Волоконно-лазерные режущие головки детектируют шлак

Промышленные лазеры Комментариев к записи Волоконно-лазерные режущие головки детектируют шлак нет

Процесс может устранить необходимость в оборудовании контроля  после резки

            ОМ КУГЛЕР

            Использование волоконно-оптических лазеров и роботов является естественным сочетанием гибкой, недорогой трехмерной (3D) резкой для производственных применений во многих отраслях промышленности, а автомобильные системы возглавляют эту тенденцию. В автомобильном производстве объемы производства, требующие гибкой оснастки, а также использование очень прочных и твердых материалов, таких как легированные бором стали и высокопрочные стали, делают лазеры естественным выбором для резки. По этим причинам роботизированные лазерные режущие приложения выросли с начала 1990-х годов. Использование улучшенных трепаннинг-роботов, современных твердотельных лазеров и более сложной оснастки и систем управления, а также новых роботизированных режущих головок способствовало этому росту.

            Проблема

            Одной из проблем процесса, требующих внимания, является проблема обнаружения «slug» -невыпавший после резки металл, металл на шлаке, шлак. Шлак — это материал внутри вырезанного  элемента, который обычно выпадает во время процесса, например, диск, который отпадает, когда круглое отверстие подвергается лазерной резке. Невыпавший  Шлак может быть связан со многими проблемами, включая плохой процесс резания (непрорез), неполный рез  из-за изменений толщины, загрязненной поверхности, плохого потока газа, поврежденной оптики или плохого положения фокусировки. Другие участники проблемы включают изменения толщины материала от партии к партии, непреднамеренные изменения в программе резки, касающиеся скорости или мощности, и факт, что более толстые материалы иногда имеют разрезанный пробой, который вращается и заклинивается в вырезанном отверстии.

            Обнаружение Шлака может помочь устранить слабые параметры обработки, но это также жизненно важно, потому что удержанный Шлакь может вызвать проблемы на линии контроля качества, производства или даже срока службы компонента или конечного продукта.

            Отходы, которые падают во время процесса лазерной резки, обрабатываются как рециркулированный лом, и в процессе лазерной резки есть определенные шаги при удалении Шлака. Для компонентов из плоского листового металла Шлак выпадает во время резки на  конвейер отходов или в емкость. При использовании труб или других закрытых деталей Шлак удаляется за счет специального наклона компонента в определенных ориентациях над оборудованием для утилизации металлолома, чтобы Шлак выпадал под действием силы тяжести.

В других случаях Шлак может быть слегка удерживаемым,  и легко выпадает во время дальнейшей сборки или когда необходимый компонент помещается в отверстие. Однако, если Шлак прочно удерживаются, этот шаг сборки завершится неудачей и может привести к повреждению компонентов. В случае, когда Шлак выпадает на более поздних этапах сборки, он теперь становятся свободными обломками, которые могут мешать другим процессам или стать неприятным погремушкой, когда Шлак попадают в замкнутую структуру завершенного компонента.

В последнее время автомобильный поставщик автоматизированных систем Tier One связался с лазерными механизмами (Novi, MI) для решения обнаружения Шлака, которое будет иметь минимальную стоимость  и временные затраты для цикла.

            Инструмент

            Роботы обеспечивают особую среду для лазерных режущих головок. По сравнению с двумерными системами роботизированная режущая головка должна быть легкой, но также очень надежной, чтобы иметь дело с случайным столкновением с деталью или инструментами при возникновении ошибок при программировании или работе. Часто режущая головка использует соединение защиты от столкновения между роботом и режущей головкой, чтобы справляться с столкновениями с деталью или инструментом, или опасность застревания коммуникаций режущей головки (включая волоконно-оптический кабель) и повреждения волокна или других трубок. Роботизированные головки также должны быть компактными — не только для экономии веса, но также потому, что они манипулируют рядом с инструментами и другими поверхностями трехмерных частей, которые они обрабатывают. Как и другие режущие головки, роботизированные режущие головки должны предусматривать различные комбинации коллиматоров и фокусных линз для разрезаемого материала, 20 бар коаксиального давления газа и иметь все возможности выравнивания для центрирования наконечника и регулировки положения фокусировки.

РИСУНОК 1 изображает прямые и 90-градусные роботизированные режущие головки. Прямые версии легко интегрируются с системами, которые обрабатывают как левые, так и правые части на автомобилях, но прямые версии имеют больше проблем с доступом. В то время как голова не так длинна, волоконный соединитель и минимальный радиус изгиба на 100-200 мм самого волокна требуют более крупной рабочей оболочки на 600-700 мм над поверхностью. Используя 90-градусную конструкцию, волоконно-оптический кабель и остальные  соединения могут быть легко вставлены  в  руку робота, сводя к минимуму рабочий габарит не более ~ 275 мм.

РИСУНОК 1. Сравнение конвертов рабочего разрешения прямых и 90-градусных  головок робота.

            Laser Mechanisms’ Fiber Cut линии роботизированных режущих головок включают все эти функции и многое другое для оптимизации роботизированного процесса резания. Для головы характерна ее малая подвижная масса, автономная ось z для емкостного отслеживания высоты поверхностных контуров. Если бы вся голова двигалась по оси z, это действие пошатнуло бы робота и создало бы неточные резы. FiberCut только перемещает нижнюю секцию, содержащую линзу фокуса и газовое сопло, что приводит к тому, что движущаяся масса составляет всего около 15% от общего веса головы и перемещает эту массу с более чем 1 G ускорения, не встряхивая руку робота. При мощности лазера, превышающей 4 кВт, эти обрабатывающие головки могут обрабатывать все роботизированные приложения в материалах до 6 мм и от мягкой стали до алюминиевых сплавов.

            Метод

            Предназначенные для обнаружения Шлака системы добавляют стоимость и сложность, используют ценную площадь и имеют медленное общее время цикла. Инструменты автономного обнаружения Шлака (после резки) также требуют, чтобы деталь была загружена в другое приспособление в области, где отверстие уже не может быть снова вырезано, если обнаружен оставленный Шлак.Решение Laser Mechanism для этой проблемы использует роботизированную режущую головку для проверки на застрявший Шлак. Если Шлак найден, он может сразу же быть перерезанным вновь так как, деталь все еще закреплена в роботизированной режущей ячейке.В патентованном способе используется специальное оптическое оборудование обнаружения, установленное в роботизированной режущей головке, и программное обеспечение, добавленное в головной контроллер. Было обнаружено, что если Шлак все еще находится в позиции (не выпал), короткий зондирующий импульс света, посылаемый на область, где подозревается  Шлак, будет возвращать разные сигналы, если там есть  Шлак. Если обнаружен  Шлак, система может загрузить данные и повторно отрезать этот фрагмент немедленно.

РИСУНОК 2. Низкий уровень короткого оптического сигнала в конце разреза указывает на то, что никакой Шлак не обнаружен.

РИСУНОК 3. Высокий уровень короткого оптического сигнала указывает на наличие Шлака.

            Большинство проблем с удержанием Шлака связаны с зависанием Шлака в точке начала / остановки разреза. В этом случае проверка может быть выполнена очень быстро после того, как робот завершит контур реза, перемещаясь непосредственно в область, где может быть Шлакаа, и выполняя быстрый тест. По оценкам, эта проверка может быть выполнена всего за несколько сотен миллисекунд и изолирована от областей с известными проблемами, которые конечный клиент хочет проверить.

            Оборудование для обнаружения Шлака надежно устанавливается в роботизированную режущую головку и использует сигналы в существующем кабеле управления, поэтому никаких дополнительных проводов не требуется. Поскольку оптический путь внутри режущей головки должен быть прозрачным для обработки, он также открыт для обнаружения Шлака без помех от других процессов или загрязненной среды лазерной режущей ячейки.

Доступные в качестве дополнительной функции, эти роботизированные головки обнаружения Шлака могут контролировать производительность системы и качество деталей, а также потенциально устранять необходимость в оборудовании для обнаружения после резки.

            Благодарность

            FiberCut является зарегистрированным товарным знаком Laser Mechanisms.

            Источник:

http://www.industrial-lasers.com/articles/print/volume-31/issue-5/features/fiber-laser-cutting-heads-detect-slugs.html

 

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.rf.mail@yandex.ru

Back to Top