1. GIỚI THIỆU MÁY CẮT LASER

Như tên cho thấy, máy cắt Laser tạo ra các mẫu và thiết kế bằng cách cắt thành vật liệu. Một chùm tia Laser mạnh mẽ là nguồn làm tan chảy, đốt cháy hoặc làm bay hơi vật liệu.

Về cơ bản, cắt Laser là một quá trình chế tạo sử dụng chùm tia Laser mỏng, tập trung, để cắt và khắc các vật liệu thành các thiết kế, hoa văn và hình dạng tùy chỉnh theo chỉ định của nhà thiết kế. Quá trình cắt dựa trên nhiệt, không tiếp xúc. Lý tưởng cho một số vật liệu: gỗ, thủy tinh, giấy, kim loại, nhựa và đá quý. Nó cũng có khả năng sản xuất các bộ phận phức tạp mà không cần một công cụ được thiết kế tùy chỉnh.

2. LỊCH SỬ RA ĐỜI MÁY LASER

Phát minh của máy cắt Laser được cho là của Kumar Patel, người bắt đầu nghiên cứu về hoạt động Laser khi tham gia Bell Labs vào năm 1961. Năm 1963, ông đã phát triển laser CO2 đầu tiên, đây là biến thể có ứng dụng hiện đại hơn bất kỳ loại nào khác của Laser. Laser C0O2 là để khắc các vật liệu khác nhau, từ acrylic và gỗ dán cho đến các tông và MDF.

3. CÁC ỨNG DỤNG

Ngày nay, cắt Laser đã tìm thấy một ngôi nhà trong các ngành công nghiệp như điện tử, y học, hàng không vũ trụ, ô tô và chất bán dẫn. Một trong những ứng dụng phổ biến nhất là cắt kim loại – cho dù là vonfram, thép, nhôm, đồng thau hoặc niken – bởi vì Laser mang lại những vết cắt sạch và hoàn thiện mịn. Laser cũng được sử dụng để cắt gốm, silicon và các phi kim loại khác.

Có lẽ một trong những ứng dụng hấp dẫn nhất của công nghệ cắt Laser là trong lĩnh vực phẫu thuật, nơi các chùm tia Laser hiện đang thay thế dao mổ và đang được sử dụng để làm bay hơi mô người. Điều này đặc biệt hữu ích trong các thủ tục phẫu thuật có độ chính xác cao như phẫu thuật mắt.

Chúng ta sẽ nói về nhiều ứng dụng hơn trong phần sau, nhưng bây giờ, hãy xem quá trình cắt Laser hoạt động như thế nào.

4. CÁCH CẮT LASER HOẠT ĐỘNG

Chùm tia của máy cắt Laser thường có đường kính trong khoảng 0,1 đến 0,3 mm và công suất trong khoảng từ 1 đến 3 kW. Công suất này cần được điều chỉnh tùy thuộc vào vật liệu được cắt và độ dày. Ví dụ, để cắt các vật liệu phản chiếu như nhôm, bạn có thể cần công suất laser lên tới 6 kW.

Cắt Laser không lý tưởng cho các kim loại như nhôm và hợp kim đồng vì chúng có tính chất dẫn nhiệt và phản xạ ánh sáng, nghĩa là chúng cần Laser mạnh hơn.

Dưới đây là một số thành phần cốt lõi của máy cắt lLaser:

  • Bộ cộng hưởng Laser: Chùm tia laser phát ra từ bộ cộng hưởng laser, một ống thủy tinh kín khí với hai gương đối diện nhau. Ống chứa đầy C02 và các loại khí khác như hydro, nitơ và heli. Sự pha trộn của các khí này được kích hoạt bởi điốt hoặc phóng điện phát ra năng lượng dưới dạng ánh sáng.
  • Đầu cắt: Ánh sáng chiếu theo nhiều hướng khác nhau với sự hỗ trợ của một số gương được đặt ở vị trí chiến lược để đảm bảo nó chạm tới đầu cắt laser. Khi chùm tia tới đầu cắt, nó đi qua một thấu kính cong và được phóng to và tập trung vào một điểm duy nhất. Chính trong đầu cắt này, tia laser được biến thành một chùm nhỏ, tập trung, có thể cắt hoặc đục lỗ. Các chùm tia laser tập trung đi qua một vòi phun trước khi chạm vào vật liệu, với khí nén như nitơ hoặc oxy cũng đi qua vòi này. Ví dụ, nếu bạn đang cắt nhôm hoặc inox, chùm tia laser sẽ làm nóng chảy vật liệu trước khi nitơ có áp suất cao thổi kim loại nóng chảy ra khỏi bề mặt. Thông thường, đầu cắt được gắn vào một hệ thống cơ học được điều khiển bởi xích hoặc đai, cho phép nó thực hiện các chuyển động chính xác trong một khu vực hạn chế. Tiêu điểm của ống kính cần phải nằm trên bề mặt vật liệu được cắt để lấy tia laser để thực hiện cắt.
  • Khoảng cách vòi phun: Tại mọi thời điểm, khoảng cách chính xác được duy trì giữa tấm và vòi phun. Không gian này là rất quan trọng vì nó xác định đầu mối. Thông thường, chất lượng của vết cắt sẽ bị ảnh hưởng bằng cách thay đổi tiêu điểm. Một số biến khác có thể ảnh hưởng đến chất lượng cắt và chúng bao gồm cường độ và tốc độ chùm tia.

5. BA LOẠI CHÍNH CỦA MÁY LASER

  • Ngọn lửa / phản ứng bốc cháy: Khí hỗ trợ là oxy, được thổi vào bề mặt ở áp suất cao (lên đến 6 bar). Các vật liệu nóng (kim loại, trong trường hợp này) phản ứng với oxy và bắt đầu đốt cháy và oxy hóa. Phản ứng này tạo nhiều năng lượng hơn và hỗ trợ chùm tia laser.
  • Hợp nhất cắt / nóng chảy và thổi bay: Một loại khí trơ (thường là nitơ) thổi vật liệu nóng chảy ra khỏi bề mặt, làm giảm đáng kể năng lượng cần thiết. Vật liệu đầu tiên được làm nóng lên cho đến khi nó đạt đến điểm nóng chảy sau đó khí thổi ra
  • Cắt từ xa: Một chùm tia laser cường độ cao làm bay hơi một phần (loại bỏ) vật liệu, cho phép cắt các tấm mỏng mà không cần khí hỗ trợ.

Cắt – Khắc – Đánh dấu

Nói chung, một máy cắt laser cũng có thể khắc và đánh dấu. Trên thực tế, sự khác biệt duy nhất giữa cắt, khắc và đánh dấu là mức độ sâu của tia laser và cách nó thay đổi diện mạo tổng thể của vật liệu. Trong cắt laser, nhiệt từ laser sẽ cắt toàn bộ vật liệu. Nhưng đó không phải là trường hợp với dấu laser và khắc laser.

Đánh dấu bằng laser làm mất màu bề mặt của vật liệu được laser rọi qua, trong khi khắc và khắc laser loại bỏ một phần vật liệu. Sự khác biệt chính giữa khắc và khắc là độ sâu mà tia laser xuyên qua.

Đây là sự khác biệt giữa đánh dấu và khắc

  • Đánh dấu bằng laser: Trong việc đánh dấu bằng laser, tia laser không đi xuyên suốt vật liệu mà thay vào đó chỉ làm thay đổi tính chất hoặc sự xuất hiện của vật liệu. Laser tạo ra các dấu tương phản cao bởi vì nhiệt của laser phân phối lại carbon trong vật liệu được đề cập.
  • Khắc laser: Trong khắc laser, chùm tia sẽ loại bỏ bề mặt vật liệu để lại một rãnh tuỳ theo thiết kế của bạn. Tia laser làm nóng vật liệu đến nhiệt độ rất cao, khiến nó bốc hơi và tạo ra một khoang.

 

6. ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM

Ưu điểm

Dưới đây là những lý do tại sao cắt laser được ưa thích so với các công nghệ cắt khác, chẳng hạn như phay CNC:

  • Độ chính xác và độ chính xác cao
  • Tốc độ sản xuất cao
  • Giá cả phải chăng hơn các máy CNC cùng cỡ
  • Tương thích vật liệu rộng
  • Không có nguy cơ ô nhiễm (vì đó là một quá trình không tiếp xúc)
  • Chiều rộng kerf hẹp hơn

Nhược điểm

  • Tiêu thụ năng lượng cao
  • Rủi ro thải khí thải độc hại (từ nhựa)
  • Vật liệu dày hơn có thể khó cắt
  • Nguy cơ các cạnh bị cháy khi cắt

7. PHẦN MỀM THIẾT KẾ ĐỂ CẮT LASER

Máy cắt laser hoạt động giống như máy in phun thông thường của bạn. Các máy có trình điều khiển nhất định cho phép chúng chọn các thiết kế từ máy tính và chuyển đổi các thiết kế đó thành định dạng có thể đọc được.

Một số gói phần mềm có thể hỗ trợ các trình điều khiển của máy cắt laser:

Thiết kế 2D

  • AutoCAD
  • Inkscape
  • Adobe Illustrator
  • Tên một phần mềm đồ họa

Thiết kế 3D

  • Autodesk
  • SolidWorks
  • Autodesk Fusion 360

Mặc dù về mặt lý thuyết của nhà thiết kế về mặt lý thuyết là giới hạn duy nhất cho những gì có thể được tạo ra, đây là một số hướng dẫn chung khi thiết kế để cắt laser:

  • Thiết kế phải đáp ứng các thông số kỹ thuật của máy cắt của bạn. Các tập tin hoàn thành phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của máy của bạn. Nếu không, cố gắng chuyển đổi một tập tin có thể dẫn đến mất chi tiết hoặc không hoàn hảo.
  • Biết kích thước cắt laser tối đa và tối thiểu và đặt chúng đúng. Kích thước của thiết kế của bạn bị giới hạn bởi kích thước của bàn cắt.
  • Chi tiết không thể nhỏ hơn độ dày vật liệu. Tránh các chi tiết nhỏ hơn độ dày của vật liệu. Nếu bạn muốn tạo một lỗ, ví dụ, đường kính của nó phải lớn hơn độ dày của vật liệu.
  • Duy trì khoảng cách tối thiểu giữa các đường cắt. Đối với độ dày vật liệu nhất định, khoảng cách tối thiểu phải được duy trì giữa các đường cắt. Theo nguyên tắc chung, hãy để khoảng cách giữa các phần bằng 2 lần độ dày vật liệu
  • Định luật vật lý luôn được áp dụng. Khi bạn cắt ra một mảnh kim loại, nó sẽ rơi ra trừ khi có một mảnh kết nối trong thiết kế.
  • Thiết kế của bạn sẽ đứt gãy hoặc trở nên dễ vỡ khi bạn có nhiều đường cắt nhau tại cùng một điểm.
  • Kiểm tra chặt chẽ các chi tiết. Phóng to chi tiết và đảm bảo các nút giao đáp ứng khi cần thiết.
  • Đường uốn cong không đúng cách sẽ không cung cấp cho bạn một vết cắt thẳng ra khỏi tia laser.

Sau khi thiết kế đã sẵn sàng và đã được nạp vào máy, đầu cắt laser sẽ di chuyển qua tấm kim loại theo hướng dẫn của thiết kế để cắt phần theo ý muốn. Các chùm tia laser đi theo tệp vectơ giữ thiết kế để cắt đi tại vật liệu cho đến khi hình dạng / mẫu được hoàn thành.

8. ỨNG DỤNG CẮT LASER

Máy cắt laser đã trở thành công cụ tiện dụng để tạo mẫu và sản xuất. Chúng đang được sử dụng:

  • Tạo mẫu nhanh, bởi vì chúng cho phép các nhà thiết kế lặp lại nhanh chóng và trên các thiết kế của họ trước khi sản xuất ở quy mô lớn.
  • Trong các cửa hàng máy móc cũng như trong sản xuất công nghiệp để cắt các mảnh vật liệu lớn.
  • Trong các công ty phần cứng để tạo nguyên mẫu.
  • Trong giáo dục cho tạo mẫu / dự án nhỏ.
  • Bởi các nhà thiết kế và nhà sản xuất, những người muốn đưa vào thiết kế kỹ thuật số của họ.

Cắt laser là quá trình sử dụng chùm tia laser để làm bay hơi, tan chảy hoặc loại bỏ dần vật liệu. Máy cắt laser điều khiển số máy tính (CNC) thường sử dụng quang học, khí hỗ trợ và hệ thống hướng dẫn để định hướng và tập trung chùm tia laser vào phôi. Nhiều lợi ích của việc cắt laser CNC bao gồm:

  • Tốc độ.
  • Ít lãng phí.
  • Phạm vi rộng của vật liệu.

Mặc dù cắt laser đã được sử dụng công nghiệp từ đầu những năm 1970, nhưng cắt laser CNC gần đây đã trở thành công cụ sản xuất được lựa chọn trong các nhà sản xuất, trong trường học và với những người có sở thích.

 

 

Rate this post

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

0582337754
icons8-exercise-96 challenges-icon chat-active-icon