Лазерная резка металла на станках с ЧПУ: особенности, технологии, плюсы и минусы

Станки с числовым программным управлением позволяют осуществлять лазерную резку металла с целью раскроя листов по сложным контурам. Если технология соблюдается, то можно обеспечить чистоту реза и соблюдение точности размеров при любой сложности и требованиях технического задания.

Рассмотрим возможности и ограничения лазерной резки, а также конструкцию станка ЧПУ и особенности технологии, которые необходимо соблюдать, чтобы получить гарантированный результат.

Содержание

• Станок ЧПУ: особенности конструкции для лазерной резки
• Достоинства и недостатки лазерной резки металла
• Технология резки лазером на станке с ЧПУ
• Почему появляется брак при резке лазером
• Какими должны быть чертежи для резки лазеров на станках с ЧПУ

Станок ЧПУ: особенности конструкции для лазерной резки

До массового внедрения станков с ЧПУ металл резали ручным способом, что создавало ограничения по конечному результату. Лазерная резка позволяет создавать детали и формы, которые невозможно (долго или особо трудоемко) изготовить вручную. Современные станки позволяют лазерным лучом быстро и точно выполнить практически любой проект, запрограммированный человеком.

Станок ЧПУ с лазерным лучом имеет следующие комплектующие:

• трубка лазера;
• головка излучателя;
• отражающие зеркала;
• линза, которая помогает лучу фокусироваться.

Накачка оптических волноводов может иметь разную конструкцию, чаще всего используется волоконная конструкция. Активное волокно размещается внутри нескольких оболочек, защитной является внешняя. Материал первой оболочки — кварц — взаимодействует с полимерным материалом второй, таким образом создается многомодовый волновод с большим поперечным сечением. Эффективного возбуждения ионов редкоземельных металлов достигают, подобрав диаметр активной сердцевины и волновода накачки. Если выходной мощности этой технологии недостаточно, то применяют GT Wave-технологию, одной из характерных особенностей которой выступает возможность ввода излучения накачки через два торца каждого из волноводов.

Стоит отметить, что часто промышленные установки для повышения выходной мощности объединяют несколько лазеров в одной установке.

Световой луч имеет огромную мощность, и, что важно, лазерная резка не ломает, не портит края любого материала, поэтому разрезать лазером можно любой материал:

• металл;
• пластик;
• резину;
• бумагу;
• искусственную и натуральную кожу.

Основными факторами, влияющими на состояние готового реза, выступают скорость передвижения головки и толщина материала.

Достоинства и недостатки лазерной резки металла

Как и у любой другой, у лазерной резки есть как достоинства, так и недостатки, рассмотрим их подробнее.

Среди основных преимуществ эксперты подчеркивают следующие:

• при осуществлении лазерной резки срез получается чистым, без пыли и стружки, которые могут навредить как выполняющим операции людям, так и самой технике, загрязняя ее и забивая отверстия;
• лазерному лучу под силу любая форма реза, которую задаст программное управление;
• лазером можно резать практически любой металл без потери качества;
• при определенных способах резки, когда на металл воздействует высокая температура, края могут плавиться и деформироваться, при лазерной резке это исключается за счет микроскопической величины луча;
• экономичность способа резки объясняется точностью выполняемых работ, скоростью выполнения и небольшими остатками материала — это позволяет быстро окупать дорогостоящее оборудование;
• среди отходов — испарения результатов реакции, которые выводятся промышленной системой вентиляции, отсутствует пыль и стружка;
• наукоемкие технологии способны уменьшить количество персонала, необходимого для резки металла лазером.

Имеет резка лазером и некоторые минусы:

• дорогостоящее оборудование — придется один раз существенно вложиться, чтобы в дальнейшем получать прибыль от востребованной услуги; стоит отметить, что еще несколько лет назад

  Какими должны быть чертежи для резки лазеров на станках с ЧПУ

  Для запуска процесса лазерной резки на станок с ЧПУ должен быть загружен чертеж в векторном формате — это могут быть файлы AI, DXF, CDR, PLT. Самыми доступными и распространенными программами считаются следующие:

  • Adobe Illustrator — универсальный графический редактор, который приобрел широкое распространение среди проектировщиков за счет богатого выбора инструментов работы с векторными шаблонами и совместимости с другими программами Adobe Creative Cloud;
  • CorelDraw — программа векторной графики, популярная среди дизайнеров за счет возможностей создания различных сложных узоров, иллюстраций, логотипов, текстов, имеет большую базу заготовок, понятный интерфейс сможет освоить даже новичок;
  • AutoCAD — профессиональная программа для проектировщиков из различных областей промышленности, в ней создаются самые сложные 2D и 3D проекты, инженеры любят ее за универсальность и огромный функционал;
  • Inkscape — редактор векторной графики, часто использующийся для построения схем для резки лазером, плюс в том, что на сайте разработчика выложено подробное руководство по всем функциям программы, что дает возможность обучиться ей даже с нуля.

  Эти программы считаются базовыми для дизайнеров, архитекторов и инженеров, а файлы, созданные в них, прекрасно подходят для станков с ЧПУ.

  При создании чертежей нужно учитывать ряд особенностей, которые отражаются на конечном результате лазерной резки металла:

  • толщина линий — чтобы лазерный луч сделал рез определенных параметров, эти характеристики должны быть четко заложены в чертеже, и здесь есть важные нюансы: например, если вы хотите сделать тонкую узкую щель, ее необходимо изобразить в виде прямоугольника, а не жирной линией, иначе станок вас не поймет и сделает толстый рез; тонкие и толстые резы также имеют существенные различия: с тонкими линиями все относительно просто (они обозначаются тонким абрисом толщиной Hairline или 0,001 px), а толстые линии добавляются в каждой программе по-разному;
  • дубли линий — таких повторений лучше избегать, потому что лазерный луч может сделать отверстие два раза в одном месте и таким образом испортить деталь;
  • цвета линий — исходя из того, что чертежи делаются в программах векторной графики, каждому слою присваивается определенный цвет, а в инструкции поясняется, какой цвет считать приоритетным и в какой последовательности делать резы лазером; если никакого объяснения нет и очередность не важна, то цветом выбора автоматически является черный;
  • заливка цветом или текстурой не используется, потому что программа ее не распознает;
  • размер схемы чертежа — масштаб всегда используется 1:1, а размер изделия не должен превышать размера рабочего стола (49*29 см);
  • растр — станки с ЧПУ не распознают растровое изображение, поэтому если заказчик предоставляет чертеж будущего изделия в формате, которое не поддерживается оборудованием, ему придется дополнительно заказать перевод схемы в векторный формат.

  Лазерная резка металла — современный способ обработки материала, который позволяет быстро и качественно изготовить детали необходимой формы и размера. Способ хотя и имеет некоторые недостатки, в частности, требования к регулярному обслуживанию станка, к квалификации персонала, однако его преимущества перекрывают их сполна. Чистый рез, отсутствие стружки, возможность претворения в жизнь самых сложных форм, быстрота и работа с разными материалами — эти достоинства лазерного луча на станках с ЧПУ доступны при правильном соблюдении технологии.