Выбор раскройного комплекса.
К выбору раскройного комплекса рекомендуем подходить со всей тщательностью, потратить время и попытаться разобраться в особенностях того или иного вида предлагаемого оборудования.
Будьте готовы к тому, что оптимальный выбор может даже не на все 100% соответствовать вашим пожеланиям, поскольку в рамках ограниченных денежных средств приходится идти на определенный компромисс между техническими характеристиками и стоимостью.
Разделив задачу выбора комплекса на подзадачи, вычленим наиболее значимые.
А. Решение текущих технологических задач:
Б. Оценка перспективного применения выбираемого раскройного комплекса.
|
Выбираем тип резки. Лазеры.
Из лазеров, применяемых для раскроя листовых материалов, в России имеются в продаже несколько типов:
|
Любой лазерный комплекс, установленный на станке, состоит из нескольких компонентов:
|
Оптический резак
Начиная сравнение с лазерной оптической головки (оптического резака) можно отметить, что все существующие резаки бюджетного сегмента, по большому счету, устроены примерно одинаково. Они также имеют примерно одинаковое количество расходных материалов.
Здесь стоит выделить несколько моментов:
|
Итог: Оптические резаки в бюджетном сегменте примерно одинаковы. Важно, чтобы конструктивно была предусмотрена защита от попадания пыли и продуктов горения. Удобство работы с регулировками по фокусу и положению сопла (так как это наиболее часто изменяемые регулировки) должно быть приоритетным.
Система слежения за поверхностью листа.
Каким бы ни был хорошим лазер, правильная и четкая работа системы слежения является залогом производительности установки раскроя в целом и качества реза в частности. Данная система призвана удерживать сопло резака на фиксированном расстоянии от поверхности металла и отрабатывать все возможные неровности листа. Кажущаяся многим разработчикам простота и очевидность решений в большинстве случаях не работает, поскольку существует множество накладывающихся друг на друга факторов. От работы данной системы зависит, в том числе и срок службы некоторых расходных элементов оптического резака.
К сожалению, проконтролировать четкую работу данной системы возможно только при регулярной эксплуатации оборудования. При выборе же оборудования, остается надеяться на ответственность и порядочность производителя.
С более точными требованиями к работе системы слежения можно ознакомиться на нашем сайте www.unimach.ru в статье, посвященной выбору координатных систем.
Система передачи излучения
Зеркальная система передачи излучения (летающая оптика).
В газовых и твердотельных лазерах, как правило, применяется зеркальная система передачи излучения. В виду подвижности некоторых передающих оптических элементов эта система получила название «летающая оптика». Из-за длины излучения, данная система передачи, является для CO2 лазеров единственно возможной.
Минусы этой системы:
|
Кроме описанного выше, нужно понимать, что стоимость оптических/зеркальных элементов для газовых лазеров существенно выше, чем для твердотельных и волоконных.
Оптоволоконная система передачи излучения.
Оптоволоконная система передачи излучения принципиально отличается от зеркальной. В этой системе передача излучения осуществляется внутри оптического волокна. В данной системе проблемы, присущие зеркальной системе, принципиально невозможны. В такой системе отсутствуют расходные передающие элементы, а срок службы оптоволокна сопоставим со сроком службы самого лазера.
Волоконная система передачи излучения нашла свое наилучшее применение в оптоволоконных лазерах, по сути, став частью самого лазера. Здесь в полном объеме реализовались ее очевидные преимущества – отсутствие расходных материалов и исключительная надежность, что в некоторых случаях играет определяющую роль в рамках производственного процесса.
Данная система передачи также находит ограниченное применение в твердотельных лазерах Nd:YAG с диодной накачкой, но в виду определенных сложностей ввода излучения в оптоволокно на лазерах такого типа, в промышленных раскройных комплексах используется ограниченно.
(!) Настоятельно рекомендуем не использовать подобную систему с твердотельными ND:YAG лазерами с ламповой накачкой в виду серьезных трудностей со вводом излучения в оптоволокно. Опыт эксплуатации подобной системы – крайне негативный.
Итог: для газовых и твердотельных лазеров применяется зеркальная система передачи излучения с описанными выше неудобствами. Для волоконных лазеров применяется передача излучения по оптоволокну, не имеющая, на наш взгляд, существенных недостатков.
Лазер.
Теоретически проблема выбора лазера была бы сведена к минимуму, имей потребитель неограниченное количество денежных средств. Но, по понятным причинам, она является одной из самых актуальных.
Для грамотного выбора лазера первоочередной задачей является определение собственных потребностей. Номенклатура и типы материалов, разброс толщин, их процентное соотношение в общем обрабатываемом объеме. Для исключения избыточности выбора, определение и уточнение требований к необходимой производительности и точности обработки является очень важным подготовительным этапом.
Для простоты понимания при сравнении типов лазеров, возможно провести некоторую аналогию с автомобилями. Они также находятся в разных ценовых категориях и применяются для разных задач.
Если присутствуют постоянные задачи по резке цветного металла, нержавеющей и оцинкованной стали, либо нужен широкоуниверсальный инструмент – тогда из-за длины волны и конструктивных особенностей CO2 лазер будет не лучшим выбором. Сравнивая с автомобилем, разве седан, даже лучшей марки, не будет ехать по относительному бездорожью? Конечно будет! А если еще и подтолкнуть, или на буксире, то и серьезное бездорожье преодолеет. Так и здесь, CO2 лазер будет резать, например ту же латунь, но будут нужны специальные условия резки – например, при большей сравниваемой мощности, при высоком и сверхвысоком давлении газа, при специальной оптике или специальных газах. Точно так же, как седан будет иметь повышенный износ на бездорожье, так и CO2 лазер будет иметь повышенный износ при резке, например, медных сплавов.
С другой стороны, вследствие разной длины волны CO2 лазеры, в отличие от волоконных и твердотельных Nd:YAG, гораздо лучше режут органические материалы – оргстекло, фанеру, акрил и т.п.
Что такое «гораздо лучше» или «гораздо хуже»? Это значит, что для резки материала нужно будет существенно больше мощности излучения, и какие-либо специальные условия, нежели чем для сравниваемого лазера. Это значит, что качество реза и производительность будут различаться, в некоторых случаях существенно.
Принимая во внимание описанное выше, считаем задачу детального определения собственных потребностей - первоочередной. Вполне возможно, что проведя подобную работу, вы поймете, например, что технология лазерной резки в данном случае избыточна и вполне достаточно плазменной. На втором месте стоят финансовые возможности. Т.е. сколько денег имеется возможность потратить на раскройный комплекс? Принимая во внимание поговорку «Хорошее дешевым не бывает» нужно понимать, что оборудование для лазерной резки достаточно дорогостоящее и для решения некоторых задач экономически неэффективное. Например, при резке толстых цветных материалов, лазерная резка на опытных или микросерийных производствах вполне может быть заменена гироабразивной.
Рассмотрим описанные выше типы лазеров с точки зрения их технологического применения для раскроя.
1. Импульсные твердотельные Nd:YAG лазеры с ламповой накачкой.
Добротные «Жигули»… Именно «Жигули», поскольку сама технология относится к 60-м годам прошлого века. В России предлагаются модели в основном мощностью до 500Вт, реализованные на одном или двух квантронах с ламповой накачкой Nd:YAG активного элемента. Этот тип лазеров был достаточно распространен до появления доступных решений на волоконных лазерах. На сегодняшний день, из-за высокой импульсной мощности еще находит свое технологическое применение исключительно как недорогое универсальное решение для резки тонких (до 3-4мм) черных, цветных материалов и нержавеющих сталей с минимальной зоной термического воздействия, гравировки, сварки. Резка органических материалов практически невозможна. Вследствие невысокой стоимости и достаточной универсальности находит применение в опытных и микросерийных производствах. Надежность страдает вследствие конструктивных особенностей и устаревания технологии. Требует внимательного и регулярного обслуживания. Улучшение надежности бессмысленно, поскольку приведет к увеличению стоимости, которая станет сравнима с решениями на волоконных лазерах. Улучшение надежности до уровня волоконных лазеров принципиально невозможно. По сравнению с волоконным, данный лазер отличается несравнимо большим количеством расходных оптических элементов. На момент написания статьи появилась информация о прекращении производства самых распространенных в России активных элементов типоразмера 6,3х130. В ближайшие 10 лет существует вероятность прекращения применения (либо чрезвычайно узкого применения) данных типов лазеров в технологических целях, с их заменой на импульсные волоконные лазеры. Первые волоконные лазеры с высокой импульсной мощностью уже серийно выпускаются, но, вследствие пока что относительно высокой стоимости, широкого распространения не получили. В целом, сейчас наблюдается общая тенденция замены подобных типов лазеров на непрерывные волоконные.
2. СO2 лазеры.
CO2 лазеры являются самым распространённым в мире типом лазеров для промышленного применения. Они отличаются достаточно высоким качеством лазерного излучения и высокой выходной мощностью. Достаточно надежны в эксплуатации. На рынке присутствуют CO2 лазеры как отечественного, так и импортного производства в широком диапазоне выходной мощности. Присутствуют и бывшие в употреблении раскройные комплексы с данными типами лазеров.
Плюсы:
2. Волоконные лазеры
Если 5-7 лет назад волоконные лазеры еще были в новинку, то сейчас накоплен уже достаточный опыт эксплуатации. Достаточный для осознания того, что совершен действительно огромный технологический прорыв в лазерной технике. Можно считать, что это волоконный лазер – это престижный и надежный внедорожник для бездорожья производственных задач, если продолжать аналогию с автомобилями.
Плюсы:
Минусы:
Основным конкурентом волоконных лазеров считается CO2 лазер. У нас была возможность провести живое сравнение двух установок лазерного раскроя с CO2 и волоконным лазером, установленных на одном предприятии, с одинаковой выходной мощностью - 1000Вт. Наш станок PRF серии с волоконным лазером практически по всем параметрам превзошел станок с CO2 лазером. Это касалось и серьезного увеличения производительности и качества при резке оцинкованной и нержавеющей сталей. Были открыты новые возможности для предприятия по резке алюминия, латуни и меди, которые раньше не были доступны при работе на CO2 лазере. Была отмечена более высокая производительность станка с волоконным лазером при обработке холоднокатаной стали до 3мм. Функция технической гравировки для CO2 лазера, которая была заявлена производителем станка, по факту не использовалась, вследствие серьезной нестабильности мощности излучения CO2 лазера. На нашем же станке с волоконным лазером простое и эффективное использование данной функции было положительно отмечено эксплуатирующей организацией. При одинаковом качестве реза, ложку дегтя добавила шероховатость кромки среза холоднокатаной стали, которая у волоконного лазера оказалась заметно выше, чем у CO2. Особенно это заметно при толщинах от трех миллиметров и выше. Так называемый «зеркальный рез» на волоконных лазерах возможно получить при соотношении толщина/мощность примерно 2-2,5мм /1000Вт, в то время, как на CO2 лазерах это достижимо и при меньшей мощности.
В целом же, волоконный лазер зарекомендовал себя, как более универсальный инструмент для обработки металла по сравнению с CO2 лазером.
Выбираем тип резки. Плазменная резка.
Плазменная резка является широко использующейся технологией заготовительного раскроя. В интернете существует множество материалов и статей по данной тематике. Сравнительная же таблица лазерной и плазменной резки, разработанная нашими специалистами приведена отдельной статьей на сайте www.unimach.ru
Выбор координатной системы.
Каким бы хорошим и дорогим не был лазер, без координатной системы он является не более чем дорогой игрушкой. В конечном счете, именно координатная система отвечает за движение лазера по задаваемой траектории, за соблюдение точности перемещений; управляющее программное обеспечение - за быстрое и комфортное составление программ резки, что вносит ощутимый вклад в общую производительность раскройного комплекса, как единого, цельного механизма.
Если на российском и международном рынке волоконных лазеров фактически доминирует единственный производитель, то различные координатные системы с установленными волоконными лазерами (далее по тексту установки) представлены достаточно широко. Представленные на рынке установки различаются размерами рабочей зоны, скоростями и динамикой перемещений, точностными характеристиками.
Важнейшие, на наш взгляд, параметры при выборе координатных систем выделены в отдельную статью на сайте www.unimach.ru
Отдельно стоит отметить применение роботов, как координатных систем для целей двумерного раскроя металла.
Роботизированные лазерные комплексы в настоящее время применяются для специализированных задач трехмерной лазерной резки, лазерной сварки, в т.ч. и дистанционной. Неплохая повторяемость позиционирования (не путать с точностью!), позволяет его использовать для серийных и крупносерийных задач. Применение роботов для целей двумерного раскроя встречается не часто.
В первую очередь, это связано с избыточностью многокоординатного манипулятора для таких задач, что называется: «Из пушки - по воробьям». Для целей же трехмерного раскроя, альтернатив роботам немного, поэтому они получают свое распространение.
Во вторую очередь, это сложное и специализированное программное обеспечение, которое не позволяет быстро создать управляющую программу. Приблизительное время на создание и привязку простой программы, может составлять порядка 40-60 минут. Это является неприемлемым на предприятиях микро- и малого бизнеса, с малой серийностью, но большой номенклатурой продукции, поскольку приводит к серьезному увеличению ее себестоимости. Кроме этого, должен быть высокий уровень подготовки оператора, что также не является положительным аргументом, особенно в условиях кадрового «голодания».
На сегодняшний день, на российском и международном рынке присутствует достаточно много роботов, представленных различными фирмами. Данные устройства неплохо зарекомендовали себя с точки зрения надежности. Но если говорить именно о теоретической надежности, то наличие гораздо б?льшего числа сопрягаемых элементов, является фактором повышенного риска. Наличие большого числа передающих механических элементов является фактором риска появления люфтов, которые, складываясь друг с другом, внесут свою лепту в конечную точность изготовления деталей. Данный факт является некритичным, например, для сварки, но будет серьезно ощутим при резке, например, острых углов или окружностей малого диаметра.
В третью очередь - это плавающая точность при проходе по контуру. Отклонения от 0,11мм до 0,56 мм. Отклонение зависит от вылета манипулятора, чем дальше выносится рабочий инструмент (в рассматриваемом случае - оптический резак лазера) от основания, тем сильнее падает точность следования по контуру. В серийных процессах, плавающая точность компенсируется хорошей повторяемостью позиционирования (отклонения до 0,19мм), когда имеющуюся траекторию «подгоняют» под необходимую. В условиях же небольшой серийности - это неэффективно в принципе.
Итог: Использование роботов для целей двумерного раскроя находит крайне ограниченное технологическое применение.
При выборе же координатной системы рекомендуем руководствоваться в первую очередь принципом разумности. Это значит, что очевидно недальновидно покупать мощный и дорогой CO2 или волоконный лазер и устанавливать его на координатную систему бюджетной категории. Подобная связка не позволит в полной мере реализовать все возможности лазера, соответственно, это скажется и на производительности станка, и на его окупаемости. В ряде случаев подобное неграмотное сочетание устройств может выявить серьезные технологические ограничения при резке. Из великого множества, приведем пример: 1кВт волоконный лазер может разрезать холоднокатаную сталь толщиной до 8-10мм. Погрузка подобных листов вручную затруднительна, поэтому осуществляется механизировано и не всегда аккуратно. При использовании даже цельносварной, но ненадежной станины без специальных средств загрузки, в течение определенного времени проведения описанных погрузочно-разгрузочных работ, геометрия станины будет гарантированно нарушена, что приведет к снижению точности и длительной остановке станка.
С другой стороны, использовать, например, резак воздушно-плазменной резки на координатной системе высокого уровня также неэффективно, поскольку стоимость координатной системы в общей стоимости комплекса будет настолько значительна, что сделает весь комплекс экономически малоэффективным с точки зрения окупаемости.
Удобство работы со станком.
Будущая комфортная работа персонала является одним из существенных моментов, о которых стоит задуматься при выборе станка. Следствием комфортной работы оператора является его пониженная утомляемость, повышенное внимание, повышение престижности данного участка в производственном процессе, а следовательно, повышенная производительность и бесперебойная работа комплекса. Что такое комфортная работа в нашем понимании?
Для оператора:
Удобное управление станком:
|
Для технолога:
|
Для мастера или начальника производства:
|
Компоновка элементов раскройного комплекса.
Покупая оборудование лазерного раскроя, собственники или управляющие предприятий преследуют глобальную цель построения современного и эффективного производства «с иголочки». Покупка подобного дорогостоящего оборудования передовой технологии – это во всех случаях серьезное достижение для компании-покупателя. Помимо того, что данное оборудование должно успешно и эффективно выполнять возложенные на него производственные задачи, это достижение, которое должно быть продемонстрировано.
Лазерный раскройный комплекс - это достаточно сложное сочетание оптических, механических, пневматических, гидравлических, электрических и электронных систем. Питание и управление всеми этими системами осуществляется посредством электрических кабелей. Когда многие из этих систем вынесены из конструктива станка и разнесены друг от друга, то половина станка может быть опоясана беспорядочным переплетением отдельных проводов, жгутов, шлангов и т.п. Кроме описанного выше, к лазерному раскройному комплексу подключается определенное количество внешних систем, например, электричество, воздух, технологические газы, вода и т.п. Попробуйте себе представить картину беспорядочно находящихся вокруг станка проводов, жгутов, шлангов и трубок. Картину может дополнять, например, блок волоконного лазера, стоящий на табуретке рядом со станком… Это не футуристическая картина, именно в таком виде на нашем производстве в 2004 году был запущен в работу первый раскройный комплекс одного из российских производителей.
Подобная организация (или дезорганизация) рабочего места вокруг станка мало того, что приводит к выходу из строя оборудования, но еще и опасна. Оператор может элементарно запнуться и оборвать какие-либо соединения, или выронить из рук заготовку, которая падая, перережет и замкнет провода или повредит волоконно-оптический тракт передачи излучения.
В силу разных обстоятельств, на описанные недостатки очень сложно реагировать юридически в рамках договорных отношений уже по факту запуска станка в эксплуатацию. При выборе же оборудования, стоит обратить внимание на компоновку раскройного комплекса и провести предварительное расположение станка на производственной площади.
Внешний вид оборудования.
Первый вице-премьер Российской Федерации Сергей Иванов на I Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития машиностроения России», высказал пожелание, чтобы продукция отечественных машиностроителей должна быть не только надёжной, но и красивой.
Существует мнение (особенно у военных), что красивая техника и работает гораздо лучше и сама по себе надежнее. Действительно, с красивым оборудованием и работать гораздо приятнее, устает меньше персонал и на производстве создается определенная атмосфера нового, современного производства. Красивый станок, без оглядки, можно продемонстрировать и клиентам и конкурентам.
Но есть и еще функции у красивых закрытий и кожухов. В первую очередь это обеспечение безопасности работающего персонала. Например, для генерации лазерного излучения на некоторых типах лазеров могут использоваться импульсы в несколько сотен вольт и несколько сотен ампер, и защита оператора является одной из приоритетных задач. Во вторую очередь это защита от случайного прони
Подписка Корабел.ру экономит ваше время Подпишитесь на ежедневную рассылку новостей и будьте в курсе всего самого важного и интересного! |