Composants et principes de fonctionnement demachine de découpe laser

La machine de découpe laser se compose d'un émetteur laser, d'une tête de découpe, d'un composant de transmission du faisceau, d'un établi de machine-outil, d'un système CNC, d'un ordinateur (matériel, logiciel), d'un refroidisseur, d'une bouteille de gaz de protection, d'un dépoussiéreur, d'un sécheur d'air et d'autres composants.

1. Générateur laser : Dispositif produisant une source de lumière laser. Pour la découpe laser, à l’exception de quelques rares cas où l’on utilise des lasers solides YAG, la plupart des applications utilisent des lasers à gaz CO2 à haut rendement de conversion électro-optique et à forte puissance de sortie. La découpe laser exigeant une qualité de faisceau très élevée, tous les lasers ne conviennent pas à cette application.

2. La tête de coupe comprend principalement des éléments tels que la buse, la lentille de focalisation et le système de suivi de la mise au point. Le dispositif d'entraînement de la tête de coupe permet son déplacement le long de l'axe Z conformément au programme. Il est composé d'un servomoteur et d'éléments de transmission tels que des vis sans fin ou des engrenages.

(1) Buse : Il existe trois principaux types de buses : parallèles, convergentes et coniques.

(2) Lentille de focalisation : Pour exploiter l’énergie du faisceau laser lors de la découpe, ce faisceau doit être focalisé par la lentille afin de former un point de haute densité d’énergie. Les lentilles à focale moyenne et longue conviennent à la découpe de plaques épaisses et sont peu exigeantes quant à la stabilité du système de suivi. Les lentilles à focale courte sont uniquement adaptées à la découpe de plaques minces (épaisseur inférieure à D3). Elles imposent des exigences strictes en matière de stabilité du système de suivi, mais permettent de réduire considérablement la puissance requise du laser.

(3) Système de suivi : Le système de suivi de la mise au point d'une machine de découpe laser est généralement composé d'une tête de découpe focalisée et d'un système de capteurs de suivi. La tête de découpe comprend un système de focalisation par guide de lumière, un système de refroidissement par eau, un système de soufflage d'air et des éléments de réglage mécanique. Le capteur est composé d'un élément sensible et d'un module d'amplification. Selon les éléments sensibles utilisés, le système de suivi est totalement différent. Il existe principalement deux types de systèmes de suivi : le système de suivi par capteur capacitif, également appelé système de suivi sans contact, et le système de suivi par capteur inductif, également appelé système de suivi par contact.

3. Trajet optique externe du composant de transmission du faisceau : un miroir réfractif guide le laser dans la direction souhaitée. Afin d’éviter tout dysfonctionnement du faisceau, tous les miroirs sont protégés par un couvercle et un gaz protecteur pur sous pression positive est introduit pour les protéger de toute contamination. Un ensemble de lentilles performantes permet de focaliser un faisceau sans divergence en un point infiniment petit. Généralement, une lentille de 12,7 cm (5 pouces) de focale est utilisée. Une lentille de 19 cm (7,5 pouces) est réservée aux matériaux d’une épaisseur supérieure à 12 mm.

4. Partie hôte de la machine-outil d'établi : la partie machine-outil de la machine de découpe laser, la partie mécanique qui réalise le mouvement des axes X, Y et Z, y compris la plateforme de travail de découpe.

5. Système CNC Le système CNC contrôle la machine-outil pour réaliser le mouvement des axes X, Y et Z, et contrôle également la puissance de sortie du laser.

6. Système de refroidissement (refroidisseur) : utilisé pour refroidir le générateur laser. Le laser est un dispositif qui convertit l’énergie électrique en énergie lumineuse. Par exemple, le rendement de conversion d’un laser à CO2 est généralement de 20 %, l’énergie restante étant convertie en chaleur. L’eau de refroidissement évacue l’excès de chaleur afin d’assurer le bon fonctionnement du générateur laser. Le refroidisseur refroidit également le réflecteur et la lentille de focalisation du circuit optique externe de la machine-outil, garantissant ainsi une transmission stable du faisceau et évitant efficacement toute déformation ou rupture de la lentille due à une température excessive.

7. Bouteilles de gaz Les bouteilles de gaz comprennent les bouteilles de gaz du fluide de travail de la machine de découpe laser et les bouteilles de gaz auxiliaires, qui sont utilisées pour compléter le gaz industriel de l'oscillation laser et fournir du gaz auxiliaire à la tête de découpe.

8. Le système d'élimination des poussières extrait la fumée et la poussière générées pendant le traitement et les filtre pour que les émissions de gaz d'échappement répondent aux normes de protection de l'environnement.

9. Des sécheurs et des filtres à refroidissement par air sont utilisés pour fournir de l'air propre et sec au générateur laser et au trajet du faisceau afin de maintenir le trajet et le réflecteur en état de fonctionnement normal.