دستگاه برش لیزر چیست ؟
مزایای استفاده از برش CNC برای تولید دستگاه های پزشکی و دندانپزشکی
جولای 5, 2023
مزایای استفاده از برش لیزری برای تولید قطعات دقیق و حساس
جولای 10, 2023
تاریخچه ی ایجاد دستگاه برش لیزری
در دهه ۱۹۶۰، اولین دستگاه برش لیزر در آمریکا توسط مرکز تحقیقات Western Electric Engineering ساخته شده و بعدها در سال ۱۹۶۷، بریتانیا نیز اولین دستگاه برش لیزری با قابلیت برش فلزات را با استفاده از جت اکسیژن ساخت.
همان سال، تکنولوژی برش لیزر در صنعت هوا و فضا مورد استفاده قرار گرفت و برای برش فلزاتی مانند تیتانیوم به کار گرفته شد. این عنصر کاربرد فراوانی در ساخت بدنه‌ی سامانه‌های هوایی همچون موتور جت، موشک و علاوه بر آن فضاپیما دارد.
همچنین، دستگاه برش لیزری با استفاده از گاز CO2 نیز معمولا برای برش مواد غیرفلزی از جمله پلکسی‌گلاس، پارچه و چوب استفاده می‌شود.
اکنون، با پیشرفت تکنولوژی، دستگاههای برش لیزری با قابلیت برش فلزات و غیرفلزات در انواع صنایع به کار گرفته می‌شوند و به دلیل دقت و کیفیت بالا، جایگاه ویژه‌ای در صنعت فلزات دارند.
تعریف برش لیزری
برش لیزری، یک فناوری پیشرفته در صنعت برش است که در آن از اشعه‌ی لیزر برای برش اجسام استفاده می‌شود. این تکنولوژی، با دقت و سرعت بالا، قابلیت برش و بریدگی انواع مواد را فراهم می‌کند.
برای برش فلزات و حتی غیر فلزات به دستگاههای متفاوتی نیاز است. این دستگاه‌ها، با استفاده از اشعه‌ی لیزر، قابلیت برش انواع مواد را با دقت و صرفه‌جویی در زمان و هزینه فراهم می‌کنند.
برش لیزری، در انواع صنایع از جمله صنعت فلزات، الکترونیک، خودروسازی، پزشکی و … به کار می‌رود و با فراهم کردن کیفیت و دقت بالا در برش ، بهبود چشمگیری در تولید و بهره‌وری صنایع ایجاد می‌کند
اجزا دستگاه برش لیزری
هد Head
در دستگاه برش لیزری، تیوب لیزر باعث تولید اشعه‌ی لیزر می‌شود که از طریق آینه‌های مخصوص به هد دستگاه رسیده و توسط لنز داخلی هد بر روی یک نقطه متمرکز شده و اجسامی که زیر هد قرار گرفته‌اند، برش زده می‌شوند.
هد دستگاه لیزر، شامل لنز، آینه‌های مخصوص و تیوب لیزر است. تیوب لیزر با تولید اشعه‌ی لیزر، آینه‌های مخصوص را تابیده و این اشعه‌ها از طریق آینه‌ها به هد دستگاه رسیده و توسط لنز داخلی هد بر روی یک نقطه متمرکز می‌شوند. این نقطه متمرکز، بر روی اجسام قرار گرفته زیر هد قرار می‌گیرد و سبب برش و بریدگی آنها می‌شود.
با توجه به دقت و کیفیت بالای برش لیزری، این تکنولوژی در انواع صنایع به کار می‌رود و باعث بهبود چشمگیری در عملکرد و بهره‌وری صنایع می‌شود.
تیوب Tube
تیوب لیزر، قسمتی از دستگاه برش لیزری است که وظیفه تولید اشعه‌ی لیزر را دارد. در دستگاههای برش لیزری با گاز Co2، تیوب لیزر برای تولید این اشعه‌ها استفاده می‌شود.
تیوب لیزر، یک جزء مصرفی است و پس از گذشت عمر مفید آن، دیگر قابل استفاده نمی‌باشد. برای اینکه دستگاه برش لیزری به طور صحیح کار کند، لازم است که تیوب لیزر را شارژ کرد یا با یک تیوب جدید جایگزین کرد.
در صورتی که تیوب لیزر شارژ نشود، عملکرد دستگاه برش لیزری کاهش می‌یابد و کیفیت برش و بریدگی نیز کاهش می‌یابد. بنابراین، شارژ کردن تیوب لیزر، یکی از مراحل مهم در نگهداری و تعمیر دستگاه برش لیزری می‌باشد.
در صورتی که تیوب لیزر قدیمی شده و نیاز به تعویض دارد، بهتر است تیوب قدیمی را با یک تیوب جدید جایگزین کنید. عدم تعویض تیوب قدیمی، موجب کاهش عمر و عملکرد دستگاه برش لیزری می‌شود و می‌تواند باعث افزایش هزینه‌ها و کاهش کیفیت برش و بریدگی شود.
آیینه Mirror
آیینه‌ها در دستگاه برش لیزر وظیفه تغییر جهت و هدایت انرژی نوری تولید شده توسط لیزر را بر عهده دارند. این دستگاه‌ها معمولاً از یک تیوب لیزر استفاده می‌کنند که توان و انرژی لیزر را تولید می‌کند. این انرژی لیزر به صورت امواج elecromagnetic با فرکانس بالا و طول موج بسیار کوتاهی تولید می‌شود.
آیینه‌های دستگاه برش لیزر، به دلیل ساختار خاص و شیب دار بودن سطح آنها، قادرند به صورت دقیق انرژی نوری را به هد دستگاه منتقل کنند تا در انجام فرآیند برش، این انرژی به صورت دقیق و در نقاط مشخصی از مواد مختلف اعمال شود.
به طور کلی، آیینه‌ها در دستگاه برش لیزر به عنوان یک وسیله‌ی کنترلی برای راه اندازی عملیات برش مورد استفاده قرار می‌گیرند.
چیلر Chiller
در دستگاه برش لیزری، تیوب لیزر به دلیل تولید گرمای زیاد، نیاز به خنک‌کننده دارد تا دمای آن در حد مطلوبی کنترل شود. این خنک‌کننده که به عنوان چیلر شناخته می‌شود، وسیله‌ای است که برای خنک کردن تیوب لیزر و کنترل دمای آب استفاده می‌شود.
در چیلر دستگاه برش لیزر، آب از طریق لوله‌هایی جاری شده و با استفاده از پمپ، به تیوب لیزر منتقل می‌شود. این آب، با جذب گرمای تولید شده توسط تیوب لیزر، خنک و سپس به چیلر بازمی‌گردد تا دوباره خنک شود. این چرخه، به صورت مداوم ادامه می‌یابد تا دمای آب در حد مطلوبی کنترل شود.
در دستگاه برش لیزری، دمای آب بسیار مهم می‌باشد. دمای آب باید در حد متعادلی نگه‌داشته شود تا عملکرد تیوب لیزر به بهترین شکل صورت گیرد. دمای متعادل آب بین 20 تا 23 درجه سانتی‌گراد می‌باشد و با استفاده از چیلر، این دما در حد مطلوبی کنترل می‌شود.
با توجه به اینکه دستگاه برش لیزر برای کارکرد درست و بهینه‌ی خود نیاز به سیستم خنک کننده دارد، استفاده از چیلر مناسب برای آن بسیار حائز اهمیت است. چیلر دستگاه برش لیزر مانند رادیاتور در خودرو، وظیفه‌ی خنک کردن سیستم عامل را بر عهده دارد. بدون چیلر مناسب، دمای دستگاه برش لیزر باعث وارد شدن صدمات جدی به تیوب دستگاه می‌شود.
نکات نگهداری با چیلر دستگاه برش لیزر
- برای استفاده بهینه از چیلرها، باید دقت کافی به مراقبت و نگهداری آنها داشت. یکی از مسائل مهم در نگهداری چیلرها، بررسی و اضافه کردن آب مقطر است.
بهتر است آب مقطر موجود در چیلر را هر چند روز یکبار چک کرده و در صورت کمبود، به آن آب مقطر اضافه شود تا کمبود آب جبران شود. البته باید توجه داشت که این کار بهتر است زمانی انجام شود که چیلر خاموش است زیرا ممکن است آب مقطری که به آن اضافه می‌شود دمای پایین یا بالایی داشته باشد و این موضوع ممکن است بر عملکرد چیلر تأثیر منفی بگذارد.
- دمای آب موجود در چیلر باید بین 21 تا 23 درجه سانتی‌گراد قرار بگیرد تا لیزر بتواند فعالیت خود را شروع کند. بر روی چیلر نیز یک نمایشگر وجود دارد که دمای آب موجود در چیلر را نمایش می‌دهد.
- در صورتی که دمای آب موجود در چیلر بسیار بالا یا پایین است، باید بررسی شود که آیا سیستم خنک کننده به درستی کار می‌کند یا نه.
- همچنین، باید نحوه‌ی تعویض آب مقطر در چیلر را نیز مطالعه کرد. در این رابطه، می‌توان به دستورالعمل‌های تولید کننده‌ی دستگاه برش لیزر مراجعه کرد.
به طور کلی، چیلر دستگاه برش لیزر همانند سیستم خنک کننده در خودرو است و به طور دوره‌ای نیاز به نگهداری و تعویض آب مقطر دارد. به همین دلیل، توصیه می‌شود که نحوه‌ی کار با چیلر دستگاه برش لیزر و نگهداری آن را با دقت مطالعه کرده و همیشه از چیلر مناسب استفاده کنید.
استپ موتور Step Motor
دستگاه برش لیزری، برای حرکت دادن محورهای X و Y از استپ موتورها استفاده می‌کند. استپ موتورها، نوعی موتور القایی هستند که با تغییر میدان مغناطیسی، حرکت محورها را تحریک می‌کنند.
در دستگاه برش لیزری، هد دستگاه بر روی محورهای X و Y حرکت می‌کند و با تغییر موقعیت هد، برش و بریدگی روی اجسام صورت می‌گیرد. استپ موتورها، با تحریک محورهای X و Y، موقعیت هد دستگاه را تغییر می‌دهند و به این ترتیب، برش و بریدگی دقیق و با کیفیت بالا انجام می‌شود.
استپ موتورها، دارای قابلیت کنترل دقیق حرکت و سرعت محورها هستند و به دلیل دقت بالا، در دستگاههای برش لیزری بسیار استفاده می‌شوند. همچنین، با استفاده از سیستم کنترلی مناسب، می‌توان استپ موتورها را برای انجام حرکت‌های پیچیده و چندمحوره نیز استفاده کرد.
میله های آهنی Knife
در دستگاه برش لیزر، برای نگه داری اجسام و مواد مختلفی که قرار است با لیزر برش داده شوند، از میله‌های آهنی به نام Knife استفاده می‌شود. این میله‌ها در داخل دستگاه قرار گرفته و توانایی نگهداری و ساپورت کردن اجسام را دارا هستند.
معمولاً در فرآیند برش با لیزر، مواد مختلفی مانند ورق‌های پلکسی گلاس، ورق‌های چوبی و غیره بر روی میله‌های Knife قرار می‌گیرند. این میله‌ها طولانی و نازک هستند و قادر به نگهداری اجسام بزرگ و سنگین بر روی خود هستند.
با استفاده از Knife ها، می‌توان اجسام را به صورت دقیق و بدون حرکت نسبت به لیزر برش دهیم که این امر باعث ایجاد دقت بیشتر در برش مواد می‌شود. همچنین، استفاده از این میله‌ها به دلیل قابلیت تغییر شکل و جایگذاری آسان، به سادگی قابل نگهداری و بازیابی هستند.
انواع دستگاه برش لیزر
دستگاه برش لیزری یکی از مهم‌ترین ابزارهایی است که در صنایع مختلف برای برش اجسام با دقت بالا و کیفیت برتر استفاده می‌شود. در ادامه به معرفی انواع دستگاه برش لیزر خواهیم پرداخت.
- دستگاه برش لیزری فیبر: این دستگاه برای برش فلزات استفاده می‌شود. این دستگاه با استفاده از تیوب لیزر فیبر، اشعه‌ی لیزر را تولید می‌کند و با استفاده از طراحی خاص هد دستگاه، این اشعه‌ها به سمت سطح برش هدایت می‌شوند.
- دستگاه برش لیزری CO2: این دستگاه برای برش اجسام از مواد مختلف مانند فلزات غیرآهنی، چوب، پلاستیک و غیره استفاده می‌شود. این دستگاه با استفاده از تیوب لیزر CO2، اشعه‌ی لیزر را تولید می‌کند و با استفاده از آینه‌ها و لنزها، این اشعه‌ها را به هد دستگاه هدایت می‌کند.
- دستگاه برش لیزری نانو: این دستگاه برای برش اجسام با دقت بالا استفاده می‌شود. این دستگاه با استفاده از تیوب لیزر نانو، اشعه‌ی لیزر با طول موج بسیار کوتاه تولید می‌کند و با استفاده از آینه‌ها و لنزها، این اشعه‌ها را به هد دستگاه هدایت می‌کند.
- دستگاه برش لیزری یووی: این دستگاه برای برش اجسام از مواد مختلفی مانند فلزات، چوب، پلاستیک و غیره استفاده می‌شود. این دستگاه با استفاده از تیوب لیزر یووی، اشعه‌ی لیزر با طول موج بسیار کوتاه تولید می‌کند و با استفاده از آینه‌ها و لنزها، این اشعه‌ها را به هد دستگاه هدایت می‌کند.
هر یک از این دستگاه‌ها برای برش اجسام با ویژگی‌ها و مزایایی خاص طراحی شده‌اند و انتخاب دستگاه مناسب باید با توجه به نیازهای موجود و نوع ماده‌ی مورد برش صورت گیرد.
