La machine de découpe laser CNC, alias machine de gravure laser CNC, étant une machine CNC de haute précision, est sûre de monter en flèche avec les progrès de la technologie. L'augmentation de la capacité de production et l'automatisation des ateliers ont résulté de l'avènement de l'automatisation laser CNC. Sa conception unique en son genre et son mode de fonctionnement le rendent idéal pour découper des formes complexes et des trous minuscules avec une précision extrême.
Les principes fondamentaux de la découpe laser à commande numérique par ordinateur (CNC) seront abordés dans cet article.
Une introduction à la découpe laser CNC
Les découpeuses laser CNC, comme les autres machines CNC, sont guidées tout au long de leur processus de découpe par un ensemble d'instructions informatiques appelées G-code. Cependant, les découpeuses laser CNC ont une conception un peu différente de celle des machines CNC typiques, et leur technique de découpe fonctionne également un peu différemment.
La découpe à l'aide d'une découpeuse laser CNC est une technique thermique qui ne nécessite pas de contact physique. Une lentille de focalisation et une buse sont situées dans la tête laser d'une découpeuse laser à commande numérique par ordinateur (CNC). Cet agencement de tête et de lentille dirige un faisceau laser à travers la buse sur la pièce, ce qui entraîne sa fusion et sa découpe dans la forme requise. Le gaz comprimé (circulant également à travers la buse qui libère le faisceau laser) est utilisé dans les lasers CNC pour tempérer la lentille de focalisation et évacuer le métal vaporisé de la pièce.
Regardons-le sous un autre angle. Lorsqu'un puissant faisceau laser est focalisé sur une petite surface de métal, la densité de chaleur augmente considérablement, ce qui fait que le métal chauffe très rapidement et se vaporise, au moins partiellement. Ensuite, la technologie CNC dirige les mouvements coordonnés de la tête laser et du faisceau laser sur la zone de travail pour créer les caractéristiques uniques spécifiées.
Types de machines de découpe laser CNC
L'état du milieu laser effectif et le composant du milieu laser effectif sont couramment utilisés pour classer différents types de découpeurs laser à commande numérique par ordinateur (CNC). Voici les trois types de lasers les plus populaires utilisés aujourd'hui :
CNC CO2 Découpeur laser
Le CO2 Le découpeur laser est un type particulier de laser à gaz qui utilise le dioxyde de carbone comme moyen laser efficace. En raison de leurs capacités de sortie de puissance élevées et de leur grande efficacité, ils sont devenus le type de découpe laser le plus populaire.
La puissance de sortie du CO2 les découpeuses laser peuvent atteindre jusqu'à 15 kW et leur efficacité peut atteindre 30 %, ce qui se réfère au plus élevé de tous les types de découpeuses laser à gaz. Ils sont un excellent choix pour couper des éléments délicats et des angles vifs, en particulier dans les tôles ou les métaux d'épaisseur inférieure à 10 millimètres. CO2 les découpeuses laser avec plus de puissance de coupe sont également capables de produire une précision de coupe élevée sur des substrats métalliques plus épais.
Découpeur laser à fibre CNC
Les découpeurs laser à fibre sont un type de technologie laser relativement nouveau dans lequel le faisceau est généré par une série de diodes et focalisé par l'utilisation d'un câble à fibre optique. Lorsque vous travaillez avec des matériaux plus fins que 5 mm, les découpeuses laser à fibre offrent une coupe plus rapide et plus fluide que le CO2 découpeuses laser.
Bien que les lasers à fibre fonctionnent avec une grande variété de matériaux, une attention particulière doit être portée à l'argent.
Les pièces usinées en argent sont notoirement difficiles à produire car le métal absorbe la chaleur du laser et commence à se déformer lors des opérations de découpe. Par conséquent, lors des processus de découpe au laser à fibre, les meilleurs ateliers d'usinage utilisent souvent un support comme dissipateur de chaleur pour dissiper la chaleur du substrat en argent.
Coupeur de laser de cristal de commande numérique par ordinateur
Les faisceaux des découpeuses laser à cristal CNC sont créés à partir de cristaux tels que le grenat d'aluminium et d'yttrium dopé au néodyme (également appelé Nd:YAG) et l'ortho-vanadate d'yttrium dopé au néodyme (également appelé Nd:YVO).
Contrairement au CO2 les découpeurs laser, qui sont limités aux métaux plus fins, les découpeurs laser à cristal ont une plus grande intensité (ou puissance laser) et peuvent couper des métaux plus épais. Ces fraises peuvent être utilisées sur une grande variété de matériaux, des métaux au verre en passant par le bois et les plastiques.
Matériaux disponibles pour la découpe laser CNC
Les machines laser CNC sont utiles pour couper, graver, marquer, pointiller et graver une vaste gamme de matériaux métalliques et non métalliques :
- Métal
Aluminium, titane, laiton, cuivre, argent, manganèse, plomb, chrome, acier inoxydable, acier au carbone, acier à outils, ressort en acier, etc. - Non métallique
Acrylique, plastique, PMMA, polyester (PES), polyéthylène (PE), polytétrafluoroéthylènes (PTFE/téflon), bois, textile, fibres de carbone, etc.
Programmation de composants sur une découpeuse laser CNC
Les fichiers aux formats 2D, comme DXF ou DWG, ou 3D, comme STEP ou SAT, peuvent être analysés pour donner un aperçu de la construction d'une conception. À l'aide de ces données, une forme plate est fabriquée en ajustant la taille de la coupe pour tenir compte des tolérances de courbure nécessaires ou d'autres facteurs pouvant avoir un impact sur le produit fini. Les progiciels peuvent déterminer la configuration optimale des composants pour une taille de feuille particulière.
Certaines tailles de feuille courantes incluent 2 mètres sur 1 mètre, 2,5 mètres sur 1,25 mètre et 1,5 mètre sur 3,0 mètres. De même, les restes de projets achevés sont une source utile. Nous utilisons une technique appelée imbrication CNC pour ce faire. En automatisant l'imbrication de nombreuses pièces à l'intérieur d'une seule feuille de métal ou sur plusieurs feuilles de différentes tailles, des logiciels comme Radan® peuvent maximiser la productivité. Il est avantageux de disposer des éléments similaires sur la même feuille pour maximiser l'utilisation du matériau.
Par rapport à la programmation d'une poinçonneuse, la FAO pour la découpe laser est souvent plus simple. Il y a cependant de nombreux détails à prendre en compte. Le processus de découpe au laser nécessite de nombreuses étapes, y compris le positionnement des étiquettes (pour empêcher les pièces de se renverser dans le nid), la découpe (pour conserver les chutes de la meilleure taille et de la meilleure forme) et la découpe des chutes (pour briser les chutes en petits morceaux qui tomberont à travers les interstices du lit de découpe laser).
Avantages et inconvénients de la découpe laser CNC
Voici les avantages ainsi que les inconvénients du processus de découpe laser CNC.
Avantages
- Très peu de travaux post-coupe sont nécessaires en raison du trait de scie étroit, de la grande précision et de la rugosité acceptable du trait de scie.
- Le laser améliore considérablement l'atmosphère de travail de l'opérateur en raison de son haut degré d'automatisation, de sa capacité à être totalement fermé pour le traitement, de l'absence de pollution et du fonctionnement silencieux.
- C'est bon marché à traiter. Un traitement continu et important réduira progressivement le coût de traitement par composant, bien que l'investissement initial en équipement soit plus élevé.
- L'absence de contact du laser signifie qu'il peut traiter rapidement et efficacement sans aucune résistance. L'utilisation d'un logiciel CAD/CAM pour programmer une machine CNC est non seulement un gain de temps et d'efforts, mais améliore également la productivité globale.
- La densité d'énergie élevée du laser est suffisante pour faire fondre n'importe quel métal, il fonctionne donc particulièrement bien avec des matériaux difficiles à travailler en raison de leur fragilité élevée, de leur dureté élevée et de leur température de fusion élevée.
- Le traitement au laser présente les avantages d'une densité d'énergie élevée, d'un temps d'action rapide, d'une zone affectée par la chaleur limitée, d'une faible déformation thermique et d'une faible contrainte thermique. De plus, le laser fait référence à une méthode de traitement par contact non mécanique. Par conséquent, il n'exerce aucune contrainte mécanique sur le substrat et peut être utilisé pour des opérations de haute précision.
- En tant qu'ensemble d'ordinateurs pouvant être facilement réorganisés et personnalisés, le système laser CNC est bien adapté au traitement individualisé, en particulier pour certains composants en tôle avec des géométries et des formes compliquées.
Désavantages
- Pour produire des feuilles plus épaisses (2,0 mm et plus), il se déplace plus lentement que les poinçonneuses.
- Les coûts de l'azote ou de l'oxygène sur les jauges métalliques plus lourdes sont plus élevés.
- Sans un contact réel, la tête laser ne peut pas produire de caractéristiques telles que des fossettes, des débouchures, des persiennes, des fraisages ou des taraudages dans une tôle.
- Les lasers sont inefficaces lorsqu'il s'agit de couper des tôles perforées ou grillagées.
Conclusion
La découpe laser CNC est un excellent outil de production pour les consommateurs en raison de ses options de découpe polyvalentes et de sa haute précision en termes de mesures. Mais le fait que ces technologies facilitent l'usinage ne signifie nullement que la découpe laser CNC est simple. Si vous vous souciez de la qualité de votre produit fini, vous devez choisir un atelier d'usinage réputé avec un historique de production réussie de composants à l'aide de découpeuses laser CNC.
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