EspañolHistóricamente, el aumento de la Potencia láser siempre ha sido considerado como la forma más directa y efectiva de mejorar la eficiencia del proceso de procesamiento. Sin embargo, con la aparición de la máquina de corte láser de 60.000 vatios, ha surgido una escena en la industria sobre si somos o no; He alcanzado el límite superior de la Potencia láser. Wu rangda, Presidente de penta laser, cree que este nivel de potencia es suficiente para reemplazar completamente la tecnología de corte de plasma y llama. En su opinión, romper este umbral es un éxito; No generará beneficios sustanciales en términos de reducción de eficiencia o capacidad, sino que aumentará los costos y el uso de energía de los usuarios.
Sin embargo, la búsqueda de una mayor eficiencia en el sector industrial es perpetua. Si realmente hemos alcanzado la cima de lo que la potencia del láser puede ofrecer, ¿qué caminos nos quedan por explorar en nuestra búsqueda de una mayor eficiencia del mecanizado? Profundicemos en estrategias alternativas que pueden optimizar el rendimiento sin depender de una mayor potencia del láser.
Doble aceleración: integración innovadora de vigas de fibra de carbono
El desafío de mejorar el rendimiento de la máquina herramienta sin revisar la tecnología central no existe; No puedo dejar que el escritor duerma durante largas noches. Su reciente visita al salto láser ha dado chispas de inspiración, especialmente a través de sus métodos innovadores para el diseño de la base de la máquina.
LEAP laser es una empresa líder de alta tecnología que ha logrado avances significativos en la aplicación y el desarrollo de la tecnología láser de precisión. Su experiencia abarca una variedad de aplicaciones láser, incluyendo corte, soldadura y marcado, y tiene un buen historial de éxito. Liu, gerente general de LEAP laser, dijo que lanzaron una iniciativa el año pasado para cambiar las reglas del juego e integrar haces de fibra de carbono en sus Máquinas. Estas vigas ofrecen una combinación perfecta de alta resistencia, resistencia a la deformación y diseño ligero, lo que no solo mejora la eficiencia del procesamiento, sino que también ayuda a reducir costos en aplicaciones prácticas.
La viga es un elemento fundamental en las máquinas herramienta de pórtico, y sus propiedades estáticas y dinámicas dictan el rendimiento general de la máquina. Esto, a su vez, influye significativamente en la eficiencia, precisión y estabilidad del procesamiento de la máquina. Tradicionalmente, las máquinas herramienta han utilizado vigas metálicas, predominantemente de acero y aleaciones de aluminio.
Las vigas de acero fundido son veneradas por su estabilidad y precisión, pero su peso sustancial generalmente restringe su uso a aplicaciones que no exigen operaciones de alta velocidad. Para lograr capacidades de alta velocidad y alta aceleración, estas máquinas requieren motores potentes con un par sustancial, lo que puede ser un factor limitante cuando el rendimiento dinámico alcanza su punto máximo. Para contrarrestar esto, la industria comenzó a explorar vigas de aleación de aluminio para reducir el peso. Sin embargo, a pesar de su naturaleza más ligera, las vigas de aluminio todavía imponen limitaciones a las mejoras de velocidad y aceleración. El bajo módulo del material lo hace más blando y más propenso a deformarse, y su alto coeficiente de expansión térmica puede afectar negativamente a la precisión de la máquina. Como resultado, a menudo es necesaria la recalibración de las vigas de aleación de aluminio cada 3 a 6 meses para mantener la precisión.
La viga de fibra de carbono es notablemente más liviana, inclinando la balanza a solo 1/5 a 1/4 del peso del acero y 1/3 a 1/2 del peso de la aleación de aluminio. Esta reducción sustancial de peso cambia las reglas del juego, ya que nos permite aumentar significativamente la velocidad y las capacidades de aceleración de nuestras máquinas herramienta. Liu, del equipo de I+D de Feiyue Laser, compartió que desde que incorporaron el haz de fibra de carbono, han podido lograr avances impresionantes.
El equipo no solo ha duplicado la aceleración de sus máquinas de corte de precisión desde el rango anterior de 0,8G a 1G a un impresionante 2G, sino que también ha logrado un salto notable en precisión. La precisión se ha elevado enormemente al nivel de micras, un testimonio del impacto transformador de la tecnología de fibra de carbono en su maquinaria. Esta innovación no se trata sólo de velocidad; se trata de precisión y eficiencia, estableciendo un nuevo estándar en la industria.
Vigas de fibra de carbono: innovación rentable en la eficiencia de las máquinas herramienta
Liu enfatizó la ventaja de velocidad del haz de fibra de carbono al saltar el láser, y también enfatizó su potencial de ahorro de costos. Aprovechando la ligereza natural de las fibras de carbono, estas vigas tienen la menor inercia de movimiento, lo que reduce significativamente la demanda de maquinaria; El marco y el sistema eléctrico también reducen el peso total de la base de la máquina. Tradicionalmente, el uso de vigas de acero o aleación de aluminio para lograr un rendimiento de alta velocidad y alta aceleración requiere el uso de motores potentes de alto par. Sin embargo, con un haz de fibra de carbono, el láser de salto logró mantener el mismo nivel de rendimiento, al tiempo que redujo efectivamente los costos relacionados con el asiento, el bastidor y el motor. Incluso con motores estándar, ahora pueden lograr una aceleración de 1g, lo que mejora significativamente la precisión.
En el sector industrial, la búsqueda incesante de mayores velocidades y aceleraciones a menudo se produce a expensas de la precisión y viceversa. Al mismo tiempo, mejorar ambos suele requerir una gran inversión en motores y bastidores más robustos, lo que puede no estar siempre justificado por el valor que agrega a los usuarios. Liu señaló que las pequeñas y microempresas no pueden asumir inversiones de alto riesgo que los clientes pueden no aceptar. Sin embargo, los haces de fibra de carbono aumentan la posibilidad de aumentar con éxito la aceleración con una pequeña parte del costo de los haces metálicos tradicionales, lo que impulsa a los láseres de salto a eliminar completamente los haces metálicos y cambiar al uso de fibra de carbono.
Para los usuarios finales, el uso de vigas de fibra de carbono puede ahorrar muchos costos. A medida que las máquinas herramienta se duplican rápidamente de 1G a 2g, los usuarios ahora pueden obtener la producción de dos máquinas con la inversión de una máquina, lo que aumenta considerablemente el valor de sus Máquinas. Además, las vigas más ligeras reducen el desgaste de las guías y los bastidores que soportan las principales cargas de movimiento, prolongando la vida útil de estos componentes y de todo el equipo.
Es importante tener en cuenta que el proceso de fabricación de vigas metálicas implica trabajo en caliente, lo que puede introducir tensiones residuales que provocan flexión y deformación con el tiempo, afectando la precisión de la máquina. Incluso con repetidos tratamientos térmicos de envejecimiento, estas tensiones no pueden eliminarse por completo. Las vigas de aleación de aluminio, al ser más blandas, son propensas a deformarse y requieren una recalibración frecuente para garantizar la precisión, lo que aumenta los costos del servicio posventa y provoca posibles tiempos de inactividad por mantenimiento.
Por el contrario, la fibra de carbono es un material frágil inorgánico que no presenta deformación plástica. Su elongación mínima en la rotura y su resistencia a la fluencia y la fatiga significan que puede mantener una alta precisión sin necesidad de recalibrar con frecuencia. Las vigas de fibra de carbono son más ligeras y también reducen el estrés en el motor, minimizando la generación de calor y el riesgo relacionado con la quema del motor. Esto no solo ayuda a las empresas a ahorrar costos post - venta, sino que también evita los inconvenientes causados por el mantenimiento frecuente de los usuarios.
¿Haz de fibra de carbono: ¿ naturalmente adecuado para máquinas de corte láser de alta potencia?
Dado que el láser de salto produce principalmente equipos láser de precisión, que inicialmente pueden ser incompatibles con las necesidades de las máquinas de corte láser de alta potencia mencionadas anteriormente, los autores buscan una respuesta más adecuada a la pregunta inicial. A través de la introducción de liu, gerente general de LEAP laser, el autor contactó al único fabricante nacional de vigas de fibra de carbono, Beijing xisheng Composite Technology co., Ltd.
El Sr. li, Presidente de hithunder, explicó que su compañía ha apoyado a un fabricante nacional de mecanismos de corte láser de ultra alta potencia con una Potencia nominal de más de 10000 vatios y ha recibido un gran número de pedidos. Aunque estas máquinas priorizan la velocidad y la aceleración, especialmente cuando la Potencia alcanza su punto máximo, sus requisitos de precisión pueden no ser tan estrictos como los de los equipos de precisión.
Los autores reconocen que después de aumentar la Potencia del láser, la velocidad tiende a ser limitada al cortar patrones complejos o pequeños. Solo las líneas rectas o Arcos más largos pueden realmente aprovechar las ventajas de velocidad traídas por la Alta potencia. Con el avance del diseño industrial, los objetos procesados por máquinas herramienta son cada vez más curvos, finos y complejos, lo que significa que la eficiencia del procesamiento no se puede mejorar de manera integral solo con alta potencia. La clave está en la aceleración y velocidad del eje en movimiento, especialmente la aceleración de la viga.
En la actualidad, las vigas de acero son demasiado pesadas y sus motores de accionamiento carecen de suficiente potencia y par, lo que resulta en vibraciones que limitan la mejora del rendimiento. Aunque las vigas de aluminio son más ligeras, su falta de suavidad y rigidez provoca vibraciones durante la aceleración, lo que también limita la mejora del rendimiento. Por otro lado, en comparación con el aluminio, las vigas de fibra de carbono son ligeras, tienen una rigidez superior y están cerca del acero. Además, el propio material tiene excelentes características de amortiguación para la propagación de la vibración y ayuda a reducir la vibración causada por el movimiento. Por lo tanto, la viga de fibra de carbono puede mejorar significativamente el rendimiento dinámico de la máquina de corte de alta potencia.
El Sr. Li también habló sobre la resistencia de la viga de fibra de carbono a daños accidentales. Las vigas de pórtico suelen utilizar unidades de sincronización de control numérico de motor bilateral, que pueden perder la sincronización en caso de falla del sistema de control o colisiones externas, lo que puede provocar que la viga se atasque o se tuerza y deforme gravemente. Los materiales metálicos, propensos a la deformación plástica, pueden sufrir deformaciones permanentes que requieran el reemplazo de la viga. La fibra de carbono, sin embargo, no sufre deformación plástica y puede volver a su forma original después de una deformación significativa, siempre que no haya daños internos. Esta característica hace que la fibra de carbono sea superior a los materiales metálicos y adecuada para su uso en componentes elásticos como placas de resorte de mesas vibratorias, donde mantiene una elasticidad estable sin deteriorarse.
Hithunder participará en la Feria láser en el Centro Internacional de convenciones y exposiciones de Shenzhen (baoan New hall) del 27 al 29 de junio, y mantendrán intercambios en profundidad con colegas de la industria en el stand C112 del pabellón 9.
