Разходете се през оформлението на фемтосекундна лазерна клетка за микрообработка и ще забележите нещо: оптиката за доставяне на лъч получава по-голямата част от инженерното внимание, а порталът отдолу се третира почти като закъснение. Това е грешка, която си струва да се коригира рано, защото при допустимите отклонения, при които работят тези системи, структурата, носеща оптиката, има значение точно толкова, колкото и самата оптика.
Под-микронната точност на позициониране не издържа на контакт със структура, която звъни като камертон всеки път, когато степента се ускори. Това е мястото, където изборът между заварена стомана, чугун и гранит престава да бъде решение за разход-лист и започва да бъде решение за ефективност.
Какво всъщност означава „затихване“ на лазерна платформа
Вибрацията в лазерен портал идва от две посоки - външно смущение от пода-и вътрешно възбуждане от самата система за движение. Всеки път, когато степен XY се ускорява или забавя, тя инжектира енергия в структурата, върху която е монтирана. Стоманата предава тази енергия ефективно и я разсейва бавно, което означава, че структурата продължава да осцилира за известно време на установяване след всяко движение. При високо-пропусклив пикосекунден процес на пробиване или начертаване, това време за утаяване се натрупва в хиляди цикли на ден.
Гранитът се държи различно на материално ниво. Неговата поликристална структура - плътна матрица от взаимосвързани минерални зърна, а не хомогенна метална решетка - преобразува вибрационната енергия в топлина много по-ефективно от стоманата. Съкращението в индустрията за това е по-висок вътрешен коефициент на затихване и на практика това означава, че гранитен портал спира да се движи по-рано след смущение, отколкото еквивалентен стоманен. За лазерни процеси, при които позиционирането на лъча трябва да се установи преди да се задейства следващият импулс, този по-кратък прозорец за установяване се превръща директно във време на цикъл.
Термичното поведение усложнява случая
Амортизирането не е единствената причина гранитът да се появява в дизайна на лазерни платформи и си струва да бъдем честни за това, че - стоманата и минералното леене имат своето място и гранитът не е универсален отговор. Но клетките за лазерна обработка често работят в среда с локализирани източници на топлина: самата лазерна глава, охлаждащи контури, понякога близки технологични камери. Портал с коефициент на топлинно разширение с порядък под този на стоманата поддържа своята геометрия през тези локализирани температурни градиенти далеч по-добре, което има значение, когато оптичният път трябва да остане подравнен през много-часов производствен цикъл.
Гранитът също е не-магнитен и стабилен на размерите си в продължение на години, а не само часове - детайл, който има по-малко значение в първия ден и повече в графика за повторно калибриране три години след експлоатационния живот на машината.
Където Gantry Geometry се превръща в истински инженерен проблем
Плоската гранитна плоча е лесна за производство. Портал - две вертикални колони, хоризонтална напречна греда, прецизно пробити монтажни модели за линейни водачи и опори за мотор - е съвсем различно предизвикателство и тук опитът в производството разделя доставчиците повече от спецификациите на материалите.
Колоните и гредите трябва да поддържат постоянна правоъгълност една спрямо друга в целия комплект, а не само във всяка отделна връзка. Моделите на монтажните отвори за линейни релси се нуждаят от позиционна точност, която остава постоянна през греда, която може да минава два метра или повече. И тъй като гранитът не се заварява, всеки интерфейс между компонентите зависи от прецизните-контактни повърхности със земята и механичното закрепване - дюбелни щифтове, вложки с резба, понякога епоксидни-залепени съединения -, проектирани да се държат предсказуемо при натоварване, а не просто да изглеждат изравнени на масата.
Изградихме гранитни рамки-в стил портал за лазерни ипрецизно измерванеплатформи, при които работното изискване беше точност-на модела на дупките в много-метров обхват на лъча, комбиниран с масов-релефен отвор през основата, за да се намали термичното забавяне, без да се губи твърдостта на лъча. Това е напомняне, че интересната инженерна работа върху гранитен портал не е рязане на камъка -, а поддържане на геометрични връзки в сглобена структура, която е започнала живота си като отделни блокове.
Какво да попитате, преди да посочите гранитен портал
За инженерите, обхванати от основата на лазерна платформа, няколко въпроса са склонни да разделят солиден разговор с доставчика от такъв с догадки: Какъв толеранс на правоъгълността може да се поддържа в целия обхват на портала, а не само в едно лице? Как се проверява позицията на отвора в сглобената рамка, а не на отделни компоненти преди сглобяването? Какви данни за плътността на материала и затихването съществуват в подкрепа на цитирания клас гранит, тъй като - както при всеки продукт от естествен камък - качеството варира значително между доставчиците?
Гранитът няма да поправи лошо проектирана система за движение и не е подходящото решение за всяка лазерна платформа - някои по-леки-чувствителни към натоварването или разходите-приложения се обслужват по-добре от минерална отливка или заварена стомана с изолационни стойки. Но за висока{4}}повторяемост, тясна-толерантност на лазерна обработка, където времето за установяване и дългосрочната-геометрична стабилност стимулират производителността и добива, той остава един от по-надеждните налични структурни решения и такъв, който си струва да се специфицира със същата строгост, приложена към оптиката върху него.