【摘要】
對于紡織物、聚合物薄膜或其它一些復(fù)合材料的切割,越來越需要更加靈活、經(jīng)濟(jì)高效的加工技術(shù)。在今天的市場趨勢中,不難發(fā)現(xiàn),機械模切即數(shù)控模切,正在逐漸被激光切割所取代
對于紡織物、聚合物薄膜或其它一些復(fù)合材料的切割,越來越需要更加靈活、經(jīng)濟(jì)高效的加工技術(shù)。在今天的市場趨勢中,不難發(fā)現(xiàn),機械模切即數(shù)控模切,正在逐漸被激光切割所取代。
由于激光切割不需要模具,所以它比傳統(tǒng)的模切系統(tǒng)具有許多優(yōu)點。從而避免了購買各種模具的成本,或因制造模具而延期生產(chǎn)。此外,機械式模切系統(tǒng)本身也有許多局限性,它是由于它通過切削工具和材料之間的物理接觸而產(chǎn)生的。無需模具的激光切割系統(tǒng)還可以靈活地加工薄片型材料,這也是其另一大優(yōu)勢。上述情況說明了為什么激光切割系統(tǒng)能夠提高生產(chǎn)效率。
相對于激光切割的金屬材料,織物的熔點較低,對激光束的強度要求不高,連續(xù)波激光可以在幾百瓦的功率下使用。但是,目前的研究主要集中在提高切割速度以減少循環(huán)時間方面。
激光切割除了要縮短工作周期外,在提高生產(chǎn)效率和加工工藝等方面也有許多優(yōu)勢。由于激光切割是一種熱分離工藝,加速切割速度可以減少切口附近累積的熱量。
傳統(tǒng)的激光切割機是龍門加工系統(tǒng),它可以將激光束、材料板(或兩者)與XY軸坐標(biāo)相結(jié)合。因此,在加工小輪廓、弧形或幾何圖形時,激光對焦的速度和路徑的精度都有一定的影響。
有些制造商采用了一些克服這一限制的方法,如將重軸驅(qū)動與剛性機械結(jié)構(gòu)結(jié)合起來,將輕質(zhì)機械結(jié)構(gòu)和纖維增強材料組件或多層切割技術(shù)(2-30層織物同時切割)結(jié)合起來。
德國Flownhov材料與光束技術(shù)研究所的科學(xué)家們指出了上述解決方案的局限性,并開展了相關(guān)研究,以確定激光打標(biāo)的振鏡技術(shù)是否也可以用于激光切割織物。
新型解決方案:遠(yuǎn)程技術(shù)
為了解決機械結(jié)構(gòu)動態(tài)性受限的問題,必須采用高動態(tài)光束偏轉(zhuǎn),利用電機驅(qū)動的可移動鏡可對光束進(jìn)行定位。因為這種鏡片重量輕,可以用光學(xué)掃描振鏡操作,即使在高速切割的情況下,定位光束也能精確地保持。最大可達(dá)到10g加速。這種動態(tài)特性只能在不需切割氣體的情況下實現(xiàn),切割過程中的殘余材料必須氣化掉。
遠(yuǎn)距離加工特別是采用連續(xù)波輻照激光器,激光功率可達(dá)幾千瓦。最大工作行程可達(dá)2米,加工范圍可達(dá)1×1米。較高的激光功率和較長的焦距相結(jié)合,提供更高的光束質(zhì)量,因此在織物加工中可達(dá)到每秒幾米的切割速度。
高效率的氣囊生產(chǎn)
為了保證乘客的安全,現(xiàn)在越來越多的汽車都安裝了各種氣囊。各種各樣的安全氣囊需要高度靈活有效地運用于系統(tǒng)工程中。氣袋零件的切割多半是在需要輔助氣體的激光切割下完成的。因為是熱切割,因此加工通過無磨損的纖維邊來實現(xiàn)。
近年來,由于多層裁剪技術(shù)的發(fā)展,使得該技術(shù)的生產(chǎn)效率大大提高,可以同時切割30層以上。但是,這種方法是非常復(fù)雜的,因為必須分離出一個獨立的層,特別是該層可能已經(jīng)被夾層分開了。所以各層切割質(zhì)量不同,需根據(jù)質(zhì)量要求適當(dāng)減少層數(shù)。
因為多層切割的缺陷,科學(xué)家們開始尋找像激光切割這樣的新型制造方法。
普通遙控系統(tǒng)包括安裝在被加工材料上方的掃描光學(xué)元件。透過掃描鏡頭控制光點的移動。加工距離、加工范圍、焦距之間的關(guān)聯(lián)性較為復(fù)雜,而且能被加工的材料范圍也會影響最終結(jié)果。
結(jié)論
遠(yuǎn)程飛行切割技術(shù)使加工各種輪廓和不同寬度的材料成為可能。通過將不同的動態(tài)和機械參數(shù)與軸系統(tǒng)相結(jié)合,可以進(jìn)一步改善該技術(shù),這樣,與傳統(tǒng)的切割技術(shù)(如沖裁或機械切割)相比,激光切割技術(shù)更具優(yōu)勢。這項系統(tǒng)概念可將受到空間限制的高動態(tài)光束反射技術(shù)移植到更廣闊、平坦的應(yīng)用領(lǐng)域,比如:柔性薄膜切割,皮革或紙張的切割,焊接熱交換器板,切割覆蓋面料和填料。
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