Лазерная резка

Сегодня лазерная резка стремительно набирает популярность как в промышленности, так и в частном секторе экономики, отодвигая на второй план традиционные технологии.

Главные преимущества лазерной резки.

Универсальность. Данная технология идеально подходит для резки металла, дерева, фанеры, оргстекла, ламината, оргалита, ABS, ПЭТ, поликарбоната, полистерола, пенополистерола и т.д. Применима как для резки и раскроя, так и для нанесения гравировки или маркировки. Универсальность лазерной резки позволяет использовать эту технологию для промышленных нужд, изготовления трафаретов, сувенирной и рекламной продукции, элементов декора, изделий по индивидуальным образцам и чертежам;

Качество. Лазерная резка обеспечивает лучшее качество поверхности реза без заусенцев, поэтому дальнейшая механическая обработка не требуется;

Скорость. Станок лазерной резки быстро настраивается под необходимое изделие и процедуру и отличается более высокой производительностью по сравнению с иными типами аналогичных установок;

Стабильность и точность. Луч лазера обладает высокой стабильностью характеристик на всей площади обрабатываемого материала, обеспечивая сверхбыструю обработку с отличным качеством реза во всех точках листа и высокую точность резания; Лазерная резка идеально подходит для раскроя заготовок по сложному криволинейному контуру; 

Отсутствие механического воздействия. Лазерная резка подходит для обработки нежестких и легкодеформируемых материалов. Таким образом, использование лазерной резки – это прежде всего снижение затрат за счет высокой скорости обработки деталей, отсутствия необходимости механической постобработки и непревзойденного качества и точности резания.

Комплектующие для лазера CO2.

Блоки питания лазерной трубки (блоки розжига). Системы лазерной гравировки/резки обязательно должны быть оборудованы блоком розжига лазерной трубки CO2 соответствующей мощности. Блоки питания лазеров – важная деталь, от которой зависит работоспособность лазерного станка. Как и любые элетротехнические изделия, они рано или поздно теряют мощность, изнашиваются, перегорают и поэтому периодически их рекомендуется менять. Кроме того, не стоит забывать, что блоки питания лазеров различаются по мощности: если блок окажется слишком слабым, лазерная трубка попросту не включится.

Лазерная трубка. Лазерная трубка - основной расходный элемент лазерных станков для резки и гравировки. Частота, с которой Вам придется заменять лазерную трубку на своем станке, зависит от многих факторов. Но если отбросить такие моменты, как необходимость поддерживать лазерную трубку в диапазоне температур 20-25 градусов Цельсия и при нормальном атмосферном давлении, то остается два главных фактора - мощность, при которой происходит резка, и срок эксплуатации. Заявленный производителем срок службы трубы в эксплуатации составляет порядка 3000 часов. 

Таким образом, несложно подсчитать, что при работе в одну смену, лазерная трубка проработает около года. Разумеется, при наличии достаточного охлаждения, возможности "отдохнуть" и с учетом того, что лазерная резка оргстекла, пластика или дерева осуществляется в диапазоне мощностей 60-80% от номинальной.

Линзы. Линзы и зеркала являются важной частью лазерного станка, ведь без тщательно отъюстированного и сфокусированного лазерного пучка процесс резки/гравировки либо невозможен вообще, либо результат зачастую оказывается плачевным. В силу различных причин, а это чаще всего несвоевременная или недостаточно аккуратная их чистка, линзы для лазера и зеркала для лазера выходят из строя - рабочий процесс моментально останавливается и требуется замена оптических элементов.

Наиболее популярными в маломощных лазерных станках являются селенидовые типы линз ZnSe (селенид цинка). Основное преимущество при работе с данным типом линз -любые загрязнения или повреждения, полученные в процессе работы, на них выглядят гораздо заметнее, что бывает полезно для быстрого определения причины снижения мощности.

Зеркала, устанавливаемые на лазерные станки с излучателями малой мощности, для их "суммирования" бывают двух видов: Si (кремниевые) и Mo (молибденовые). С ними тоже все просто: кремниевые зеркала для лазерных граверов золотистые, а молибденовые зеркала - серебристые. Рекомендуется использовать именно молибденовые зеркала, т.к. они более прочные и стойкие к истиранию, по причине различной технологии изготовления (молибденовые - это просто полированный молибден, а кремниевые - это подложка из кремния с нанесением золота), а значит переживут большее количество циклов очистки. Разница в коэффициенте отражения у них ~1% (>98% против >99%) в пользу Si, но при мощностях, на которых работает лазер, даже 3% (после прохода 3 зеркал) потерь - это несущественный показатель. Кроме того, царапается Si зеркало существенно быстрее, а значит и отражать будет все хуже и хуже.

Система охлаждения. Чиллер для лазерного станка является необходимым устройством при эксплуатации СО2 лазеров. Лазерная трубка нуждается в постоянном охлаждении посредством циркуляции воды. Многие используют для этой цели обычные аквариумные насосы и, зачастую, их мощности хватает, особенно при низкой рабочей мощности трубки. Но если лазер работает при высокой мощности, и в условиях повышенной температуры окружающей среды необходимо вводить систему охлаждения. Трубка должна работать при температуре +20...+22 и отклонения, особенно в большую сторону, чреваты более быстрым выходом излучателя из строя.

Защитные очки. Требуются защитные очки от излучения длины волн 10600нм.

Особенности устройства механической части станка.

Координатный стол. Координатный стол лазерного станка предназначен для точного позиционирования фокусирующего элемента относительно изделия. Точность контуров, скоростные показатели при гравировке и контурной обработке, качество изделий зависят, в первую очередь, от этого элемента конструкции. Несущую функцию выполняет станина или корпус станка. К ней предъявляются требования жёсткости и точности геометрии. Для точного и плавного перемещения подвижных элементов, на станину установлены направляющие. От их качества зависит долговечность лазерно-гравировального станка и нагрузка на приводящую часть конструкции. В качестве привода, передающего усилие с моторов на подвижные части, могут выступать как зубчатые ремни, так и шарико-винтовые пары.

Летающая оптика. Для того, чтобы лазерное излучение попало точно в нужное место на материале, на подвижных частях координатного стола лазерно-гравировального станка установлена система зеркал. Луч, покидая лазерную трубку, встречает на своём пути первое, неподвижное, зеркало, после чего отражается и меняет траекторию. (см. рис. 2)

Для того, чтобы энергия луча не рассеялась зеркало изготовлено из специального материала и отполировано с высокой точностью, либо покрыто составом, уменьшающим рассеяние. После того, как первое, неподвижное, зеркало отразило луч, он попадает на второе зеркало, которое подвижно и отразив луч, снова меняет его траекторию под прямым углом, направляя лазерный луч к третьему зеркалу, которое, в свою очередь отражает луч в фокусирующий элемент – линзу. Надо заметить, что в зависимости от мощности излучающего элемента диаметр луча на выходе из него может достигать десяти миллиметров. Линза фокусирует энергию луча в пятно диаметром всего в две десятые миллиметра. Вся энергия, излученная лазерной трубкой, оказывается в этой небольшой точке.

Типовая схема оптического тракта лазерного гравера.

Цифрами обозначены:

1- лазерный излучатель, 2- первое неподвижное зеркало, 3 - второе зеркало, 4 - третье зеркало "летающей оптики", 5- тубус с фокусирующей линзой, 6 - обрабатываемый материал, 7 - рабочий стол

Линзы отражения закреплены на первой, второй стойке и лазерной головке. Лазерный луч формируется в лазерной трубке, отражается от неподвижно стоящей отражающей линзы, затем от линзы, движущейся по оси Y и попадает в линзу, находящуюся в лазерной головке. Отражаясь от нее, луч лазера проходит через фокусирующую линзу и попадает на материал.

При воздействии луча лазера на материал происходит плавление или испарение материала. Фокусирующая линза может иметь различное фокусное расстояние. Для того, чтобы получить максимальную мощность от лазерной трубки, лазерный луч должен проходить через центры отражающих зеркал и попадать точно в центр фокусирующей линзы. Это основной принцип настройки оптической системы лазерной машины.

Оптическая система лазерного оборудования боится грязи. Для долгой и надежной работы лазерной машины необходимо перед каждой рабочей сменой протирать линзы специальным раствором.

Отражатели закреплены тремя винтами с пружинами. Монтаж проводить аккуратно, не касаясь поверхностей линз. Фокусная линза установлена внутри лазерной головки с помощью кольца и резиновой прокладки. Для ее установки необходимо снять лазерную головку. Аккуратно вставить линзу, не трогая ее поверхность и не царапая, потом резиновую прокладку и закрепить с помощью кольца. При установке линзу необходимо положить выпуклой стороной вниз. Отражающие линзы настраиваются с помощью трех болтов, расположенных сзади. Отражающая и фокусирующая линзы в лазерной головке не нуждаются в настройке.