Как улучшить качество лазерной резки?
3 вопроса на которые нужно ответить, чтобы улучшить качество лазерной резки улучшить качество лазерной резки
Без знания основополагающих принципов получения качественного результата вам придется буквально бороться, чтобы выполнить чистый разрез
Брент Доннер (Brent Donner), президент компании DLC Manufacturing and Fabrication, имеет почти десятилетний опыт работы консультантом по лазерной резке. За это время он выделил несколько фундаментальных вещей, которые операторы могут упустить из виду: правильная очистка и полировка оптики, центрирование сопла и калибровка фокуса лазерного луча.
Брент Доннер известен тем, что выходит за пределы существующих границ. В 1990-х он поступил в колледж, чтобы изучать металлургию. Это обучение позволило ему понять основы того, как разные металлы реагируют на разные способы производства. Он также обладает естественной способностью задавать правильные вопросы и ставить эксперименты.

Все это помогло ему создать репутацию оператора по лазерной резке, который может очень тщательно задавать настройки и создавать очень чистые, без следа дефектов, кромки при разрезе материалов толщиной 1,5 дюйма и даже толще, что едва ли может сделать кто-то другой. «По некоторым причинам это всегда было естественно для меня», - сказал Брент, - «Я не знаю, почему».

С 2007 года Доннер консультировал разных производителей, помогая им выжать все, что можно, из их лазерных режущих систем. В 2008 году он начал работать в компании DLC Manufacturing and Fabrication. С тех пор она остается небольшим предприятием, на котором работают высококлассные специалисты.

Когда Доннер посещает производство в качестве консультанта, он часто видит, как люди, работая на лазерном режущем станке, упускают из виду некоторые фундаментальные вещи. Поэтому, прежде чем вникать в операционные сложности, он сначала задает им несколько вопросов.

1.Правильно ли вы очистили линзу или защитное стекло?

Процедуры очистки подразделяются в зависимости от типа лазера. Для волоконного или дискового лазера операторам нужно очищать стекло, защищающее оптику режущей головки.

По словам Доннера, когда он купил свой первый волоконный станок, то обращался к рекомендациям производителей. Он сделал в них некоторые изменения, создав и усовершенствовав свой метод очистки. Использование этого метода позволяет ему увеличить срок службы защитного стекла. Его метод запатентован, но, если говорить в общем, то он тщательно изучает защитное стекло на наличие любой остаточной пленки после очистки и использует различные способы ее удаления. После этого стекло чистое, свободно от пленки и готово к процессу резки. «На нашем предприятии мы пользуемся защитным стеклом для волоконного лазера от 6 до 8 месяцев, прежде чем возникает необходимость использовать новое [защитное] стекло», - сказал Доннер, - «Но при этом условия, при которых проводится резка, должны быть корректными».

Для углекислотного лазера, операторам необходимо очищать линзы. Доннер и его команда очищают свои лазеры, используя полировку компании TRUMPF - Topol polish. «Многие операторы реально не знают, как ее применять», - сказал Доннер, - «Часто, когда я вхожу на объект, то вижу, что линза сильно поцарапана. Вместо того, чтобы регулярно ее полировать, они просто вкладываются в новую линзу. Но, спустя некоторое время, это может стать реально дорого».

Итак, как научить оператора правильно применять полировку для линз? «Каждый оператор действует по-своему», - сказал Доннер. Наблюдая за ними, он обращает внимание на их ловкость, движение, которым они очищают линзу, затем определяет, как они могут улучшить свою технику очистки линз. Они никогда не должны давить на линзу с излишней силой, это может сильно ее поцарапать. В то же время, им необходимо применять достаточную силу, чтобы эффективно удалить загрязнения. Нужно уметь соблюдать баланс.

Доннер применяет разумное количество полировки, удаляя загрязнения с линзы круговыми движениями, но кажется, эта техника работает только для него. «Вам нужно понять, как работает ваш оператор».

Для того, чтобы действительно правильно отполировать линзу, оператору нужно видеть ее недостатки. Доннер советует приобрести для углекислотных лазеров поляризатор, который стоит несколько сотен долларов. Но если использовать его должным образом, то инвестиции в него окупятся в кратчайшие сроки. Оператору нужно просто положить линзу на устройство, которое освещает ее снизу ярким светом. Это чем-то напоминает обычные проектор, который используется в школах. «Когда вы поворачиваете линзу поляризатора, он будет поляризовать линзу лазера, которую вы поместили наверх, и, если она в плохом состоянии, вы сможете увидеть внутренние трещины и другие недостатки».
Эта пластина толщиной 1 дюйм вырезана на предприятии в штате Юта, на скорости 28 дюймов в минуту лазером мощностью 5 кВт, которому уже 12 лет. Доннер настроил условия резки в соответствии с материалом и условиями среды (высокая местность и сухой воздух на предприятии в Юте).
Доннер уже около десятилетия придерживается правил регулярной и осторожной очистки линз для своего лазера мощностью 6 кВт. И, даже для этой высокомощной системы, по его словам, предприятие должно менять линзу каждые 6-8 месяцев.

2. Действительно ли сопло центрировано?

Чтобы убедиться, что сопло центрировано, оператор пробивает натянутую ленту, около секунды направляя на нее лазерной луч низкой мощности, а затем изучает положение отверстия.

«Операторы берут эту ленту, освещают ее и затем пытаются посмотреть, находится ли отверстие в центре», - говорит Доннер, - «Но это отверстие может быть сдвинуто всего на 1 мм. Как вы реально собираетесь убедиться, что оно пробито по центру сопла? Я предлагаю посмотреть через 10-кратное увеличительное стекло с подсветкой Bausch & Lomb Sight Saver. Это будут ваши лучшие потраченные 30 долларов».

«Я обычно приношу его на предприятие, настраиваю и предлагаю посмотреть оператору. Я спрашиваю его: «Центрировано ли это сопло?» И оператор обычно смотрит на него (в увеличительном свете) и говорит: «Ого, я действительно могу это увидеть». Раньше вы могли резать на скорости 80 дюймов в минуту. Но сейчас, если ваше сопло точно центрировано, вы получите еще от 20 до 80 процентов от первоначальной скорости, если правильно настроили условия резки».

3. Когда вы проводили последний тест фокуса?

Довольно часто Доннер задает этот вопрос, и операторы смотрят на него пустым взглядом. «Они иногда не знают, что такое тест фокуса».

Он пояснил, что на многих современных станках тест фокуса производится автоматически. Однако на старых станках тест фокуса производится в зависимости от производителя станка. Некоторые производители станков используют так называемые «световые тесты» или другие методы.

На старом станке Mazak, например, луч включается на низкой мощности, а оператор поворачивает ручку и находит абсолютный фокус, наблюдая за цветом луча, который становится синим, когда ручка вращается по круговой шкале. «Затем вы должны записать номер», - говорит Доннер, - «Верните режущую головку назад, повторите процедуру три раза подряд, найдите среднее арифметическое этих трех чисел - это будет число, которое вы загрузите в контроллер».

На своем предприятии Доннер использует лазеры компании TRUMPF, проводя тест фокуса, который создает на тестовом образце набор линий разной ширины, число которых зависит от диаметра линзы (3.75, 5, 7.5 и 10 дюймов). Тест затем меняет настройки контроллера в соответствии с этими линиями, назначая каждой из них положительное, отрицательное число или ноль.

«Вам нужно найти самую тонкую линию на тестовом образце и убедиться, что фокус, установленный на контроллере, равен нулю для данной самой тонкой линии», - объяснил Доннер. Если самой тонкой линии соответствует число -3, оператор вращает ручку фокуса на 3 мм и проводит тест снова, пока самой тонкой линии не будет соответствовать ноль.

Доннер снова заметил, что соответствующий метод для тестирования фокуса лазера зависит от производителя станка. Независимо от этого, технический мастер должен знать, как откалибровать фокус таким образом, чтобы фокус в системе ЧПУ соответствовал актуальному фокусу на заготовке.

Предприятие Доннера использует этот увеличитель Bausch & Lomb Sight Saver, чтобы убедиться, что лазерный луч действительно центрирован по соплу.
Знание фундамента обеспечит качественный процесс резки

Эти три принципа, конечно, всего лишь начало. Предприятиям может потребоваться изучить другие факторы, такие как расход защитного газа или использование дополнительной защиты для оптики в углекислотных системах. Но эти основы, по крайней мере, являются начальной точкой, от которой нужно отталкиваться, чтобы настроить требуемые условия резки. Они могут меняться в зависимости от множества других факторов, таких как разрезаемый материал или расположение предприятия.

«Допустим, у меня есть лазер мощностью 6 кВт в Миннесоте, он не будет правильно работать при тех же самых условиях, при которых работает такой же лазер во Флориде», - сказал Доннер, - «В этих штатах разные температуры, разные уровни влажности и некоторое число других факторов, поэтому вы должны настраивать свой лазер в соответствии с ними».

Он добавил, что разработка хороших условий для резки целиком зависит от выполняемой работы, но условия должны устанавливаться только после того, как станок будет очищен и откалиброван должным образом.

По сути, эти принципы действительно должны быть начальной точкой для оптимизации работы лазера. Далее вам необходимо продолжать эту работу. Когда вы достигните финишной черты, лазер будет резать настолько чисто, с таким хорошим качеством края, что устранение недостатков во многих случаях больше будет не нужно.

Доннер подытожил: «Как только вы овладеете этими принципами, вы реально можете настраивать параметры лазера должным образом. Вы можете добиться того, что станок будет работать лучше, чем когда он был новым».

DLC Manufacturing and Fabrication разрезала пластину толщиной 1,5 дюйма на высокопроизводительном углекислотном лазере. На фото изображено качество разреза при нужных условиях, когда не требуется удаление недостатков.

Тим Хестон