Lazerinių vamzdžių pjovimo staklių nuožulniojo pjovimo funkcija yra pagrindinė technologija, leidžianti pasiekti aukšto{0}}tikslumo, didelio-efektyvumo kampinį pjovimą šiuolaikiniame vamzdžių apdirbime. Jo veikimo principas apima lazerio energijos valdymą, mechaninį judesio tikslumą ir pažangius algoritmus, leidžiančius vamzdžio paviršiuje nupjauti konkrečių kampų (pvz., V-formos, U-formos ir kt.) nuožulnius kampus, kad atitiktų tolesnių procesų, pvz., suvirinimo ir sujungimo, sąsajos tikslumo reikalavimus. Toliau pateikiama išsami pagrindinių principų ir pagrindinių techninių nuorodų analizė
1. Lazerio energijos fokusavimas Sijos ir medžiagų abliacija
Lazerinio vamzdžių pjovimo staklių kampinio pjovimo esmė yra didelio{0}}energijos-tankio lazerio spindulys kaip „pjovimo įrankis“. Įranga per lazerio generatorių generuoja tam tikro bangos ilgio lazerio šviesą (dažniausiai pluoštinį lazerį, kurio bangos ilgis yra maždaug 1064 nm). Sufokusavus optinio kelio sistemą (įskaitant atšvaitus, fokusavimo lęšius ir kt.), jis sudaro didelės-energijos šviesos tašką, kurio skersmuo labai mažas (paprastai 0,1–0,3 mm). Kai šviesos taškas apšvitina vamzdžio paviršių, šviesos energija akimirksniu paverčiama šilumos energija, todėl vamzdžio paviršiuje esanti medžiaga greitai įkaista iki lydymosi ar net virimo taško, todėl vietinis lydymasis arba dujofikavimas.
Pjaunant nuožulniai, lazerio spindulio energijos tankis turi būti tiksliai sureguliuotas pagal vamzdžio medžiagą (pvz., anglinį plieną, nerūdijantį plieną, aliuminio lydinį ir kt.) ir kampą. Pavyzdžiui, pjaunant didelius-kampus nuožulnius storus-sienu vamzdžius, reikia padidinti lazerio galią, kad būtų užtikrinta pakankama medžiagos abliacija; tuo tarpu pjaunant mažu-kampu plonasienius vamzdžius, galia turi būti sumažinta, kad būtų išvengta per didelio perdegimo ar deformacijos. Tuo tarpu pjovimo metu naudojamos pagalbinės dujos (pvz., deguonis, azotas). Deguonis gali palaikyti degimą ir pagreitinti medžiagos oksidaciją bei lydymąsi, o azotas naudojamas apsaugoti pjūvį nuo oksidacijos ir užtikrinti lygų, nuožulnų{8}}nuožulnų paviršių.
2. Tikslus vamzdžių padėties nustatymas ir suspaudimas
Norint pasiekti tikslų kampinį pjovimą, vamzdžiai pirmiausia turi būti stabiliai suspausti ir tiksliai išdėstyti. Lazerinėse vamzdžių pjovimo mašinose paprastai yra sumontuoti keli pneumatinių arba hidraulinių griebtuvų rinkiniai, kurie reguliuojamais tvirtinimo elementais pritvirtina vamzdį prie pjovimo stoties, kad pjovimo metu nekiltų ar nepasislinktų. Tuo pačiu metu įranga per jutiklius (pvz., fotoelektrinius jutiklius, kodavimo įrenginius) aptinka vamzdžio skersmenį, ilgį ir centrinę padėtį ir grąžina duomenis į valdymo sistemą, suteikdama pagrindinius parametrus tolesniam pjovimo kelio planavimui.
Pjaustant specialios -formos vamzdžius (pvz., kvadratinius, stačiakampius, elipsinius vamzdžius), padėties nustatymo sistema taip pat turi nustatyti vamzdžio skerspjūvio formą, kad būtų užtikrinta, jog lazerio spindulio pradžios taškas sutaptų su vamzdžio atskaitos paviršiumi, išvengiant nuožulnios kampo klaidų, atsirandančių dėl padėties nukrypimų.
3. Pjovimo galvutės kampo reguliavimas ir trajektorijos valdymas
Didžiausias skirtumas tarp kampinio pjovimo ir įprasto vertikalaus pjovimo yra tas, kad pjovimo galvutė turi turėti kampo reguliavimo funkciją. Lazerinio vamzdžių pjovimo staklių pjovimo galvutė paprastai montuojama ant kelių ašių jungties roboto rankos arba CNC darbastalio, todėl galima perkelti išilgai X, Y ir Z ašių, taip pat suktis aplink A-ašį (sukimosi kampas) ir B-ašį (svyravimo kampas). Pjovimo nuožulniu būdu valdymo sistema varo pjovimo galvutę, kad ji suktųsi aplink vamzdžio ašį arba pjovimo tašką pagal iš anksto nustatytą pasvirimo kampą (pvz., 30 laipsnių, 45 laipsnių, 60 laipsnių ir kt.), todėl lazerio spindulys sudaro tam tikrą kampą su vamzdžio paviršiumi.
Tuo tarpu CNC sistema automatiškai apskaičiuoja pjovimo trajektoriją pagal vamzdžio skersmenį, sienelės storį ir pasvirimo kampą. Pavyzdžiui, pjaunant V -formos kampą ant apskrito vamzdžio, pjovimo galvutė turi judėti išilgai vamzdžio ašies kryptimi, tuo pat metu sinchroniškai sukamaisiais judesiais aplink vamzdžio periferiją, kad būtų užtikrintas vienodas pasvirimo kampas per visą perimetrą. Pjaunant nuožulniai tiesio vamzdžio gale, trajektorijos valdymas turi užtikrinti, kad pjovimo paviršius sudarytų iš anksto nustatytą kampą su vamzdžio ašimi, o pjūvis būtų plokščias ir nepalenktas.
4. Išmaniosios valdymo sistemos veikimas bendradarbiaujant
Kampinis pjovimas lazerinėse vamzdžių pjovimo mašinose yra dinamiškas „lazerio energijos - mechaninio judėjimo - medžiagos atsako“ procesas, kurį visiškai reguliuoja išmani valdymo sistema. Sistemoje įmontuotoje-pjovimo duomenų bazėje saugomi lazerio parametrai (galia, dažnis, impulso plotis), judėjimo greitis, pagalbinių dujų slėgis ir kiti duomenys, atitinkantys skirtingų medžiagų ir specifikacijų vamzdžius. Operatoriams tereikia įvesti tokią informaciją kaip pasvirimo kampas ir vamzdžio parametrai, o sistema automatiškai atitiks optimalius parametrus.
Pjovimo metu jutikliai realiu laiku-stebi pjovimo vietos temperatūrą, šlako purslą ir kitas sąlygas. Jei atsiranda sutrikimų (pvz., nepilnas medžiagos pjovimas, nuožulnus kampo nuokrypis), sistema nedelsdama pakoreguos lazerio galią arba judėjimo greitį, kad būtų užtikrintas uždaros -kilpos valdymas. Pavyzdžiui, kai ant nuožulnaus paviršiaus aptinkama įdubimų, sistema automatiškai padidins lazerio galią arba sumažins pjovimo greitį, kad užtikrintų pjovimo kokybę. Be to, kai kuri{5}}aukštos klasės įranga palaiko 3D modeliavimo funkcijas, kurios gali imituoti kampinio pjovimo procesą prieš pjovimą, kad būtų galima iš anksto-patikrinti trajektorijų konfliktus ar parametrų klaidas ir toliau pagerinti pjovimo tikslumą ir efektyvumą.
5. Kūgio pjovimo privalumai ir taikymo scenarijai
Remiantis aukščiau pateiktais darbo principais, nuožulnus pjovimas lazerinėmis vamzdžių pjovimo staklėmis turi daug privalumų: pirma, didelė lazerio spindulio fokusavimo savybė užtikrina, kad nuožulniojo kampo paklaida gali būti kontroliuojama ±0,5 laipsnio tikslumu, atitinkant didelio-suvirinimo tikslumo sąsajoms keliamus reikalavimus; antra, be-kontaktinio pjovimo išvengiama trinties tarp mechaninių įrankių ir vamzdžių, sumažinama vamzdžio deformacija ir įrankių nusidėvėjimas; trečia, pjovimo efektyvumas yra didelis. 100 mm skersmens nerūdijančio plieno vamzdžių pjovimo greitis 45 laipsnių kampu gali siekti 1-2 metrus per minutę, o tai yra daug didesnis nei tradicinio mechaninio pjovimo.
Ši technologija plačiai naudojama tokiose srityse kaip naftos chemija, mašinų gamyba ir plieno konstrukcijos. Pavyzdžiui, vamzdynų inžinerijoje, pjaustant nuožulniu būdu, vamzdžių sąsajos sudaro tikslius suvirinimo kampus, o tai gali labai pagerinti suvirinimo stiprumą ir sandarumą; Apdorojant automobilių rėmus, specialios -formos vamzdžių nuožulnus pjovimas leidžia sklandžiai sujungti komponentus ir sumažinti bendrą svorį bei užtikrinti konstrukcijos stabilumą.
--Rayther Laser Jack Sun--