مقدمة
في مجال القطع بالليزر، لا يتوقف السعي نحو كفاءة أعلى، وجودة أفضل، وتكلفة أقل. في الماضي، كنا نركز على زيادة قوة الليزر وسرعة القطع. ومع ذلك، تجد العديد من الشركات أنه حتى مع أسرع آلات القطع، لا تزال تعاني من نقاط ألم مزمنة: صعوبة في استغلال المواد المتبقية، فقدان السيطرة أثناء عملية القطع، والحاجة إلى طحن يدوي مكثف قبل اللحام.
لا يمكن حل هذه المشاكل بواسطة جهاز واحد فقط؛ فهي تتطلب حلاً منهجيًا يغطي العملية بأكملها من "التحديد المسبق - المراقبة أثناء العملية - التشطيب بعد الانتهاء". اليوم، سوف نتعمق في كيفية بدء نظام الحلقة المغلقة الذكي، المكون من جهاز التحديد الثانوي، ونظام "Sky Eye" من BOCHU، وماسح المحيط BCW400F-E، ثورة في الكفاءة في القطع بالليزر.
قيود حلول التحديد الثانوي التقليدية
قبل ظهور حلول التحديد الثانوي بالليزر، كان القطاع يعتمد بشكل رئيسي على الطرق التالية:
1. التحديد بالنار شبه الأوتوماتيكي (المعروف باسم "السلحفاة الصغيرة")
المزايا: هيكل بسيط، تكلفة منخفضة، سهل الاستخدام.
العيوب: يعتمد على العلامات اليدوية لتحديد المواقع، دقة ضعيفة، سرعة بطيئة، جودة قطع غير مستقرة للأقواس والزوايا، يعتمد كليًا على خبرة المشغل.
2. محطة العمل الروبوتية
المزايا: يمتلك درجة معينة من الأتمتة وقدرة معالجة مرنة.
العيوب: مساحة المعالجة محدودة (حوالي 1.5م×1.5م) بسبب امتداد ذراع الروبوت؛ يعتمد على اللهب أو البلازما، دقة القطع ضعيفة (>2 مم) والسرعة بطيئة؛ تخطيط المسار للرسومات المعقدة له عتبة عالية، وتكاليف التشغيل مرتفعة مع اعتماد قوي على المادة.
المشكلة الأساسية هي: الحلول التقليدية تفتقر إلى آليات تحديد المواقع والتعويض عن التشوه الفعالة. عند حدوث انحراف، يكون التدخل اليدوي ضروريًا، مما يصعب ضمان اتساق وكفاءة المعالجة.
التمكين الدقيق في المرحلة المبكرة بواسطة الماسح الضوئي وSky Eye
قبل أن يلعب التحديد الثانوي دوره، العمل التحضيري ضروري. وهذا يعتمد على "رائدين" اثنين.
1. ماسح المحيط BCW400F-E: من "القطع الأعمى" إلى "المرئي"، تعظيم قيمة المادة
الوظيفة الأساسية: هو حساس رؤية يعتمد على تقنية الليزر الخطي، مصمم خصيصًا لأنظمة القطع. مهمته الأساسية هي استبدال العين البشرية والفرجار، إجراء مسح عالي السرعة بدون تلامس للألواح (خاصة البقايا غير المنتظمة) للحصول على بيانات دقيقة للغاية حول المحيط، مواقع الثقوب، العلامات، إلخ، بدقة تصل إلى 0.005 مم.
قيمة التطبيق:
- إعادة ولادة البقايا: عند مواجهة بقايا غير منتظمة، يكون البرمجة التقليدية عاجزة. يمكن للمسح الضوئي الحصول بسرعة على محيطها الرقمي، ويقوم البرنامج بأداء التداخل الذكي لتناسب الأجزاء الجديدة ضمنه. بعد ذلك، يمكن لوظيفة التحديد الثانوي اتباع المسار الذي تم إنشاؤه بواسطة المسح بدقة لأداء معالجة عالية الجودة على هذه الأجزاء المعاد استخدامها، تعظيم قيمتها وتوفير المواد إلى أقصى حد.
- المحاذاة الدقيقة: للأجزاء التي تتطلب التشطيب الثانوي (مثل التحديد) بناءً على ثقوب أو علامات موجودة، يمكن للمسح الضوئي التعرف تلقائيًا على ميزات المرجع ومعايرة مسار القطع، مما يضمن التزامن المحوري والانتقال السلس من الحافة مع الهيكل الأصلي، مع تحكم في الأخطاء ضمن 0.02مم.
2. نظام Sky Eye (عدة البقايا الذكية): "الشبكة الأمانة الأولى" للعملية
الوظيفة الأساسية: Sky Eye هو حل رؤية متقدم يدمج الكاميرات الصناعية، العدسات البصرية، والخوارزميات الذكية. يقوم بالمسح السريع والتحديد التقريبي للأجزاء المشكلة بالقطع المستقيم قبل المعالجة الثانوية.
قيمة التطبيق: قبل بدء التحديد الثانوي، يتم التأكد من تطابق موقع القطعة مع البرمجة النظرية. هذا يتجنب الهدر الجسيم مثل تحديد الحافة الخاطئة أو فتح التحديد في موقع خاطئ بسبب حركة اللوح أو الانحرافات من العملية السابقة، مما يوفر ضمان دقة أولي حاسم لعملية التشطيب عالية القيمة.
فن التشغيل الدقيق مع التحديد الثانوي
1. جوهر التحديد الثانوي
التحديد الثانوي ليس مجرد قطع متكرر، بل هو عملية تشطيب مستقلة. يقوم بعمليات تشغيل دقيقة ثلاثية الأبعاد على الحافة بعد القطع الأول من خلال التحكم الدقيق في زاوية رأس القطع، والطاقة، والسرعة، وضغط الغاز.
2. ثلاث قيم أساسية
القيمة الأولى: تصحيح العيوب، تحقيق حواف مثالية
التفاصيل التقنية: القطع الأول على الألواح السميكة ينتج بسهولة خبثًا، وحوافًا بارزة، وانحرافًا في التعامد (تدرج). يستخدم التحديد الثانوي استراتيجية طاقة منخفضة، سرعة عالية، ومسح متعدد المرات لـ "النحت الدقيق" على الحافة، مما يقلل بفعالية خشونة الحافة (قيمة Ra) من >12.5μm إلى 1.6-3.2μm، مع تصحيح التدرج للحصول على سطح قطع عمودي موحد.
سيناريو التطبيق: يلبي مباشرة المتطلبات الصارمة لجودة الحافة في الأجزاء الميكانيكية الدقيقة، كتل صمامات الهيدروليك، الأدوات الراقية، وغيرها، مما يلغي العمليات اللاحقة مثل الطحن والتلميع.
القيمة الثانية: الحل النهائي لمعالجة اللحام المسبقة
التفاصيل التقنية: يمكن برمجة وتشغيل أخاديد على شكل V، U، J مزدوجة، وغيرها، بأي زاوية وفقًا لمتطلبات عملية اللحام، مع تحكم في خطأ الزاوية ضمن ±0.5°، والتحكم في ارتفاع وجه الجذر. هذا يوفر واجهة متسقة للغاية للحام.
سيناريو التطبيق: ينطبق على جميع المجالات التي تتطلب لحامًا عالي الجودة، مثل آلات البناء، أوعية الضغط، والنقل بالسكك الحديدية. يمكن للحواف النظيفة تقليل فجوات اللحام، وتحسين اتساق الاختراق، والقضاء جذريًا على المخاطر الخفية مثل نقص الاندماج والاختراق غير الكامل، وتعزيز قوة الهيكل وأداء السلامة بشكل كبير.
القيمة الثالثة: التغلب على "التحدي النهائي" لقطع الألواح السميكة
التفاصيل التقنية: معالجة مشكلة عدم القطع الكامل في القطع الأول على الألواح التي تزيد سماكتها عن 20مم ("قطع غير مكتمل")، حيث يمكن للحافة الثانوية إجراء قطع خلفي، باستخدام معلمات متخصصة لإزالة نقاط الاتصال السفلية بدقة، مما يضمن الفصل الكامل ويتجنب التشوه الحراري للوحة الناتج عن إدخال طاقة مفرطة في خطوة واحدة.
المراقبة في الوقت الحقيقي وتصحيح الأخطاء المغلقة الحلقة بواسطة نظام عين السماء
عدم اليقين أثناء المعالجة هو عدو رئيسي آخر للجودة. يلعب نظام عين السماء دور "الحارس" في مرحلة منتصف العملية.
مراقبة الجودة في الوقت الحقيقي: خلال عملية الحافة الثانوية، يراقب نظام عين السماء منطقة القطع باستمرار. يمكنه التعرف بذكاء على الحالات الشاذة مثل "انكسار الشعاع"، "انسداد الفوهة"، و"تلوث عدسة التركيز"، متوقفاً فوراً عن تشغيل الماكينة وإصدار إنذار لمنع تلف الدفعات وحماية رأس القطع الثانوي المكلف.
التعويض الديناميكي عن الخطأ: يمكن أن تتحرك الألواح أثناء المعالجة بسبب "ارتخاء التثبيت" أو "التشوه الحراري"، مما يسبب انحرافًا بين المسار الفعلي والمسار النظري. يمكن لنظام Sky Eye مقارنة الاثنين في الوقت الحقيقي، وحساب قيمة الانحراف تلقائيًا (محاور X/Y/Z)، وإرجاعها إلى نظام التحكم لضبط موقع رأس القطع ديناميكيًا، مما يحقق تعويضًا مغلق الحلقة في الوقت الحقيقي ويضمن بقاء تحمل الأبعاد للقطعة النهائية مستقرًا ضمن ±0.03 مم. هذا أمر حاسم لمعالجة القطع الكبيرة التي يبلغ طولها عدة أمتار.
تخزين البيانات وتتبعها: يمكن للنظام تخزين صور القطع والمعلمات (الطاقة، السرعة) وبيانات الانحراف لكل دفعة من قطع العمل تلقائياً، مكوناً "سجل المعالجة". إذا تم اكتشاف عيوب لاحقاً، يمكن مراجعة البيانات لتحديد المشكلة (مثلاً، انحراف دفعة ناتج عن تشوه حراري للوحة)، مما يسهل تحسين العملية ويلبي متطلبات "التتبع الكامل للعملية" في صناعات مثل الطيران والأجهزة الطبية.
حلقة الإنتاج الذكية المغلقة: 1+1+1 > 3
الجمع بين الثلاثة لا يقتصر على تكديس الوظائف بل يشكل حلقة إنتاج ذكية للغاية مغلقة:
- المرحلة المبكرة (الماسح الضوئي): "المسح والتموضع" – يحل مشكلة "أين المادة؟"، موفراً مرجع تشغيل دقيق للحافة الثانوية وتعظيم استخدام المادة.
- المرحلة المتوسطة (عين السماء): "المراقبة والتصحيح" – يحل مشكلة "هل العملية مستقرة؟"، مما يضمن موثوقية عملية الحافة الثانوية وجودة متسقة.
- المرحلة المتأخرة (الحافة الثانوية): "التشغيل الدقيق" – يحل مشكلة "هل الحافة مقبولة؟"، مما يؤدي في النهاية إلى إنتاج قطع عمل عالية القيمة وجاهزة للاستخدام مثالية.
الفائدة النهائية: يمكن لهذا النظام تقليل معدل الخردة بشكل كبير من 5% إلى أقل من 1%، وزيادة قدرة الإنتاج في الدفعة الواحدة بنسبة 20%-30%، والقضاء تمامًا على عملية الطحن قبل اللحام، محققًا التشطيب "بدون تدخل بشري" الحقيقي.
عرض الفيديو والعينة：
المزايا الإضافية لحل التحديد الثانوي من BOCHU
حل التحديد الثانوي من BOCHU ليس بديلاً بسيطًا للعمليات التقليدية بل ترقية شاملة في استخدام المادة، تعديل العملية، قدرة المعالجة، السرعة والدقة، التكلفة، والمرونة.
1. توفير أكبر في المواد
عيب التحديد ذو الخطوة الواحدة: عند التحديد مباشرة على صفيحة كاملة، يجب حجز مساحة بين الأجزاء لمسار قطع التحديد، مما يؤدي إلى هدر كبير في الصفيحة.
التحسين مع التحديد الثانوي: أولاً، يتم إجراء قطع مستقيم للفراغ الأولي، مما يسمح للأجزاء بأن تُقطع بأقصى قدر من الحواف المشتركة. ثم يتم إجراء التشطيب بالتحديد.
وصف الصورة: قطع مرة واحدة وحافة مشتركة
التأثير الفعلي: مقارنة بالتحديد ذو الخطوة الواحدة، يمكن للتحديد الثانوي تقليل منطقة الهدر بشكل كبير، مما يزيد من استخدام المادة بنسبة 5%–10%، وهو أمر مهم بشكل خاص لإنتاج الصفائح السميكة كبيرة الحجم.
2. تعديل أسهل للعملية
خذ معالجة تحديد نوع K على صفيحة فولاذ كربوني بسمك 30 مم كمثال (زاويتا التحديد العلوية والسفلية 45°، الارتفاعات 10 مم، وجه الجذر 10 مم):
التحديد ذو الخطوة الواحدة: سمك القطع الفعلي يصل إلى 42.4 مم، ويتطلب طاقة قطع عالية؛ الخبث هو خبث صلب، وصعب التنظيف.
التحديد الثانوي: يحتاج فقط لقطع سمك 14.1 مم، مما يقلل متطلبات طاقة القطع بمقدار الثلثين؛ الخبث هو خبث ناعم، وأسهل في التعامل.
فرق التأثير: التحديد الثانوي يتميز بسرعة قطع أسرع، ومنطقة متأثرة بالحرارة أصغر، وجودة سطح القطع محسنة بشكل كبير، وتناسق أفضل في اللحام اللاحق.
3. قدرة معالجة أقوى
قدرة المعالجة في التحديد التقليدي ذو الخطوة الواحدة محدودة بقوة الليزر، بينما يتجاوز التحديد الثانوي هذا القيد من خلال تحسين تفكيك العملية:
|
|
12 كيلو واط |
20 كيلو واط |
30 كيلو واط |
40 كيلو واط |
60kw |
|||
|
أقصى سمك قطع (قطع مستقيم) |
35مم |
60مم |
75مم |
100مم |
110مم |
|||
|
أقصى سمك قطع (تخفيف 45°) |
<30مم |
40مم |
55مم |
70مم |
80مم |
|||
|
معالجة التخفيف الثانوي |
12 كيلو واط |
20 كيلو واط |
30 كيلو واط |
40 كيلو واط |
||||
اختراق التخفيف الثانوي: لم يعد محدودًا بعتبة سمك التخفيف خطوة واحدة، يتيح معالجة تخفيف علوي بزاوية 45° على فولاذ كربوني 100مم باستخدام ليزر 40 كيلو واط، مع وجه جذر متسق وسطح قطع مستوٍ، مما يقلل بشكل كبير من متطلبات طاقة الماكينة. هذا يعني أن الشركات يمكنها إكمال معالجة تخفيف الألواح السميكة دون السعي الأعمى وراء الليزرات فائقة القوة، مما يقلل من تكاليف الاستثمار.
4. تحسين شامل في السرعة والدقة
سرعة التمركز: محطات العمل الروبوتية التقليدية تعتمد على المسح بخط واحد أو التعليم اليدوي، وهو بطيء؛ حل BOCHU يستخدم المسح بالليزر بخطوط متقاطعة، مع سرعة تمركز تصل إلى 18م/دقيقة.
دقة التمركز: الطرق التقليدية تفتقر إلى تعويض موثوق، والدقة تتقلب؛ دقة حل BOCHU يمكن التحكم بها عند ≤0.3مم.
سرعة القطع: القطع الثانوي باللهب/البلازما بطيء؛ سرعة القطع الثانوي بالليزر حوالي ضعف سرعة البلازما.
دقة القطع: خطأ اللهب/البلازما عادةً >2مم، بينما يمكن لحل BOCHU التحكم فيه ضمن ±1مم.
5. مزايا التكلفة والمرونة
تكلفة التشغيل: يعتمد القطع باللهب/البلازما على استهلاك الغاز، مما يؤدي إلى تكاليف طويلة الأمد مرتفعة؛ القطع الثانوي بالليزر لا يعتمد على مستهلكات، مما يوفر توفيرًا كبيرًا في الطاقة وتقليل التكاليف.
الإنتاج المرن: يمكن تعديل منطقة المعالجة بمرونة، مما يسمح بمعالجة فعالة من الأجزاء الصغيرة في صفوف متعددة إلى الأجزاء الكبيرة المفردة.
استخدام البقايا: بالاشتراك مع نظام Sky Eye والماسح الضوئي BCW400F-E، يمكن تحديد مواضع الأجزاء ومعالجتها حتى عند وضعها عشوائيًا، مما يحسن بشكل كبير معدلات استرداد البقايا.
الخاتمة
التثبيت القطع الثانوي, نظام Sky Eye، و ماسح ضوئي على آلة القطع بالليزر ليس مجرد ترقية للعمليات التقليدية؛ بل هو خطوة حاسمة نحو التصنيع الذكي والدقيق.
- يحل القطع الثانوي مشكلة "عدم مطابقة حواف القطع للمعايير".
- يضمن نظام Sky Eye "المراقبة اللحظية وتصحيح الأخطاء أثناء المعالجة".
- يجعل الماسح الضوئي "تحديد مواضع القطع المعقدة واستخدام البقايا" بسيطًا وفعالًا.
يجمع الثلاثة لبناء حل مغلق كامل العملية يشمل التحديد - المراقبة - التحسين، مما يساعد الشركات على تقليل التكاليف، تحسين الجودة، والحفاظ على موقع ريادي في المنافسة الشرسة في السوق.
الأسئلة الشائعة
Q1: ما هو القطع الثانوي؟ كيف يختلف عن القطع الأول؟
A1: القطع الأول يحقق بشكل أساسي التشكيل الأساسي للصفيحة، بينما القطع الثانوي هو التشغيل الدقيق لحافة القطع. يمكنه تصحيح العيوب الناتجة عن القطع الأول (مثل الخبث، الحواف الزائدة، انحراف التعامد) وتشغيل أشكال الحواف التي تلبي متطلبات عملية اللحام.
Q2: لماذا يُعتبر الحز الثانوي ضروريًا بشكل خاص لمعالجة الألواح السميكة؟
A2: عندما يكون سمك اللوح ≥10 مم، تميل طاقة الليزر إلى التوهين أثناء الاختراق، مما يؤدي إلى قطع غير مكتمل في القاع. إذا اعتمدنا فقط على زيادة الطاقة في القطع الأول، فإنه يسبب بسهولة تشوهًا حراريًا. يمكن للحز الثانوي إجراء قطع مخصص للحز الخلفي يستهدف القاع، مما يضمن قطعًا كاملاً ودقة أبعاد شاملة.
Q3: ما أنواع الحواف التي يمكن للحز الثانوي معالجتها؟
A3: يدعم الحز الثانوي أنواعًا مختلفة من الحواف، بما في ذلك الأخدود على شكل V، والأخدود على شكل U، والأخدود على شكل Y، والحواف المزدوجة، عادة ضمن نطاق زاوية 30°–60°. يمكن لهذه الحواف تلبية متطلبات عملية اللحام مباشرة، متجنبة الحاجة إلى طحن يدوي إضافي.
Q4: كيف يساعد الحز الثانوي في جودة اللحام؟
A4: من خلال تصنيع حواف معيارية، يصبح فجوة اللحام أكثر انتظامًا، وعمق اللحام أكثر استقرارًا، مما يقلل من مخاطر مثل نقص الاندماج وعدم الاختراق الكامل. وهو مناسب ليس فقط للحام اليدوي بل يتوافق تمامًا مع روبوتات اللحام الآلية، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة وقوة اللحام.
Q5: هل يؤثر الحز الثانوي على كفاءة المعالجة؟
A5: على العكس، يقلل الحز الثانوي من إعادة العمل اليدوي والطحن، ويخفض معدل الخردة (من حوالي 5% إلى أقل من 1%). وبالاقتران مع الماسح الضوئي ونظام Sky Eye، يمكنه زيادة كفاءة المعالجة الإجمالية بنسبة 20%–30%، مما يجعله مناسبًا جدًا للإنتاج المرن.
Q6: لأي الصناعات يناسب الحز الثانوي؟
A6: تشمل سيناريوهات التطبيق النموذجية: معالجة الأجزاء الملحومة للهياكل الفولاذية، وأنابيب النقل، والسفن، وغيرها؛ تصنيع مكونات عالية الدقة للسيارات، والفضاء الجوي، وغيرها؛ سيناريوهات معالجة الألواح السميكة؛ إعادة استخدام البقايا وأنماط الإنتاج المرنة ذات التنوع العالي والحجم المنخفض.
Q7: ما العلاقة بين الحز الثانوي، ونظام "Sky Eye"، و"الماسح الضوئي"؟
A7: غالبًا ما تُستخدم الثلاثة معًا: الماسح الضوئي مسؤول عن التمركز الدقيق في المراحل المبكرة؛ نظام Sky Eye مسؤول عن المراقبة اللحظية وتصحيح الأخطاء في منتصف العملية؛ الحز الثانوي مسؤول عن تحسين الدقة في المراحل المتأخرة. يشكلون نظام مغلق كامل العملية، مما يتيح جودة أعلى وإنتاج قطع أكثر كفاءة.