Jakie maszyny do cięcia laserowego nadają się do produkcji maszyn rolniczych?

Wymagania związane z cięciem w produkcji sprzętu rolniczego

Produkcja maszyn rolniczych stawia przed procesem cięcia wyjątkowe wymagania: grubość materiału od 1 mm (blachy obudów elektrycznych) do 40 mm (płyt elementów oraczy), ilości części od pojedynczych prototypów do partii produkcyjnych liczących 5000 sztuk oraz geometria obejmująca zarówno płaskie elementy blachowe, jak i okrągłe oraz prostokątne przekroje rur stosowane w konstrukcjach ramowych. Dobór odpowiedniej maszyny do cięcia laserowego oznacza dopasowanie możliwości urządzenia do tej różnorodności.

Mieszanka materiałów stosowanych w branży składa się głównie ze stali węglowej — stopów konstrukcyjnych S275 i S355 oraz stali odpornych na zużycie, takich jak Hardox, używanych w elementach stykających się z ziemią — przy czym zastosowanie stali nierdzewnej rośnie w maszynach przeznaczonych do przetwarzania żywności, np. w urządzeniach do produkcji mleka i hodowli bydła. Aluminium stosowane jest w lekkich komponentach urządzeń montowanych na ciągnikach, gdzie ograniczona nośność podnośnika ciągnika determinuje maksymalną masę całego urządzenia. System tnący musi radzić sobie z tym zakresem materiałów bez konieczności wymiany maszyny przy przełączaniu między różnymi typami materiałów.

Brazylijski producent maszyn rolniczych produkujący kombajny do zbioru trzciny cukrowej oraz urządzenia do sadzenia wprowadził dostosowany, wysokomocowy laser włóknowy maszyny do cięcia laserowego Rozwiązanie po cięciu blach stało się wąskim gardłem produkcji. Poprzedni stół plazmowy generował części wymagające szlifowania krawędzi przed spawaniem z powodu nachylenia krawędzi na grubszych sekcjach blach. Kwadratowe, wolne od żużlu krawędzie uzyskane za pomocą lasera włóknowego na materiałach o grubości do 25 mm całkowicie wyeliminowały konieczność wtórnego szlifowania, a zautomatyzowany system załadunku/wyładunku skrócił czas obsługi niezwiązany z cięciem z 15 minut do około 3 minut na każdą zmianę blachy. Tianchen Laser dostarczył niestandardowe rozwiązanie, w tym nadzór nad instalacją oraz szkolenie operatorów.

Konfiguracja maszyny do produkcji sprzętu rolniczego

Systemy łączące cięcie blach i profili rurowych

Ramy sprzętu rolniczego wykorzystują zarówno blachy do montażu uchwytów, wsporników i obudów, jak i profile rurowe do elementów konstrukcyjnych, połączeń przyczepowych oraz struktur ochrony przed przewróceniem. System łączący cięcie blach i profili rurowych maszyny do cięcia laserowego przetwarza oba typy materiałów na jednej platformie maszynowej, eliminując potrzebę osobnych stanowisk do cięcia blach i profili rurowych.

Możliwości przetwarzania rur obejmują profile okrągłe, kwadratowe i prostokątne o średnicy do 200–300 mm i długości do 6 000–9 000 mm z automatycznym załadunkiem i rozładowaniem. System obrotowego uchwytu obraca rurę podczas cięcia, aby ustawić wiązkę laserową w odpowiedniej pozycji do tworzenia złożonych profili połączeń — cięć skośnych, cięć dopasowanych oraz wycięć — które przy użyciu piły taśmowej lub centrum frezarskiego wymagałyby wielokrotnych ustawień. Czas cyklu cięcia rur wynosi 30–90 sekund na profil, zastępując tradycyjne 3–5 minut cięcia piłą oraz dodatkowe 10–15 minut frezowania na każdy koniec rury.

Przetwarzanie blach na tej samej maszynie obejmuje arkusze o wymiarach do 1 500 × 3 000 mm lub 2 000 × 4 000 mm, w zależności od formatu maszyny. Połączenie tych dwóch funkcji pozwala zmniejszyć powierzchnię zabudowy poprzez zastąpienie dwóch maszyn jedną oraz upraszcza przepływ materiału — surowiec wprowadzany jest z jednej strony, a gotowe elementy wyprowadzane są z drugiej, bez konieczności transportu między procesami przetwarzania blach i rur.

Wybór zakresu mocy

Grubość materiału w produkcji rolniczej waha się od 1 mm (pokrywy i osłony) do 40 mm (ramy pługa i elementy podorywacza). Wybór zakresu mocy określa, które grubości można ciąć opłacalnie, a które wymagają niższych prędkości cięcia lub dodatkowej obróbki po cięciu.

System o mocy 3–6 kW umożliwia opłacalne cięcie stali węglowej o grubości 1–16 mm, co obejmuje większość prac związanych z obudowami i wspornikami. System o mocy 12 kW rozszerza zakres opłacalnego cięcia na stal węglową o grubości 25–30 mm oraz umożliwia cięcie materiału o grubości 40 mm z obniżoną prędkością. Dla producentów wykonujących znaczne ilości prac z grubych blach powyżej 25 mm wyższe inwestycje w moc zapewniają zwrot kosztów dzięki poprawie prędkości cięcia o 40–60% przy grubychn blachach oraz eliminacji kąta nachylenia (bevel angle), który powstaje przy cięciu plazmowym tych grubości.

Gaz wspomagający tlen przy cięciu stali węglowej wywołuje reakcję egzoenergetyczną, która skutecznie podwaja prędkość cięcia przy danym poziomie mocy. Azot jako gaz wspomagający przy cięciu stali nierdzewnej zapewnia czyste, wolne od tlenków krawędzie, gotowe do spawania bez konieczności dodatkowego oczyszczania. Wybór gazu wspomagającego jest automatycznie realizowany przez sterownik CNC na podstawie typu i grubości materiału zaprogramowanych dla każdej części.

Często zadawane pytania

Jaka moc lasera jest zalecana do produkcji maszyn rolniczych?

6 kW obejmuje 80% cięć elementów sprzętu rolniczego o grubości 1–20 mm. 12 kW umożliwia opłacalne cięcie materiałów o grubości 30 mm i więcej w przypadku ciężkich urządzeń do orki i elementów konstrukcyjnych. Decyzję dotyczącą mocy należy podejmować na podstawie największej grubości materiału stanowiącej co najmniej 20% objętości produkcji — należy zoptymalizować ustawienia pod kątem dominującej grubości, akceptując mniejszą prędkość przy rzadszym cięciu grubszych materiałów.

Czy jedna maszyna do cięcia laserowego może obsługiwać zarówno blachy, jak i profile rurowe?

Tak. Maszyny kombinowane do obróbki blach i rur przetwarzają płyty płaskie oraz okrągłe, kwadratowe i prostokątne profile rurowe na jednej platformie z automatyczną wymianą modułów. Moduł do rur wyposażony jest w obrotowy uchwyt i systemy podporowe; moduł do blach wykorzystuje standardowy stół cięcia. Tianchen Laser oferuje maszyny kombinowane o mocy od 3 kW do ponad 12 kW.

W jaki sposób cięcie laserem włókninowym porównuje się do cięcia plazmowego w przypadku części stosowanych w rolnictwie?

Laser włókninowy tworzy proste, bezbruzdowe krawędzie na materiałach o grubości do 25 mm, eliminując szlifowanie krawędzi wymagane przy cięciu plazmowym. Cięcie plazmowe zachowuje przewagę prędkościową przy materiałach o grubości powyżej 40 mm oraz niższy koszt inwestycyjny. Punktem ekonomicznego przejścia jest koszt operacji wtórnych — producenci, którzy wydają 15–25 zł na godzinę na szlifowanie krawędzi, zwykle odzyskują wyższy koszt zakupu maszyny laserowej w ciągu 18–24 miesięcy.

Jakie wymiary rur mogą być przetwarzane przez maszyny do cięcia rur laserem?

Standardowe systemy obsługują średnice od 20 mm do 220 mm dla rur okrągłych oraz odpowiadające im wymiary dla przekrojów kwadratowych i prostokątnych oraz długości do 6000 mm z automatycznym załadowaniem. Systemy wersji heavy-duty obsługują średnice powyżej 300 mm oraz długości powyżej 9000 mm. Trzyczłonowy system tnący do rur M230 firmy Tianchen Laser zapewnia stabilność przy obróbce długich i ciężkich odcinków rur.

Jakie konserwacje wymaga maszyna laserowa do cięcia stosowana w produkcji rolniczej?

Czyszczenie lub wymiana soczewki ochronnej co 200–500 godzin cięcia, smarowanie prowadnic liniowych raz w tygodniu, wymiana filtrów gazu wspomagającego co miesiąc oraz konserwacja chłodnicy co kwartał. Pylne środowisko typowe dla zakładów produkcyjnych sprzętu rolniczego wymaga częstszego czyszczenia lub wymiany soczewki ochronnej i filtrów niż czystsze środowiska produkcyjne.

W jaki sposób zautomatyzowane manipulowanie materiałami poprawia produkcję części rolniczych?

Automatyczne załadowanie/rozładowanie arkuszy zmniejsza czas obsługi poza cięciem z 10–15 minut do 2–3 minut na każdą wymianę arkusza. W zakładach przetwarzających ponad 20 arkuszy na zmianę dodaje to codziennie 2–3 godziny produktywnego czasu cięcia. Automatyczne systemy magazynowania i załadunku firmy Tianchen Laser umożliwiają produkcję w trybie bezobsługowym (lights-out), zapewniając przedłużoną pracę bez nadzoru.