Nowoczesne lasery światłowodowe umożliwiają szybkie wycinanie dowolnych kształtów z arkuszy blach o różnej grubości przy znikomym zużyciu energii.
Obrabiarki CNC wyposażone są w odpowiedni system sterowania definiujący parametry urządzenia. Najprostsze systemy oferują możliwość załadowania ścieżki narzędzia z pliku i uruchomienie obróbki, natomiast te najnowsze umożliwiają już m.in. przeprowadzenie symulacji przed rozpoczęciem obróbki, zmianę parametrów, a także ustawień trasy narzędzia. Technologia zastosowana w wycinarkach laserowych sprawia, że stają się one coraz bardziej popularne w przemyśle metalowym. O zaletach nowoczesnego systemu sterowania stosowanego w wycinarkach laserowych opowie Przemysław Kimla.
Jakie zmiany w technologiach laserowych można było zaobserwować w ciągu ostatnich lat?
Nasze pierwsze wycinarki laserowe wykonywane były na bazie napędów zębatych. Jednak już od samego początku staraliśmy się wyposażyć lasery w system sterowania z tzw. dynamiczną analizą wektorów, co pozwalało maszynie poruszać się po skomplikowanych kształtach znacznie szybciej niż w przypadku tradycyjnych rozwiązań. Następnym krokiem było stworzenie napędów liniowych. Ich zastosowanie zwiększyło wydajność maszyny, dzięki czemu mogliśmy osiągać prędkości większe nawet o 2-3 razy, a wycinanie stało się znacznie bardziej precyzyjne.
Czy mógłby Pan wyjaśnić naszym czytelnikom, skąd taka różnica?
Przez wiele lat systemy sterowania CNC były stosowane głównie do maszyn skrawających, które poruszają się nieporównywalnie wolniej niż lasery, w szczególności te światłowodowe. W laserach poprzedniej generacji (CO2), które poruszały się znacznie wolniej niż nowoczesne lasery światłowodowe, można było zaobserwować niską wydajność z punktu widzenia systemu sterowania,. Lasery światłowodowe ze względu na długość fali mogą wycinać metale znacznie szybciej. Różnica jest ogromna, ponieważ szybkość wycinania cienkich blach laserem światłowodowym przy użyciu tej samej mocy może być często nawet 5-krotnie wyższa niż przy laserze CO2.
Co w głównej mierze wpływa na precyzję cięcia laserem światłowodowym?
Długość fali światła w laserze światłowodowym jest 10 razy krótsza niż w laserze CO2. Światło o mniejszej długości fali można bardziej skupić, dlatego im bardziej je skupiamy, tym jesteśmy w stanie wyciąć węższą szczelinę. Przy pomocy lasera zwykle tniemy kształty o skomplikowanych zarysach z dużą liczbą otworów czy łuków, co powoduje, że maszyna musi się na przemian zatrzymywać i rozpędzać, jednym słowem nieustannie zmieniać swoją prędkość. Odległość, po której osiągnie ona prędkość, z którą może ciąć, jest stosunkowo długa, często dużo większa niż długości poszczególnych linii w rysunku. W związku z tym maszyna o zbyt małej dynamice nie jest w stanie rozpędzić się do prędkości odpowiedniej dla laserów światłowodowych. Wniosek jest taki, że większość rozwiązań oferowanych na rynku marnuje potencjał laserów światłowodowych, stosując nieodpowiednio wydajny system sterowania.
Czy udało się znaleźć wyjście z tej sytuacji?
Na rynku zdecydowanie brakuje rozwiązań dedykowanych laserom nowej generacji. W momencie pojawienia się laserów światłowodowych nie było ani odpowiednich zastosowań, ani mechaniki na tyle dynamicznej, lekkiej i wydajnej, która pozwoliłaby na właściwe wykorzystanie potencjału tych urządzeń. Duże firmy zaczęły na szybko wkładać źródła światłowodowe do starych wycinarek CO2, w związku z czym wydajność tych wycinarek nie była 5 razy większa, jak powinno wynikać z parametrów samego źródła, a szybsza zaledwie o 20-30%. Głównym ograniczeniem stało się za- stosowanie starego typu mechanizmu i systemu sterowania od laserów CO2 w nowoczesnych urządzeniach. Nasza firma zaczęła produkować systemy sterowania do obrabiarek CNC oparte na zupełnie nowej technologii bezuchybowej już 20 lat temu, czyli jeszcze zanim ktokolwiek usłyszał o laserach światłowodowych dużej mocy.
Czy mógłby Pan przybliżyć pojęcie technologii bezuchybowej?
Technologia bezuchybowa jest rozwiązaniem, które zrewolucjonizowało podejście do sterowania różnego rodzaju maszynami. Systemy sterowania działają dziś na bazie technologii opracowanej kilkadziesiąt lat temu, w latach 50. ubiegłego wieku, kiedy to pojawiały się pierwsze procesory oraz układy komputerowe umożliwiające sterowanie maszyn CNC. Mimo wszystko jednak były to układy bardzo wolne, o bardzo znikomej wydajności. System, który powstał, musiał uwzględniać te ograniczenia wydajności systemu sterowania, a sterowania te były tworzone wg tzw. koncepcji uchybowej. Rezultatem stosowania tego typu rozwiązań jest to, że mamy możliwość jedynie szybkiej albo dokładnej obróbki. Niestety nie będziemy w stanie uzyskać obu tych czynników naraz. Musimy zdecydować, czy chcemy mieć obróbkę dokładną, doskonale określającą ścieżkę, którą sobie zaprojektowaliśmy, czy bardziej zależy nam za przeprowadzeniu obróbki w krótkim czasie.
Rozumiem, że udało się wyjść naprzeciw oczekiwaniom rynkowym?
Nasza firma dostrzegła wady tych rozwiązań, ale już 20 lat temu były odpowiednio szybkie procesory i układy, które umożliwiły powstanie systemu bezuchybowego. Duże firmy, które produkują tego typu systemy sterowania, cały czas podążały drogą ewolucji. Wprowadzały drobne modyfikacje rozwiązania uchybowego, polepszała się jakość wyświetlania, grafika, pojawiały się większe ekrany, bardziej kolorowy interfejs, natomiast sama koncepcja układu sterowania pozostawała taka sama. W związku z tym 20 lat temu zaczęliśmy swoją działalność od produkcji systemu sterowania i elektroniki. Pracowaliśmy nad systemami sterowania, a dopiero po 5 latach zaczęliśmy robić maszyny na bazie tych systemów.
Można w takim razie powiedzieć, że firma działa kompleksowo?
Zgadza się. Nasza firma opiera się na trzech filarach. Produkujemy maszyny, systemy sterowania tych maszyn, a także oprogramowanie. Wielu producentów obrabiarek CNC systemy sterowania kupuje najczęściej od firm trzecich, w związku z czym w przypadku pojawienia się problemu serwisowego know-how producenta maszyny jest mocno ograniczone. Najczęściej generuje to bardzo duże koszty oraz stratę cennego czasu. Nasza firma cały know-how ma wewnątrz, dzięki czemu możemy zagwarantować klientowi szybką interwencję zarówno serwisową, jak i sprzedażową, a co najważniejsze – zaoszczędzić jego pieniądze.
