Лазерный станок для резки трубного и сортового металлопроката

В предыдущей статье мы рассмотрели устройство станка для резки плоского проката. Несмотря на множество общих черт, станок для резки трубного и сортового проката отличается от него весьма существенно. Отличия эти обусловлены не только иной формой обрабатываемых объектов, но и совершенно иным принципом работы. 


Принципы работы станка

При обработке круглой трубы форма вырезаемого отверстия задаётся движением трубы, которое представляет собой сочетание поворотов вокруг продольной оси и перемещений вдоль неё. Поскольку расстояние от оси до обрабатываемой поверхности не меняется, потребности в перемещениях головы нет, и в течение всего процесса она остаётся неподвижной. 

При обработке заготовок некруглого сечения расстояние от оси заготовки до точки контакта лазерного луча с обрабатываемой поверхностью меняется с каждым поворотом. А значит, необходимо перемещение головы по вертикали. Кроме того, резы плоских поверхностей некруглых труб и сортового проката во многих случаях проще реализовать посредством не вращения заготовки, а горизонтального перемещения головы. Поэтому для эффективной обработки профилей и некруглых труб необходимо, чтобы перемещаться могла не только заготовка (вдоль собственной оси и вокруг неё), но и режущая голова (по вертикали и горизонтали в плоскости, перпендикулярной оси заготовки). 

Таким образом, лазерная резка труб и профилей оказывается намного сложнее резки листов. Раскрой ведётся не в плоскости, а в пространстве, и называется "3D cutting" – "трёхмерная резка". 

Заготовка размещается на станке и фиксируется двумя зажимами, расположенными на станине. Повороты заготовки вокруг продольной оси осуществляются посредством согласованного вращения этих зажимов. Перемещения заготовки вдоль продольной оси производятся за счёт линейных движений заднего зажима при неподвижном переднем. 

Портал, на котором размещена режущая голова, неподвижен. Движение головы по горизонтали (вдоль портала) и вертикали (поперёк портала) организовано так же, как на станке для раскроя плоского проката. 

Устройство станка

Лазерный станок для резки трубного и сортового проката существенно сложнее, чем станок для резки плоского проката. Сложность эта обусловлена более изощрённой механикой и соответствующим ей программным обеспечением. Вместе с тем, многие компоненты станков двух типов различаются незначительно, а некоторые – и вовсе одни и те же.

Станина

Станина представляет собой сильно вытянутую сварную конструкцию повышенной жёсткости из толстостенных квадратных труб или листовой стали толщиной не менее 12 мм. Она снабжена рёбрами жёсткости и двумя рядами опор.

Неизменность геометрии станины обеспечивается как жёсткостью конструкции, так и технологией изготовления: после сварки станина подвергается высокотемпературному отпуску и искусственному старению. 

Станина оснащается опорными катками, которые поддерживают заготовку, чтобы не допустить её провисания под собственным весом. Количество катков,  определяемое длиной станины, – от двух и более. 

На станине – на её длинных сторонах – расположены линейные направляющие, которые представляют собой рельсы малого сечения, изготовленные из особо прочной стали. Также на одной из сторон – обычно правой, если смотреть с торца, где расположен портал – установлена косозубая рейка. 

Рейка и направляющие обеспечивают движения каретки с размещённым на ней задним зажимом (патроном): 

1. рейка служит опорой для косозубой шестерни, вращение которой приводит в движение каретку;

2. направляющие задают направление движения, исключая любые отклонения и перекосы.

Зажимы (патроны)

В передней и задней части станины располагаются зажимы (патроны), предназначенные для удержания заготовки и обеспечения её перемещений. Оба зажима – и передний, и задний – оснащены серводвигателями с редукторами и зубчатыми передачами. Согласованная работа этих серводвигателей обеспечивает быстрое и чрезвычайно точное вращение заготовки вокруг её оси.

Задний зажим размещается на подвижной каретке и обеспечивает жёсткую фиксацию заготовки – без возможности её линейного перемещения относительно зажима. Передний зажим неподвижен, но позволяет заготовке перемещаться вдоль её продольной оси, полностью исключая какие-либо отклонения по вертикали и горизонтали. 

Каретка, на которой размещается задний зажим, снабжена серводвигателем, редуктором и косозубой шестернёй. Серводвигатель через редуктор вращает шестерню, которая, взаимодействуя с зубчатой рейкой, расположенной на станине, приводит в движение каретку. Перемещение каретки обеспечивает линейное движение заготовки.

Портал

Портал – это элемент, обеспечивающий перемещение режущей головы в плоскости, перпендикулярной продольной оси заготовки. Он представляет собой П-образную конструкцию, выполненную из алюминиевого сплава. На портале расположены две направляющие и косозубая рейка, которые служат для организации движения блока лазерной головы. 

В отличие от станка "двумерной резки", на станке "трёхмерной резки" портал неподвижен.

Блок лазерной головы

Блок лазерной головы – это узел, обеспечивающий горизонтальное движение головы вдоль портала и вертикальное движение поперёк него. Он представляет собой стальной короб, оснащённый устройствами для подвода к голове оптоволоконного кабеля, водяной и газовой магистралей, а также кабелей питания и управления. Кроме того, внутри блока расположены два серводвигателя: 

1. один, снабжённый планетарным редуктором с косозубой шестернёй, обеспечивает движение блока вдоль портала;

2. другой, оснащённый шарико-винтовой передачей, обеспечивает перемещение лазерной головы по вертикали.       

В целом блок лазерной головы станка трёхмерной резки организован так же, как аналогичный блок станка двумерной резки. Разница между ними – в величине перемещений лазерной головы: у двумерного станка больше перемещения вдоль портала (по горизонтали), у трёхмерного – поперёк (по вертикали). 

Излучатель

В станках трёхмерной резки используются те же излучатели, что и в станках двумерной резки.

Блок управления

В целом блок управления станка трёхмерной резки устроен так же, как аналогичный блок станка двумерной резки. Он так же включает компьютер, контроллеры и электротехническое оборудование, а также оснащён интерфейсом, включающим монитор, клавиатуру и мышь, и беспроводным пультом дистанционного управления с магнитной вставкой.

Однако есть и существенное отличие. Трёхмерная резка требует управления  бо́льшим числом устройств, нежели двумерная. Поэтому "трёхмерные" блоки управления оснащаются более сложными контроллерами, способными обеспечить генерацию большего числа управляющих команд и их отправку по большему количеству каналов.

Сопутствующее оборудование

Сопутствующее оборудование станка трёхмерной резки совершенно не отличается от оборудования станка двумерной резки – это те же самые устройства, параметры которых обусловлены только мощностью излучателя.

Дополнительное оборудование

К дополнительному оборудованию относятся устройства, которые для работы станка не обязательны. Однако их использование позволяет сделать работу и более удобной, и более производительной. 

Системы подачи труб и профилей 

Трубы и профили, даже при небольших сечениях, имеют значительную массу. Перемещать тяжело и неудобно. Ручная загрузка требует много времени, что негативно сказывается как на производительности труда, так и на себестоимости продукции. Поэтому на крупносерийных производствах используются системы, автоматизирующие подачу проката на станки. 

Такая система представляет собой стол, снабжённый несколькими механическими захватами. Заготовки размещаются на столе и захваты, действующие синхронно, по очереди укладывают их на опорные катки станка. Система способна работать до тех пор, пока на столе есть заготовки, которые можно добавлять без остановки станка.

Системы загрузки могут быть как полуавтоматическими, так и полностью автоматическими. В первом случае перемещение заготовки со стола на станок производится по команде оператора. Во втором случае управление работой системы загрузки осуществляется компьютером блока управления в соответствии с заложенной в него программой. 

Системы снятия труб и профилей 

В большинстве случаев заготовки из трубного или профильного проката используются для изготовления изделий небольшого размера и небольшой массы. По окончании раскроя такие изделия оказываются в передвижном приёмном контейнере, и дальнейшее их перемещение труда не составляет.

Однако часто обработка длинномерных заготовок сводится к обработке краёв и/или прорезанию отверстий. Готовое изделие мало отличается от заготовки как размером, так и массой. А значит, сложности, возникающие при снятии готового изделия, мало отличаются от тех, что имеют место при подаче заготовки.

В этих случаях используются системы снятия труб и профилей, которые сходны по конструкции с системами подачи. Механические захваты подхватывают готовое изделие, снимают его со станка и перемещают в зону временного хранения.

Заключение

Лазерные станки для трёхмерной резки существенно сложнее "двумерных" станков. Как следствие, их гораздо сложнее монтировать, настраивать и обслуживать. Однако в случае приобретения станка у официального дилера Senfeng, каковым является компания "Технограв", все заботы берёт на себя поставщик. 

Мы обеспечим доставку, монтаж, пусконаладку и настройку станка, а также обучение персонала. В дальнейшем мы гарантируем:

1. консультационную поддержку в режиме он-лайн; 

2. дистанционное обновление программного обеспечения;

3. бесперебойное снабжение запасными частями, комплектующими и расходными материалами;

4. оперативный ремонт в случае необходимости. 

Мы гарантируем длительную, качественную и бесперебойную работу вашего станка. А вы сможете сосредоточиться на своих производственных задачах, совершенно не беспокоясь о его состоянии.