Каким станком делают лазерную резку

Если требуется высокая детализация при обработке металла, пластика или дерева, оптимальный выбор – системы с волоконным излучением. Они обеспечивают точность до 0,05 мм и скорость до 20 м/мин при толщине заготовки до 30 мм. Для неметаллов – акрила, фанеры, текстиля – подходят CO₂-аппараты с длиной волны 10,6 мкм, сохраняющие кромку без оплавления.

Конструкция включает три ключевых модуля: источник генерации, систему транспортировки луча и координатный стол. В волоконных установках излучение формируется диодами, передается через гибкий световод, фокусируется линзой диаметром 1,5–2 дюйма. В CO₂-вариантах применяются газонаполненные трубки мощностью 40–400 Вт с зеркальной разводкой.

Точность позиционирования обеспечивается сервоприводами или шаговыми двигателями с разрешением 0,01 мм. Для обработки отражающих поверхностей – алюминия, меди – обязательна опция динамической регулировки мощности. В бюджетных моделях режущая головка перемещается по портальной схеме, в промышленных – используется летающая оптика с ускорением до 3 g.

Оборудование для обработки материалов лучом: классификация и механизм функционирования

Выбирайте СО2-аппараты, если требуется обработка неметаллов. Мощность таких устройств варьируется от 40 Вт до 1 кВт, а длина волны – 10,6 мкм. Подходят для акрила, дерева, текстиля.

Оптимальный выбор для металлов – волоконные модели. Используют источник на 1–6 кВт с длиной волны 1,06 мкм. Скорость обработки стального листа толщиной 1 мм достигает 20 м/мин.

Сочетание газовой технологии и твердотельного источника применяют в гибридных установках. Совмещают YAG-элемент и СО2+азотную среду. Дают чистый рез на нержавеющей стали до 25 мм.

Ультрафиолетовые установки создают минимальную зону термического влияния. Работают на 355 нм с точностью ±5 мкм. Незаменимы при микрообработке медицинских имплантов.

Механизм воздействия включает три этапа:

• Поглощение излучения поверхностью материала
• Нагрев до температуры испарения (для металлов – 2500–3000°С)
• Удаление расплава струей технологического газа

Скорость перемещения луча контролируется сервоприводами с точностью 0,01 мм. Гальванометрические сканеры обеспечивают обработку до 2000 мм/с при работе с тонколистовыми заготовками.

Режущие головки оснащают системой автофокусировки с диапазоном 150–300 мм. Датчики поддерживают постоянное расстояние до поверхности с погрешностью ±0,1 мм независимо от рельефа детали.

Как устроен лазерный резак: основные компоненты и их функции

Источник излучения генерирует луч высокой интенсивности. Чаще применяют волоконные или CO2-устройства. Первые подходят для металлов, вторые – для неметаллических материалов.

Система охлаждения поддерживает стабильность температурного режима. Чиллеры с водяным контуром снижают перегрев активных элементов, предотвращая деформацию.

Оптическая головка фокусирует энергию в точку диаметром 0,1-0,3 мм. Линзы из цинка или селенида цинка выдерживают термические нагрузки до 5000 Вт.

Механизм перемещения обеспечивает точность позиционирования с погрешностью ±0,05 мм. Линейные приводы с сервомоторами работают на скоростях до 200 м/мин.

ЧПУ-контроллер управляет траекторией движения по заданному вектору. Современные модели поддерживают форматы DXF, DWG, AI без конвертации.

Вытяжная установка удаляет продукты горения и частицы материала. Производительность вентиляторов начинается от 300 м³/ч для бытовых модификаций.

Защитный кожух блокирует рассеянное излучение. Специализированное стекло с покрытием пропускает менее 0,1% светового потока.

Типы лазеров в станках: CO2, волоконные и твердотельные

Выбирая оборудование, учитывайте тип излучателя – от этого зависит точность, скорость и стоимость обработки. Разберём три основных варианта.

CO2-лазеры

• Мощность: от 25 Вт до 20 кВт.
• Длина волны: 10,6 мкм.
• Применение: раскрой неметаллов (акрил, дерево, текстиль), гравировка.
• Плюсы: низкая цена обработки, плавные кромки.
• Минусы: требует частого обслуживания, низкий КПД (10-15%).

Волоконные

• Мощность: 50 Вт – 6 кВт.
• Длина волны: 1,06 мкм.
• Применение: металлы (сталь, алюминий, медь) толщиной до 20 мм.
• Плюсы: срок службы 100 000 часов, КПД до 70%.
• Минусы: ограниченная фокусировка на тонких материалах.

Для сравнения: лазерная резка аппарат цена на волоконные модели в 1,5-2 раза выше, чем на CO2 с аналогичной мощностью.

Твердотельные

• Мощность: 1 – 500 Вт.
• Длина волны: 1,03-1,07 мкм.
• Применение: маркировка, сверхточная обработка (медицина, электроника).
• Плюсы: минимальный диаметр пятна (до 10 мкм).
• Минусы: высокая стоимость, малая глубина реза.

Для промышленного производства металлических деталей выбирайте волоконные излучатели. CO2 подойдёт для рекламных мастерских, твердотельные – для ювелиров и микроэлектроники.

Какие материалы можно резать на лазерном станке

Лазерные установки справляются с широким спектром заготовок, включая металлы, полимеры, древесину и композиты. Толщина и свойства материала определяют выбор мощности оборудования.

Металлы требуют волоконных или CO₂-источников с высокой мощностью. Для тонкой обработки кожи или бумаги подходят маломощные модели (30–50 Вт).

Поликарбонат и ПВХ не подходят – при нагреве выделяют токсичные газы. Стекло и керамика обрабатываются только специализированными установками с длиной волны 9,4 мкм.

Как выбрать мощность лазера для разных задач

Оптимальная мощность зависит от материала и толщины обработки. Чем плотнее и толще заготовка, тем выше требуется энергия излучателя.

Рекомендации по мощности для распространённых материалов

Тонкие плёнки, бумага, картон (до 1 мм): 30–60 Вт. Этого хватит для быстрой и чистой обработки без перегрева.

Акрил, фанера (3–5 мм): 80–100 Вт. Позволяет добиться ровных кромок без оплавления.

Металлы (сталь, алюминий до 2 мм): от 500 Вт. Для меди и латуни требуется на 20–30% больше энергии.

Критерии выбора

Скорость: Увеличение мощности сокращает время обработки. Например, излучатель на 150 Вт справится с 6-мм фанерой в 3 раза быстрее, чем 80-ваттный.

Качество кромки: Маломощные модели (до 50 Вт) оставляют меньше нагара на дереве, но не подходят для металлов.

Экономичность: Для гравировки или резки тонких материалов переплата за высокую мощность нецелесообразна.

Проверьте технические характеристики материала: производители часто указывают оптимальные параметры оборудования.

Почему точность резки зависит от системы управления

Контроль перемещения головки и мощность излучателя напрямую влияют на качество обработки материала. Погрешность менее 0,1 мм достигается только при согласованной работе контроллера, сервоприводов и датчиков обратной связи.

Ключевые компоненты, влияющие на точность

• Сервоприводы с энкодерами – поддерживают позиционирование с отклонением до 0,05 мм за счет мгновенной коррекции скорости.
• Алгоритмы интерполяции – снижают ступенчатость при движении по кривым (например, спиральные траектории обрабатываются плавнее при использовании 64-битных процессоров).
• Частота обновления данных – системы с показателем от 1 кГц сокращают задержки между командой и действием.

Методы улучшения характеристик

1. Использовать линейные направляющие вместо шариковых – уменьшает люфт на 40%.
2. Подключать внешние датчики температурной компенсации – нивелирует расширение металлических частей при нагреве.
3. Калибровать оборудование после обработки каждых 500 м² материала – предотвращает накопление погрешности.

Тестированием подтверждено: системы с двухконтурным управлением (позиция + скорость) дают на 18% меньше брака при сложных контурах по сравнению с стандартными решениями.

Как обслуживать лазерный станок для долгой работы

Ежедневно очищайте оптику. Пыль и загрязнения на линзах снижают мощность луча. Протирайте их безворсовой салфеткой и изопропиловым спиртом (концентрация 99%).

Регулярная проверка механических частей

Раз в неделю смазывайте направляющие линейные подшипники силиконовой смазкой. Проверяйте натяжение ремней: допустимый прогиб – не более 5 мм при нажатии с усилием 2 кг.

Контролируйте уровень охлаждающей жидкости. Водяные системы требуют замены дистиллированной воды каждые 3 месяца. Добавляйте ингибиторы коррозии (например, 5% Antifrogen N).

Настройка параметров излучателя

Раз в полгода проверяйте мощность генератора тестовым замером. Отклонение более 10% от номинала – повод для калибровки. Используйте пирометр для контроля температуры трубки (оптимально 18-22°C).

Меняйте фильтры вентиляции. Забитые угольные фильтры снижают эффективность дымоудаления. При активной эксплуатации замену проводят каждые 200-250 рабочих часов.

Видео:

Станок лазерной резки металла, производство изделий. Лазерная резка металлов и сплавов.