Лазерные станки с ЧПУ: виды, конструкция и главные преимущества

Лазерные станки с ЧПУ можно классифицировать по типу обрабатываемого материала, что позволяет более точно выбирать оборудование в зависимости от конкретных производственных задач. Далее будут рассмотрены главные виды лазерных станков с ЧПУ, их преимущества и особенности конструкции.

СО2-лазеры

Их используют для обработки пластика, ткани, фанеры, акрила, полипропилена и так далее. Их особенностью является генерация высокоточного лазерного луча, характеризующегося длиной волны 10600 нм.
Оптоволоконные лазеры
Предназначены для резки и гравировки металлов и их сплавов. Это оборудование характеризуются высокой производительностью и точностью обработки. Такое оборудование отличается высоким КПД и быстротой обработки заготовок. Данный вид оборудования используется для резки металла небольшой толщины.

Лазерные граверы

Используются для нанесения маркировки, гравировки и других мелких работ на различных поверхностях. Они востребованы в производстве благодаря своей точности и скорости работы. Они могут обрабатывать материалы, как металлические, так и неметаллические, и используются для:

• Нанесения логотипов.
• Гравировки серийных номеров.
• Маркировки дат выпуска и артикулов.
• Создания декоративных элементов и мелких деталей.

Конструкция лазерного станка с ЧПУ

1. Лазер

Это сердце лазерного станка. Лазеры идеально подходят для обработки неметаллических материалов, тогда как оптоволоконные и твердотельные лазеры лучше справляются с металлами.

2. Система излучения

Высокое качество этих узлов обеспечивает стабильную и надежную работу установки, поддерживая мощность излучения на оптимальном уровне. Даже после длительного использования лазерный луч остается точным и мощным, что позволяет поддерживать высокое качество резки и гравировки.

3. Оптическая система

В нее входят линзы и зеркала. В комплексе эти устройства направляют лазерный луч в точку резания. Линзы используются для фокусировки луча, что напрямую влияет на точность и качество резки и гравировки.

4. Система перемещения

Отвечает за точное позиционирование лазерной головы в рабочей области станка. Эта система включает в себя направляющие, шаговые двигатели или серво двигатели, и приводные механизмы. Шаговые двигатели обеспечивают высокую точность перемещения лазерной головы по осям X, Y и Z, что позволяет выполнять сложные и точные операции резки и гравировки.

Надежность и точность системы перемещения критичны для достижения высоких стандартов качества обработки. Современные ЧПУ установки оснащены системами, которые минимизируют вибрации и отклонения, обеспечивая стабильную и точную работу.

5. Электроника и система управления

Электронные элементы обеспечивают электропитание всех систем установки и управляют их работой. Система управления представляет собой компьютерную систему, которая контролирует все аспекты. Она принимает команды от оператора или внешних систем управления, обрабатывает их и управляет движением лазерной головы, параметрами лазерного излучения и другими функциями станка. Современные системы управления часто включают в себя программное обеспечение для проектирования и подготовки задач, что упрощает процесс создания и выполнения программ для резки и гравировки.
Установки с ЧПУ могут быть оснащены различными дополнительными опциями, которые расширяют их функциональность и повышают производительность.

Особенности выбора станка с числовым программным управлением

1. Мощность лазерного источника

Это один из главных факторов, определяющих возможности станка. Мощность лазера измеряется в ваттах и влияет на глубину и скорость резки, а также на возможность обработки различных материалов. Для резки тонких неметаллических материалов (пластик, ткань, дерево) достаточно мощности 30-100 Вт. Для работы с более толстыми материалами или металлами требуется более мощный лазер (от 100 Вт и выше). Оптоволоконные лазеры, используемые для резки металлов, часто имеют мощность в диапазоне от 500 до нескольких тысяч ватт.

2. Тип обрабатываемого материала

Этот критерий определяет выбор лазерного источника и конфигурацию станка. СО2 лазеры подходят для резки и гравировки неметаллических материалов, таких как пластик, дерево, ткань и стекло. Оптоволоконные и твердотельные лазеры используются для работы с металлами, такими как сталь, алюминий, медь и латунь. При выборе станка важно учитывать специфические характеристики материалов, которые планируется обрабатывать.

3. Размер и тип заготовок

Рабочее поле должно быть достаточно большим, чтобы размещать и обрабатывать заготовки нужного размера. Для крупных заготовок требуется станок с большим рабочим полем, в то время как для мелких деталей можно выбрать компактные модели. Кроме того, необходимо учитывать толщину материала, так как это влияет на мощность лазера и возможности станка.

4. Производительность

Она определяет скорость и эффективность обработки. Это зависит от мощности лазера, точности системы перемещения и качества оптической системы. Высокопроизводительные станки способны обрабатывать большее количество материалов за единицу времени, что особенно важно для массового производства. Также следует учитывать их возможность работы в различных режимах — от разовых задач до круглосуточной эксплуатации.

5. Дополнительные опции

Они расширяют функциональность и позволяют адаптировать его под конкретные задачи.

К таким опциям относятся:

• Поворотные оси.
• Системы обдува для удаления дыма и остатков материала.
• Автоматические системы фокусировки для поддержания оптимального фокуса светового луча.
• Дополнительные рабочие столы (линейные или сотовые) для увеличения эффективности обработки.

Преимущества оборудования с ЧПУ

Высокая точность и качество обработки

Луч позволяет осуществлять резку и гравировку с минимальными отклонениями и высокой повторяемостью. Это особенно важно для создания сложных и детализированных узоров, а также для серийного производства, где требуется идентичность каждой детали.

Минимальные потери материала

Лазерная резка отличается минимальными потерями материала. Тонкий и точный луч позволяет создавать узкие прорези и выполнять резку с минимальными отходами. Это особенно важно при работе с дорогими материалами, такими как металлы, дерево или пластик, где экономия материала может значительно снизить производственные затраты.

Отсутствие механического воздействия

Лазерная резка и гравировка осуществляются без механического воздействия на материал. Это исключает возможность деформации или повреждения обрабатываемой поверхности, что является существенным преимуществом при работе с тонкими, хрупкими или мягкими материалами. Отсутствие физического контакта также снижает износ инструментов и увеличивает срок службы оборудования.

Высокая скорость обработки

Установкии с ЧПУ обеспечивают высокую скорость обработки, что значительно сокращает время на производство деталей. Это особенно важно в условиях массового производства или при выполнении срочных заказов. Высокая скорость резки и гравировки достигается благодаря точному управлению лазерным лучом и быстрому перемещению рабочего стола.

Программируемость и автоматизация

Системы ЧПУ позволяют программировать и автоматизировать процесс резки и гравировки, что значительно упрощает работу оператора и повышает производительность. Программное обеспечение для этого оборудования позволяет создавать и загружать сложные проекты, автоматизировать повторяющиеся задачи и минимизировать вероятность ошибок.

Возможность работы с мелкими и сложными деталями

Они способны выполнять работу с мелкими и сложными деталями, что делает их незаменимыми для таких отраслей, как ювелирное дело, производство электроники и изготовление художественных изделий. Тонкий лазерный луч позволяет создавать мельчайшие детали с высокой точностью и четкостью.

Экономичность

Они являются экономичными в эксплуатации. Они требуют минимального обслуживания и расходных материалов, таких как газы или жидкости, используемые для создания лазерного луча. Современные модели станков также отличаются низким энергопотреблением, что снижает эксплуатационные расходы.

Безопасность

Современные станки с числовым программным управлением оборудованы системами безопасности, которые защищают оператора и окружающую среду от возможных вредных воздействий излучения от луча. Замкнутые рабочие камеры, системы фильтрации и вентиляции, а также различные датчики и предохранители обеспечивают безопасную работу оборудования.