin û tên.

2.2.1 Serê Birrînê

Serê jêkirina lazerê li dawiya pergala veguhestina tîrêjê ye, ji lenseke fokuskirinê û nozuleke jêkirinê pêk tê.

Lensên fokuskirinê bi giranî li gorî dirêjahiya fokusê têne dabeş kirin. Piraniya alavên birrîna lazerê bi çend serên birrînê yên bi dirêjahiyên fokusê yên cûda ve hatine stendin. Bi mînaka birrîna lazerê CO₂, dirêjahiyên fokusê yên hevpar 127 mm (5 înç) û 190 mm (7.5 înç) ne. Lensek bi dirêjahiya fokusê ya kurt xalek fokusê ya piçûk û kûrahiya fokusê ya kurt çêdike, ku ev yek ji bo kêmkirina firehiya qulikê û bidestxistina birînên hûrtir guncan e. Lensek bi dirêjahiya fokusê ya dirêj xalek fokusê ya mezintir û kûrahiya fokusê ya dirêjtir çêdike. Li gorî lensên bi dirêjahiya fokusê ya kurt, lensên bi dirêjahiya fokusê ya dirêj dikarin tîrêjek fokuskirî bi dendika enerjiya lazerê ya têr ji bo pêvajoya materyalê ya nêzîkî xala fokusê peyda bikin. Ji ber vê yekê, lensên bi dirêjahiya fokusê ya kurt bi piranî ji bo birrîna rastîn a plakayên zirav têne bikar anîn, lê lensên bi dirêjahiya fokusê ya dirêj ji bo materyalên stûrtir hewce ne da ku kûrahiya fokusê ya têr bi dest bixin, ku guherîna herî kêm di qutra xalê de û dendika hêza têr di nav rêza stûriya birrînê de misoger dike.

Lensên fokuskirinê ji bo fokuskirina tîrêjên lazerê yên paralel ên ku dikevin nav meşaleya birrînê têne bikar anîn, bi vî awayî mezinahiyek xalek piçûktir û dendika hêzê ya bilindtir tê bidestxistin. Lens ji materyalên ku dikarin dirêjahiya pêlê ya lazerê veguhezînin têne çêkirin. Cama optîkî bi gelemperî ji bo lazerên rewşa hişk tê bikar anîn, di heman demê de materyalên wekî ZnSe, GaAs, û Ge ji bo lazerên gaza CO₂ têne pejirandin (ji ber ku cama asayî ji bo tîrêjên lazerê CO₂ ne zelal e), ku di nav wan de ZnSe herî zêde tê bikar anîn.

Ji bo birîna bi lazerê, kêmkirina qûtra xala fokusê ji bo zêdekirina dendika hêzê û gengazkirina birîna bi leza bilind tê xwestin. Lêbelê, dirêjahiya fokusê ya lensê ya kurttir dibe sedema kûrahiya fokusê ya piçûktir, ku dema birîna plakayên stûr zehmet dike ku meriv rûyek birîna perpendîkular bi dest bixe. Wekî din, dirêjahiya fokusê ya kurttir dûrahiya di navbera lens û perçeya kar de kêm dike, xetera qirêjbûna lensê ji hêla şilbûnên helandî ve di dema birînê de zêde dike û bandorê li ser xebata normal dike. Ji ber vê yekê, divê dirêjahiya fokusê ya guncaw li gorî faktorên wekî stûriya birînê û hewcedariyên kalîteya birînê bi berfirehî were destnîşankirin.

2.2.2 Neynika Refleksîf

Karê neynika refleksîf ew e ku arasteya tîrêjê ku ji lazerê derdikeve biguherîne. Ji bo tîrêjên ji lazerên rewşa hişk, neynikên refleksîf ên ji cama optîkî têne çêkirin dikarin werin bikar anîn. Berevajî vê, neynikên refleksîf di cîhazên birrîna lazerê yên gaza CO₂ de bi gelemperî ji sifir an metalên bi refleksîfbûnek bilind têne çêkirin. Ji bo pêşîgirtina li zirara ku ji ber germbûna zêde ya ji tîrêjên lazerê di dema xebitandinê de çêdibe, neynikên refleksîf bi gelemperî bi avê têne sar kirin.

2.2.3 Nozul

Nozul ji bo rijandina gaza alîkar nav herêma birrînê tê bikar anîn, û avahiya wê bandorek diyarkirî li ser karîgerî û kalîteya birrînê dike. Wêne 4.11 şeklên nozulên hevpar ji bo birrîna lazerê nîşan dide; şeklên qulika nozulê celebên silindirî, konîk û hevgirtî-cûda dihewîne.

Hilbijartina nozulê bi gelemperî bi rêya ceribandinên li ser bingeha materyal û stûriya perçeya kar, û zexta gaza alîkar tê destnîşankirin. Birîna lazer bi gelemperî nozulên hevaheng bikar tîne (ku herikîna gazê bi eksena optîkî re hevaheng e). Ger herikîna gazê û tîrêjên lazerê hevaheng nebin, di dema birînê de îhtîmal e ku şilbûnek zêde çêbibe. Divê dîwarê hundurîn ê qulika nozulê nerm be da ku herikîna gazê bê asteng misoger bike û ji turbulansê dûr bikeve ku dibe ku bandorê li kalîteya kerfê bike. Ji bo misogerkirina aramiya birînê, divê dûrahiya di navbera rûyê dawiya nozulê û rûyê perçeya kar de were kêmkirin, bi gelemperî ji 0,5 mm heta 2,0 mm be. Divê qûrahiya qulika nozulê bihêle ku tîrêjên lazerê bi nermî derbas bibin, û rê li ber destdana tîrêjê li dîwarê hundurîn ê qulikê bigire. Qûrahiya qulikê çiqas piçûktir be, ewqas dijwartir e ku tîrêj were hevrêz kirin. Ji bo zextek gaza alîkar a diyarkirî, rêzek çêtirîn a qûrahiya qulikên nozulê heye. Qulikek pir piçûk an pir mezin dê rakirina hilberên helandî ji kerfê asteng bike û bandorê li leza birînê bike.

Bandora qûtra qulika nozulê li ser leza birrînê di bin hêza lazerê ya sabît û zexta gaza alîkar de di Şekil 4.12 û 4.13 de tê nîşandan. Diyar e ku qûtra qulika nozulê ya çêtirîn heye ku leza birrîna herî zêde pêk tîne. Ev nirxa çêtirîn bi qasî 1.5 mm ye bêyî ku oksîjen an argon wekî gaza alîkar were bikar anîn.

Ceribandinên li ser birîna bi lazerê ya alavên hişk (ku birîna wan dijwar e) nîşan didin ku qûtra qulika nozulê ya çêtirîn pir nêzîkî encamên jorîn e, wekî ku di Şekil 4.14 de tê xuyang kirin. Qûtra qulika nozulê bandorê li firehiya kerfê û firehiya herêma bandorkirî ya germê (HAZ) jî dike. Wekî ku di Şekil 4.15 de tê xuyang kirin, bi zêdebûna qûtra qulika nozulê, firehiya kerfê zêde dibe dema ku firehiya HAZ teng dibe. Sedema sereke ya tengbûna HAZê bandora sarbûnê ya zêdebûyî ya herikîna gaza alîkar li ser materyalê bingehîn di herêma birînê de ye.

2.3 Parametreyên Amûrên Qutkirina Lazerê

2.3.1 Amûrên Birrînê yên Bi Meşaleyê Ve Dixebitin

Di alavên birrîna bi meşaleyê de, meşaleya birrînê li ser gantryek guhêrbar tê siwarkirin û li ser tîrêja gantryê bi awayekî horizontî (eksena Y) diçe. Gantry meşaleyê dixebitîne da ku li ser eksena X hereket bike, di heman demê de perçeya kar li ser maseya kar sabît e. Ji ber ku lazer û meşaleya birrînê ji hev cuda hatine rêzkirin, taybetmendiyên veguhestina lazerê, paralelîzma li ser rêça şopandina tîrêjê, û aramiya neynikên refleksîf hemî di dema pêvajoya birrînê de bandor dibin.

Amûrên birrîna bi meşaleyê dikarin perçeyên kar ên mezin bi kar bînin. Ew ji bo qada hilberîna birrînê rûberek erdê ya nisbeten piçûk dagir dike û dikare bi hêsanî bi alavên din re were entegre kirin da ku xeta hilberînê çêbike. Lêbelê, rastbûna bicihkirina wê tenê ±0.04 mm ye.

Avahiya tîpîk a alavên birrîna bi meşaleyê di Şekil 4.19 de tê nîşandan. Makîneyeke birrîna lazerê CO₂ ya bi pêla domdar tê bikaranîn, ku dûrahiya di navbera lazerê û meşaleya birrînê de 18 m ye. Ji bo ku guherîna di qûtra tîrêjê de li ser vê dûrahiya veguhestinê mudaxeleyî operasyonên birrînê neke, divê tevliheviya neynikên osîlator bi baldarî were sêwirandin.

Parametreyên teknîkî yên sereke yên alavên birrîna bi meşaleyê wiha ne:

Hêza Derketina Lazerê: 1.5 kW (yek-mod), 3 kW (pir-mod)
Lêdana meşaleyê: X-eksen 6.2 m, Y-eksen 2.6 m
Leza Ajotinê: 0–10 m/min (guhêrbar)
Lêdana Herikbar a Z-eksena meşaleyê: 150 mm
Leza Rêkxistina Z-eksena Meşaleyê: 300 mm/deqe
Mezinahiya herî zêde ya plakaya pola ya pêvajoyî: 12 mm × 2400 mm × 6000 mm
Sîstema Kontrolê: Moda Kontrola NC ya Yekbûyî

2.3.2 Amûrên Birîna Bi Maseyê Ve Têne Çêkirin XY

Di alavên birrîna bi maseya XY de, meşaleya birrînê li ser çarçovê tê sabît kirin, û perçeya kar li ser maseya birrînê tê danîn. Maseya birrînê li gorî fermanên NC li ser eksenên X û Y digere, bi leza ajotinê ya verastkirî ku bi gelemperî di navbera 0-1 m/min an 0-5 m/min de ye. Ji ber ku meşaleya birrînê li gorî perçeya kar sabît dimîne, ew bandora li ser hevrêzkirina tîrêjên lazer û navendkirinê di dema pêvajoya birrînê de kêm dike, û performansa birrîna yekreng û stabîl misoger dike. Dema ku bi maseyeke birrîna piçûk a ku xwedî rastbûna mekanîkî ya bilind e ve were stendin, makîne rastbûna pozîsyonê ya ±0.01 mm ûrastbûna birrîna hêja, ku wê bi taybetî ji bo birîna bi hûrgilî ya pêkhateyên piçûk guncan dike. Wekî din, maseyên birînê yên mezintir bi lêdana eksena X a 2300–2400 mm û lêdana eksena Y a 1200–1300 mm ji bo hilberandina perçeyên kar ên mezin hene.

Parametreyên teknîkî yên sereke yên alavên birrîna bi sifrê XY ev in:

Çavkaniya Lazerê: Lazera gaza CO₂ (cureya lûleya rasterast a nîv-girtî)
Dabînkirina Hêza Lazerê: Voltaja Têketinê 200 VAC; Voltaja Derketinê 0–30 kV; Herika Derketinê ya Herî Zêde 100 mA
Hêza Derketina Lazerê: 550 W
Lêdana Maseya Birrînê: X-eksen 2300 mm, Y-eksen 1300 mm
Leza Ajotina Maseya Birrînê (Gav-guhêrbar): 0.4–5.0 m/deqe, 0.2–2.5 m/deqe, 0.1–1.3 m/deqe, 0.05–0.6 m/deqe
Lêdana Herikbar a Z-eksena meşaleyê: 180 mm
Mezinahiya herî zêde ya plakaya pêvajoyî: 6 mm × 1300 mm × 2300 mm
Sîstema Kontrolê: Moda Kontrola Hejmarî (NC)

2.3.3 Amûrên Birrînê yên Du-Ajotî (Meşale û Mase)

Amûrên birrîna du-ajotî (meşale û maseyê) di sêwirana xwe de di navbera makîneyên birrîna bi meşaleyê û makîneyên birrîna bi maseyê XY de ne. Meşaleya birrînê li ser gantryekê hatiye siwarkirin û li ser tîrêja gantryê (eksena Y) bi awayekî horizontî tevdigere, di heman demê de maseya birrînê bi awayekî dirêjahî tê ajotin. Ev sêwirana hîbrîd avantajên rastbûna birrîna bilind û karîgeriya teserûfa cîhê bi hev re dike yek. Bi rastbûna pozîsyonê ya ±0.01 mm û rêjeya leza birrîna verastkirî ya 0-20 m/min, ew yek ji makîneyên birrînê yên herî berbelav li sûkê ye. Modelên mezintir ên vê makîneyê lêdaneke eksena Y ya 2000 mm û lêdaneke eksena X ya 6000 mm pêşkêş dikin, ku dihêle perçeyên kar ên mezin werin birrîn.

Osîlatora lazerê li ser gantryê li kêleka meşaleya birrînê hatiye siwarkirin. Ev konfigurasyon dema birîna kunên dorhêl rastbûnek awarte peyda dike. Makîne di heman demê de xwedan karîgeriya hilberînê ya bilind e: ew dikare di hûrdemê de 46 kunên dorhêl (bi qutra 10 mm) li ser plakaya pola ya 1 mm stûr bibire.

2.3.4 Amûrên Birîna Yekgirtî

Dimakîneya birrîna entegre, çavkaniya lazerê li ser çarçovê tê sazkirin û bi dirêjahî pê re diçe, di heman demê de meşaleya birrînê bi mekanîzmaya xwe ya ajotinê ve entegre ye da ku li ser tîrêja çarçovê bi awayekî horizontî hereket bike. Makîne kontrola hejmarî bikar tîne da ku pêkhateyên cûrbecûr ên bi şekil bibire. Ji bo telafîkirina guherîna dirêjahiya rêya optîkî ya ku ji ber tevgera horizontî ya meşaleya birrînê çêdibe, bi gelemperî modulek verastkirina dirêjahiya rêya optîkî tê saz kirin. Ev modul tîrêjek lazerê ya homojen di nav qada birrînê de misoger dike û kalîteya rûyê birrînê ya domdar diparêze.

Dema şandinê: 17ê Kanûna Pêşîn a 2025an

Bingehên Birîna Lazerê û Sîstema Pêvajoya Wê — Amûrên Birîna Lazerê