El corte por láser ofrece varias ventajas, como una deformación térmica mínima, una alta precisión de corte y una capacidad de corte automático no tripulado. Al utilizar una fuente láser de alta potencia, la velocidad de corte y la calidad de la superficie son superiores al corte por plasma. Como resultado, la tecnología de corte por láser ha evolucionado hasta convertirse en una herramienta de corte moderna.
Una máquina de corte por láser no solo tiene las complejas características mecatrónicas de los equipos de control numérico convencionales, sino también sus características estructurales únicas, como el sistema óptico, el sistema de alta presión y el sistema de enfriamiento.
Para minimizar el tiempo de procesamiento y reducir costos, es fundamental mantener el equipo para garantizar la mayor velocidad de procesamiento de la máquina herramienta. Esto aumentará el tiempo medio entre fallas y mejorará la tasa de utilización del equipo.
1. Máquina de corte por láser de CO2 de Bystronic laser AG
Fig. 1 Diagrama de estructura óptica de la máquina de corte por láser Bystronic
1.1 Estructura de diseño de la máquina de corte por láser Bystronic
La máquina láser de Bystronic consta de varios componentes, entre los que se incluyen la cama, el cambiador, el armario de control eléctrico, el generador láser, el armario de control láser, el dispositivo de carga y descarga, etc. La herramienta de corte utilizada por la máquina es un rayo láser.
Para garantizar la estabilidad del camino de la luz desde el generador láser hasta el cabezal de corte, se utiliza un sistema óptico flotante, con un grupo reflector fijado al eje de coordenadas móvil de la máquina. Esta tecnología se ha convertido ahora en un estándar ampliamente utilizado en todo el mundo.
El medio de activación láser utilizado en la máquina es una mezcla de dióxido de carbono, nitrógeno y helio. La dirección del flujo de gas es consistente con el eje de la cavidad, lo que permite un enfriamiento efectivo del gas de flujo axial y optimiza el proceso de conversión de energía en la cavidad.
1.2 Principio de procesamiento de la máquina de corte por láser Bystronic
El proceso de corte implica la interacción del rayo láser, el gas auxiliar de corte y la pieza de trabajo. El rayo láser actúa sobre la superficie del material, calentándolo a alta temperatura y provocando su fusión. Luego, el gas auxiliar quema o sopla el material fundido para formar una grieta.
Para obtener el mejor efecto de corte, los parámetros de corte por láser, como la potencia y la presión, se pueden ajustar en consecuencia.
2. Mantenimiento de la máquina de corte por láser de CO2 Bystronic
Según la estructura y el principio de procesamiento del equipo, el mantenimiento se puede dividir en cuatro partes: mantenimiento de equipos periféricos, mantenimiento de control y bancada de máquinas, mantenimiento de generadores láser y piezas de alta presión, y mantenimiento de control de procesos.
2.1 Mantenimiento de equipos periféricos
La mayoría de los usuarios de equipos a menudo sólo se centran en el mantenimiento del equipo en sí e ignoran el mantenimiento de los equipos periféricos. Sin embargo, es importante señalar que el mantenimiento de los equipos periféricos también es crucial para garantizar un rendimiento óptimo del equipo.
2.1.1 Calidad de la energía
Debido al sistema de alto voltaje utilizado en las máquinas de corte por láser, generalmente se requiere una fuente de alimentación de alta calidad. El rango de tensión de red permitido normalmente es del -10% al +5% del valor nominal. Las grandes fluctuaciones de tensión, los desequilibrios trifásicos o las interferencias de alta frecuencia pueden provocar fallos de funcionamiento en las máquinas herramienta y dañar los componentes de alta tensión. Por lo tanto, es fundamental controlar con frecuencia la calidad del suministro eléctrico principal.
Para zonas con mala calidad de la red eléctrica, se recomienda instalar reguladores de voltaje y utilizar líneas especiales para asegurar el correcto funcionamiento de los equipos. La máquina láser Bystronic también requiere una conexión a tierra independiente del equipo para un diseño de seguridad y para garantizar la estabilidad de la detección de la distancia de la boquilla de corte durante el corte. Por lo tanto, es necesaria una medición periódica de la resistencia a tierra del equipo.
2.1.2 Calidad del aire comprimido
Además de los requisitos de un sistema neumático convencional, la lente exterior del camino óptico de una máquina de corte por láser suele estar protegida por aire comprimido. La máquina cortadora de Bystronic laser AG está equipada con filtros de aire de varias etapas en la unidad de gas y un generador láser, incluidos separadores de agua y aceite y filtros de carbón activado. La fuente de gas protector de la lente se filtra a través de un filtro Ultrapac para una filtración secundaria que garantiza un gas seco y limpio, con un ciclo de reemplazo del elemento filtrante claramente limitado.
Cabe señalar, sin embargo, que aunque el equipo tiene su propio dispositivo de filtrado, todavía existen requisitos en cuanto a la fuente de aire comprimido del usuario. Si el aire comprimido contiene mucha agua y aceite, la vida útil del elemento filtrante se reducirá considerablemente. Una vez que la lente se contamina, su vida útil se reducirá, la potencia del láser disminuirá, la velocidad de corte se reducirá y los costos de mantenimiento aumentarán. Por lo tanto, el mantenimiento de la máquina de corte por láser no debe descuidar el mantenimiento del compresor de aire y del secador.
2.1.3 Pureza del gas láser
Los gases láser de la máquina de corte por láser de CO 2 son CO 2 He y N 2 .
Todos los fabricantes tienen estándares estrictos de pureza de gas, como se muestra en la Tabla 1:
Tabla 1 Índice de pureza del gas de la máquina de corte por láser.
| tipos de gases | Nota |
Pureza
(%Vol.) |
(H 2 O) Contenido
(ppm) |
(O 2 ) Contenido
(ppm) |
Porcentaje de mezcla de gases (%) |
| Él | 4.6 | ≥99,996 | ≤5 | ≤5 | 63.1 |
| CO2 | 4.5 | ≥99,995 | ≤5 | ≤10 | 3.4 |
| norte 2 | 5.0 | ≥99,999 | ≤5 | ≤3 | 33,5 |
| Suma | 100 |
Garantizar la pureza del gas láser es crucial para obtener el mejor valor E/N (energía característica electrónica) de descarga después de la mezcla y para producir un láser estable.
Si el contenido de gas excede el estándar, especialmente si el contenido de agua excede el estándar, la energía del rayo láser se debilitará y se acelerará el envejecimiento de los componentes internos como el tubo de descarga y el electrodo de descarga.
Además, se reducirá la vida útil de la lente interna del resonador.
2.1.4 Mantenimiento de la aspiradora
Durante el proceso de corte por láser se produce una cantidad importante de polvo industrial.
El trabajo de una aspiradora es eliminar el polvo y los olores y mantener limpios los equipos y el medio ambiente.
La limpieza y el mantenimiento periódicos de los equipos de eliminación de polvo deben realizarse estrictamente de acuerdo con las normativas para garantizar una eliminación eficaz del polvo.
Si el polvo de corte no se puede eliminar eficazmente, se adherirá a los componentes mecánicos y eléctricos, acelerando el desgaste de los componentes mecánicos y aumentando el riesgo de cortocircuitos y fallas eléctricas.
La acumulación excesiva de polvo en el cabezal de corte dará como resultado una detección inexacta de la distancia de la boquilla, lo que dificultará garantizar la calidad del corte, especialmente al cortar acero inoxidable, aleaciones de aluminio y otros materiales con requisitos de potencia de enfoque elevados.
Para el mantenimiento de los dispositivos de refrigeración, el objetivo principal es sustituir periódicamente el agua de refrigeración estándar y limpiar el filtro de agua, el condensador y el filtro de aire. Para dispositivos con una larga vida útil, es necesario comprobar la cantidad de refrigerante cuando el efecto de refrigeración disminuye.
Los detalles relevantes se deben encontrar en los datos del equipo y, cuando sea necesario, se debe contactar con los departamentos de asistencia técnica del fabricante.
2.1.5 Mantenimiento del enfriador
La eficiencia de los láseres de CO2 suele ser del 10 % al 20 %, y la mayor parte de la potencia de entrada se utiliza para calentar el gas. Como resultado, la temperatura del gas aumenta rápidamente. Cuando la temperatura del gas de trabajo alcanza los 300 °C, la inversión de partículas del nivel láser superior ya no existe, lo que provoca que no se produzca salida del láser. De hecho, la eficiencia de la conversión fotoeléctrica ya ha disminuido significativamente cuando la temperatura supera los 150 °C. Como resultado, las máquinas de corte por láser tienen un sistema de enfriamiento para mantener una temperatura constante para el gas láser y enfriar la lente láser y otros componentes calefactores.
Normalmente, si el enfriador no funciona correctamente y activa una alarma, como una alarma de temperatura o flujo, el alto voltaje se cortará automáticamente y el láser se apagará. La máquina de corte por láser no se puede poner en marcha hasta que se resuelva el problema del enfriador, lo que hace que la estabilidad del enfriador sea crucial para la salud general del equipo.
2.2 Mantenimiento de la base de la máquina y parte de control.
Las piezas de transmisión de la máquina, como cadenas, cremalleras y rieles guía, deben limpiarse y lubricarse periódicamente. El aceite debe cambiarse periódicamente, especialmente el aceite de turbina y el aceite de bomba de vacío.
Es importante señalar que el reemplazo irregular del aceite de la turbina puede reducir significativamente la vida útil de la turbina, lo que resulta en pérdidas económicas importantes.
Además, el sistema de refrigeración y ventilación del dispositivo CNC debe limpiarse periódicamente según el entorno de producción. Compruebe que los ventiladores de refrigeración estén funcionando correctamente y que no haya fugas de agua o aire.
Debido a la gran cantidad de polvo en el entorno de corte por láser, también se debe prestar atención para evitar que entre polvo en el gabinete eléctrico. La puerta del armario eléctrico debe abrirse lo menos posible, ya que el polvo y el polvo metálico presentes en el aire pueden caer sobre la placa de circuito impreso o el conector eléctrico, provocando que la resistencia de aislamiento entre los componentes baje, provocando fallos o incluso daños. .
Además, es esencial mantener en un disco de respaldo los datos aleatorios, el software de instalación y los parámetros. Si es posible, utilice un software de clonación para hacer una copia de seguridad de los datos de su disco duro.
2.3 Mantenimiento del generador láser y parte de alto voltaje.
El mantenimiento del generador láser y de las piezas de alto voltaje normalmente lo realiza el personal técnico profesional del fabricante. Esto puede incluir tareas como limpiar y ajustar el módulo de alto voltaje, limpiar la lente de la trayectoria óptica del láser y ajustar la potencia y el modo del láser.
Bystronic Laser AG proporciona un servicio de seguimiento para cada máquina de corte por láser y, al firmar un contrato de mantenimiento con los clientes, la empresa llevará a cabo un mantenimiento integral y una depuración del equipo de acuerdo con la "lista de inspección de mantenimiento". Esto ayuda a identificar y resolver cualquier problema oculto de manera oportuna y garantizar de manera efectiva la estabilidad e integridad del equipo.
2.4 Control del proceso de mecanizado
El rango de control del proceso de mecanizado es bastante amplio y abarca la optimización de secuencias y diseños de corte, así como la optimización de parámetros de corte y mucho más.
Es fundamental destacar aspectos que pueden pasar desapercibidos en el mantenimiento diario:
2.4.1 Pureza del corte de gas auxiliar y limpieza de gasoductos
Con el tiempo, las impurezas en el gas o en las tuberías pueden provocar que la válvula reductora de presión de gas se bloquee. Como resultado, la presión del gas utilizado para el corte se vuelve inestable, lo que puede provocar una disminución de la calidad del procesamiento.
2.4.2 Mantenimiento del cabezal de corte
Verifique periódicamente el estado de la lente del cabezal de afeitado y de la boquilla de afeitado y límpielos o reemplácelos inmediatamente. Si se detecta una fuga interna, reemplace el anillo de sellado inmediatamente. Establecer un sistema de mantenimiento preventivo eficaz es crucial para prevenir accidentes en los equipos y controlar estrictamente los accidentes causados por una mala lubricación de los equipos.
Los operadores deben seguir estrictamente los procedimientos operativos para evitar fallas en el equipo y una precisión reducida causada por errores operativos o violaciones de los procedimientos operativos. Registre las reparaciones de fallas y los trabajos de mantenimiento, incluido el fenómeno de la falla, el método de solución de problemas y el mantenimiento realizado. Esto ayuda con la gestión del seguimiento y proporciona comodidad para el mantenimiento futuro.
Para las máquinas de corte por láser, es necesario mantener en stock repuestos como lentes, boquillas, anillos cerámicos y otras piezas de desgaste de acuerdo con la situación real. Siguiendo las sugerencias del fabricante, también es recomendable mantener en stock placas de circuitos y módulos de alta potencia que puedan fallar. Esto hace más conveniente el mantenimiento en sitio y evita paradas de equipos y ciclos de mantenimiento prolongados por falta de repuestos.
Actualmente, muchos usuarios implementan el sistema de gestión de Mantenimiento Productivo Total (TPM), que mejora efectivamente la eficiencia general del equipo. Es un sistema que vale la pena promover.
3 . Conclusión
El mantenimiento de una máquina de corte por láser es una medida necesaria para garantizar el mantenimiento a largo plazo o la recuperación total de la capacidad de procesamiento del equipo (eficiencia y precisión) y mantener su valor de uso. Es un medio eficaz para reducir el costo operativo de la máquina de corte por láser y mejorar la tasa de utilización del equipo.
