Виды, отличия, назначение и ресурс лазерных трубок станков

Лазерные станки с ЧПУ произвели настоящую революцию в обрабатывающей промышленности. С появлением технологии бесконтактной обработки лазером, стала доступной работа с такими материалами как ткань, кожа, бумага — хотя раньше их станочная (а тем более автоматическая) обработка была крайне затруднена. В дополнение к этому, стоимость лазерных станков с ЧПУ постепенно снизилась настолько, что подобное оборудование могут приобрести даже для малых предприятий и частные мастерские. И это при том, что «бюджетные» модели лазерных станков лишь незначительно уступают в производительности, но обеспечивают столь же высокое качество обработки, что и промышленные «собратья».

Устройство оптической системы лазерного станка с ЧПУ

Для генерации лазерного излучения нужен источник — активная среда. В качестве таковой в большинстве недорогих моделей лазерных станков с ЧПУ используется газовая трубка — стеклянная колба, заполненная смесью СО2, азота и гелия. Газовые лазеры имеют стабильную характеристику излучения и отлично подходят для резки и гравировки различных материалов (и даже металлов — с некоторыми ограничениями). Кроме того, газовые лазеры отличаются высокой экономичностью работы.

При подаче высокого напряжения лазерная трубка генерирует монохромное излучение. Испускаемый луч через систему отражающих зеркал фокусируется при помощи специальной линзы на поверхности обрабатываемой заготовки. Лазерный излучатель закреплён на подвижном портале и способен совершать сложное пространственное движение над заготовкой. За позиционирование излучателя отвечает система ЧПУ — микроконтроллер генерирует управляющие импульсы-команды на движение портала в соответствие с заложенной в память программой. Таким образом, лазерный станок с ЧПУ способен выполнять сложную фигурную обработку — вплоть до создания 3D-изделий.

Конструкция лазерной трубки

Вне зависимости от конкретного производителя, все газовые лазерные трубки построены по единой конструктивной схеме. Они представляют собой полый вытянутый стеклянный цилиндр, длиной от 0,6 до 1,6 м. Один конец трубки запаян наглухо, а с другого через «первичную» линзу испускается генерируемое излучение. Внутренне пространство лазерной трубки заполнено газовой смесью — активной средой для генерации лазера. Подача напряжения к активной среде осуществляется с помощью специальных токопроводящих контактов.

Одним из наиболее существенных недостатков газовых лазеров является их повышенная теплоотдача при работе. Для отвода излишков тепла лазерная трубка снабжена жидкостной системой охлаждения. Охлаждающая вода подаётся в специальную полость трубки (двойные стеклянные стенки корпуса образуют своеобразную «рубашку» охлаждения) под действием внешнего насоса. Для подачи и слива воды трубка имеет специальные патрубки с обоих торцов.

Поскольку корпус лазерной трубки сделан из хрупкого стекла, необходимо соблюдать крайнюю осторожность при транспортировке, хранении и установки трубки на станок (особенно при подключении электропитания и шлангов системы охлаждения к торчащим из корпуса контактам и патрубкам).

Виды лазерных трубок

Ниже перечислены типы и производители лазерных трубок с активной газовой средой в порядке возрастания их стоимости и качества.

• Китайские изделия «no name» — стеклянные лазерные трубки очень низкого качества. Срок службы может составлять от 10 до 1500 часов (т. е. всего две рабочие недели).
• Китайские стеклянные трубки производства «Ченду» — отличаются от предыдущих лучшей вклейкой оптических линз и стабильностью работы. Имеют латунную рубашку охлаждения (обеспечивающую лучший теплоотвод). Ресурс составляет от 1500 до 3000 рабочих часов.
• Китайские трубки RECI — лишены охлаждения оптики, от предыдущих трубок отличаются укороченным корпусом большего диаметра (габаритные особенности следует учитывать при установке в конкретный станок). Очень чувствительны к температуре охлаждающей воды (в системе охлаждения лазерного станка рекомендуется использовать фреоновый чиллер). Высоковольтные контакты трубок RECI крепятся к специальным клеммам (а не припаиваются — как в трубках других производителей) и снабжены надёжной изоляцией, что значительно облегчает монтаж. В качестве номинальной мощности для трубок RECI обычно указывается не пиковая величина, а средний стабильный максимум. Таким образом, в сравнении с аналогами трубки RECI оказываются немного мощнее. Срок службы составляет до 10 тыс. часов (при строгом соблюдении условий эксплуатации, рекомендованных производителем). Среднее же значение ресурса, как правило, не превышает 5-7 тыс. часов.
• Ряд китайских производителей выпускает трубки, аналогичные RECI, но с увеличенной мощностью (за счёт многоконтурного газоразрядного канала).
• Китайские трубки «RF-tube» — аналогичны изделиям фирмы «SYNRAD», но отличаются меньшей ценой. Сопоставимы по качеству, но ресурс трубок «RF-tube» несколько ниже аналогов от «SYNRAD».
• За исключением последней марки, все лазерные трубки китайского производства рассчитаны на работы со «своим» высоковольтным блоком питания.

Лазерные трубки более известных брендов, как правило, имеют развёрнутое описание (с иллюстрациями и чертежами), поэтому найти информацию об их характеристиках и особенностях работы не составляет труда. Правда такие трубки обычно значительно дороже китайских аналогов — что не всегда сопутствует выигрышу в качестве.