Лазерный станок по металлу: принцип действия, назначение и виды

Принцип действия лазерного станка

Лазерный станок — это устройство, которое обрабатывает поверхности различных материалов с помощью энергии высокотемпературного лазерного луча. С его помощью можно получить сложные по конфигурации детали из любого металла: нержавеющей, углеродистой или легированной стали, меди, латуни, титанового сплава.

Сама установка состоит из лазерных трубок, которые генерируют излучение. Луч направляется на определенную точку заготовки и, в зависимости от установленной программы, оставляет на ней гравировку или разрез.

Мощность лазера подбирается исходя из твердости обрабатываемого материала. Например, для резки листа малоуглеродистой стали толщиной 1мм хватит 100 Вт, а для титанового листа той же толщины — 600 Вт. Чем толще материал или чем выше требуемая скорость раскроя, тем больше должна быть мощность.

Главное преимущество лазерных станков — высокая скорость обработки. По этому показателю лазер выигрывает как у классической механической обработки, так и у более современных способов: электроэрозии и гидроабразивной резки. Например, скорость лазерной резки листа нержавеющей стали толщиной 1 мм достигает 30 м/мин (при мощности лазера 2 000 Вт), а гидроабразивной резки — всего 1,5 м/мин.

Конструкция лазерного станка

По конструкции лазерный станок похож на портальный фрезерный. Однако в отличие от фрезерной обработки лазерная — бесконтактная, — нагрузок от сил резания на несущую систему нет, поэтому станок базируется на сварной металлической, а не литой чугунной станине.

Независимо от типа, практически у всех станков лазерной резки в конструкции есть стол (кроме специальных моделей для обработки различного металлопрофиля), на котором размещают листовую заготовку. Размеры стола соответствуют стандартным размерам металлического листа с запасом 10мм. Например, для обработки металлических листов размером до 3000×1500мм подойдет станок с рабочим столом 3010×1510мм.

Если требуется повысить производительность, то в конструкцию станка можно встроить второй сменный стол. В этом случае один стол находится в рабочей позиции — там происходит обработка заготовки. А второй стол занимает позицию загрузки/выгрузки — в ней происходит снятие готовых деталей после резки и загрузка заготовки для последующей обработки. Столы на станках с ЧПУ меняются автоматически, на простых станках — при помощи оператора. В результате на снятие и установку деталей тратится меньше времени, производительность операции повышается.

Чтобы обеспечить движение формообразования, в станках лазерного раскроя есть разные приводные механизмы. Сейчас обычно встречается шарико-винтовая передача. Однако в последнее время в приводах подачи всё чаще используют линейные двигатели. Это увеличивает скорость движений, упрощает обслуживание приводных механизмов и повышает ресурс станка.

Еще станок лазерной резки оборудован световодом — он служит для транспортировки лазерного луча от лазерного генератора до режущей головки. Световод состоит из системы зеркал, герметичного канала и устройств, которые компенсируют длину луча.

Чтобы предотвратить перегрев зеркал, их оснащают жидкостной системой охлаждения. В свою очередь, в канале световода постоянно поддерживается избыточное давление воздуха. Это не дает пыли и другим взвешенным частицам, которые негативно влияют на качество луча и резки, попасть внутрь.

Наиболее распространенный вид управления у лазерных станков — это числовое программное управление (ЧПУ), которое позволяет повысить полезную загрузку оборудования и увеличить производительность обработки.

Виды лазерных станков пометаллу

По размеру устройства могут быть компактными настольными или на отдельной тумбе, а также габаритными промышленными. Например, для гаражной граверной мастерской подойдет компактный лазерный станок, который может нанести изображение на детали не только из металла, но и из дерева, пластика, картона (рис. 5). В среднем такое устройство занимает площадь не больше 50×50см.

А для металлообрабатывающего цеха, где выпускаются серийные детали, нужен лазерный станок портального типа с большим рабочим столом 8010×2510мм (рис. 6).

По возможности обрабатывать различные типы заготовок станки бывают трех видов:

1. 2D-станки

   2D-станки используют для обработки листовых заготовок. Оснащаются жестко закрепленной режущей головкой. У некоторых моделей есть дополнительные возможности: обработка трубной заготовки с применением зажимных приспособлений типа токарного патрона, нарезка резьбы и снятие фасок в предварительно вырезанных отверстиях.

2. 2D + 3D-станки

   2D + 3D-станки используют для обработки как листовых, так и объемных заготовок: штамповок, металлопрофиля, труб. В дополнение оснащаются вращающимся зажимным приспособлением для работы с трубными заготовками различного сечения. Главное отличие этих станков — подвижная в трех координатах режущая головка.

3. 3D-станки

   3D-станки относятся к узкоспециализированным и высокопроизводительным решениям для обработки различного металлопрофиля. Оснащаются автоматизированными погрузочными и разгрузочными устройствами: насыпными, конвейерными, подъемными. Режущая головка осуществляет перемещения в трех координатах.

Коротко о выборе лазерного станка

Выбирайте станок в зависимости от того, с каким металлом будете работать и какие детали выпускать:

• Чем выше мощность, тем более толстый и прочный металл можно резать и тем выше будет скорость раскроя.

• Для мастерской в гараже можно приобрести настольный лазерный станок. Для небольшого цеха подойдет промышленный станок с одинарным рабочим столом, для массового производства — с дополнительным сменным столом.

• Габариты рабочего стола должны соответствовать размерам металлических заготовок, которые вы будете раскраивать на детали.

• Для обработки листового металла нужен 2D-станок с жестко закрепленным режущим инструментом. Если планируете вырезать трехмерные детали, выбирайте 3D-станок, режущая голова которого двигается в трех координатах.