Очистка зеркал и линз лазерных станков с ЧПУ

Лазерные станки с ЧПУ обладают высокими показателями скорости и точности обработки. Однако для поддержания характеристик оборудования на должном уровне, все системы станка должны исправно работать. Достичь этого невозможно без периодического обслуживания и очистки узлов лазерного станка с ЧПУ.

Обслуживание лазерного станка следует проводить очень ответственно, чтобы вместо улучшения не «приговорить» какие-либо компоненты. Прежде всего, это относится к оптической системе — одному из самых ответственных узлов станка.

Устройство оптической системы

Суть обработки заготовок лазером сводится к тому, что головка излучателя должна перемещаться над обрабатываемой заготовкой, шаг за шагом «снимая» слои материала и придавая заготовке форму будущего изделия. Маршрут движения излучателя задаётся программно — в виде файла, построенного на базе графического эскиза (точнее полноценной 3D-модели) готового изделия. Контроллер ЧПУ считывает коды файла управляющей программы и формирует импульсы для исполнительных элементов — электродвигателей инструментального портала. Электродвигатели через ременную передачу приводят в движение зеркала инструментального портала, скользящие в специальных подшипниковых узлах. Благодаря перемещению зеркал, головка излучателя имеет возможность совершать пространственное движение над заготовкой, воплощая сложный маршрут обработки (вплоть до производства 3D-изделий).

Для того чтобы даже при сложном движении инструментального портала лазерный луч от источника до поверхности заготовки не прерывался, его «связывает» система наклонных зеркал. В качестве источника когерентного излучения применяется специальная трубка с активной средой (например, твёрдым кристаллом, или смесью газов). Под действием внешнего напряжения активная среда генерирует лазер, который излучается с одного конца трубки.

По конструктивным соображениям лазерная трубка установлена горизонтально, в задней части станка. На небольшом расстоянии от излучающего конца трубки расположено первое зеркало (установлено неподвижно и наклонено в вертикальной плоскости под 45 град.). Оно поворачивает лазер под прямым углом и посылает луч на второе зеркало — подвижное. Второе зеркало может перемещаться вдоль всей глубины рабочего отсека станка (по координате Y). Расположенное также под 45 град., второе зеркало «передаёт» луч на третье зеркало, которое также перемещается вдоль всей координаты Y, синхронно со вторым. Но к тому же способно приближаться/удаляться от второго зеркала — т. е. совершать независимое движение по координате Х — вдоль всей ширины рабочего отсека станка.

Третье зеркало отклоняет лазерный луч вниз — по направлению к поверхности обрабатываемой заготовки (установленной на рабочем столе станка). По оси третьего зеркала расположена головка лазерного излучателя. Она также способна перемещаться вверх/вниз относительно зеркала (по координате Z) и вместе с инструментальным порталом — по координатам Х и Y. Таким образом, подвижная система зеркал даёт возможность излучателю совершать трёхмерное перемещение над заготовкой. Излучатель содержит линзу, которая фокусирует лазерный луч, формируя «пятно» нужного размера на поверхности заготовки.

Величина «пятна» лазера обычно не превышает 0,1-0,3 мм в диаметре. Именно такой малый размер лазерной «иглы» позволяет вести аккуратную обработку с образованием тончайших швов. Понятно, что размер «пятна» играет решающую роль в достижении требуемого качества обработки. А вместе с тем, лазерный луч, за счёт нескольких отражений в зеркалах, вполне может получить искажения, что отразится на качестве формирования «пятна». Для профилактики оптическая система станка должна периодически настраиваться, а зеркала и линзы — очищаться. При этом важно соблюдать правильный алгоритм, чтобы не внести дополнительную погрешность в геометрию хода лучей.

Алгоритм очистки линз и зеркал

Начинать очистку следует с фокусирующей линзы. Для этого потребуется специальная жидкость, безворсовые салфетки и ключ-шестигранник на 3 мм. Первым делом клавишами управления следует дать команду на перемещение лазерной головки из крайней позиции в любую удобную посреди рабочей области. После этого для безопасности следует отключить питание лазера. Затем необходимо отсоединить воздушный шланг обдува линзы (в зависимости от модели станка он может откручиваться, либо сниматься).

Фокусирующая линза установлена в конусе головки излучателя. Для доступа к ней необходимо открутить нижнюю часть конуса (по часовой стрелке). Затем следует очень аккуратно открутить ещё одну гайку (против часовой стрелки), непосредственно фиксирующую лизну в конусе. Вынув линзу, необходимо с двух сторон очистить её поверхность при помощи специальных безворсовых салфеток и чистящей жидкости. Держать линзу следует только за края — чтоб не внести дополнительных загрязнений и не поцарапать тонкое покрытие оптики.

После очистки, лизну необходимо установить обратно в снятую нижнюю часть конуса излучателя (выпуклой стороной вверх) и аккуратно прижать гайкой (закручивая по часовой стрелке), но пока не собирать сам излучатель.

Следующий этап — очистка зеркал. Начать проще всего со второго (бокового) зеркала инструментального портала. Ключом-шестигранником следует открутить винты крепления кожуха зеркала и снять его. Поверхность зеркала (на нём может быть заметен сильный нагар) очищается аналогично линзе — безворсовыми салфетками и специальной чистящей жидкостью для оптики. Во время очистки не следует сильно давить на поверхность зеркала — чтобы не сдвинуть его и не сбить настройку геометрии оптической системы. По завершению процедуры на зеркало возвращается защитный кожух и фиксируется винтами.

Первое зеркало (в непосредственной близи от лазерной трубки — в заднем отсеке лазерного станка) очищается аналогично: откручивается кожух и безворсовой салфеткой, смоченной в специальной жидкости, протирается поверхность зеркала. По окончании кожух возвращается на место и затягивается фиксирующими винтами.

Очистка зеркала над лазерной головкой

Очистка 3-го зеркала, установленного непосредственно над лазерной головкой, может представлять определённые трудности. Все операции следует проводить аккуратно, чтобы не нарушить крепление лазерного излучателя. Прежде всего, необходимо открутить (против часовой стрелки) и снять верхний кожух, закрывающий 3-е зеркало. Чтобы легче достать зеркало можно воспользоваться двусторонним скотчем, наклеив его на тыльную поверхность защитного кожуха и вновь легонько закрутив его. Тогда после откручивания кожух снимется вместе с зеркалом.

Очистка 3-го зеркала выполняется аналогично — с помощью безворсовых салфеток и специальной жидкости. После очистки следует также аккуратно завернуть зеркало вместе с защитным кожухом по часовой стрелке (оставленный кусочек двустороннего скотча поможет легче выкручивать линзу при следующем обслуживании). Особенных усилий при затяжке прилагать тоже не стоит, чтобы в дальнейшем проще было откручивать кожух.

Последним этапом будет возвращение на место конуса с лазерной линзой — его следует накрутить против часовой стрелки на основной корпус излучателя. А следом вернуть на место воздуховод системы обдува линзы.