淺談激光切割機(jī)除塵功能

文/趙宏健·江蘇金方圓數(shù)控機(jī)床有限公司

隨著光纖激光技術(shù)的出現(xiàn)，激光切割機(jī)在鈑金加工領(lǐng)域已占據(jù)重要地位。在激光切割機(jī)工件加工過程中，由于高溫?zé)g會(huì)產(chǎn)生較多煙塵，使設(shè)備上一些精密部件造成污染，同時(shí)，煙塵也會(huì)對(duì)操作人員的身體健康產(chǎn)生不利影響。若切割煙塵不經(jīng)處理，將嚴(yán)重影響激光切割機(jī)使用壽命和切割性能，所以激光切割機(jī)的除塵系統(tǒng)顯得尤為重要。

一般激光切割機(jī)的除塵系統(tǒng)裝置設(shè)計(jì)為整體抽風(fēng)結(jié)構(gòu)，腔體很大，為了達(dá)到環(huán)保需求，需要使用大功率的除塵器，占地面積大，管道安裝復(fù)雜，易產(chǎn)生不密封和漏氣現(xiàn)象，導(dǎo)致抽風(fēng)效果差。實(shí)際工作時(shí)無法及時(shí)抽盡切割機(jī)產(chǎn)生的煙塵，對(duì)用戶的工作環(huán)境造成影響。

一種解決辦法是，在激光切割機(jī)工作臺(tái)下部，采用隔板分隔成縱向排列的若干個(gè)幾何尺寸相等的小室及前部的主吸風(fēng)道，主吸風(fēng)道與除塵器相連通；各個(gè)小室與主吸風(fēng)道之間設(shè)有閥門，機(jī)控閥通過進(jìn)氣管與出氣管控制氣缸；小室內(nèi)設(shè)有料斗，兩端焊接端板密封，斗兩側(cè)下部開有數(shù)個(gè)通風(fēng)孔。通過閥門的開合，控制系統(tǒng)的抽風(fēng)過程。此法節(jié)省占地，提升了除塵效果。

另一種解決辦法的裝置包括主體、主機(jī)箱和控制柜，設(shè)置除塵罩，將激光切割機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的煙塵全部吸收，能夠保證工作視線的清晰，提升工作效率，在工作時(shí)除塵罩還能保證殘?jiān)粫?huì)四處飛濺，保護(hù)操作人員的安全，提升一層防護(hù)保障，提升裝置的普及性和適用性。

在選擇激光切割機(jī)時(shí)，除塵系統(tǒng)雖然不是最重要的考量因素，但高效的除塵系統(tǒng)是保證正常生產(chǎn)的重要條件，萬不可忽視。

但是，高效的生產(chǎn)效率帶來的卻是對(duì)環(huán)境的影響，現(xiàn)在處于環(huán)保嚴(yán)查時(shí)期，尤其是對(duì)于生產(chǎn)型的企業(yè)。所以，一款設(shè)備環(huán)保性能好往往占有很大優(yōu)勢(shì)。光纖激光切割機(jī)在工作的時(shí)候不會(huì)像傳統(tǒng)的等離子之類的切割方式那樣產(chǎn)生大量的煙塵。光纖激光切割機(jī)有專門的除塵裝置，會(huì)把收集到的煙塵直接輸送到煙塵過濾凈化設(shè)備，統(tǒng)一過濾凈化至達(dá)標(biāo)后再予以排放。切割產(chǎn)生的煙塵基本上形成于工件切口的下方，因此為了節(jié)省設(shè)備投資和提高抽風(fēng)效率，只對(duì)正處于切割過程中的區(qū)域進(jìn)行吸塵處理，在光纖激光切割機(jī)的旁側(cè)開有出風(fēng)口，這種結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，除塵效果好，被廣泛采用。

經(jīng)過廣泛的試驗(yàn)，我們得出一套切實(shí)有效減少激光加工過程煙塵的吸塵結(jié)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括一個(gè)可有效吸附氣流中細(xì)微顆粒的空氣凈化除塵器，除塵器通過一根直徑250mm的吸塵管道與激光切割機(jī)連接，由除塵器通過吸塵管道抽取激光切割機(jī)內(nèi)的空氣，而后對(duì)所抽取的空氣進(jìn)行過濾凈化，同時(shí)排出潔凈的空氣。

目前市面上大部分的激光切割機(jī)廠家均能按照以上步驟設(shè)計(jì)并制造出激光除塵系統(tǒng)，但是經(jīng)過用戶的現(xiàn)場(chǎng)使用發(fā)現(xiàn)，激光切割機(jī)的除塵效果不好，往往切割產(chǎn)生的煙塵并不能按照預(yù)想的情況通過凈化除塵器進(jìn)行吸附凈化，肉眼可見的切割煙塵在設(shè)備內(nèi)四散開來，影響機(jī)床內(nèi)的精密傳動(dòng)裝置、降低機(jī)床的加工精度，甚至切割煙塵會(huì)擴(kuò)散至整個(gè)車間，威脅設(shè)備使用者的健康、污染環(huán)境。

產(chǎn)生以上現(xiàn)象的根本原因?yàn)椋m然除塵器在機(jī)床內(nèi)抽取了大量的空氣，但是所抽取的空氣并沒能帶走我們希望它帶走的切割煙塵。因此，即使我們花了很大一部分精力設(shè)計(jì)機(jī)床內(nèi)的吸塵管道，但由于一些設(shè)計(jì)原因、部分加工裝配原因，導(dǎo)致除塵系統(tǒng)的工作事倍功半，除塵效果并不理想。

針對(duì)以上事實(shí)，我們做了大量試驗(yàn)，總結(jié)出以下方法，可切實(shí)提高除塵系統(tǒng)的除塵效率：

改善除塵系統(tǒng)的密封性能。除塵器所能提供的吸風(fēng)風(fēng)量一定，所以減少除塵系統(tǒng)整體的密封性能，必然能夠提高特定吸風(fēng)口的吸風(fēng)風(fēng)量，從而提高系統(tǒng)的除塵效率。吸塵系統(tǒng)包含以下幾個(gè)部分，一個(gè)空氣凈化除塵器，一根吸塵管道，機(jī)床內(nèi)的吸塵管道，機(jī)床內(nèi)各個(gè)分區(qū)的可控制開閉的吸風(fēng)口?？捎绊懳鼔m效率的不密封環(huán)節(jié)主要為吸塵管道自身的密封及各個(gè)吸風(fēng)口的密封。目前大部分機(jī)床廠家的吸塵管道設(shè)計(jì)都是以成形的方管作為吸塵風(fēng)管，同時(shí)將其作為焊接機(jī)身的一部分，在機(jī)身焊接時(shí)，集成在機(jī)身兩側(cè)。該方法的難點(diǎn)在于焊接時(shí)要保證管道與管道之間的焊接必須滿焊，以防止漏風(fēng)。吸風(fēng)口的密封性能在于需要根據(jù)激光頭的位置將加工區(qū)域分為若干個(gè)分區(qū)，激光頭沒有加工到的分區(qū)需要將吸塵口做到密封。

減少機(jī)床內(nèi)管道連接處的直角過渡。以3m×1.5m的加工幅面為例，目前大部分廠家的設(shè)計(jì)為在左右兩段機(jī)身側(cè)面工作臺(tái)下方設(shè)置管道，這樣做可以將吸風(fēng)口的分區(qū)沿Y方向分成左右兩個(gè)，理論上可以提高吸塵效率，但是這種做法必然會(huì)在機(jī)身內(nèi)產(chǎn)生直角連接的管道，直角連接的管道不利于空氣的流動(dòng)，會(huì)造成吸風(fēng)口風(fēng)力的減弱。另外，在考慮到機(jī)身設(shè)計(jì)的同時(shí)，應(yīng)盡量增大除塵器到機(jī)身內(nèi)部的吸風(fēng)口之間的管道截面積，大的管道截面可減少空氣在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)遇到的阻力，使除塵器產(chǎn)生的風(fēng)力在到達(dá)吸風(fēng)口時(shí)的損失降至最小。

提高機(jī)床自身的密封性能。理論上，除塵器最終抽取的空氣都來自于機(jī)床內(nèi)部，但是由于機(jī)床自身的密封性能問題，造成吸塵效率不理想。實(shí)際工作中，激光頭加工產(chǎn)生的煙塵是來自工作臺(tái)上的板材在激光束的高集中能量的影響下瞬間氣化，產(chǎn)生的金屬蒸氣遇周圍冷空氣凝結(jié)成小顆粒的金屬粉塵。此時(shí)這些金屬粉塵主要分布在工作臺(tái)附近，我們希望吸風(fēng)口產(chǎn)生的吸氣負(fù)壓能將這些金屬粉塵帶走。而實(shí)際情況則是，由于機(jī)床自身的密封性能不好，機(jī)床下部排料車與機(jī)身之間間隙過大，機(jī)身與地面之間間隙過大，同時(shí)吸塵口又與地面之間、與排料車之間距離較近，導(dǎo)致大部分的吸氣氣流都是從機(jī)身與地面之間的間隙進(jìn)入機(jī)床又被吸塵系統(tǒng)帶到空氣凈化除塵器，最終吸塵系統(tǒng)都是在做無用功。

做好機(jī)床的護(hù)罩頂蓋。機(jī)床頂蓋也是吸塵系統(tǒng)至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，激光頭加工時(shí)需要使用切割氣，部分切割氣會(huì)帶著金屬粉塵向工作臺(tái)上部空間擴(kuò)散，這部分的粉塵一般不容易被吸塵系統(tǒng)帶走。此時(shí)機(jī)床頂蓋將會(huì)起到將這些粉塵固定在機(jī)床內(nèi)的作用，而后在重力的影響下，最終這部分粉塵也會(huì)被吸塵系統(tǒng)帶出機(jī)床內(nèi)部。

能夠貫徹以上幾點(diǎn)設(shè)計(jì)思路，可切實(shí)提高激光切割機(jī)床的吸塵效果。我們的機(jī)床在為客戶創(chuàng)造價(jià)值的同時(shí)，也更符合綠色可持續(xù)發(fā)展的理念。