Ускорение и максимальная скорость: ключевые характеристики при выборе лазерного станка

Современный рынок предлагает огромный выбор станков для лазерной резки. Как не ошибиться при принятии решения? Важно учитывать несколько ключевых параметров, среди которых — ускорение и максимальная скорость перемещения, обеспечиваемые сервосистемой. В этой статье мы расскажем о том, почему эти параметры так важны и как их правильно оценить.

После того, как вы определитесь с размером рабочего поля, мощностью источника и системой ЧПУ, следует обратить внимание на параметры серво-системы станка. Серво-система влияет на точность перемещений, скорость обработки, обеспечивает надежность и легкость управления. Среди самых распространенных производителей сервоприводов можно выделить Mitsubishi, Yaskawa, Fuji Electric и Inovance, но главное здесь — не бренд, а показатели скорости и ускорения, с которыми может работать станок. При этом здесь важно грамотно оценить, какой прирост производительности вы сможете получить на самом деле, если погонитесь за впечатляющими техническими характеристиками станка. Давайте сделаем это вместе, проанализировав самые распространенные варианты серво-систем на текущий момент.

Для симуляции лазерной обработки будем использовать ПО CypCut, которое является стандартным ПО для системы ЧПУ FSCUT. Ниже 4 наиболее распространенных в лазерной резке варианта серво-систем:

1. Ускорение – 1G, максимальная скорость перемещений – 100 м/мин.
2. Ускорение – 1.5G, максимальная скорость перемещений – 120 м/мин.
3. Ускорение – 2G, максимальная скорость перемещений – 180 м/мин.
4. Ускорение – 3G, максимальная скорость перемещений – 200 м/мин.

В данном исследовании мы будем анализировать зависимость производительности станка от выбранной серво-системы для 2 разных нестингов с разным коэффициентом заполнения листа. Каждый из 2 нестингов будем симулировать для резки черной стали толщиной 1 мм с рабочей скоростью 50 м/мин и черной стали толщиной 12 мм с рабочей скоростью 2 м/мин. Временем, затрачиваемым на пирсинг, можем пренебречь. Симуляцию будем проводить для станка с мощностью лазерного источника 12 КВт.

Нестинг №1

Рис. 1. Нестинг №1

Рис. 2. Сравнение производительности лазерного станка в зависимости от используемой серво-системы. Нестинг №1. Нормированный график.

Рис. 3. Сравнение производительности лазерного станка в зависимости от используемой серво-системы при резке черной стали толщиной 12 мм. Нестинг №1. Нормированный график

Из графика на рис. 2 видно, что увеличение ускорения в 3 раза с 1G до 3G позволяет снизить время, затрачиваемое на холостые перемещения, до 30%. Однако время выполнения программы целиком сократилось всего на 6.4%. Это связано с тем, что рабочая скорость при резке черной стали толщиной 1 мм равна 50 м/мин, что в разы меньше максимальных скоростей, обеспечиваемых серво-системами. С увеличением толщины металла и, соответственно, уменьшением рабочей скорости, рост производительности станка стремится к нулю, так как резка металла будет занимать более 90% времени выполнения программы (рис. 3).

Нестинг №2

Рис. 4. Нестинг №2

Рис. 5. Сравнение производительности лазерного станка в зависимости от используемой серво-системы при резке черной стали толщиной 1 мм. Нестинг №2. Нормированный график

Рис. 6. Сравнение производительности лазерного станка в зависимости от используемой серво-системы при резке черной стали толщиной 12 мм. Нестинг №2. Нормированный график

Нестинг №2 отличается от Нестинга №1 большим количеством размещенных деталей на листе, за счет чего увеличивается общее расстояние холостых перемещений. Из-за этого прирост производительности в случае обработки тонколистового металла может доходить до 9%. Но при резке более толстого металла роста производительности не наблюдается, как для Нестинга №1, так и для Нестинга №2.

Вывод: увеличение ускорения дает значительный, но не пропорциональный выигрыш на времени холостых перемещений. При этом общее время выполнения программы резки тонкого металла снижается не более, чем на 10%. При резке металла средней и большой толщины выигрыш в производительности стремится к нулю, так как основное время работы будет занимать резка, а не холостые перемещения.

Чем меньше коэффициент заполнения листа, тем меньше прирост производительности.

Одновременно с увеличением производительности увеличение скоростей и ускорений ведет к снижению точности, повышенным вибрациям и износу узлов сервосистемы.

Исходя из этого, можно заключить, что увеличение ускорения и скоростей дает небольшой прирост производительности при обработке металла толщиной 1–2 мм при максимальном заполнении листа деталями. Если вы собираетесь приобрести лазерный станок для обработки широкой номенклатуры толщин, то лучше обратить внимание на другие аспекты: комплектующие станка, качество сборки, профессионализм дилера. Качественно собранный и правильно обслуживаемый станок с ускорениями 1–1.5G принесет больше выгоды за счет стабильности работы и проверенной временем конфигурации серво-системы.