Лазерный станок по металлу: принцип действия, назначение и виды

Лазерный станок пометаллу: принцип действия, назначение ивиды

Лазерные станки для раскроя и гравировки металла применяются в разных отраслях промышленности: металлургии, машино- и приборостроении. В зависимости от мощности они подходят и для единичного, и для серийного выпуска. Недорогие мини-станки могут использоваться даже в домашних условиях или в небольших частных мастерских. В статье разберемся, как работает оборудование, из каких частей состоит и какой станок лучше выбрать в зависимости от задач производства.

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 100Вт, а для титанового листа той же толщины — 600Вт. 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 1мм достигает 30м/мин (при мощности лазера 2 000 Вт), а гидроабразивной резки — всего 1,5м/мин.

Конструкция лазерного станка

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

Слева — станок лазерного раскроя на сварной станине, справа — фрезерный станок портального типа на литой станине

Независимо от типа, практически у всех станков лазерной резки, кроме специальных моделей для обработки различного металлопрофиля, в конструкции есть стол, 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.

Лазерный станок со сменным столом

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.

Луч через систему зеркал направляется в линзу и фокусируется на поверхности заготовки

Чтобы предотвратить перегрев зеркал, их оснащают жидкостной системой охлаждения. 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.

Типовая конструкция лазерного станка

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

Виды лазерных станков пометаллу

По размеру устройства могут быть небольшими настольными или габаритными промышленными. Например, для гаражной граверной мастерской подойдет настольный лазерный станок, который может нанести изображение на детали не только из металла, но и из дерева, пластика, картона. В среднем такое устройство занимает площадь не больше 50×50см.

Настольный гравировально-лазерный станок

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

Промышленный станок лазерной резки

По возможности обрабатывать различные типы заготовок станки бывают трех видов:

• 2D-станки — 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.
• 2D + 3D-станки — 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.
• 3D-станки — узкоспециализированные высокопроизводительные решения для обработки различного металлопрофиля. Оснащаются автоматизированными погрузочными и разгрузочными устройствами: насыпными, конвейерными, подъемными. Режущая головка — подвижная 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.