что такое лазерный станок
Лазерный станок: что это, принцип работы, виды
Что это такое
Лазерный станок — оборудование, на котором осуществляется лазерная резка (перейти к услуге) или гравировка. Станок режет концентрированным стабильным лучом высокой температуры, который падает на обрабатываемую область и либо снимает с неё верхний слой, либо прорезает насквозь, отделяя одну часть заготовки от другой. По принципу работы схож с фрезерным станком с ЧПУ.
В результате работы лазерного станка обрадуется лазерный луч — режущий инструмент. Он генерируется под воздействием внешнего энергетического фактора: оптического, электрического, химического, в зависимости от конфигурации. Сфокусированный луч обладает достаточным количеством энергии, чтобы взрезать материал заготовки: расплавить его, воспламенить или даже испарить.
Обработка лазером мало отличается от механической обработки, за исключением того, что отходы — стружка и пыль — не разлетаются, как в случае с обычной резкой, а испаряются, фактически исчезают. Мощность лазерной резки можно изменять, чтобы изменять степень воздействия на поверхность. Это даёт возможность гравировать, наносить узоры, полировать, а также обрабатывать материалы, которые невозможно обработать при помощи фрезы: резину, картон и бумагу, полиэтилен.
Виды лазерных станков
Лазеры классифицируются по-разному, например, различают газовые, полупроводниковые и твердотельные по виду активной среды, бывают импульсные и с постоянной мощностью по виду энергии накачки, лазеры могут быть разными по размеру, по сфере эксплуатации и т. д. Однако это лазеры; если говорить о лазерно-гравировальных станках, то практически все из них имеют приблизительно одинаковое устройство.
В стандартном своём исполнении лазерный станок с ЧПУ имеет корпус и рабочий стол, под которым располагается подвижный инструментальный портал с головкой излучателя. Процессор ЧПУ управляет как перемещениями, так и мощностью излучения в зависимости от требований технического задания. Охлаждается система, как правило, при помощи подаваемой в специальные магистрали воды.
Главное разделение лазерных станков осуществляется по принципу формирования и транспортировки лазерного луча:
Отдельная классификация — по габаритам: например, существуют сравнительно компактные настольные лазерные станки-гравёры, которые можно установить дома или в офисе, а есть промышленные напольные модели размерами до полутора-двух метров. И наконец, существуют лазерные маркеры с малой рабочей мощностью, но микрокомпьютером в наличии, который позволяет программировать большую часть работы.
Преимущества лазерной резки
Лазерные станки — сложное оборудование, но при правильной настройке и грамотном использовании они дают отличный результат:
Также современные лазерные станки автоматизированы, то есть, риск человеческой ошибки крайне невелик.
Для некоторых изделий лучше выбрать механическую резку, для некоторых — плазменную (перейти к услугам), однако лазерная обладает преимуществами и идеально подойдёт для некоторых материалов.
Видео
Ermaksan Fibermak Momentum Gen-2 — волоконный лазерный станок
Лазерная резка листового металла
Увидели незнакомый термин? Посмотрите его значение в словаре.
Возможности лазерного ЧПУ станка
ЧПУ лазерный станок – это отличный выбор для тех, кто хочет изготовить сувениры, рекламную продукцию, мебель и другие вещи.
ЧПУ лазерный станок – это отличный выбор для тех, кто хочет изготовить сувениры, рекламную продукцию, мебель и другие вещи. Автоматизация резки позволит Вам выполнить различные операции с большой точностью и за небольшой период времени.
Материалы для обработки
С помощью лазерных аппаратов с числовым программным управлением можно обрабатывать такие материалы: акрил, полиэстер, двухслойный пластик, фанеру, шпон, дерево, картон и бумагу, кожу, камень, стекло, зеркало и др.
А с помощью бесконтактной технологии также возможна обработка достаточно тонких материалов (бумаги, кожи и прочего) – это материалы, работу с которыми еще недавно было довольно сложно автоматизировать.
Принцип работы
На сегодняшний день цены на лазерное оборудование приемлемые, а поэтому оно набирает популярность и используется не только в крупном, но и в мелком бизнесе. Даже самые бюджетные модели станков с ЧПУ отличаются хорошей продуктивностью и качеством работы.
Давайте рассмотрим конструкцию станка:
Двигается исполнительный инструмент с помощью шагового электромотора, который управляется программой и устройством с числовым программным управлением. Это же ЧПУ отвечает за управление лазером и другими исполнительными механизмами.
Элементы оптического узла лазерного аппарата: лазерная трубка, головка излучатель, зеркала-отражатели, механизм фокусировки, линза фокусировки.
Возможности оборудования
Лазерный луч, который является основным рабочим инструментом данного оборудования, имеет высокую мощность (до 10 000 000 Вт/кв. см, толщина зоны воздействия 0,1 мм). Такие характеристики позволяют обрабатывать материалы различной толщины.
Также с помощью лазерной технологии можно получить детали сложной конструкции и различных размеров.
Рассмотрим конкретнее возможности лазерных ЧПУ машин:
Есть два варианта резки: сквозная и несквозная. Вторая отлично подходит для декоративной продукции: лазером снимается верхний слой пластика, таким образом на втором слое формируется рисунок. Такая ювелирная работа под силу лишь станкам ЧПУ лазерным.
Лазерный станок с ЧПУ. Основные понятия
Лазерный станок с ЧПУ имеет различные применения в отрасли нашего времени. Несмотря на то, что он очень дорогой, сегодня лазерная резка широко используется для производства от небольших бытовых изделий (в качестве рекламных материалов) до специализированных материалов. Есть много предметов, которые изготавливаются с помощью лазерной резки или гравировки, но лишь немногие знают, как они были изготовлены.
История оборудования для лазерной резки начинается с 1965 году, когда машина, разработанная американской компанией Western Electric Engineering Research Center, впервые использовалась для сверления алмазных штампов. Пару лет спустя они начали резать металлы с помощью лазерных струй кислорода, а затем этот метод был использован для резки титана. Эффективность лазерной резки побудила инженеров адаптировать CO2-лазеры для резки неметаллических материалов. Сегодня уже существуют специальные станки для лазерной резки для определенных применений в широком спектре моделей и марок.
Чтобы понять, как работает лазерный станок, сначала необходимо определить, что такое лазер.
Лазер обычно находится на задней части режущих машин и излучает луч света в направлении ряда зеркал, которые отвечают за отражение луча к лазерной головке, где свет будет направлен вниз. Прежде чем свет покидает машину, он проходит через активную среду, которая отвечает за усиление луча. В машинах на CO2 углекислый газ является средой, которая выполняет эту задачу, в то время как в другом оборудовании для усиления светового пучка используется (Nd YAG). Материалы, из которых изготовлено это оборудование, могут различаться, и хотя самые лучшие зеркала и линзы, которыми они могут быть оснащены, – это алмаз и золото, из-за высокой стоимости этих материалов они редко используются. Вместо этого используются кремниевые зеркала и линзы из цинка или германия и селена, которые столь же прочны и эффективны, как золото и алмаз.
Станок для лазерной резки позволяет создавать сложные конструкции, достигая высокой точности, потому что лазер способен перемещаться по любой траектории с высокой скоростью. Кроме того, в зависимости от мощности резки, можно резать различные материалы средней плотности. Это оборудование в настоящее время имеет автоматизированную работу благодаря ЧПУ (числовое управление с помощью компьютера), которое позволяет, помимо поддержания постоянного расстояния между поверхностью материала и излучателем света, программировать команды, которые управляют скоростью и конструкцией, которой следует следовать в соответствии с потребностями каждого среза и материала.
Для резки материалов лазер концентрирует луч света в точке, которая испаряется под действием тепловой энергии. Поэтому некоторые люди считают, что использование станка такого типа может повредить материалы нагревом, однако благодаря своей точности тепло направляется только в ту точку, которую необходимо резать с высокой скоростью, поэтому нет риска повреждения изделия, если оборудование используется правильно.
Лазерная резка становиться все боле доступной и постепенно начинает вытеснять фрезерные станки с ЧПУ.
Понравилась статья пишите в комментарии или на форум. Подписывайтесь на мой канал на Youtube и вступайте в группы в Вконтакте и Facebook.
Понравилась статья? Поделитесь ею с друзьями:
Лазерный станок или очередной виток в хобби.
Доброго времени суток всем Вам Уважаемые читатели.
Будет ОЧЕНЬ много текста! )))
Вступление:
Честно говоря эта запись должна была появится совсем не скоро, ибо не до нее особо было. Но сегодня прокомментировав в посте одного из наших единомышленников Cerberus31 получил огромное количество просьб показать работы и рассказать про то что это вообще за штука лазер и с чем ее есть. После просьбы десятой драйв посчитал что я спамер, и пришлось просить людей чтоб они сами писали в ЛС, т.к. иначе фото не отсылались просто. И т.к. количество заинтересовавшихся росло в геометрической прогрессии, решил написать не откладывая в долгий ящик и разложить все по полочкам, кому это интересно. А потому взял джентльменский набор и засел за клавиатуру! ))
А вот что из этого вышло, судить Вам. Надеюсь смогу раскрыть тему полностью!
Глава 1 или просто начало
Скажу честно, к новому витку в своих увлечениях я шел долго! Где-то примерно с год. Т.к. во-первых душила жаба, во-вторых убеждал себя в нужности, в-третьих изучал матчасть так сказать.
А начиналось все с того, что с детства люблю делать что-то своими руками. Выжигать, пилить, строгать (все видели мою консоль 😉 ) и в том же духе. Хотелось чего-то нового. И вот как-то наткнулся случайно я на такую штуку как лазерный гравер. Стало интересно и я начал изучать все вопросы выбора, обслуживания, работы и так далее. Сложнее всего было объяснить самому себе зачем, т.к. еще даже до скачка евро стоило это не дешево. Следующий вопрос был где это все разместить, ибо станок совсем не маленький, а с местом у меня проблемы. Все таки однушка. Просмотрев разные варианты я пришел к выводу, что надо все таки брать с заделом на будущее и не жадничать, для себя же, а потому выбрал конкретную модель (ниже я расскажу как и почему) и поехал в демонстрационный зал компании, которая их продавала, чтоб посмотреть в живую на это чудо и как оно работает, после чего принять решение. Ну, а дальше классика! Пришел-увидел … И КУПИЛ! )))
И так у меня дома появился новый помощник в творчестве — Raylogic 304-mini.
Габариты 800Х650Х400, весом в 40кг.
Глава 2 или что это такое и почему я именно ОНО выбрал
И так, начну с того, что же из себя представляет сам станок (для к тех кто вообще не в курсе, но интересно).
Лазерный гравер, это конструктив, который содержит в себе достаточно простые для понимания элементы и только по-началу кажется сложным, а когда начинаешь с ним работать то предельно понятным.
Состоит он из следующих элементов:
1. Корпус в котором все это размещено. Корпус имеет основную крышку для доступа к рабочему столу, переднюю крышку для не габаритов и удобства уборки, боковые крышки для обслуживания и заднюю где располагается сама труба.
2. В корпусе сзади установлена труба СО2-лазерного излучателя, который собственно и формирует луч. Ее размеры зависят от мощности трубки. У меня стояла изначально трубка 30Вт, длиной около 700мм, чем выше мощность, тем трубки длиннее, и достигают до полутора метров.
3. Система зеркал, которая отражает лазерный луч от трубки до самой рабочей головы, передвигающейся по рабочему полю.
4. Сама голова, содержащая в себе зеркало, линзу для фокусировки и увеличения тем самым энергии лазерного луча, а так же вход для трубки обдува (во время резки подается воздух от воздушного компрессора, чтоб материал не горел и на резе было меньше нагара).
5. Направляющие и шаговые двигатели, при помощи которых происходит перемещение каретки (головы) по осям Х и У.
6. Материнская плата с контроллерами движков
7. Так называемый блок розжига, который и поджигает трубу.
8. Само рабочее поле с подъемным столом (почему подъемным?! Потому что материал имеет разную толщину, а луч выходящий из головы, определенное фокусное расстояние. Соответственно стол поднимается и опускается для фокусировки луча по толщине материала).
Все лазерные граверы отличаются друг от друга тремя основными элементами:
1. Размер рабочего поля
2. Мощность трубки
3. Тип контроллера (материнки).
Размер рабочего поля напрямую влияет на размеры обрабатываемого материала, и прямо пропорциональны размерам станка.
Мощность трубки влияет на максимально возможную толщину обрабатываемого материала, а так же на скорость обработки более простых и тонких изделий. Говоря грубо — чем мощнее, тем толще (например фанеру) можно прорезать. Или тем быстрее можно прорезать тонкий материал.
Так же как я уже писал выше, чем мощнее трубка, тем она длиннее. Но это совершенно не означает, что Вы не сможете поставить длинную трубку в короткий станок. Сможете! Но тогда надо будет еще заменить блок розжига на тот, который будет соответствовать мощности трубы.
Тип контроллера — этот вообще почти никак не влияет на процесс, кроме разве что из какой программы будет делаться резка, и какие задания он умеет воспринимать (намеренно опускаю еще некоторые детали, т.к. сейчас они не особо интересны), например за одно задание сделать гравировку, а потом резку, или же за два. Сначала гравировку запустить, а потом резку. Немного неудобно конечно, но быстро привыкаешь.
Изначально я подумывал взять станок с рабочем полем 30х20см… Но потом здравый смысл победил, т.к. это все же очень мало, жаба была задушена и выбор пал на 40х30см Raylogic 304-mini от фирмы Reklab. Почему именно он?! Да просто понравился внешне это раз, была нормальная цена по Москве это два, он был в наличии это три! Ждать не хотелось. На этом все плюсы по большому счету с этой конторой и заканчивались ))
после посещения демзала, мне было предложено взять б/у станок, на 10 тысяч дешевле нового, но с новой трубкой! Тогда я думал это основной важный элемент. Но не знал как я ошибался. ))
Глава 3 или станок дома
И так мы подошли к следующему важному моменту в выборе станка — это где мы его поставим! И где он будет функционировать.
Надо четко понимать, что это не принтер, который можно переставлять с места на место (ага, попробуй в одну моську потаскать эти сорок кило)) ), и что так как там оптика и хрупкая трубка, то станок не любит чтоб его кантовали!
Если у Вас нет места где можно разместить это чудовище, то очень хорошо несколько раз подумайте! Чтоб потом не было разочарований.
Так же необходимо чтоб рядом со станком было окно или вентиляция, это обязательное условие. Ведь в процессе работы лазер сжигает материал. Надеюсь дальше объяснять не надо, все люди грамотные по части угарного газа и вредности сгораемых частиц различных материалов.
В моем случае мой станочек разместился идеально на балконе, в моем так сказать утепленном кабинете )) Рядом с окошком, в которое при резке я выкидываю трубку вентиляции, и он дымит туда.
В комплекте со станком (да из большинством тех что продают в России и Китае) идет «улитка» и гофра для вентиляции (оттока дыма и гари) и водяная помпа, для подачи охлаждающей жидкости (вода или антифриз).
Если с вентиляцией все понятно, гофра от станка на улитку, а от улитки гофра или в окно или в вытяжную вентиляцию помещения, то на помпе я остановлюсь подробнее.
Почему? Да просто потому, что я дурак не знал про нюансы, в инструкции о них не сказано, а можно попасть на дополнительные тысяч 15-30 на замену трубы по незнанию. Я собственно так и попал!
В какой-то момент труба стала резать двойным лучом! Оказалось, что в процессе работы вода нагревается и остывает, образуя пузыри воздуха, которые попадают в трубу и в ней скапливаются. Наличие этих пузырей мешает протоку охлаждающей жидкости и труба перегреваясь умирает! Поэтому перед работой надо каждый раз смотреть на трубу, нет ли там пузырей! И если есть, ни в коем случае не включать лазер на работу, а сначала их выгнать! Это кстати очень муторная тема! Но о ней кому интересно расскажу в лс.
И так, запоров первую трубу, я вызвал мастера (кстати отдельное спасибо этому замечательному спецу), который все заменил и разжевал мне во всех деталях чтоб не косячить. Станок был вновь запущен и я начал дальше осваивать азы! Но спустя пару месяцев мне осточертело каждый раз смотреть на трубку, вставая на табуретку (ввиду места установки иначе не видно), и постоянно выгонять воздух, а так же кидать в емкость с водой аккумуляторы льда и трястись что как бы дочка не перевернула емкость с водой, было решено в очередной раз придушить жабу и купить чиллер!
Чиллер это охладитель жидкости, который работает на фреоне и держит заданную температуру! Для жизни трубки это критично! В идеале охлаждающая жидкость всегда должна иметь температуру в районе 18 градусов +-1 градус. Выше — трубка быстрее умирает! 28 максимум, дальше труба проживет совсем недолго!
Штука эта тоже стоит немалых денег, но сильно экономит нервы и танцы с бубном вокруг емкости с водой, подкидыванием льда и взглядами на опущенный туда термометр! )) НО, как оказалось что по размерам чиллер далеко не малыш как на картинках!
Вы чем его плюс?! Он благодаря фреону держит постоянно заданную температуру, резервуар с водой закрыт, ввиду постоянной температуры воздуха не образуется в таком количестве и можно не беспокоиться за трубку!
Если Ваша жаба слишком сильна, чтоб отдать за это чудо китайской техники 44.000 (я тоже кстати не понимаю почему такая бешеная цена), то Вам поможет или то что в комплекте и со льдом, или обычный пивной охладитель, который обойдется раза в 3 дешевле, па принцип тот же.
Глава 4 или самая интересная — что может эта «машинка»
Ну вот мы и подобрались к самой интересной части! Ибо пройдя все круги ада на пути к радости, теперь хочется понять: денег ввалили, игрушку купили, место, вентиляцию и охлаждение обеспечили, а ради чего? ЧТО ОН МОЖЕТ?! Ибо как многие скажут, да за такие деньги он как пылесос «кирби» еще и сосать должен (простите дамы, но иначе не скажешь чтоб было понятно и емко).
А может он… ОХ ЧТО ОН МОЖЕТ )))))
И так, мой экземпляр, который имеет всего 30Вт трубу (да, в мире лазерных ЧПУ это ВСЕГО ЛИШЬ) может производить следующие действия:
Резка большого количества материалов. Фанера до 5мм (больше не пробовал, но в теории должен за пару проходов), оргстекло (те же мм), бумагу, картон, пенопласт (потолочная плитка или подложка под ламинат), МДФ, пластик, кожу, ткани и прочие похожие материалы. Не режет камень, стекло, металл и похожие-производные.
Гравировка практически любого материала, который поддается разрушению при воздействии направленного пучка тепловой энергии. Гравирует дерево, стекло, пластики, кожу, камень (не пробовал но должно по идее), металл (если чистая нержа то с помощью термопасты), пластики и.т.д.
Кроме материала и его размеров Вы больше НЕ ОГРАНИЧЕНЫ НИЧЕМ! Только своей фантазией! Начинайте творить все, что душе угодно!
Ниже я приведу примеры того, что я успел сделать за недолгие 4,5 мес владения этой штукой.
Принцип работы лазерного оборудования с ЧПУ
Лазерный станок — это оборудование, генерирующее стабильный луч высокой температуры, который падает на поверхность обрабатываемой заготовки малым световым пятном с высокой концентрацией энергии. В точке падения лазер выжигает материал и, в зависимости от настроек устройства, снимает с него верхний слой или создает сквозной рез.
По принципу формирования и транспортировки луча станки, которые широко используются на производстве, делятся на две группы:
CO2-лазеры — устройства, предназначенные для обработки всех типов материалов, исключая металлы (с некоторыми из них луч может взаимодействовать при условии нанесения на поверхность термопасты, но это скорее исключения). Формирование лазерного потока происходит в герметичной стеклянной трубке с несколькими отсеками. Объем основного заполнен смесью газов, которая чувствительна к воздействию электроимпульсами. Сама трубка соединена с высоковольтным блоком розжига, подающим разряды и активирующим таким образом газ. Придя в возбужденную форму газовая среда начинает испускать лазерные частицы, которые постепенно выходят из трубки стабильным потоком и попадают в отражающее зеркало, расположенное перед выходом. Этот рефлектор является первым из четырех линз, входящих в оптическую систему газовых лазеров. Этот комплекс предназначен для передачи потока от трубки к поверхности материала. Правильно настроенные зеркала отражают луч без потерь в мощности и скорости. Последний рефлектор, представляющий собой вогнутую или выпуклую линзу, размещен непосредственно над рабочей зоной и служит для фокусировки лазера на плоскости в точку требуемого диаметра.
оптоволоконные лазеры — в первую очередь предназначены для работы со всей металлической группой материалов. Применяются также для гравировки стекла, камня и резки двусторонних пластиков. Лазерный поток образуется в кабеле, протяженность которого может доходить до нескольких десятков метров. Сердцевина троса выполнена из прозрачного кварцевого волокна малого диаметра (порядка 400-600 мкм) с легирующим покрытием. Вокруг активного волокна расположена оболочка из волноводов накачки. Энергия, необходимая для начала процесса испускания лазерных частиц, поступает в волноводы и сердцевину от внешних источников — диодных ламп, установленных на корпусе станка. Для усиления скорости фотонов, их мощности и повышения прочих качественных характеристик на концах волокна делают насечки, изменяя таким образом отражающую способность материала и превращая его края в оптические резонаторы.
Один из концов кабеля расположен непосредственно над фокусирующей линзой. Вырывающийся из волокна поток попадает прямо на нее и сужается до нужного размера. Сама линза установлена в лазерной головке, закрепленной над рабочим столом на подвижной каретке.
Дальнейшая работа станков лазерной резки сходна для обоих типов устройств. Управляющая программа, созданная в графическом редакторе или системе трехмерного моделирования, загружается в память станка. Данные с нее считывает контроллер ЧПУ, который преобразует цифровые коды в импульсы, отдающие команды шаговым двигателям или сервоприводам. Двигатели, в свою очередь, перемещают инструментальный портал, на котором закреплена головка с лазерным излучателем. По мере исполнения команд от первой до последней, луч передвигается по поверхности материала, шаг за шагом формируя изображение или контур реза, в точности повторяющий компьютерную модель.
Детальный видеообзор на профессиональный лазерный станок Wattsan 6040. Внутренее устройство и технические характеристики оборудования.Побывали в гостях на производстве предприятия «АЛЬТАИР», которое успешно занимается производством деревянных игрушек и сувенирной продукции.
Видео с производства компании Пластфактория — наш уже постоянный клиент, который занимается POS-материалами и работает с крупными косметическими брендами.