Лазерные станки с активной газовой средой – преимущества и недостатки СО2-лазеров

Компактные, недорогие лазерные станки с ЧПУ произвели настоящую революцию в области обработки. Совсем недавно основным способом производства изделий являлась контактная механическая обработка (резанием, ковкой, штамповкой и т.п.).

Однако технология обработки лазером имеет ряд существенных преимуществ:

• высокое качество и тонкость шва;
• высокая производительность;
• полное отсутствие твёрдых отходов;
• очень низкие шумы и вибрации;
• отсутствие сил резания (а равно – необходимости закреплять заготовку);
• чрезвычайно широкий спектр обрабатываемых материалов (включая тонкие и непрочные – бумагу, кожу, ткань);
• низкие затраты энергии;
• малый расход материала заготовок, отсутствие брака.

Кроме того, лазерные станки с ЧПУ весьма универсальны. Управляющие программы, построенные на базе обычных графических эскизов, дают возможность создавать весьма сложные программы на обработку. А возможности лазерного станка (даже базовые модели имеют три степени свободы движения «инструмента»-лазера) позволяют превращать заготовку в изделие, на 100% соответствующее своей виртуальной модели.

Преимуществом использования лазерного станка (особенно ценным для малых предприятий) является низкая себестоимость производства изделий. Во многом это связано с особенностями конструкции лазерной системы и типом применяемого лазера.

Устройство оптической системы

Лазерный станок с ЧПУ представляет собой монолитный несущий корпус с многочисленными отсеками для механических, электрических, оптических и электронных систем (включая процессор ЧПУ). Обрабатываемая заготовка размещается на рабочем столе – специальной ячеистой платформе, расположенной в самом большом отсеке корпуса («рабочем отсеке»). Рабочий отсек также содержит инструментальный портал, несущий головку лазерного излучателя. Портал представляет собой несколько подвижных зеркал, перемещающихся на подшипниках под действием исполнительных элементов – шаговых электродвигателей. Команды-импульсы на электродвигатели подаёт процессор ЧПУ – в соответствии с кодами управляющей программы (модифицированного графического эскиза готового изделия).

Таким образом, головка лазерного излучателя перемещается над заготовкой и последовательно «выжигает» лазером требуемый контур – в соответствие с маршрутом обработки. Лазерный луч генерируется специальной трубкой – и затем с помощью подвижных зеркал направляется к излучателю (как описано выше). Лазерная трубка представляет собой пустотелый стеклянный цилиндр, внутри которого запаяна активная среда.

Большинство недорогих моделей лазерных станков с ЧПУ комплектуются так называемыми «газовыми» лазерами. То есть активной средой для генерации излучения в таких станках служит газовая смесь из СО2 и азота (с небольшой примесью гелия). При подаче внешнего напряжения (за это отвечает специальный трансформатор), газовая среда инициирует выброс когерентных фотонов определённой длины волны, которые и являются «кирпичиками» лазерного луча. Благодаря физическим особенностям процесса, лазерный луч отличается высокой энергонасыщенностью (достаточной для испарения материала в области обработки) и малым углом расхождения (т.е. «остротой» луча). Именно эти особенности определяют высокое качество обработки изделий (малую толщину реза, отсутствие отходов – кроме газообразных – и т.д.).

Газовые лазеры сравнительно дёшевы, отличаются высокой стабильностью излучения и низкими энергозатратами. Лазерные трубки отличаются по мощности (от 40 Вт до 200 Вт и более) и размерам – чем выше мощность, тем большая длинна трубки. Лазерные трубки имеют сравнительно низкий ресурс (порядка 10-15 тыс. часов работы на номинальной мощности) и относятся к расходным материалам. Однако их низкая стоимость и простота установки позволяют с лёгкостью производить периодическую замену – даже начинающему пользователю.

Преимущества и недостатки СО2-лазеров

Для обычного пользователя технические особенности газовых лазеров мало о чём говорят. Однако из них вытекают те преимущества или недостатки работы, которые влияют на качество и производительность выпуска изделий. А вот это уже напрямую касается пользователя, ибо влияет на прибыль предприятия.

Итак, преимуществами газового лазера является:

• отличное качество обработки;
• низкие энергозатраты;
• простота конструкции – лёгкий монтаж и обслуживание оптической системы;
• взаимозаменяемость лазерных трубок (возможность «апгрейда» станка по мощности);
• широкий диапазон режимов излучения – возможность качественной обработки различных материалов.

В то же время, СО2-лазер имеет следующие недостатки:

• сравнительно невысокий ресурс лазерной трубки (гораздо ниже ресурса самого станка);
• хрупкая конструкция лазерной трубки – возможны проблемы при переноске и монтаже;
• повышенное тепловыделение – невозможность работы лазерной трубки без надёжного охлаждения;
• сильная зависимость ресурса от температуры охлаждающей жидкости (необходим её тщательный контроль, что затрудняет процесс эксплуатации станка);
• нестабильность работы при низкой мощности (ниже 15-20% от максимума);
• необходимость замены питающего трансформатора вместе с лазерной трубкой (они должны соответствовать друг другу по мощности);
• зависимость толщины обрабатываемых заготовок от мощностной характеристики лазерной трубки.

Немаловажная особенность СО2-лазеров – ограниченная способность работать с металлом (возможна гравировка поверхности, но сквозная резка сколь-нибудь толстых заготовок – это прерогатива твердотельных лазеров). Однако данная особенность не является недостатком СО2-лазеров, а скорее определяет их нишу работы с неметаллами.

Оцените информацию
Средняя оценка : 5.0
Голосов : 3
5 3

Большой выбор лазерных станков в нашем интернет-магазине

WATTSAN micro 0203
60 000 RUB
WATTSAN 0503
172 000 RUB
WATTSAN 6090 LT
291 000 RUB
RABBIT 6090 SGC
513 000 RUB
RABBIT 1290 SC
404 000 RUB
WATTSAN 1610 ST
424 000 RUB
RABBIT 1690 SG
580 000 RUB
RABBIT FB 1626
1 185 000 RUB
Смотреть все
Яндекс.Метрика