ما هو الليزر
>
إذا كنت تبحث عن طريقة فعالة لقطع المعادن أو غيرها من المواد ، فإن ماكينات القطع بالليزر CNC كانت هي التكنولوجيا المستخدمة منذ تقديمها في السبعينيات. تستخدم آلات القطع بالليزر شعاعًا مركّزًا من الضوء لإنشاء قصات وتصميمات دقيقة على أنواع مختلفة من المعدن. إنها من أكثر طرق الإنتاج الصناعي شيوعًا لدقتها وسرعتها وتعدد استخداماتها.
في هذه المقالة ، سنناقش ماهية آلات القطع بالليزر CNC وكيف تعمل. سنقوم أيضًا بفحص مزايا وعيوب استخدام هذه التقنية لمشروعك.
كيف تعمل آلة القطع بالليزر CNC؟
تستخدم آلة القطع بالليزر CNC (التحكم العددي بالكمبيوتر) نظام كمبيوتر متقدمًا لتوجيه شعاع ليزر قوي إلى المواد التي تحتاج إلى القطع أو النقش. تمت برمجة نظام الكمبيوتر بتعليمات تخبر بالضبط أين ومدى عمق قطع المواد. وهذا يعني أنه يمكن إعادة إنتاج الأشكال والأنماط المعقدة بدقة بأقل جهد من جانب المشغل.
يتكون الليزر عادةً من مكونين: "رأس" يضم كلا من العدسات والمرايا عالية الطاقة ، جنبًا إلى جنب مع أنظمة تحديد المواقع عالية الدقة ، ومصدر الطاقة الذي يوفر الطاقة الكهربائية لنظام العدسات. وفقًا لأوامر نظام الكمبيوتر ، يتحرك الرأس على طول ثلاثة محاور (x ، y ، z) لتركيز شعاعها على نقاط مبرمجة مسبقًا داخل قطعة عمل. نظرًا لأنه يقطع المعدن أو المواد الأخرى ، يتم استخدام الهواء كوسيط مساعد وعامل تبريد حتى لا تتضرر القطع الموجودة تحته من تراكم الحرارة.
مزايا وعيوب آلات القطع بالليزر CNC
ليزر سي ان سي أصبحت آلات القطع أكثر شعبية بسبب دقتها وقدرتها على إنتاج أشكال مفصلة بسرعة دون التضحية بالجودة. يتمتع هذا النوع من التكنولوجيا أيضًا بالعديد من المزايا الأخرى، مثل الصيانة المنخفضة التكلفة، والعمليات عالية السرعة، والتنوع في اختيار المواد، والدقة التي تؤدي إلى إنتاج القليل من النفايات أثناء العمليات، وتقليل فترات الانتظار، وحجم الآلات الأصغر مقارنة بالطرق التقليدية مثل الطحن. أو ختم المطابع.
ومع ذلك ، ترتبط بعض العيوب بهذه التقنية ، مثل عدم قدرة أشعة الليزر على اختراق المواد السميكة بشكل فعال أو صعوبة برمجتها أو قياس الأسطح المنحنية بشكل صحيح ، مما يؤدي إلى فشل عمليات إنتاج الأجزاء عندما تكون الدقة هي الأكثر أهمية.
كيف يعمل
>
آلات القطع بالليزر CNC هي أدوات آلية تستخدم الليزر لتقطيع المواد المختلفة إلى أشكال وأحجام دقيقة. يتم استخدامها في العديد من الصناعات ، بما في ذلك الطيران والسيارات والبناء والإلكترونيات والمعدات الطبية. سنستكشف في منشور المدونة هذا كيفية عمل آلة القطع بالليزر CNC.
بادئ ذي بدء ، دعنا نحدد ما يرمز إليه CNC للتحكم العددي بالكمبيوتر. تتضمن هذه العملية استخدام برامج الكمبيوتر للتحكم في الحركة داخل الجهاز نفسه.
CNC آلة القطع بالليزر يتكون من عدة مكونات: طبقة مادية حيث توضع المادة الخام؛ مشغل (محركات) يتحكم في حركة رأس الليزر؛ المحركات والمؤازرة التي تحرك الرأس في جميع الأبعاد الثلاثة - لأعلى / لأسفل ومن جانب إلى آخر؛ البصريات التي تركز الضوء على المادة المراد قطعها أو حفرها؛ ونظام تبريد للحفاظ على سير كل شيء بسلاسة.
الخطوة الأولى في تشغيل آلة القطع بالليزر CNC هي برمجتها بتعليمات حول أداء مهمتها. عادةً ما يتم توفير التعليمات في ملف CAD (تصميم بمساعدة الكمبيوتر) مشفر بمعلمات مثل معدل التغذية والسرعة ومستويات الطاقة وما إلى ذلك. اعتمادًا على مدى تعقيد التصميم والمواد المستخدمة ، يمكن أن تكون البرمجة معقدة أو مباشرة.
بمجرد برمجتها بشكل صحيح. ومع ذلك ، يجب أن يكون إنشاء أجزاء عالية الجودة بسرعة وكفاءة باتباع تعليمات البرنامج أمرًا سهلاً.
أثناء تشغيل آلة القطع بالليزر CNC ، يتم ضخ غاز خامل (مثل النيتروجين) من خلال فتحة بالقرب من العدسة عند مستويات الضغط العالي لخلق تماسك بين جزيئات الغاز والتأكد من أن أشعة الليزر عالية الطاقة تصل إلى هدفها المقصود بدقة دون تشتت خاطئ أو فقدان الدقة على طول مسارها.
يعمل هذا الغاز عالي الضغط أيضًا كدرع واقي ضد أي جزيئات ناتجة عن العملية نفسها ، والتي يمكن أن تلحق الضرر إما بالمواد التي يتم قطعها أو المكونات الداخلية داخل الوحدة نفسها بمرور الوقت بسبب التآكل من الاستخدام المتكرر أو دخول الأجسام الغريبة من خلال فتحات صغيرة في هيكل الجهاز بينما لا يزال يعمل بشكل طبيعي.
بمجرد إعداد جميع هذه المكونات بعناية وفقًا لمواصفات التصميم الفردية ، يبدأ المشغلون التشغيل من البداية إلى النهاية باستخدام الأوامر عبر إدخال لوحة المفاتيح وفقًا لتعليمات مدخلات البرامج الخاصة بهم من المراحل السابقة أثناء إعداد الإعداد لكل عملية تشغيل.
نظرًا لأن كل وظيفة تتقدم نحو الإكمال بناءً على معايير مبرمجة مع التأكد من إنتاج القطع النهائية عالية الجودة في كل مرة دون حدوث أي أخطاء على طول الطريق ، يجب أن تركز أهدافنا المستقبلية على توفير استخدام آمن وفعال حتى في خطوط الإنتاج عبر العديد من الصناعات. حيث تكون الدقة القصوى عاملاً بالغ الأهمية يتطلب نتائج إتمام ناجحة!
ماذا يمكن أن تقطع
>
آلات القطع بالليزر CNC هي أدوات متعددة الاستخدامات وقوية بشكل لا يصدق في البيئات التجارية والتعليمية والصناعية. يمكن لهذه التقنية قطع الأخشاب والمعادن والبلاستيك بدقة وسرعة ودقة. في منشور المدونة هذا ، سننظر في أنواع الأشياء الممكنة عند استخدام آلة القطع بالليزر CNC.
سواء كنت محترفًا في الصناعة أو هاوًا أو طالبًا يتطلع إلى فهم إمكانيات آلة القطع بالليزر CNC ، فإن هذا المنشور سوف يمنحك نظرة ثاقبة على تطبيقاتها العديدة.
ماذا يمكن أن تقطع؟
أكثر المواد وضوحًا التي يتم قطعها بالليزر هي المعدن. يعد المعدن من أصعب المواد في العمل ويتطلب معدات متخصصة مثل آلات الليزر CNC لأنه من الصعب جدًا قطعها بالطرق التقليدية. يمكن حفر المعادن أو نقشها بخبرة باستخدام هذه الآلات للحصول على أقصى قدر من الدقة والتفاصيل في المشاريع.
ومع ذلك ، لا يقتصر القطع بالليزر على المعدن فقط. كما أنه يعمل بشكل رائع على مواد أخرى مثل الخشب والبلاستيك والزجاج! فيما يلي بعض الأمثلة على كيفية استجابة هذه المواد لليزر CNC:
خشب: يعتبر الخشب من أسهل المواد لليزر بسبب نقطة انصهاره المنخفضة. قطع الخشب بالليزر يسمح بتصميمات مفصلة بشكل لا يصدق لا يمكن تحقيقها باستخدام الأدوات اليدوية، مثل اللفائف المعقدة أو قطع الأثاث المصنوعة بدقة.
بلاستيك: قد لا يبدو البلاستيك مرشحًا رائعًا له النقش بالليزر بسبب انخفاض درجة حرارة انصهارها. ومع ذلك، لا يزال من الممكن نقشه/قطعه بشكل فعال اعتمادًا على نوع البلاستيك المستخدم. تشمل المواد البلاستيكية النموذجية المستخدمة في هذا التطبيق الأكريليك، وPVC، وPETGs، وما إلى ذلك، والتي تتفاعل جميعها بشكل مختلف ولكنها تعطي نتائج جيدة عند العمل بالتقنية الصحيحة.
زجاج: على الرغم من أنه غير شائع نسبيًا مقارنة بالمواد الأخرى المذكورة هنا ، إلا أنه لا يزال من الممكن استخدام الزجاج بأمان باستخدام قاطع الليزر CNC إذا تم إجراؤه بشكل صحيح وعلى دفعات صغيرة حتى يتم اكتساب خبرة المشغل في العمل معه. يؤدي هذا إلى نتائج تبدو مذهلة عادةً عند تطبيقها على الأعمال الفنية الزجاجية مثل المزهريات أو المنحوتات!
كما ترون ، لا يوجد حد فيما يتعلق بالمواد التي يمكنك استخدامها عند العمل باستخدام قاطع ليزر CNC - يمكن عمل أي ركيزة تقريبًا بنجاح مع هذه الآلات القوية إذا كان لديك الإعداد الصحيح والخبرة في العمل معها!
ما مدى دقة ذلك
>
أصبحت آلات القطع بالليزر CNC ذات شعبية متزايدة في مختلف الصناعات لأنها توفر دقة قصوى ودقة وقطع نظيفة. ولكن ما مدى دقة هذه الآلات بالضبط؟ ندرس التكنولوجيا الكامنة وراء القطع بالليزر CNC للإجابة على هذا السؤال.
ما هو القطع بالليزر CNC؟
قطع الليزر باستخدام الحاسب الآلي هي عملية تستخدم فيها آلة التحكم العددي بالكمبيوتر (CNC) شعاعًا مركّزًا من الضوء من الليزر لقطع المواد بدقة. يتحكم الكمبيوتر في حركة رأس القطع ، والتي تتحرك على طول المحور X و Y و Z لقطع أي مادة إلى أشكال معقدة.
يمكن أن تكون الليزرات المستخدمة في ماكينات CNC إما غازًا أو ليزر الحالة الصلبة ، مثل الليزرات الليفية أو ذات الصمام الثنائي. تنتج أشعة الليزر الغازية حزمًا عالية الطاقة تتيح إجراء عمليات قطع عميقة ، بينما تسمح ليزرات الألياف والصمام الثنائي بإجراء عمليات قطع ضحلة دقيقة على المواد الرقيقة.
ما العوامل التي تؤثر على الدقة؟
عندما يتعلق الأمر بالدقة ، هناك عدة عوامل تلعب دورها:
دقة الآلة: يجب تشكيل ومحاذاة آلات CNC بدقة قبل أن تتمكن من إنتاج أجزاء دقيقة عند استخدامها في عمليات التصنيع مثل القطع والحفر بالليزر. تحتوي معظم أنظمة CNC الحديثة على برنامج معايرة ذاتية مدمج ، مما يساعد على ضمان الدقة للحصول على نتائج أفضل بمرور الوقت.
جودة الليزر: سيؤدي استخدام مكونات عالية الجودة مثل البصريات الصناعية إلى زيادة الدقة الكلية للماكينة أثناء كل مهمة ، مما يؤدي إلى أجزاء أفضل وتحسين الأداء. بالإضافة إلى ذلك ، يساعد استخدام برامج متقدمة للغاية مع إمكانيات CAD / CAM في ضمان الزوايا المناسبة لإجراء عمليات قطع أكثر دقة.
خصائص المواد: المواد المختلفة لها خصائص مختلفة تؤثر على مدى قبولها للعلاج بالليزر دون حرق أو فقدان شكلها - يتطلب الفولاذ والألمنيوم إعدادات مختلفة عن الخشب أو البلاستيك بسبب مقدار الحرارة التي تمتصها أثناء عمليات القطع. إن معرفة كيفية ضبط الإعدادات بناءً على خصائص المواد بشكل صحيح هو المفتاح لتحقيق الدقة باستخدام آلات القطع بالليزر CNC.
تجربة المشغل: تعد خبرة المشغل مهمة أيضًا لتحقيق نتائج دقيقة - يعرف المشغلون ذوو الخبرة كيفية ضبط الإعدادات بشكل صحيح وفقًا لنوع المادة ومتطلبات الوظيفة ؛ في المقابل ، قد لا يكون المشغلون عديمي الخبرة على دراية كافية بالبرامج أو الأجهزة حتى الآن لتحقيق أفضل النتائج في كل مرة.
ما مدى دقة قواطع الليزر باستخدام الحاسب الآلي؟
يعتمد مستوى الدقة الذي تحققه قواطع الليزر CNC على جميع العوامل المذكورة أعلاه ؛ بشكل عام ، يمكن أن تنتج هذه الآلات أجزاء دقيقة للغاية مع تفاوتات شديدة (/ - 0 .005). هذا يعني أنه يمكنك الاعتماد على نتائج ممتازة باستمرار من جهازك بغض النظر عن نوع الوظيفة التي تعمل عليها!
ما هي بعض فوائد استخدام آلة القطع بالليزر؟
>
أصبحت آلات القطع بالليزر CNC ذات شعبية متزايدة للشركات التي تبحث عن طرق فعالة ودقيقة وفعالة من حيث التكلفة لقطع المواد. من البلاستيك والنسيج إلى الصفائح المعدنية ، أحدثت هذه الآلات القوية ثورة في التصنيع الحديث ، مما يسهل إكمال طلبات الإنتاج الكبيرة بسرعة. هنا نلقي نظرة على بعض فوائد استخدام قاطع الليزر:
دقة عالية ودقة
نظرًا لاستخدامها شعاعًا مركّزًا من الضوء الشديد ، يمكن لآلات القطع بالليزر CNC أن تحقق قطعًا دقيقة للغاية وبدقة تصل إلى 0.001 بوصة - متجاوزة إلى حد بعيد تقنيات القطع الأخرى. هذا يقلل من النفايات ويجعلها مناسبة بشكل خاص لتصنيع الأجهزة أو أي تطبيق يتطلب قياسات دقيقة عند قطع الأجزاء.
زيادة الإنتاجية
تعتبر قواطع الليزر CNC أسرع بكثير من طرق الختم ونفث الماء لعمليات الإنتاج بكميات كبيرة حيث تكون السرعة هي المفتاح. كما أنها تتطلب عملاً يدويًا أقل للعمل من الطرق التقليدية بفضل أنظمة التحكم التي يتم تشغيلها بواسطة الكمبيوتر ، مما يعني تقليل فرص الأخطاء أو الأخطاء التي تتسلل إليها.
براعة ومرونة
قواطع الليزر لديها مجموعة واسعة من التطبيقات. يمكن استخدامها على ما يقرب من. هيريال ، بما في ذلك الرغوة والبلاستيك والجلود والورق والمنسوجات والمعادن مثل الصلب والألمنيوم. من خلال القدرة على تبديل المواد بسهولة وضبط المعلمات بسرعة مثل مستوى الطاقة أو إعدادات السرعة ، يمكنك الانتقال بسرعة من مشروع إلى آخر دون الكثير من الوقت لإعادة معايرة الجهاز.
فعاله من حيث التكلفه
تعتبر آلات القطع بالليزر أيضًا فعالة من حيث التكلفة مقارنةً بأنواع الآلات الأخرى ؛ تعمل عادةً بتكاليف طاقة أقل بفضل تصميمها البؤري الدقيق وتتطلب أدوات أقل ، مما يحافظ على انخفاض التكاليف على المدى الطويل. بالإضافة إلى ذلك ، ليست هناك حاجة لعمليات التنظيف الثانوية بعد الاستخدام ، مما يوفر المزيد من الوقت (والمال) على المدى الطويل!
ما هي الصناعات التي تستخدم قواطع الليزر أكثر من غيرها
>
أصبحت أدوات القطع بالليزر أداة شائعة بشكل متزايد في مختلف الصناعات. توفر آلات القطع بالليزر CNC دقة عالية ودقة عالية ، مما يجعلها مثالية لقطع الأشكال المعقدة بأقل قدر من النفايات.
لكن ما هي الصناعات التي تستخدم قواطع الليزر أكثر من غيرها؟ من الهندسة والسيارات إلى الأجهزة واللافتات الطبية ، إليك نظرة على المجالات التي تُستخدم فيها تقنيات القطع بالليزر CNC لتبسيط العمليات وتحسين الكفاءة وخفض التكاليف.
الهندسة والسيارات
يعد القطاع الهندسي أحد أكبر مستخدمي ماكينات القطع بالليزر CNC. من المكونات المعقدة التي يستحيل إنشاؤها عمليًا باستخدام طرق القطع التقليدية إلى الأجزاء الأكبر اللازمة لتصنيع السيارات ، يمكن أن تلعب قواطع الليزر دورًا مهمًا في تطوير المنتج ودورات الإنتاج. بفضل قدرتها على قطع الأشكال الدقيقة بسرعة من مختلف المواد ، بما في ذلك الفولاذ والألمنيوم والمواد المركبة مثل ألياف الكربون أو Kevlar® ، أصبحت هذه الأدوات لا غنى عنها.
الفضاء
الفضاء هو صناعة أخرى تعتمد بشكل كبير على تقنية القطع بالليزر الدقيقة. يجب أن تلبي المكونات المخصصة للطائرات تفاوتات شديدة بشكل لا يصدق - وهي متطلبات لا يمكن تحقيقها أبدًا من خلال التصنيع اليدوي أو المعالجة الآلية. بفضل ليزر CNC ، يمكن لمصنعي الفضاء دائمًا إنتاج الأجزاء بدقة.
أجهزة طبية
من الأدوات الطبية البسيطة مثل المباضع الجراحية وإبر الخزعة إلى الغرسات المتقدمة مثل الوركين الاصطناعية أو تيجان الأسنان - الدقة هي المفتاح في صناعة الأجهزة الطبية. هنا يأتي دور آلات الليزر CNC ؛ إنها تمنح الشركات المصنعة القدرة على إنشاء أشكال معقدة بدقة غير مسبوقة مع تقليل النفايات إلى الحد الأدنى.
لافتات
ليس من المستغرب أن تتبنى متاجر اللافتات ذات المستوى الاحترافي أيضًا ليزر CNC نظرًا لدقتها وسرعتها التي لا مثيل لها عند إنشاء أشكال معقدة من الأكريليك أو الخشب - مما يجعلها مفيدة بشكل خاص عند إنتاج حروف ثلاثية الأبعاد أو تصميمات معقدة لشاشات النوافذ أو أكشاك المعارض التجارية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تطبيق الطلاءات المختلفة على المواد قبل القطع بالليزر لمزيد من المتانة - وهي مكافأة للشركات التي تحتاج إلى تصميم يمكنها تحمل التعرض الطويل الأمد في الهواء الطلق دون أن يتلاشى أو يتشوه بمرور الوقت.
مع التقدم المستمر في التكنولوجيا مثل ميزات التحكم في السرعة بشكل أفضل بالإضافة إلى البرامج سهلة الاستخدام التي تتيح للمستخدمين من جميع مستويات المهارة - بدءًا من المبتدئين الذين يدخلون عالم التصنيع الرقمي وصولاً إلى المهندسين ذوي الخبرة - فليس من المستغرب أن تتحول المزيد من الصناعات إلى هذه الاستخدامات المتنوعة أدوات لأوقات إنجاز أسرع في المشاريع بمقاييس مختلفة ... كبيرة كانت أم صغيرة!
