Станок лазерной резки: компоненты и преимущества установки

Описание и применение лазерной резки металла

Станок лазерной резки: компоненты и преимущества установки

Лазерная резка приобретает все большую популярность ввиду того, что позволяет автоматизировать весь цикл обработки и получить изделие высокого качества. Технология разделки металла с помощью лазера делает возможным производство высокоточных деталей в полностью автономном режиме, исключающем ручной труд.

Технология лазерной резки металла

Лазерная резка и гравировка относятся к немеханическим способам обработки, равно как и плазменный метод. Они используют термическое воздействие, при котором сильно нагревается линия разреза, а металл плавится в нужном месте.

Традиционным механическим способом обработки, в основе которого лежит разница твердости режущего инструмента и заготовки, считается алмазная резка металла. Нагрева в месте разреза не происходит.

Хорошей точности и чистоты реза этот способ не дает.

Режущим инструментом в лазерной технологии является луч, который испускается с помощью специальной установки. Он фокусируется на участке с крайне небольшой площадью (не более 0,5 мм), создавая сгусток энергии высокой плотности. В точке фокусировки металл начинает достаточно быстро разрушаться (испаряться, гореть, плавиться).

Лазерному лучу помогают производить такой эффект следующие характеристики:

  1. Монохроматичность. Неизменность частоты и длины волны, позволяющая лучу при помощи простых оптических линз легко фиксироваться на любой поверхности.
  2. Направленность. Имея малый угол расходимости, луч хорошо концентрируется на нужном участке.
  3. Когерентность. Проходящие в луче волновые процессы колеблются согласованно и вызывают резонанс, который во много раз усиливает мощность излучения.

Дальнейшее воздействие вызывает испарение материала, т. к. температура в контактной зоне достигает точки кипения. Теплопроводность металла способствует перемещению пятна плавления вглубь разрезаемой заготовки.

Выделяют 2 механизма резки лазером: плавлением и испарением. Применение второго метода возможно только на тонком металле. К тому же большая мощность установки потребует соответствующих энергозатрат, что не всегда экономически оправданно.

Вариант резки плавлением получил гораздо более широкое распространение, т. к. затраты энергии намного ниже.

При способе обработки методом плавления используется вспомогательный газ (аргон, азот, гелий или воздух), вдуваемый в зону реза специальными установками.

Кислород, используемый в качестве вспомогательного газа, выполняет следующие важные задачи:

  • выдувает из области резки капли расплавленного металла и отходы горения, обеспечивая поступление газа в режущую зону;
  • активизирует окислительные процессы в металле, тем самым снижая его отражающие качества;
  • при поступлении кислорода металл горит интенсивнее, дополнительно выделяющаяся теплота увеличивает лазерное воздействие.

Алюминий

Лазерная резка алюминия обладает некоторыми особенностями, которые обуславливаются свойствами самого металла. Работать с алюминием сложнее, чем с другими материалами. Благодаря своим оптическим и теплофизическим характеристикам металл имеет высокую отражающую способность и поглощает лазерное излучение плохо.

Для резки алюминия потребуется мощность лазерного излучения гораздо большая (в 2-3 раза), чем для разделки углеродистых сталей. Это необходимо из-за высоких коэффициентов теплопроводности, отражения излучения и температуры плавления образовавшихся тугоплавких оксидов. Приходится использовать для обработки металла оборудование, обладающее более мощной режущей способностью.

Рекомендуется разрезать металл на невысоких скоростях обработки, т. к. это позволит предотвратить образование повреждения поверхности и добиться лучшего качества работы. Резка заготовок с малыми толщинами должна производиться в импульсном режиме работы устройства, благодаря этому уменьшается область нагрева поверхности в зоне резания и снижается риск деформации детали.

С толстым металлом советуют работать в микроплазменном режиме. Плазма образуется под действием паров легко ионизируемых элементов (цинк, магний и др.), она нагревает металл до температуры плавления с минимальными энергетическими затратами.

Вспомогательным газом чаще является азот, он поступает в область резания под давлением более 10 атм. Плоскость реза имеет немного шероховатую и пористую структуру, на нижней кромке наблюдается небольшое количество легкоудаляющегося грата (излишков металла). С ростом толщины заготовки понижается качество реза. Процесс показан на видео:

Нержавейка

Самой сложной признается лазерная резка нержавейки. Этот материал обладает большой стойкостью к разрушению, поэтому другим видам обработки он плохо поддается.

Часто только лазерный метод бывает единственно возможным способом резки листового материала, т. к. при высоких температурах алюминий окисляется, а на поверхности образуются холодные трещины.

Крайне затруднительна и неэффективна бывает механическая резка металла.

Сложности обработки материала обусловлены следующими качествами нержавеющих сталей:

  • наличие в составе большого количества легирующих присадок способно привести к зашлаковыванию поверхности реза;
  • затрудняется подвод лазерного луча к режущей зоне из-за формирования тугоплавких оксидов, вследствие чего расход энергии увеличивается;
  • для сталей высокохромистых и хромоникелевых характерна низкая текучесть, что сильно осложняет процесс резания.

При таком способе резки нержавейки применяется хорошо очищенный азот, который поступает под давлением до 20 атм. Когда резке подвергаются толстые заготовки, пятно луча заглубляется в материал для обеспечения хорошего доступа газа. При этом входное отверстие будет иметь больший диаметр, и поступление азота в область расплава возрастает.

Медь

Лазерная резка меди сильно осложняется достаточно высокой теплопроводностью металла и большим коэффициентом теплоемкости, что накладывает некоторые ограничения на применяемое оборудование. Обработка этого металла лазером должна производиться на малых скоростях с наименьшим размером пятна контакта и при больших значениях мощности излучения.

Оптимальными для резания являются медные листы не более 0,5 см толщиной. Сложный технологический процесс не позволяет нормально работать с толстыми медными заготовками. Возможно только простое раскраивание. Резка будет экономически невыгодной из-за необходимости применения оборудования чрезмерно большой мощности.

Преимущества и недостатки

Резка с помощью лазера имеет ряд неоспоримых преимуществ при сопоставлении с другими видами обработки. Выделяют следующие положительные характеристики:

  • приемлемый диапазон обрабатываемых толщин: лазерная резка алюминия — 0,2-2 см, нержавейка — резка листов толщиной до 1,2 см, углеродистая сталь — 0,5-2 см, латунь и медь — 0,2-1,5 см;
  • ширина реза от 0,1 до 1 мм;
  • исключение непосредственного контакта режущего элемента с поверхностью обрабатываемой заготовки, что позволяет работать с хрупкими и ломкими материалами;
  • отсутствие потребности в дополнительной финишной обработке;
  • высокая производительность (особенно при сопоставлении с резкой металла кислородом);
  • простота и легкость управления оборудованием на производстве: чертеж изделия, выполненный в специальной графической программе, просто загружается в блок управления;
  • высокая скорость разделки тонколистового проката;
  • экономный расход материала за счет компактного расположения деталей на листе раскроя;
  • резка металла под углом и в различных направлениях;
  • изготовление изделий сложных форм;
  • экономически выгодное производство изделий малыми партиями, когда операции штамповки и литья нецелесообразны;
  • высокая точность разреза с ровными краями без наплывов и заусенцев, позволяющая передавать детали от места резки сразу на участок сварки металлов.

Надо отметить и отрицательные стороны резки лазером:

  • высокая стоимость;
  • низкая продуктивность при резке бронзы, алюминия, легированной стали и латуни;
  • невозможность разделывать заготовки любой толщины;
  • вследствие подкаливания материала в зоне пятна резки возможны трудности последовательного проведения лазерной резки и гибки металла.

Оборудование

Находят применение несколько вариантов оборудования:

  1. Твердотелое оборудование. Рабочим элементом является кристалл рубина (алюмоиттриевый гранат, неодимовое стекло). Угол подачи потока света на искусственный рубин будет иметь четкое значение. Установка относительно небольшой мощности применяется как для гравировки металла, так и для резки цветных металлов. Слесарное дело в небольшом цехе получит хорошее подспорье. Небольшие станки возможно использовать для работы своими руками.
  2. Газовая установка. В оборудовании для лазерной резки металла газ является активным элементом, который заряжается при прохождении через электрическое поле. Затем газы начинают выпускать монохроматическое световое излучение. Большую востребованность имеют щелевидные модели, использующие углекислый газ. Подобные установки для резки металла мощные и простые в работе, но при этом небольших размеров.
  3. Газодинамическая установка. На устройствах этого типа лазерная резка металла будет достаточно дорогой процедурой, т. к. оборудование мощное и сложное. Газ (чаще углекислый) разогревается до чрезвычайно высоких температур (2000-3000°C), затем при прохождении через узкое сопло он расширяется. При последующем охлаждении излучается энергия, которая идет на формирование луча. Качество получаемых изделий настолько хорошее, что их можно сразу направлять на гибочный участок.

Станок для лазерной резки

Все станки, на которых осуществляется лазерная резка и гравировка, содержат несколько необходимых компонентов:

  1. Излучатель. Порождает пучки лазерных лучей.
  2. Система перемещения лазерного излучения и система формирования луча. Перемещает лазерные пучки, формирует 1 большой луч и, пользуясь системой фокусировки, направляет в нужное место.
  3. Система образования и транспортировки газа. Готовит необходимый состав и нужное количество рабочего газа, а затем через сопло доставляет его к месту резки.
  4. Устройство координации. Перемещает в пространстве луч и обрабатываемый объект.
  5. Система автоматического управления. Проверяет и регулирует работу всего оборудования, командует координатным устройством, системой транспортировки и формирования луча и газа.

Лазерная резка алюминия производится исключительно на станках с ЧПУ, все настройки и операции происходят автоматически в соответствии с программным обеспечением. Это позволяет получить изделия лучшего качества, чем при разделке пилой, электродом или отрезным алмазным диском.

Предназначение лазерного оборудования

Технологические устройства для резки по металлу лазером характеризуются несколькими параметрами:

  • составом газовой струи и ее давлением;
  • типом обрабатываемого материала;
  • мощностью излучения и его интенсивностью.

Существуют специализированные станки для резки труб, а также для работ с мягкими и пластичными металлами. Технология лазерной резки приобретает все более широкое распространение, т. к.

дает возможность существенно снизить трудоемкость технологического процесса и свести использование ручного труда к минимуму.

Для изготовления всевозможных металлических деталей и декоративных элементов из листов материала разной толщины все чаще используется лазерная резка металла.

Источник: https://alsver.ru/rezka/lazernaya

Станок лазерной резки – конструкция и особенности оборудования

Сложно представить себе производство без большого количества различных установок. Машинный труд открывает новые возможности и во многом упрощает работу человека на производстве. Это касается и станков лазерной резки.

Модели лазерных станков в большинстве своем используются для резки и гравировки разнообразных листовых материалов. Обработка в этом случае происходит без контакта с поверхностью заготовки, поэтому носит универсальный характер.

Работать таким оборудованием можно практически без ограничений, что значительно выделяет его среди стандартных станков для резки.

Читайте также:  Вращатели сварочные: определение, предназначение, виды, параметры

На сегодняшний день с помощью такого агрегата можно обрабатывать не только металлические изделия, но и изделия, изготовленные из других материалов.

Достоинства данных аппаратов:

  • точная качественная обработка заготовок;
  • обработка сложного контура материалов;
  • быстрота работы;
  • минимальное воздействие на материал в процессе резки;
  • небольшое тепловое воздействие;
  • автоматизация процесса;
  • возможность различных видов гравировки.

Стоит также отметить достоинства лазерной гравировки, которую можно осуществлять с помощью станка лазерной резки. Одно из главных преимуществ – это стойкость изображения к стиранию. К тому же, с помощью такого агрегата можно создавать даже самые сложные изображения с высокой скоростью.

Радует также и легкость в управлении гравировкой, которое осуществляется за счет компьютерных программ.

Несмотря на универсальность станка лазерной резки, самым востребованным видом лазерной резки является резка металла. Это направление широко применяется на производствах.

Станок лазерной резки металла – это инновационное оборудование, которое отличается от обычных станков современными волоконными лазерами. С помощью такого оборудования можно резать металлические заготовки, а благодаря волоконным лазерам качество работ становится значительно выше.

Кроме того данное оборудование не требует сложного и дорогого обслуживания – главный рабочий элемент находится глубоко в корпусе станка, что позволяет избежать загрязнений. Отметим также, что для работы станка лазерной резки не требуются дополнительные рабочие материалы и обслуживающий персонал.

Лазерные станки – это надежные агрегаты, которые при должном уходе способны бесперебойно работать в течение длительного времени.

Выходное излучение, используемое в рабочем процессе, является высококачественным излучением, обладающим стабильными показателями. С помощью лазерного станка для резки металла можно работать даже с материалами, обладающими высокой отражающей способностью (например, латунь, алюминий и другие материалы).

В зависимости от производителя и типа установки, ее конструкция может различаться. Как правило, все подключения находятся на одной стороне, а основные элементы имеют специальную защиту в виде кожухов.  Аппараты для лазерной резки отличаются также техническими параметрами.

В конструкцию аппарата лазерной резки входят следующие элементы:

  • выдвижная паллета (или несколько паллет). Прежде чем начать процесс резки, в станок необходимо загрузить металлическую заготовку (лист для обработки). Лист загружается в станок при помощи паллеты, которая выдвигается из рабочей зоны устройства. Загрузка листа производится ручным способом;
  • станина. Станина – это основная часть станка, к которой крепятся все дополнительные детали конструкции. В станке лазерной резки станина представляет собой цельносварную конструкцию, которая, в первую очередь, обработана термическим путем, а затем фрезерной обработкой. Высокая жесткость станка делает его надежным и долговечным в использовании;
  • приводы передачи. Данные элементы являются очень важными деталями в станке, именно они обеспечивают движение координатной системы. Это во многом облегчает труд человека – процесс практически полностью является автоматизированным. Новейшие станки, изготовленные с применением передовых технологий, имеют мощные приводы и безлюфтовые редукторы.  Эти элементы увеличивают скорость работы лазерной установки;
  • система смазки. Сегодня основные механизмы станков находятся в специальных кожухах. Благодаря этому они не нуждаются в частой смазке. Автоматическая система имеет встроенный таймер, который регулирует смазку деталей механизма;
  • система дымоудаления. Удаление дыма в лазерных станках осуществляется специальной местной системой, которая содержит режимы автоматического переключения зон;
  • система охлаждения. Современные модели оснащены специальной системой охлаждения, которая не дает оборудованию перегреваться;
  • система подачи газов. Аппараты имеют специальную систему подачи газов. В процессе резки необходим продув рабочей зоны технологическим газом;
  • система управления. Система управления в станке лазерной резки представляет собой пульт, оснащенный производственным ж/к дисплеем. С помощью данной системы оператор управляет установкой.

Станки лазерной резки являются современным надежным оборудованием, которое просто незаменимо во многих производственных процессах. Цены на станки будут варьироваться в зависимости от модели и комплектации устройства.

  • На сегодняшний день оборудование для обработки металла используется практически во всех сферах промышленного производства.

Источник: http://metall.dukon.ru/spravochnyj-centr/stanok-lazernoj-rezki-konstrukciya-i-osobennosti-oborudovaniya/

Описание и разновидности станка с ЧПУ для лазерной резки и гравировки

Лазерная резка универсальна – это одно из самых привлекательных достоинств технологии. Если механический метод приводит к потере материала и не отличается высокой производительностью, а термический можно применять только к металлам и сплавам, то лазерной резке поддаются любые материалы.

Описание станка для лазерной резки

Процесс лазерной резки по форме напоминает механическую: режущий инструмент – в этом случае лазерный луч, проникает в заготовку и производит резку.

А вот действие самого лазерного луча аналогично плазменной дуге – это тепловой источник, но с такой малой зоной термического воздействия, что этой величиной можно пренебречь.

Лазером можно разрезать материалы не только исчезающе малой толщины, но и горючие, например, полиэтилен и бумагу.

Лазерный луч оказывает следующее действие.

  • Расплавление – свойственно металлическим изделиям и пластмассовым. Режим излучения – непрерывный, для улучшения качества реза применяют обдув воздухом, кислородом или нейтральным газом.
  • Испарение – поверхность листа нагревается до температуры кипения, поэтому выбранный материал испаряется, а не накапливается в виде пыли или стружки. Режим – короткие импульсы, но высокой мощности.
  • Разложение – при невысокой стойкости материала к термическому воздействию вещество может, не плавясь, разлагаться на газообразные продукты. Если продукты разложения относятся к вредным или опасным веществам, метод не применяется.

Для лазерной резки последний вариант – единственное ограничение по применению. Поэтому, например, ПВХ-стекло режут только механическим способом, так как при лазерной резке полимер разлагается с выделением хлора.

Возможности

Лазерный луч отличается чрезвычайно высокой концентрацией мощности по площади – до 10 000 000 Вт/кв. см, при толщине зоны воздействия в 0,1 мм. При обработке оргстекла мощности, конечно, используются меньшие и зависят от толщины листа.

Эта особенность позволяет получать детали исключительно сложной конфигурации и малых размеров.

  • Резка – на сегодня эта технология не только самая эффективная, но и доступная, так как при столь сильном термическом воздействии потребляет лазерный резак намного меньше, чем плазменный. Отличительная особенность лазерной резки – острые точные края и сохранение оптических свойств материала: оргстекло остается прозрачным и цвета не меняет.
  • Резка возможна сквозная и несквозная. Последний вариант часто применяется для декоративных объектов: лазером снимают верхний слой двухцветного пластика, чтобы второй слой сформировал изображение. Столь тонкая работа под силу только лазеру.
  • Гравировка – заключается в последовательном нанесении тонких несквозных резов с тем, чтобы в итоге они составили линию требуемой толщины и глубины. Сложность рисунка и тонкость материала значения не имеют. При этом скорость процесса несравнима с любыми другими методами.

Технические характеристики и схема

Для гравировки и резки оргстекла используются только газовые лазеры. В общем виде он состоит из лазерной трубки с газовой средой – отсюда и название устройства, зеркал и головки излучателя. При подаче электротока иницируется лазерный луч – узконаправленное монохроматическое излучение. Оптический резонатор – зеркала, и фокусирующая линза на головке направляют луч на поверхность.

Схема конструкции лазерного станка включает в себя следующие элементы.

  • Станина – неподвижная часть, на которую устанавливается все остальное оборудование.
  • Координатный стол – линейные 3-координатные сервоприводы. Они обеспечивают перемещение лазерной головки. Это аналог шпинделя с фрезами на механическом станке.
  • Рабочий стол с системой крепления – здесь размещается материал.
  • Модуль подачи технологического газа – при работе с оргстеклом является элементом обязательным.
  • Вытяжная система – удаляет продукты разложения и испарения.
  • Модуль управления – аналоговое или цифровое ЧПУ.

Мощность лазерного станка колеблется в очень широких пределах. Наиболее значимым фактором для выбора является даже не производительность, а глубина прорезки. Для настольных вариантов она не превышает 12 мм. Современные промышленные станки способны резать неорганические армированные материалы толщиной в 50–60 мм.

Преимущество

  • Сложность – ни механическим, ни термическим методами нельзя получить изображение или контур такой степени сложности и тонкости, как в случае применения лазера. Точность – практически абсолютная. Точность позиционирования составляет не более 0,01 мм. Ошибки исключены.
  • Скорость – в среднем скорость гравировки составляет 1000 мм/сек, а максимальная скорость перемещения лазерной головки – до 25000 мм /сек. В итоге относительная дороговизна процесса – ведь здесь задействованы три системы обслуживания, многократно окупается скоростью выполнения работы.
  • Минимальные потери материала – толщина резки колеблется от 0,1 до 25 мм. При раскрое оргстекла отсутствует стружка или пыль.
  • Большинство станков оборудуется программным числовым управлением, что обеспечивает высочайшую точность обработки.

Резка и гравировка возможны не только на плоских поверхностях, но и на объемных предметах. Это стало возможным после появления лазерных маркеров.

Станок с чпу

ЧПУ – пакет программ, формирующих управляющие импульсы для электроприводов. Обеспечивает максимально возможную для данного оборудования точность выполнения.

На фото изображен лазерный станок с ЧПУ управлением

Поскольку речь идет о лазерном луче, то точность резки и нанесения линий на лазерном станке с ЧПУ не знает аналогов.

Преимущество

При резке механическим инструментом часть материала уничтожается – выбирается в виде стружки и пыли. Мало того, что при этом теряется часть оргстекла, но и стружка забивается в линии резки и отверстия, тем самым значительно затрудняя работу.

Лазерный способ обработки всех этих недостатков лишен.

  • Минимальная материалоемкость – толщина линии реза может составить 0,1 мм. Потери при этом исчезающе малы.
  • Ни стружки, ни пыли при резке не образуется. Возможны лишь появление газообразных продуктов испарения, которые удаляются системой вентиляции.
  • ЧПУ позволяет производить резку самой сложной конфигурации.
  • Выбор материала не ограничен. На лазерном станке можно работать с оргстеклом минимальной толщины, и даже с такими мягкими и горючими материалами, как ткань или бумага.
  • Несмотря на то что пластик деформируется под действием высокой температуры при лазерной резке, эта деформация исчезающе мала: канал воздействия настолько узкий, что не страдают даже края кромки. При лазерной резке торцы детали остаются прозрачными.
  • Края сохраняются острыми. В ряде случаев это продиктовано производственной необходимостью. Чтобы получить закругленные кромки применяется специальная технология.
  • Экономичность – скорость и точность раскроя многократно окупают сравнительную дороговизну процесса.
Читайте также:  Как сделать сварочный трансформатор своиим руками?

Технические характеристики

Подбор оборудования производится исходя из характеристик материала, с которым предстоит работать.

  • Тип лазера – если речь идет о резке изделий, то предпочтение отдается газовым лазерам. Они могут работать в непрерывном и импульсном режиме, отличаются мощностью и узкой направленностью луча. К тому же, это наиболее доступный по стоимости и обслуживанию вариант. То же самое касается и гравировки оргстекла.
  • Твердотельные лазеры, которые тоже полностью удовлетворяет требованиям, чаще используются при работе с металлами и сплавами: здесь реализуется квазинепрерывный режим излучения. Стоимость твердотельных больше.
  • Мощность – при работе с оргстеклом небольшой толщины – до 12 мм, достаточно мощности лазера в 60 Вт. При увеличении мощности до 5–6 кВт возможна резка оргстекла толщиной до 50–60 мм.
  • Размер рабочего стола – изменяется от 300*200 мм до 1600*900 мм.
  • Тип программного оборудования – подбирается с учетом решаемой задачи. Если, например, станок используется для производства декоративной продукции, то важным является совместимость с распространенным программным обеспечением, наподобие Corel Draw, Photoshop и так далее.
  • Поддерживаемые форматы – ЧПУ позволяет использовать в качестве проекта готовые изображения и рисунки. Соответственно, выбранное ПО должно поддерживать форматы: plt, dst, dxf, bmp, ai, hpgl и так далее.

Как пользоваться?

  1. На первом этапе создается макет будущей продукции и загружается в память устройства. Затем настраиваются необходимые параметры для конкретного изделия.
  2. На рабочем столе закрепляется материал.
  3. Все дальнейшие действия выполняются без участия оператора.

    Газолазерная головка, с помощью высокоточных сервоприводов, перемещается согласно заданной программе. Технологический газ подается соосно с режущим лучом, предотвращая опасность возгорания и удаляя продукты испарения и распада.

  4. Все газообразные продукты выводятся вытяжкой.

Станок rabbit

Rabbit Semiconductor – лидер в области изготовления процессорных модулей. Продукция компании разработана для тех случаев, когда возможности оборудования превосходят возможности управляющих микропроцессоров. При этом установка промышленного компьютера экономически невыгодна.

На фото изображен станок для лазерной резки Rabbit

В наибольшей степени это касается высокоточного, но не слишком мощного оборудования, предназначенного для сложной работы с материалом в небольшом объеме. Гравировка, резка, формирование 3D изображений на деталях небольшого размера – типичные представители этой категории.

Технические характеристики

Тип лазера – газоразрядный, так как он относится к наиболее экономичным и работает в двух режимах. Мощность лазера – 40 Вт. В моделях серии SC есть возможность установки более мощного лазера – 80 Вт, 130 Вт.

В серии SG в базовый комплект входят две лазерные трубки. Таким образом можно сократить сроки работ, обрабатывая сразу две детали. Или применить метод комбинации лучей для получения изображения внутри массы материала. Такой способ подходит только для силикатного или хрустального стекла.

Размера рабочего стола – серия HX относится к мини-станкам. Здесь размер рабочего стола не превышает 300*420 мм. В других линейках размеры колеблются от 300*500 до 1600*900 мм. В отдельных моделях при небольшой величине рабочего стола предусмотрена функция рулонной протяжки. Это позволяет обрабатывать объемные листы без предварительного разрезания.

Загрузка файлов проекта осуществляется через USB-порт. При этом постоянного контакта с ПК не требуется: файлы загружаются в рабочую память вместе с заданными настройками.

Возможности

Лазерные станки Rabbit предназначены для обработки неметаллических материалов: дерева, фанеры, ткани, бумаги, пластика и, конечно, оргстекла. Функции, выполняемые станком, стандартны:

  • Резка – толщина линии реза составляет 0,1 мм. В зависимости от мощности толщина листа материала колеблется от 5 мм до 25 мм.
  • Гравировка – точность позиционирования составляет не более 0,01 мм. Таким образом получают гравировку идеальной точности и минимальной глубины, например, на бумаге.
  • ПО позволяет загрузку файлов с рабочего компьютера, с флешки или другого носителя.

Преимущества

Кроме стандартных преимуществ лазерно-гравировальных станков – точность резки, скорость обработки, отсутствие материальных потерь и износа техники, оборудование от Rabbit отличается дополнительными преимуществами:

  • Возможна замена лазерных головок на более мощные, что весьма экономично.
  • Простота управления – одна из принципиальных особенностей процессорных модулей Rabbit.
  • Требуемое напряжение – только 220 В.

Разновидности станков

Высокая точность – и резки, и позиционирования, чаще всего требуется при изготовлении мелкой декоративной продукции – сувениров, табличек, ключей.

Некоторые виды станков для лазерной резки

При этом мощность лазера минимальна. Для обработки большого количества материала при такой же точности нужна и высокая мощность, и большая производительность.

Настольные

Или как их называют мини лазерные станки, получили свое название не за форму выполнения – рабочий стол есть в любой модели, а за отсутствие специального основания. Станок можно расположить в любом месте мастерской или даже жилой квартиры при соблюдении определенных требований: вытяжка, отсутствие пыли и грязи.

Мощность аппаратов невелика – до 60 Вт, размеры рабочего стола минимальны. Станок рассчитан на обработку заготовок небольшого размера из неметаллических материалов. По точности и возможностям сложной резки своим старшим «собратьям» прибор не уступает.

Специального основания не требуется как раз благодаря небольшим размерам и мощности: нет нужды гасить вибрацию, так как она здесь незначительна.

Напольные

Даже при относительно небольшом размере рабочего стола нуждаются в прочном основании – для гашения вибрации. Предназначены для работы с высокой скоростью, с плоским и объемным материалом, в том числе и широкоформатным.

  • Напряжение – для лазера мощностью выше 120 Вт в абсолютном большинстве случаев требуется промышленный ток в 380 В.
  • Обязательное оборудование вытяжки – при высоких скоростях и большом количестве материала газообразные продукты выделяются в большом объеме.
  • Рабочий стол может представлять собой как стационарную конструкцию, так и с опцией регулировки по высоте.
  • Возможна компоновка двумя лазерными головками и использование излучения в комбинированном режиме.

Маркеры

Отличаются небольшими размерами и рассчитаны для работы с объемным материалом – брелки, ручки, украшения и так далее. Особенностью их является двухосная оптическая система: положение линз изменяется относительно друг друга. Это позволяет формировать луч двухмерный. Таким способом добиваются обработки не только в нужной точке, но и под нужным углом.

Лазерный маркер не требует монтажа никаких дополнительных систем.

Заключение

Лазерная резка и гравировка незаменимы в тех областях, где требуется высокая точность и тонкость обработки. К тому же, это единственный метод, который позволяет работать с материалом мягким, тонким и горючим.

Видео работы станка для лазерной резки:

Источник: http://proakril.com/orgsteklo/oborudovanie-dlya-obrabotki/lazernyj-stanok.html

Лазерная резка. Установки лазерной резки

Лазерная резка представляет собой технологию, обычно используемую в  промышленных назначениях, где для резки материалов используется лазер. Резка осуществляется мощным лазерным лучом, направляемым по средствам ЧПУ на разрезаемый материал.

В процессе резки материала происходит либо плавление, либо горение, либо испарение, либо же разрыв материала под воздействием струи газа. Качество обработки поверхности кромок при этом остаётся высоким.

Промышленные установки лазерной резки используются для резки как листовых материалов, так и конструкционных сталей, и трубопроката.  

РТК гидроабразивной резки

РТК лазерной резки

РТК плазменной резки

Из истории лазерной резки

Первая промышленная установка лазерной резки использовалась для выреза отверстий в алмазных фильерах. Данная установка была выпущена Западным центром электротехники.

В 1967 году была выпущена установка для лазерно-кислородной резки. В 1970-х годах эта технология была применена для резки титана в аэрокосмической отрасли.

В то же время CO2-лазеры были применены для резки неметаллических материалов, таких, как текстиль.

Типы лазеров, применяемых для лазерной резки

Существует три основных типа лазеров, применяемых для лазерной резки. Лазер СО2 используется для резки, сверления и гравировки.

Неодимовые (Nd) и неодимовые иттербиево-алюминиево-гранатовые (Nd-YAG) лазеры идентичны, их отличие заключается только в применении.

Nd–лазеры используются для сверления и в тех случаях, когда необходима подача мощной энергии при незначительной повторяемости.

Nd-YAGлазеры используются в тех случаях, когда высокая энергии необходима как для сверления, так и для гравировки. СО2 и Nd/Nd-YAG лазеры так же могут использоваться и для сварки.

При работе СО2-лазеров обычно луч проходит через смесь газов (DC) (с возбуждением постоянным током), либо с использованием энергии радиоизлучения (RF). Последний способ является более новым и набирает всё большую популярность.

 Поскольку конструкция лазера, луч которого проходит через смесь газов с возбуждением постоянного тока, предусматривает наличие электрода в полости, в нем может происходить эрозия электрода и оседание материала электрода на стеклянные элементы и оптику.

В лазерах с использованием энергии радиоизлучения данная проблема исключена за счет использования внешних электродов.

СО2-лазеры используются для промышленной лазерной резки таких материалов, как мягкие стали, алюминий, нержавеющая сталь, титан, бумага, пластики, дерево, воск и ткань. Лазеры типа YAG обычно используются для лазерной резки и разметки материалов.  

Производительность лазера так же зависит и от типов используемых источников питания и вида подачи газа. В быстром резонаторе с осевым потоком используется турбина, либо нагнетатель, благодаря которому происходит высокоскоростная циркуляция смеси углекислого газа, гелия и азота.

В лазерах с поперечной прокачкой требуется более простой нагнетатель за счет более низкой скорости подачи газовой смеси.

В установках лазерной резки с диффузионным охлаждением достаточно наличия статического газа, не требующего сжатия или стеклянных элементов, благодаря чему, можно сэкономить на замене турбин и стеклянных элементов.

Для работы лазерных генераторов и внешней оптики (включая фокусирующие линзы) требуется охлаждение. В зависимости от размеров и конфигурации системы, избыточное тепло может выводиться по средствам системы охлаждения, либо непосредственно в воздух. В качестве хладагента обычно используют воду, циркулирующую по системе охлаждения.

Активный материал лазера

Применения

CO2

Сверление

Резка/разметка

Гравировка

Nd

Высокоэнергетические импульсы

Низкая скорость повторяемости импульсов  (1 кГц)

Сверление

Nd-YAG

Очень высокие энергетические импульсы
Сверление

Гравировка

Обработка

Существуют так же лазеры, в которых применяется технология «Microjet» – это лазеры, направляемые струей воды, находящейся под низким давлением.

Эта технология используется для выполнения функций лазерной резки, при которой струя воды используется для направления лазера подобно использованию оптического волокна для полного внутреннего отражения. Преимущество этого метода заключается в том, что вода так же очищает поверхность от обрезков и охлаждает.

Дополнительные преимущества этого метода перед обычной “сухой” лазерной резкой – это высокая скорость резки полупроводниковых материалов и возможность осуществления резки в любом направлении.

Описание процесса лазерной резки

Генерация лазерного луча производится по средствам стимуляции активного материала лазера электрическим разрядом или лампами в закрытом контейнере.

При стимуляции активного материала луч отражается от зеркальной поверхности до тех пор, пока не обретет достаточного количества энергии для выхода в виде моноэнергетического когерентного излучения. Для направления когерентного излучения к линзам, фокусирующим его в рабочей зоне, обычно используются зеркала, либо оптическое волокно.

 Диаметр самой тонкой части сфокусированного луча обычно составляет не более 0,32 мм. В зависимости от толщины материала, возможно достичь до 0,10 мм ширины канавки при резке. Для того, чтобы начать рез не с кромки, а с какого-либо другого места, необходимо предварительно произвести пирсинг.

Для осуществления пирсинга обычно требуется мощный луч импульсного лазера, способного медленно проделать отверстие в материале, на что затрачивается, например, при резке нержавеющей стали толщиной 13 мм порядка 5-15 секунд.

Диапазон диаметров параллельных лучей когерентного излучения, исходящего от активного материала обычно составляет от 1,6 до 2,1 мм. Обычно этот пучок фокусируется и ускоряется линзами, либо зеркалами до очень маленькой точки, ок.

0,025 мм, для создания мощного лазерного пучка. Для достижения максимально высокого качества при резке контуров, направление поляризации пучка должно поворачиваться по мере прохождения контура заготовки.

При резке листового металла фокусное расстояние обычно составляет 38-76 мм.

Существует множество способов лазерной резки различных материалов: выпариванием, плавкой, выжиганием, термическим растрескиванием, холодным резом и пр.

Резка методом выпаривания

При резке методом выпаривания сфокусированный пучок нагревает поверхность материала до точки кипения и проделывает сквозное проплавление.

 По мере углубления отверстия и кипения материала, пар разрушает плавящиеся стенки, тем самым увеличивая отверстие.

Такой метод часто используется для резки неплавящихся материалов, таких, как дерево, углеродистые материалы и термореактивные пластмассы.

Лазерная резка плавлением

Для резки посредством плавления используется газ под высоким давлением для плавки материала в зоне реза, что значительно сокращает расход энергии.

Сначала материал нагревается до точки плавления, затем подаваемая струя газа выдувает расплавленный материал из зоны реза, что позволяет избежать необходимости повышения температуры материала в дальнейшем.

Такой способ обычно используется для резки металлов.

Термическое растрескивание

Хрупкие материалы очень чувствительны к тепловому растрескиванию. В результате локального теплового воздействия на поверхность сфокусированным лучом, происходит тепловое расширение. Это приводит к возникновению трещины, которая может направляться по мере перемещения луча. Такая технология обычно используется для резки стекла.     

Реактивная лазерная резка

Реактивная резка подобна  газовой, но с использованием лазерного луча в качестве источника зажигания. Обычно используется для резки углеродистых сталей толщиной свыше 1 мм. Данная технология может использоваться для резки очень толстых металлических пластин при использовании лазера небольшой мощности.

Отклонения и шероховатость поверхности

Точность позиционирования новой лазерной головки равна 10 микрометров, повторяемость 5 микрометров.

Обычно шероховатость Rz зависит от толщины листа, чем толще лист, тем больше шероховатость. Но ее можно уменьшить путем увеличения мощности лазера и скорости резки.

Для резки низкоуглеродистых сталей мощность лазера составляет 800 Вт, стандартная шероховатость для листа толщиной 1 мм составляет 10 μм, для листа толщиной 3 м – 29 μм, для 6 мм – 25 μм. Rz=12.528 (S0.542)/((P0.528) (V0.

322)), где S = толщина стального листа в мм; P = мощность лазера в кВт (мощность некоторых современных лазеров достигает 4 кВт); V = скорость резки в м/мин.

Отклонение при лазерной резке составляет 0.025 мм. При этом большое значение имеют геометрия детали и механическая прочность машины. Качество поверхности после резки лазерным лучом обычно составляет от 0.003 мм до 0.006 мм.  

Конфигурации установок лазерной резки

Существует 3 основных конфигурации промышленных установок для лазерной резки:

1.Установки с перемещением материалов.

2.Гибридные установки.

3.Установки с системами летающей оптики.

Тип установки зависит от необходимого способа перемещения лазера по заготовке. Для всех установок свойственно наличие осей перемещения Х и Y. В случае необходимости управления режущей головкой, головка проектируется в качестве оси Z.

В установках лазерной резки, в которых необходимо перемещать разрезаемый материал, обычно используется стационарная режущая головка, материал перемещается под ней. При таком способе резки обеспечивается постоянное расстояние от лазерной головки до заготовки. Для данного вида лазера требуется меньше оптики, но больше перемещений заготовки. Этот метод относится к одному из самых медленных.

В гибридных установках используется стол, который движется по одной оси (обычно Х), режущая головка движется по более короткой оси Y. Благодаря этому обеспечивается более постоянная длина луча и более простая система подачи луча по сравнению с установками с летающей оптикой. Использование этого метода позволяет сократить потери энергии при подаче луча и достичь большей мощности.

Установки лазерной резки с летающей оптикой

Лазерные установки с летающей оптикой включают в себя стационарный стол и режущую головку, движущуюся над заготовкой по длине и ширине. В таких установках обычно не требуется дополнительное крепление материалов.

Подвижная масса постоянная, поэтому динамические характеристики не зависят от размеров заготовки. Установки с летающей оптикой – самый быстрый тип лазерных установок, которые отлично подходят для резки толстых заготовок.

При использовании установок с летающей оптикой необходимо учитывать изменения длины луча от ближнего поля (рядом с резонатором) резки до дальнего поля (удаленно от резонатора). Существуют некоторые способы для решения этой проблемы:  коллимация, адаптивная оптика или использование оси с постоянной длиной луча.

Так же возможно производить резку и объемных заготовок при использовании 5 и 6-осевых установок. Дополнительно могут использоваться различные способы ориентации лазерного луча по формам заготовок. 

Импульсные лазеры

В импульсных лазерах используется импульсная подача энергии высокой мощности на короткий промежуток времени, что очень эффективно для процесса резки, особенно для пирсинга, когда требуются небольшие отверстия или невысокие скорости резки. Тогда, как при использовании лазера с постоянным лучом, происходило бы плавление всей разрезаемой заготовки в результате нагрева.

Большинство промышленных лазеров обладают возможностью резать импульсами, либо постоянным лучом под управлением ЧПУ.

Существуют так же и двухимпульсные лазеры, в которых используются серии пар импульсов для увеличения интенсивности съема материала и улучшения качества отверстий. Сущность этого метода заключается в следующем: первый импульс удаляет материал с поверхности, а второй предотвращает налипание отходов на поверхность отверстия или реза.

Преимущества и недостатки лазерной резки

Преимущества лазерной резки перед механической заключаются в более простом удержании заготовок и меньшем загрязнении (т.к. в данном случае не используются режущие лезвия).

Помимо этого, точность при лазерной резке так же выше, поскольку лазерная головка не изнашивается в процессе резки. Вероятность деформации детали при лазерной резке значительно ниже, чем при механической за счет небольшой зоны нагрева.

К тому же, существуют некоторые материалы, которые не поддаются резке более традиционными способами.

Лазерная резка так же во многом выигрывает и в сравнении с плазменной резкой за счет лучшей точности, меньшего энергопотребления при резке листовых металлов.

Тем не менее, промышленные лазеры не способны прорезать стали больших толщин, которые можно резать на плазменных установках.

Более новые установки лазерной резки становятся всё ближе к плазменным по мощности (до 6000 Ватт), но стоимость таких установок значительно выше плазменных.

Основным недостаток плазменной резки является большое потребление энергии. Эффективность промышленных лазеров находится в диапазоне от 5 до 15%. Энергопотребление и эффективность отдельного лазера могут варьироваться в зависимости от генерируемой мощности и параметров процесса. Это зависит от типа лазера и насколько данный лазер подходит для определенного вида работ.

Необходимое количество энергии для лазерной резки, иначе говоря, теплоподвод для конкретного вида работ зависит от типа материала, толщины, типа процесса (реактивный/инертный) и объёма резки.

Мощности, необходимые для различных материалов различных толщин при использовании СО2-Лазера (Ватт)

Материал

Толщина материала

0,51 мм

1,0 мм

2,0 мм

3,2 мм

6,4 мм

Нерж. Сталь

1000

1000

1000

500

250

Алюминий

1000

1000

1000

3800

10000

Мягкая сталь

400

500

Титан

250

210

210

Клееная фанера

650

Бор/эпоксидное покрытие

3000

Максимальная производительность резки ограничивается такими факторами, как мощность лазера, толщина материала, тип процесса (реактивный или инертный) и свойствами материала.

Стандартные промышленные системы (1 кВт+) способны резать углеродистую сталь толщиной от 0.51 до 13 мм. Для любых видов резки лазерная установка будет до 30 раз эффективней механической резки.

Производительность резки материалов и толщины материалов при использовании СО2-лазера (мм/мин)

Материал

Толщина материала

0,51 мм

1,0 мм

2,0 мм

3,2 мм

6,4 мм

13 мм

Нерж. Сталь

1000

550

325

185

80

18

Алюминий

800

350

150

100

40

30

Мягкая сталь

210

185

150

100

50

Титан

300

300

100

80

60

40

Клееная фанера

180

45

Бор/эпоксидное покрытие

60

60

25

Источник: http://AlphaJet.ru/content/lazernaya-rezka

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector