Как выбрать станок лазерной резки металла (лазерный резак)?

Лазерные металлорежущие станки (резаки по металлу) по праву занимают одно из ведущих мест среди инновационного оборудования, используемого в различных отраслях народного хозяйства: металлургии, машиностроении, мебельном производстве и других. Все потому, что с их помощью можно получить детали самой сложной конфигурации с высокой степенью точности без необходимости дальнейшей обработки по контуру. При этом с учетом минимальной толщины реза и рационального раскроя листа можно добиться безотходного производства.

К достоинствам такого процесса можно также отнести:

• высокую производительность;
• наличие автоматизированной системы управления;
• снижение себестоимости продукции

Критерии выбора лазерных металлорежущих станков

Многие руководители рано или поздно задумываются об обеспечении своих предприятий и компаний такого рода высокотехнологичными агрегатными механизмами. Ведь иметь на производстве хотя бы один лазерный станок для резки металла — это отказаться от устаревшего и малоэффективного оборудования и при минимуме энергозатрат обеспечить необходимым объемом деталей и заготовок участок сборки. Но поскольку существует несколько видов такой техники, да еще по высокой стоимости, к выбору модели для каждого определенного случая следует подходить индивидуально. Попробуем разобраться, на что обратить внимание, выбирая лазерный металлорежущий станок для конкретного производства.

Особенности работы лазерного резака

Для начала разберемся с конструкцией лазерного станка и с особенностями его работы. Лазерный резчик, тот же резак по металлу, состоит из следующих узлов:

• излучателя, который генерирует узконаправленный импульс или поток фотонов;
• системы перемещения газа, предназначенного для охлаждения излучателя и выдувания расплавленного металла из рабочей зоны;
• привода, используемого для перемещения излучателя над поверхностью резания;
• координатного стола, на который укладывается лист металла либо обрабатываемая заготовка;
• автоматизированной системы управления (АСУ) либо ЧПУ.

Технология лазерной резки заключается в испарении либо выдувании при помощи потока газовой смеси тонкого слоя металла, расплавленного под воздействием мощных излучателей (лазеров). Такой способ обработки гарантирует получение высокого качества среза как всех
видов листовых сталей, так и цветных металлов и сплавов.

Разновидности лазеров: сравнение газовых и волоконных

Определимся с разновидностями лазеров, поскольку принцип работы лазерных установок заключается в фокусировке луча, обеспечивающего высокую концентрацию энергии на поверхности материала. Диаметр этого луча составляет всего несколько десятков миллиметра, что обеспечивает малую толщину реза. Процесс расплавления и изменения структуры металла происходит в случае достижения мощности луча до определенных значений.

Существуют следующие типы лазеров:

• газовые, в которых роль активной среды играет смесь углекислого газа, азота и гелия;
• волоконные, использующие в качестве активной среды оптические волокна;
• твердотельные, где место активной среды занимают кристаллы и особые виды стекла.
• диодные.

Рассмотрим основные два, занимающие верхние строчки в списке, и проведем их сравнительный анализ. При этом обратим внимание на три важных момента, которые следует учитывать при выборе лазерного станка:

1. Эффективность резки какого-либо материала зависит от длины волны излучения. Так, волоконные лазеры с коротковолновым излучением показывают высокие показатели качества в случае с резкой тонколистового металла толщиной до 3 мм. Газовые лазеры, у которых волна излучения длиннее, демонстрируют отличные результаты при резке листов металла большой толщины.
2. Волоконные лазеры имеют более высокую стоимость установки в сравнении с газовыми аналогами.
3. Оборудование, оснащенное волоконными лазерами, отличается небольшими габаритами и продолжительным сроком службы в 100 тыс. часов, обусловленным качеством оптоволокна и отсутствием перегрева.
4. Пятно, излучаемое световым лучом волоконного лазера, отличается небольшими размерами при хорошей глубине резкости по сравнению с газовым лазером.
5. При обработке металлов при помощи волоконных лазеров можно добиться получения более точных квалитетов

Рабочее поле: на что обратить внимание

При выборе лазерного металлорежущего станка также необходимо определиться и с размерами рабочего поля координатного стола. В случае с необходимостью выполнения раскроя материала, следует остановить выбор на модели с большим столом. Если же нужно воплотить идеи, связанные с декоративно-прикладным искусством, можно приобрести лазерный резак по металлу с габаритами поменьше.

Покупая лазерное металлорежущее оборудование, следует знать следующее: если мощность лазера можно увеличить, то стол поменять нельзя — он меняется вместе со станком.

Оборудование, используемое для управления лазерным резаком

Для управления лазерным резаком по металлу, как правило, используется компьютеризованная система управления АСУ либо ЧПУ. С ее помощью производится
контроль и управление параметрами лазера, передача команд на исполнительные модули координатного стола и системы перемещения и излучения газа.

Вывод

В последнее время металлообрабатывающая индустрия предлагает вместе с лазерным оборудованием множество видов металлообрабатывающих агрегатов, позволяющих проводить разделение даже самых твердых сплавов в считанные минуты и с минимальным участием человека в процессе.

Это:

1. Гильотина, осуществляющая резку металлических листов на полосы при помощи специальных ножей по металлу.
2. Плазменные станки, используемые для раскройки токопроводных материалов и работающие с применением плазмотронов.
3. Газокислородные агрегаты, предназначенные для раскройки металла большой толщины путем его нагревания до температуры 1000 градусов и подачи тонкой струи кислорода на заранее подготовленные участки.
4. Гидроабразивное оборудование, которое обеспечивает резку металла толщиной до 300 мм путем воздействия на срез струи воды, смешанной с абразивным материалом, под давлением 5 тыс. атмосфер.

Однако ни один металлорежущий агрегат не входит ни в какое сравнение с лазерным резаком по металлу, способным осуществлять раскрой любой сложности с получением идеально ровных краев без наплывов и заусенцев.

Лазерные модули 5, 10 и 15 ватт для резки и гравировки на ЧПУ

Помнится лет 10 тому назад, среди начинающих радиолюбителей было популярно делать лазеры из прожигающего диски диода DVD привода. При всей примитивности конструкции, с синим лазерным диодом удавалось получить мощность до 0,6 ватт, питая это дело от батареек. Но китайская промышленность не стоит на месте и теперь уже не фольгу на CD-диске, а дерево и даже металл стало возможным резать с помощью мощных современных лазерных модулей на 1-15 ватт. Все они предназначены для использования на ЧПУ станках (читайте подробнее тут) и питаются от 12 вольт. Естественно они могут работать и без сетевого питания — на 3-х литиевых аккумуляторах, что позволяет эти лазерные модули использовать… скажем так — не только в станках))

Но перейдём к обзору. В нём примут участие модули на 1, 5, 10 и 15 ватт. Начнём с самого младшего, который устанавливается в мини станочки лазерной гравировки.

1 Вт лазерная головка

Лазер из Китая 1 ватт

• Длина волны 410 нм
• Выходная мощность 1 Вт
• Напряжение питания 12 В
• Рабочий ток 400 мА
• Способ охлаждения: принудительное воздушное охлаждение
• Материал корпуса — алюминий
• Оптические линзы в лазере
• Рабочая температура 40-75С
• Срок службы до 10000 часов
• Размер 33 х 55 мм
• Цена около 50 долларов

5 Вт лазерная головка

Лазер из Китая 5 ватт

• Размеры внешние: Длина 53 мм х ширина 33 мм х высота 33 мм
• Длина волны: 450 нм
• Выходная мощность: 5.5 Вт
• Охлаждение: алюминиевый радиатор
• Частота модуляции: максимум 25 кГц
• Цвет отделки: Черный
• Материал корпуса: Алюминий
• Рабочее напряжение: DC = 12 В
• Рабочий ток: I < 3 A
• Время разогрева: Нет
• Рабочая температура: -10 ~ + 40 градусов
• Цена около 120 долларов

10 Вт лазерная головка

Лазер из Китая 10 ватт

• Внешние размеры: длина 50 мм х ширина 50 мм х высота 100 мм (в том числе вентилятор)
• Длина волны: 445-450 (Blu-Ray)
• Предельная мощность: 10 Вт в импульсном режиме
• Средняя мощность 6 Вт
• Частота модуляции: ttl можно модулировать
• Частота шим < 9 кГц
• Рабочее напряжение: DC = 12 В
• Рабочий ток: < 3 A
• Фокусное расстояние: 18 мм
• Рабочая температура: 15 ~ 45C
• Диаметр пятна: 0,1 — 10 мм
• Режим работы: импульсный лазер 100 нс 50%, с TTL модуляцией
• Материал корпуса: твердый алюминий + латунь
• Отделка: черный анодированный Al + пескоструйная обработка
• Теплоотвод: радиатор и вентилятор
• Блок питания: 12 В 4 А
• Цена около 240 долларов

15 Вт лазерная головка

Лазер из Китая 15 ватт

• Модель лазера: 570073
• Размер: длина 50 мм х ширина 50 мм х высота 100 мм
• Длина волны: 445 ~ 450 нм
• Выходная мощность: импульсная 15 Вт, средняя 8 Вт
• Частота модуляции: TTL модулированный, 0В-off 5В-on
• Частота ШИМ <9 кГц
• Рабочее напряжение: 12 В
• Рабочий ток: I <5 A
• Рабочая температура: 15-45С
• Фокусное расстояние: 18 мм
• Питание БП: 12 В 4 A
• Цена около 320 долларов

По внешнему виду и конструкции модели на 5-15 ватт очень похожи, поэтому без маркировки или тестов трудно сразу определить мощность.

Схема подключения лазера

Схема питания лазерного модуля Схема питания лазерного модуля в ЧПУ

Подключаются модули к источнику постоянного напряжения 12 В, различаясь только током потребления. На станке для подачи питания служит специальный разъём на плате CNC, а при необходимости можно задействовать обычный импульсный блок питания, воткнув штекер в стандартное гнездо через такой переходник (идёт в комплекте).

Переходник внешнего блока питания лазера

TTL управление осуществляется через специальный блок, с помощью ШИМ импульсов. Схемы нет, но вот фото этой платы с деталями в хорошем качестве.

TTL БП плата

Какую выбрать мощность лазера

С самой мощной из доступных, 15-ваттной головкой, удаётся легко выполнять гравировку не только на дереве, но и почти на любом типе металла (одни поддаются выжиганию лучше — другие хуже). С лазером до 5 ватт получится гравировать и резать дерево, картон, пластик, кожу. Ну а модель на 1 ватт особым результатом не удивит — только картон и фанера.

Резка лазером — примеры

Примечание:

Головка будет выдавать 100% от интенсивности лазерного излучения, когда вы непосредственно подключите её к источнику питания 12 В. Не использовать более 10 минут в таком режиме, иначе лазер сгорит. Желательно чуть снизить питающее напряжение, хотя бы на 1 вольт — это существенно увеличит ресурс диода без заметного снижения мощности луча.

Отзывы покупателей о лазерных головках

Машинка упакована отлично +, Собрал действительно за 5 минут, даже не смотря в инструкцию +. Программное обеспечение на флешке, устанавливается элементарно, но нет на русском языке, пришлось посмотреть видео инструкцию +/ -. сам процесс гравировки как на видео, единственное на что нужно обратить внимание: простенький рисунок из папки тест на вложенном шаблоне, гравируется 10 минут (не быстро), а если что-то существенней — фото и размер со спичечный коробок более часа. Долго -. Качество гравировки, ну тут есть недочеты (пытался награвировать на ноже, ну скажем не очень получилось. И металл другой и не учел того что нож не ровный и фокусное расстояние из-за этого ушло), хотя можно их списать на мою неопытность. В целом неплохо. Поставил заслуженную 5.

Лазер каждый день работал хуже и хуже, в итоге не гравирует на металле, продавец не отвечает, узнала у других людей что эти лазеры теряют мощность через месяц, то есть это не первый случай, никому не советую покупать эту китайщину, деньги на ветер.

В описании рабочая зона не соответствует действительности, меньше где-то сантиметра на 2, когда режет картон то весь дым идет наружу, дышать не возможно. Подставка или сама конструкция немного не ровная, из-за чего фокусное расстояние везде получается разное. С резкой картона 1.5 мм справляется не плохо.

Купил 8w мощности и импульсно до 15w, фанеру 2 мм простреливает быстро, доставка около 20 дней и очень долго отправляется, возможно нет в наличии но всё качественно.

Товар соответствует требованиям по качеству. Если приспособиться, но можно качественно гравировать. Совет: 1. Даже в очках не смотреть на работающий лазер, 2. Устанавливать только на ровную поверхность, так как от толчков моторов происходит сдвиг. Жгёт не на всём, что и понятно: всего 15 ватт, фанеру 4 мм прожигает за 3-4 прохода.

Упакован отлично. Работает хорошо, гравирует, режет. Металл пробовал гравировать на присланном образце, получилось! Сам корпус сбитый, ровный. Программное обеспечение достаточно простое, есть подробная инструкция.

Видео использования лазера в станке ЧПУ

Выбор раскройного комплекса — Станки лазерной резки металла laser.tweld.ru

Мы постарались описать основные положительные и отрицательные стороны оборудования, а также возможные неудобства и дополнительные расходы, с которыми столкнется потребитель на производстве. Рассмотренные материалы затрагивают в основном сегмент оборудования в категории низкой и средней стоимости. Статья относится к оборудованию российских и китайских производителей, а также к станкам, бывшим в употреблении. Очень надеемся, что статья будет воспринята и найдет понимание и отклик среди отечественных производителей подобного оборудования. Задавая себе новые уровни по качеству и функциональности, мы вместе добьемся доверия к оборудованию российского производства и его адекватной оценке потребителем.
К выбору раскройного комплекса рекомендуем подходить со всей тщательностью, потратить время и попытаться разобраться в особенностях того или иного вида предлагаемого оборудования.

Будьте готовы к тому, что оптимальный выбор может даже не на все 100% соответствовать вашим пожеланиям, поскольку в рамках ограниченных денежных средств приходится идти на определенный компромисс между техническими характеристиками и стоимостью.

Процесс выбора комплекса можно разделить на следующие этапы:

• Решение текущих технологических задач:
  • Выбор типа резки: лазерная, плазменная, гидроабразивная.
  • Выбор координатной системы, на которую будет установлена та или иная система резки.
  • Оценка системы управления станком и возможности интеграции в текущее производство.
• Оценка перспективного применения выбираемого раскройного комплекса.

Выбираем тип резки. Лазеры

Из лазеров, применяемых для раскроя листовых материалов, в России имеются в продаже несколько типов:

• Твердотельные Nd:YAG лазеры с ламповой накачкой, в т.ч. и китайского производства.
• CO2 (газовые) лазеры, в т.ч. и китайского производства.
• Иттербиевые волоконные лазеры

Любой лазерный комплекс, установленный на станке, состоит из нескольких компонентов:

• Лазер (лазерный излучатель, лазерный источник, источник излучения)
• Система передачи излучения до оптического резака
• Оптический резак с системой слежения за поверхностью листа

Оптический резак

Начиная сравнение с лазерной оптической головки (оптического резака) можно отметить, что все существующие резаки бюджетного сегмента, по большому счету, устроены примерно одинаково. Они также имеют примерно одинаковое количество расходных материалов.

Здесь стоит выделить несколько моментов:

• Для твердотельных и газовых лазеров характерна зеркальная система передачи излучения (см.ниже). Установленный над оптическим резаком блок поворотного зеркала (сам держатель) является элементом, через который возможно попадание пыли на фокусирующую оптику резака. Это возможно вследствие неправильного конструктивного решения производителя (отсутствие уплотнений, защиты, обдува и т.п.), либо неправильной установки оптического элемента.
• Наличие электропривода управления фокусным расстоянием линзы и кассетная замена оптических элементов является очень серьезным преимуществом, поскольку позволяют оператору быстро менять настройку оптической головки при переключении с материала на материал. А это существенно сокращает издержки времени, и таким образом ускоряет процесс раскроя. В виду существенной стоимости данное решение применяется, как правило, в достаточно дорогом сегменте.

Итог: Оптические резаки в бюджетном сегменте примерно одинаковы. Важно, чтобы конструктивно была предусмотрена защита от попадания пыли и продуктов горения. Удобство работы с регулировками по фокусу и положению сопла (так как это наиболее часто изменяемые регулировки) должно быть приоритетным.

Система слежения за поверхностью листа.

Каким бы ни был хорошим лазер, правильная и четкая работа системы слежения является залогом производительности установки раскроя в целом и качества реза в частности. Данная система призвана удерживать сопло резака на фиксированном расстоянии от поверхности металла и отрабатывать все возможные неровности листа. Кажущаяся многим разработчикам простота и очевидность решений в большинстве случаях не работает, поскольку существует множество накладывающихся друг на друга факторов. От работы данной системы зависит, в том числе и срок службы некоторых расходных элементов оптического резака.

К сожалению, проконтролировать четкую работу данной системы возможно только при регулярной в статье, посвященной выбору координатных систем.

Система передачи излучения

Зеркальная система передачи излучения (летающая оптика). 

В газовых и твердотельных лазерах, как правило, применяется зеркальная система передачи излучения. В виду подвижности некоторых передающих оптических элементов эта система получила название «летающая оптика». Из-за длины излучения, данная система передачи, является для CO2 лазеров единственно возможной.

Минусы этой системы:

• Нет постоянства диаметра сфокусированного лазерного пятна. Оно будет меняться в зависимости от положения оптической головки. Чем дальше оптическая головка от излучателя, тем больше диаметр сфокусированного пятна, соответственно меньше плотность мощности. Для решения данной проблемы на профессиональных и дорогих раскройных комплексах в оптический тракт включают дополнительные оптические элементы, которые обеспечивают постоянство пятна. Не надо пояснять, что дополнительные оптические и механические элементы снижают общую теоретическую надежность, а также являются предметом замены и обслуживания. На недорогих комплексах эту проблему не решают вообще. Стоит отметить, что в некоторых случаях (например, при относительно небольших расстояниях передачи излучения) описанная проблема может носить несущественный характер, в других же, может быть принципиальной.
• Попадание пыли и продуктов горения материала на передающую оптику. Для предотвращения попадания используется гофрозащита («гармошка») тракта, защитные оптические пластины, метод создания избыточного давления чистого воздуха на передающих элементах (обдув). Все эти методы, с той или иной степенью эффективности, только увеличивают ресурс работы оптики, но не решают данную проблему полностью. Данная проблема приобретает наибольшую актуальность при большой мощности передаваемого лазерного излучения.
• Принимая во внимание описанное выше, оптические элементы системы передачи излучения являются элементами с ограниченным сроком службы, которые подлежат замене. Сложность замены состоит не в физической замене оптического элемента, а в правильной и точной юстировке всего оптического тракта. Юстировка необходима при замене хотя бы одного оптического элемента. Данная процедура, в зависимости от конструктивных решений производителя, может быть как относительно несложной, так и очень непростой. В производственных условиях она может занимать от нескольких часов до нескольких дней и требует соответствующим образом подготовленного персонала.

Кроме описанного выше, нужно понимать, что стоимость оптических/зеркальных элементов для газовых лазеров существенно выше, чем для твердотельных и волоконных.

Оптоволоконная система передачи излучения. 

Оптоволоконная система передачи излучения принципиально отличается от зеркальной. В этой системе передача излучения осуществляется внутри оптического волокна. В данной системе проблемы, присущие зеркальной системе, принципиально невозможны. В такой системе отсутствуют расходные передающие элементы, а срок службы оптоволокна сопоставим со сроком службы самого лазера.

Волоконная система передачи излучения нашла свое наилучшее применение в оптоволоконных лазерах, по сути, став частью самого лазера. Здесь в полном объеме реализовались ее очевидные преимущества – отсутствие расходных материалов и исключительная надежность, что в некоторых случаях играет определяющую роль в рамках производственного процесса.

Данная система передачи также находит ограниченное применение в твердотельных лазерах Nd:YAG с диодной накачкой, но в виду определенных сложностей ввода излучения в оптоволокно на лазерах такого типа, в промышленных раскройных комплексах используется ограниченно.

(!) Настоятельно рекомендуем не использовать подобную систему с твердотельными Nd:YAG лазерами с ламповой накачкой в виду серьезных трудностей со вводом излучения в оптоволокно. Опыт эксплуатации подобной системы – крайне негативный.

Итог: для газовых и твердотельных лазеров применяется зеркальная система передачи излучения с описанными выше неудобствами. Для волоконных лазеров применяется передача излучения по оптоволокну, не имеющая, на наш взгляд, существенных недостатков.

Лазер

Теоретически проблема выбора лазера была бы сведена к минимуму, имей потребитель неограниченное количество денежных средств. Но, по понятным причинам, она является одной из самых актуальных.

Для грамотного выбора лазера первоочередной задачей является определение собственных потребностей. Номенклатура и типы материалов, разброс толщин, их процентное соотношение в общем обрабатываемом объеме. Для исключения избыточности выбора, определение и уточнение требований к необходимой производительности и точности обработки является очень важным подготовительным этапом.

Для простоты понимания при сравнении типов лазеров, возможно провести некоторую аналогию с автомобилями. Они также находятся в разных ценовых категориях и применяются для разных задач.

Если присутствуют постоянные задачи по резке цветного металла, нержавеющей и оцинкованной стали, либо нужен широкоуниверсальный инструмент – тогда из-за длины волны и конструктивных особенностей CO2 лазер будет не лучшим выбором. Сравнивая с автомобилем, разве седан, даже лучшей марки, не будет ехать по относительному бездорожью? Конечно будет! А если еще и подтолкнуть, или на буксире, то и серьезное бездорожье преодолеет. Так и здесь, CO2 лазер будет резать, например ту же латунь, но будут нужны специальные условия резки – например, при большей сравниваемой мощности, при высоком и сверхвысоком давлении газа, при специальной оптике или специальных газах. Точно так же, как седан будет иметь повышенный износ на бездорожье, так и CO2лазер будет иметь повышенный износ при резке, например, медных сплавов.

С другой стороны, вследствие разной длины волны CO2 лазеры, в отличие от волоконных и твердотельных Nd:YAG, гораздо лучше режут органические материалы – оргстекло, фанеру, акрил и т.п.

Что такое «гораздо лучше» или «гораздо хуже»? Это значит, что для резки материала нужно будет существенно больше мощности излучения, и какие-либо специальные условия, нежели чем для сравниваемого лазера. Это значит, что качество реза и производительность будут различаться, в некоторых случаях существенно.

Принимая во внимание описанное выше, считаем задачу детального определения собственных потребностей — первоочередной. Вполне возможно, что проведя подобную работу, вы поймете, например, что технология лазерной резки в данном случае избыточна и вполне достаточно плазменной. На втором месте стоят финансовые возможности. Т.е. сколько денег имеется возможность потратить на раскройный комплекс? Принимая во внимание поговорку «Хорошее дешевым не бывает» нужно понимать, что оборудование для лазерной резки достаточно дорогостоящее и для решения некоторых задач экономически неэффективное. Например, при резке толстых цветных материалов, лазерная резка на опытных или микросерийных производствах вполне может быть заменена гироабразивной.

Рассмотрим описанные выше типы лазеров с точки зрения их технологического применения для раскроя.

Импульсные твердотельные Nd:YAG лазеры с ламповой накачкой. 

Добротные «Жигули»… Именно «Жигули», поскольку сама технология относится к 60-м годам прошлого века. В России предлагаются модели в основном мощностью до 500 Вт, реализованные на одном или двух квантронах с ламповой накачкой Nd:YAG активного элемента. Этот тип лазеров был достаточно распространен до появления доступных решений на волоконных лазерах. На сегодняшний день, из-за высокой импульсной мощности еще находит свое технологическое применение исключительно как недорогое универсальное решение для резки тонких (до 3-4 мм) черных, цветных материалов и нержавеющих сталей с минимальной зоной термического воздействия, гравировки, сварки. Резка органических материалов практически невозможна. Вследствие невысокой стоимости и достаточной универсальности находит применение в опытных и микросерийных производствах. Надежность страдает вследствие конструктивных особенностей и устаревания технологии. Требует внимательного и регулярного обслуживания. Улучшение надежности бессмысленно, поскольку приведет к увеличению стоимости, которая станет сравнима с решениями на волоконных лазерах. Улучшение надежности до уровня волоконных лазеров принципиально невозможно. По сравнению с волоконным, данный лазер отличается несравнимо большим количеством расходных оптических элементов. На момент написания статьи появилась информация о прекращении производства самых распространенных в России активных элементов типоразмера 6,3х130. В ближайшие 10 лет существует вероятность прекращения применения (либо чрезвычайно узкого применения) данных типов лазеров в технологических целях, с их заменой на импульсные волоконные лазеры. Первые волоконные лазеры с высокой импульсной мощностью уже серийно выпускаются, но, вследствие пока что относительно высокой стоимости, широкого распространения не получили. В целом, сейчас наблюдается общая тенденция замены подобных типов лазеров на непрерывные волоконные.

СO2 лазеры. 

CO2 лазеры являются самым распространённым в мире типом лазеров для промышленного применения. Они отличаются достаточно высоким качеством лазерного излучения и высокой выходной мощностью. Достаточно надежны в эксплуатации. На рынке присутствуют CO2 лазеры как отечественного, так и импортного производства в широком диапазоне выходной мощности. Присутствуют и бывшие в употреблении раскройные комплексы с данными типами лазеров.

Плюсы:

• Зарекомендованная многолетним опытом эксплуатации технология.
• Широкое производственное применение.
• Возможность резки органических материалов.

Минусы:

• Низкий КПД, что значительно увеличивает расходы на электроэнергию. Этот факт является крайне существенным, при необходимости работы с большой мощностью лазерного излучения.
• Наличие относительно большого количества расходных материалов. Помимо технологического газа, используемого при резке, необходимо также подключение лазера к внешним системам подачи CO2/N2/He с высокой степенью очистки.
• Сложная система технических средств для создания протока газа в резонаторе. Соответственно снижение теоретической надежности и сложный ремонт, который должен выполняться квалифицированным персоналом (!).
• Отсутствие на российском рынке постоянства качества прокачиваемых газов приводит к регулярному загрязнению резонатора и ограниченному сроку службы его элементов. При высокой плотности мощности излучения на отражающих элементах резонатора, данная проблема является существенной. После замены вышедших из строя элементов резонатора необходима его переюстировка. После этого, соответственно, необходима переюстировка всего оптического тракта передачи излучения (см. комментарии выше).

Достаточно большая занимаемая площадь установки раскроя, в виду отдельной установки лазера и чиллера системы охлаждения и их больших габаритов.

Достаточно ярко описанные недостатки проявляются на устаревших моделях CO2 лазеров. На сегодняшний день появляются решения, которые реализуются в новых типах CO2 лазеров, и позволяют минимизировать описанные выше недостатки. Принципиально же исключить подобные сложности и неудобства пока невозможно.

Волоконные лазеры. 

Если 5-7 лет назад волоконные лазеры еще были в новинку, то сейчас накоплен уже достаточный опыт эксплуатации. Достаточный для осознания того, что совершен действительно огромный технологический прорыв в лазерной технике. Можно считать, что это волоконный лазер – это престижный и надежный внедорожник для бездорожья производственных задач, если продолжать аналогию с автомобилями.

Плюсы:

• Волоконный лазер – необслуживаемый. Закрытый и опечатанный. Нет прокачивающихся газов, нет расходных материалов, нет загрязнений. Нет высокооплачиваемого обслуживающего персонала. Включил и работай. Это самое первое, и самое важное его качество, которое однозначно ставит его на верхнюю ступень при решении производственных задач. Это преимущество особенно актуально для малого и среднего бизнеса, не имеющего возможности раздувать накладные расходы на обслуживающий персонал.
• Волоконные лазеры являются самыми надежными среди всех имеющихся типов. Здесь нет ни высоких напряжений поджига, ни высоких частот возбуждения, ни высоких импульсных токов. Теоретическая вероятность поломки сведена к минимуму. Ресурс работы лазера настолько большой, что не может быть полностью выработан в рамках десятилетия.
• Широкое технологическое применение. Лучшие, по сравнению с CO2 лазерами показатели обработки цветных металлов и нержавеющих сталей.
• Лучший среди лазеров КПД. Это значит прямое снижение производственных издержек на электроэнергию и потребляемую мощность.
• Самая низкая себестоимость реза. «То, что сэкономил – считай, что заработал»
• Малые габариты. Это позволяет значительно сэкономить производственные площади под размещение установки. Опять же, это актуально для малого бизнеса, который вынужден арендовать производственные площади.

Минусы:

• Относительно высокая стоимость. Однако сейчас наблюдается тенденция снижения стоимости до уровня CO2 лазеров.
• Некоторые виды ремонта возможно выполнить только на предприятии-изготовителе.
• Невозможность, либо ограниченность в резке органических материалов.

Основным конкурентом волоконных лазеров считается CO2 лазер. У нас была возможность провести живое сравнение двух установок лазерного раскроя с CO2 и волоконным лазером, установленных на одном предприятии, с одинаковой выходной мощностью — 1000 Вт. Наш станок PRF серии с волоконным лазером практически по всем параметрам превзошел станок с CO2 лазером. Это касалось и серьезного увеличения производительности и качества при резке оцинкованной и нержавеющей сталей. Были открыты новые возможности для предприятия по резке алюминия, латуни и меди, которые раньше не были доступны при работе на CO2 лазере. Была отмечена более высокая производительность станка с волоконным лазером при обработке холоднокатаной стали до 3 мм. Функция технической гравировки для CO2 лазера, которая была заявлена производителем станка, по факту не использовалась, вследствие серьезной нестабильности мощности излучения CO2 лазера. На нашем же станке с волоконным лазером простое и эффективное использование данной функции было положительно отмечено эксплуатирующей организацией. При одинаковом качестве реза, ложку дегтя добавила шероховатость кромки среза холоднокатаной стали, которая у волоконного лазера оказалась заметно выше, чем у CO2. Особенно это заметно при толщинах от трех миллиметров и выше. Так называемый «зеркальный рез» на волоконных лазерах возможно получить при соотношении толщина/мощность примерно 2-2,5 мм /1000 Вт, в то время, как на CO2 лазерах это достижимо и при меньшей мощности.

В целом же, волоконный лазер зарекомендовал себя, как более универсальный инструмент для обработки металла по сравнению с CO2лазером.

Выбираем тип резки. Плазменная резка

Плазменная резка является широко использующейся технологией заготовительного раскроя. В интернете существует множество материалов и статей по данной тематике. Сравнительная же таблица лазерной и плазменной резки, разработанная нашими специалистами приведена отдельной статьей на нашем сайте

Выбор координатной системы

Каким бы хорошим и дорогим не был лазер, без координатной системы он является не более чем дорогой игрушкой. В конечном счете, именно координатная система отвечает за движение лазера по задаваемой траектории, за соблюдение точности перемещений; управляющее программное обеспечение — за быстрое и комфортное составление программ резки, что вносит ощутимый вклад в общую производительность раскройного комплекса, как единого, цельного механизма.

Если на российском и международном рынке волоконных лазеров фактически доминирует единственный производитель, то различные координатные системы с установленными волоконными лазерами (далее по тексту установки) представлены достаточно широко. Представленные на рынке установки различаются размерами рабочей зоны, скоростями и динамикой перемещений, точностными характеристиками.

Важнейшие, на наш взгляд, параметры при выборе координатных систем выделены в отдельную статью на нашем сайте.

Отдельно стоит отметить применение роботов, как координатных систем для целей двумерного раскроя металла.

Роботизированные лазерные комплексы в настоящее время применяются для специализированных задач трехмерной лазерной резки, лазерной сварки, в т.ч. и дистанционной. Неплохая повторяемость позиционирования (не путать с точностью!), позволяет его использовать для серийных и крупносерийных задач. Применение роботов для целей двумерного раскроя встречается не часто.

В первую очередь, это связано с избыточностью многокоординатного манипулятора для таких задач, что называется: «Из пушки — по воробьям». Для целей же трехмерного раскроя, альтернатив роботам немного, поэтому они получают свое распространение.

Во вторую очередь, это сложное и специализированное программное обеспечение, которое не позволяет быстро создать управляющую программу. Приблизительное время на создание и привязку простой программы, может составлять порядка 40-60 минут. Это является неприемлемым на предприятиях микро- и малого бизнеса, с малой серийностью, но большой номенклатурой продукции, поскольку приводит к серьезному увеличению ее себестоимости. Кроме этого, должен быть высокий уровень подготовки оператора, что также не является положительным аргументом, особенно в условиях кадрового «голодания».

На сегодняшний день, на российском и международном рынке присутствует достаточно много роботов, представленных различными фирмами. Данные устройства неплохо зарекомендовали себя с точки зрения надежности. Но если говорить именно о теоретической надежности, то наличие гораздо большего числа сопрягаемых элементов, является фактором повышенного риска. Наличие большого числа передающих механических элементов является фактором риска появления люфтов, которые, складываясь друг с другом, внесут свою лепту в конечную точность изготовления деталей. Данный факт является некритичным, например, для сварки, но будет серьезно ощутим при резке, например, острых углов или окружностей малого диаметра.

В третью очередь — это плавающая точность при проходе по контуру. Отклонения от 0,11 мм до 0,56 мм. Отклонение зависит от вылета манипулятора, чем дальше выносится рабочий инструмент (в рассматриваемом случае — оптический резак лазера) от основания, тем сильнее падает точность следования по контуру. В серийных процессах, плавающая точность компенсируется хорошей повторяемостью позиционирования (отклонения до 0,19 мм), когда имеющуюся траекторию «подгоняют» под необходимую. В условиях же небольшой серийности — это неэффективно в принципе.

Итог: Использование роботов для целей двумерного раскроя находит крайне ограниченное технологическое применение.

При выборе же координатной системы рекомендуем руководствоваться в первую очередь принципом разумности. Это значит, что очевидно недальновидно покупать мощный и дорогой CO2 или волоконный лазер и устанавливать его на координатную систему бюджетной категории. Подобная связка не позволит в полной мере реализовать все возможности лазера, соответственно, это скажется и на производительности станка, и на его окупаемости. В ряде случаев подобное неграмотное сочетание устройств может выявить серьезные технологические ограничения при резке. Из великого множества, приведем пример: 1кВт волоконный лазер может разрезать холоднокатаную сталь толщиной до 8-10 мм. Погрузка подобных листов вручную затруднительна, поэтому осуществляется механизировано и не всегда аккуратно. При использовании даже цельносварной, но ненадежной станины без специальных средств загрузки, в течение определенного времени проведения описанных погрузочно-разгрузочных работ, геометрия станины будет гарантированно нарушена, что приведет к снижению точности и длительной остановке станка.

С другой стороны, использовать, например, резак воздушно-плазменной резки на координатной системе высокого уровня также неэффективно, поскольку стоимость координатной системы в общей стоимости комплекса будет настолько значительна, что сделает весь комплекс экономически малоэффективным с точки зрения окупаемости.

Удобство работы со станком

Будущая комфортная работа персонала является одним из существенных моментов, о которых стоит задуматься при выборе станка. Следствием комфортной работы оператора является его пониженная утомляемость, повышенное внимание, повышение престижности данного участка в производственном процессе, а следовательно, повышенная производительность и бесперебойная работа комплекса. Что такое комфортная работа в нашем понимании?

Для оператора

• Простое и ориентированное на оператора программное обеспечение комплекса на русском языке. Удобство работы с программами резки и загружаемыми файлами чертежей.
• Наличие определенных функций программного обеспечения, существенно упрощающих и оптимизирующих процесс резки. Такие функции как: пауза, обратный ход по контуру, быстрый переход к любой врезке, быстрое изменение точки врезки и начало резки с любого места контура. Наличие счетчиков вырезанных деталей.
• Быстрое и интуитивно понятное составление программ резки. Под этим мы понимаем составление программы резки «двумя кликами мыши», а не по сорок минут. Это в том числе это включает и автоматическое определение вложенности контуров и автоматический расчет оптимальных проходов. Данное обстоятельство приобретает достаточную актуальность для малых предприятий, при работе с малой серийностью, но большой номенклатурой заказа.
• Контроль над всеми системами станка с одного рабочего места. Выявление каких-либо сбоев в самом начале их проявления – это залог правильной и надежной работы станка. Разнесенные элементы индикации и контроля вне зоны распределения внимания оператора могут стать причиной усугубления сбоев до уровня возникновения неисправности.

Для технолога

• Быстрое и интуитивно понятное составление программ резки. (см. комментарии выше)
• Индикация измененных файлов чертежей (контроль обновлений чертежей). Приобретает особенную актуальность при малой серийности и большой номенклатуре.
• Автоматический расчет трудоемкости/стоимости. Существенное упрощение расчета стоимости, например, при резке сторонних заказов или для внутренней оценки себестоимости.
• Автоматический расчет полезного использования материала. Чрезвычайно важная функция для расчета себестоимости продукции и отходов.

Для мастера или начальника производства

• Дистанционная постановка и контроль выполнения поставленных задач. Очень часто задачи оператору на станок записываются на разрозненных листках бумаги. Оператор теряет (намеренно или нечаянно) листки, роняет их, путает очередность выполнения задач или вырезаемый чертеж, а также испытывает неудобства при компоновке нескольких задач в рамках одной толщины металла. Электронная постановка задач позволяет эффективнее организовать производственный процесс, поскольку систематизация в этом случае (по материалу, приоритету, изделию) осуществляется автоматически. Функцию постановки и контроля задач в электронном виде с машины мастера ставятся напрямую на ЧПУ станка, считаем очень полезной.
• Быстрое обучение. Все производственники сталкиваются с кадровой проблемой. Для сложного программного продукта требуется соответствующий интеллектуальный уровень оператора. Подобных людей все меньше и меньше на рынке труда. Нашел оператора, потратил на его обучение 3-4 недели, а после этого оператор начинает «выкручивать руки» выставляя новые условия и чувствуя свою незаменимость. Знакомая ситуация? В этом случае ключевым фактором является простота программного обеспечения и минимальное время на обучения специалиста среднего звена базовой работе на станке. Стоимость работы специалиста среднего звена будет гораздо ниже, чем высокоинтеллектуального специалиста, что также положительно скажется на себестоимости продукции. Безусловно, на это стоит обратить внимание.
• Для технического обслуживающего персонала:
  • Запрограммированные напоминания о необходимости обслуживания станка. Очень часто причиной неисправности может быть несвоевременное техническое обслуживание станка. Подобные уведомления будут очень полезны в производственном процессе.
  • Удобные графические интерфейсы для быстрой настройки оборудования. Не нужно объяснять, что графическая информация гораздо лучше воспринимается, нежели набор цифр. С настройкой подобного оборудования и работать приятнее и дело спорится быстрее.
  • Электронный журнал работы узлов станка. Он необходим для детальной регистрации и понимания возникшей неисправности. Говорит об уровне внимания производителя к собственному оборудованию и проводимой работе по его улучшению.
  • Дистанционная (через Интернет) диагностика неисправностей систем станка. Как правило, 85% сервисных вопросов – это вопросы, связанные с неправильной настройкой оборудования. Заболел или уволился оператор, которого обучали, нечаянно или намеренно изменили настройки, невнимательность оператора и т.п. Для эксплуатирующей организации результат один – станок не работает… Производителю запрос: «Приезжайте и разбирайтесь…» Для минимизации времени простоя станка, и исключения выездных расходов, считаем функцию дистанционной диагностики очень полезной. Особенно это актуально, если производитель оборудования и его заказчик находятся достаточно далеко друг от друга.

Компоновка элементов раскройного комплекса

Покупая оборудование лазерного раскроя, собственники или управляющие предприятий преследуют глобальную цель построения современного и эффективного производства «с иголочки». Покупка подобного дорогостоящего оборудования передовой технологии – это во всех случаях серьезное достижение для компании-покупателя. Помимо того, что данное оборудование должно успешно и эффективно выполнять возложенные на него производственные задачи, это достижение, которое должно быть продемонстрировано.

Лазерный раскройный комплекс — это достаточно сложное сочетание оптических, механических, пневматических, гидравлических, электрических и электронных систем. Питание и управление всеми этими системами осуществляется посредством электрических кабелей. Когда многие из этих систем вынесены из конструктива станка и разнесены друг от друга, то половина станка может быть опоясана беспорядочным переплетением отдельных проводов, жгутов, шлангов и т.п. Кроме описанного выше, к лазерному раскройному комплексу подключается определенное количество внешних систем, например, электричество, воздух, технологические газы, вода и т.п. Попробуйте себе представить картину беспорядочно находящихся вокруг станка проводов, жгутов, шлангов и трубок. Картину может дополнять, например, блок волоконного лазера, стоящий на табуретке рядом со станком… Это не футуристическая картина, именно в таком виде на нашем производстве в 2004 году был запущен в работу первый раскройный комплекс одного из российских производителей.

Подобная организация (или дезорганизация) рабочего места вокруг станка мало того, что приводит к выходу из строя оборудования, но еще и опасна. Оператор может элементарно запнуться и оборвать какие-либо соединения, или выронить из рук заготовку, которая падая, перережет и замкнет провода или повредит волоконно-оптический тракт передачи излучения.

В силу разных обстоятельств, на описанные недостатки очень сложно реагировать юридически в рамках договорных отношений уже по факту запуска станка в эксплуатацию. При выборе же оборудования, стоит обратить внимание на компоновку раскройного комплекса и провести предварительное расположение станка на производственной площади.

Внешний вид оборудования

Первый вице-премьер Российской Федерации Сергей Иванов на I Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития машиностроения России», высказал пожелание, чтобы продукция отечественных машиностроителей должна быть не только надёжной, но и красивой.

Существует мнение (особенно у военных), что красивая техника и работает гораздо лучше и сама по себе надежнее. Действительно, с красивым оборудованием и работать гораздо приятнее, устает меньше персонал и на производстве создается определенная атмосфера нового, современного производства. Красивый станок, без оглядки, можно продемонстрировать и клиентам и конкурентам.

Но есть и еще функции у красивых закрытий и кожухов. В первую очередь это обеспечение безопасности работающего персонала. Например, для генерации лазерного излучения на некоторых типах лазеров могут использоваться импульсы в несколько сотен вольт и несколько сотен ампер, и защита оператора является одной из приоритетных задач. Во вторую очередь это защита от случайного проникновения к движущимся частям станка. В третью очередь это защита важнейших узлов и систем станка от внешних физических воздействий, например, защита оптоволоконного тракта или оптического резака от случайных ударов заготовки или листа при неаккуратной загрузке/выгрузке.

Итог: Грамотно организованная компоновка станка и наличие защитных кожухов существенно повышают производственную живучесть станка. Приятный внешний вид вносит свой положительный вклад в общую организацию производственного процесса.

Оценка перспектив

Высокая производительность лазерного раскройного комплекса является его ярчайшим преимуществом. Выбирая и покупая комплекс исключительно под текущие потребности, заказчик с его фактическим появлением, столкнется и с новыми задачами. Это будут и партнеры или соседи, которые обратятся к Вам за помощью с резкой, это будут и новые заказы для Вашего предприятия, от которых, по технологическим причинам, Вы раньше вынуждены были отказываться. Покупка подобного оборудования может быть серьезным импульсом для развития предприятия. В этой связи рекомендуем выбирать мощность лазера с определенным прогнозируемым запасом, безусловно, при соответствующих финансовых возможностях.

Покупая подобное дорогостоящее оборудование, конечный потребитель должен понимать, что развивая собственное производство, он через какой-то промежуток времени столкнется с вопросом обновления производственных мощностей. Т.е. покупки оборудования более высокой производительности, нежели чем имеющееся. Это относится и к оборудованию лазерного раскроя. Вместе с этим обязательно встанет вопрос: «А куда пристроить уже имеющееся?».

Рассматривая данный сценарий, имеющееся оборудование передовой технологии всегда более ликвидно, нежели чем устаревшей. Это также оценивается банками при утверждении залоговой стоимости. Это обстоятельство также нужно иметь в виду, при покупке бывшего в употреблении оборудования, а также понимать, что хорошее оборудование, вряд ли будут продавать столь бережливые европейские партнеры. И если они его успеют продать, то Вы уже гарантированно не успеете.

Заключение

Читая данную статью, Вы регулярно сталкивались с используемыми автором словами «добросовестный» и «порядочный» применительно к производителю оборудования.

Что это значит?

На наш взгляд, это, в первую очередь, очень внимательное отношение к производимому и предлагаемому на рынок оборудованию. Это значит, что заказчик на первоначальном этапе получит от производителя полностью всю информацию и поймет, с какими возможными сложностями он может столкнуться в будущем.

Это значит, что заявленные при покупке станка параметры, будут такими же и фактически.

Это значит, что рабочие функции оборудования будут присутствовать не для введения заказчика в заблуждение (имеются в виду функции, предназначенные для демонстрационных и маркетинговых целей, т.е. которые в реальном производственном процессе будет использовать либо крайне затруднительно, либо невозможно), а будут реально работать и способствовать повышению производительности.

Не менее важным является гарантийное и послегарантийное обслуживание.

Это значит, что производитель работает не по принципу «Продал и забыл». При возникновении нештатных ситуаций или поломок, заказчик не будет брошен один на один с имеющейся проблемой.

Это значит, что будут обеспечены в наличие расходные материалы и комплектующие.

Это значит, в конце концов, нормальное человеческое отношение, помощь и содействие людям, которые оказали доверие и купили данное оборудование. К соотечественникам, которые выбрали не самую легкую стезю производственника и только из-за одного этого заслуживают уважения.

В конце статьи отмечу, что с той или иной степенью успешности, выбранная Вами установка в любом случае будет резать. Но можно резать и радоваться, а можно, как в той шутке про мышей и кактус – резать и плакать.

Желаем Вам, чтобы установка раскроя металла, на которой Вы остановите свой выбор, радовала Вас долгие годы и помогала решать самые сложные производственные задачи.

Технология лазерной резки металла

Почему лазерная резка металла хоть и является дорогостоящей операцией, все равно очень востребована сегодня. Все дело в качестве реза и высокой скорости процесса. При этом резка металлов лазером практически проводится без отходов, потому что толщина среза очень тонкая. К достоинствам можно добавить ровные кромки, которые практически не требуют механической доработки, разрезаемые металлические заготовки не подвергаются деформации (только незначительно нагреваются участки, прилегающие к зоне реза). По сути, с помощью лазерной резки получается уже готовое изделия, которое можно использовать в дальнейшем по прямому его назначению.

Технические характеристики проводимого процесса:

• скорость резки металлов: 0,167-12,5 м/с;
• отклонение деталей он нормативных размеров: 0,05-0,2 мм;
• ширина среза сталей толщиною 0,5-5 мм: 0,1-0,3 мм;
• может на кромках оставаться небольшой слой срезанного металла, который легко отделяется.

Лазерной резкой металлов можно резать любые металлические профили: листы, трубы, уголки и прочее. К тому же резке подвергаются металлические изделия, изготовленные по разным технологиям: литье, штамповка, прокат и так далее. От толщины заготовки зависит мощность используемого лазера. К примеру, чтобы разрезать деталь толщиною 12-15 мм, необходим лазер мощностью 1,5 кВт. Для резки заготовки толщиною 4-5 мм требуется лазер мощностью 0,5 кВт. При этом нет необходимости зачищать металлические заготовки, то есть подготавливать их к процессу. Единственное – это удаление антикоррозионной смазки, которую наносят в заводских условиях на некоторые профили.

Технология лазерной резки металлов

Процедура резки достаточно проста. Лазер – это тонкий луч, который на металлической заготовке образует точку. Металл на этой точке быстро нагревается до температуры плавления и начинает закипать, а затем испаряться. Если режется тонкий металлический элемент, то это происходит именно так. С толстыми деталями немного сложнее, потому что большое количество металла не может испаряться. Поэтому в технологию добавляют газ, который выдувает расплавленный металл из зоны реза. В качестве газа можно использовать кислород, азот, любой инертный газ или обычный воздух.

Виды лазерной резки

В основе технологического процесса лежат несколько элементов, которые и определяют процесс резки металлов лазером. А именно:

• источник энергии;
• рабочий элемент, который и образует лазерный поток;
• блок, в состав которого входят специальные зеркала, такой прибор называется оптический резонатор.

Именно рабочий элемент и создает классификацию лазерных установок, в которых сам режущий инструмент разделяется по мощности.

1. Мощностью не больше 6 кВт – называются твердотельными.
2. 6-20 кВт – это газовые.
3. 20-100 кВт – газодинамические.

К первой позиции относятся технологии, в которых используется твердое тело: рубин или специальное стекло с добавками флюорита кальция. Такие лазеры могут создать мощный импульс буквально за несколько долей секунд, к тому же они работают как в импульсном режиме реза, так и в непрерывном.

Вторая позиция – это лазер на основе газовой смеси, которая нагревается электрическим током. Электроэнергия придает направленному потоку газов монохромность и направленность. В состав смеси входят углекислый газ, азот и гелий.

Третья позиция – это также газовый лазер на основе углекислого газа. Газ нагревают и пропускают через узкий проход, где он остывает и расширяется одновременно. При этом выделяется огромная тепловая энергия, которая и режет металл большой толщины. Точность реза высокая, потому что данный вид лазера обладает большой мощностью. При этом расход энергии луча небольшой.

Режимы резки

Параметров, которые влияют на резку, достаточно много. Это и скорость проводимого процесса, и мощность лазера, его плотность, фокусное расстояние, диаметр луча, состав излучения, вид и марка разрезаемого металла. К примеру, низкоуглеродистые стали режутся быстрее, чем нержавейка, почти на 30%. Если кислород заменить обычным воздухом, то скорость реза снижается почти в два раза. Скорость резки алюминия лазером мощностью 1 кВт составляет в среднем 12 м/с, титана – 9 м/с. Эти показатели соответствуют технологии, в которой применяется кислород.

Выбирая определенный режим резки, необходимо понимать, что от выбранных параметров будет напрямую зависеть и качество реза. Оно характеризуется точностью вырезанной детали, шириною реза, шероховатостью поверхности образованных кромок, их ровностью, наличием на них оплавленного металла (грата), зоной температурного влияния лазера (глубиною). Но, как показывают исследования, на качество больше всего влияет скорость резки и толщина заготовки.

Для примера можно привести показатели качества лазерного процесса, который производился при мощности 1 кВт, с использованием кислорода, газ подавался в зону резки под давлением 0,5 МПа. При этом диаметр сфокусированной точки составлял 0,2 мм.

Толщина заготовки, мм	Оптимальная скорость резки, м/с	Ширина реза, мм	Шероховатость кромок, мкм	Неперпендикулярность, мм
1	10-11	0,1-0,15	10-15	0,04-0,06
3	6-7	0,3-0,35	30-35	0,08-0,12
5	3-4	0,4-0,45	40-50	0,1-0,15
10	0,8-1,15	0,6-0,65	70-80

 

Есть еще один параметр резки металлов при помощи лазера – это точность. Определяется она в процентном соотношении и зависит от качества самого технологического процесса. Требования к данному параметру основываются на толщине разрезаемой детали и на том, для каких нужд данная заготовка будет использована. Что касается толщины, то погрешность может составлять 0,1-0,5 мм, если лазером разрезается металлический профиль толщиною до 10 мм.

Преимущества и недостатки лазерной технологии

Лазерная резка металла имеет ряд весомых преимуществ перед другими видами резки. Вот несколько ее достоинств.

• С помощью лазера можно резать достаточно широкий диапазон толщины металлических изделий: медных – 0,2-15 мм, алюминиевых, 0,2-20 мм, стальных — 0,2-20 мм, из нержавеющей стали – до 50 мм.
• Полное отсутствие контакта режущего инструмента с разрезаемым металлом. А это открывает возможности работать с хрупкими и легко деформирующими заготовками.
• Просто получаются изделия с замысловатыми формами. Особенно, если резка производится на станке с компьютерным обеспечением. Нужно просто в блок управления загрузить чертеж будущей детали, и оборудование само разрежет его с большой точностью.
• Высокая скорость процесса.
• Если необходимо изготовить металлическую деталь небольшой партией, то именно лазерная резка может заменить такие сложные технологические процессы, как штамповка и литье.
• Минимум отходов и чистота среза – это снижение себестоимости производимых металлических деталей, что влияет на снижение конечной цены изделия.
• Универсальность самой лазерной технологии, с помощью которой можно решать достаточно сложные поставленные задачи.

Если говорить о недостатках лазерной резки, то их не так много. Главный недостаток – это высокое энергопотребление, поэтому данный процесс самый дорогостоящий на сегодняшний день. Хотя если сравнивать со штамповкой, которая также отличается минимальными отходами и высокой точность и качеством конечного продукта, то, учитывая изготовление оснастки, можно сказать, что лазер будет-то дешевле. И второй недостаток – ограничения резки по толщине. Все-таки 20 мм – это низкий предел.

Оборудование

Установки лазерной резки (см. фото) с твердотельным элементом состоят из лампы накачки и рабочего тела. Первая необходима для того, чтобы аккумулировать световой поток и передать на искусственный рубин излучение требуемых параметров.

Газовые установки – это более сложная конструкция, в которой газы проходят через электрическое поле. Здесь они заражаются и начинают излучать свет монохроматического типа (постоянная длина и частота световой волны). Прокачка газов может производиться в установках продольно или поперечно. Большое распространение сегодня получили щелевидные модели, которые обладают большой мощностью. При этом они очень компактны и просты в эксплуатации.

Газодинамические установки – самые дорогие. В них и процесс образования лазера сложен. Сначала газы нагреваются до температуры 2000-3000С. После чего их прогоняют с огромной скоростью через сопло, где газовый поток сужается и уплотняется. Далее, его остужают. Такой лазер обладает большой мощностью.

Если посмотреть видео, как работает каждая из вышеописанных установок, то сказать, к какому виду она относится, практически невозможно. Необходимо знать чисто конструктивные особенности аппаратов. Но все виды лазерного оборудования обязательно в своем составе имеют одинаковые элементы. А именно:

• Система, с помощью которой получается лазерное излучение. В него входят зеркала, оптические элементы, сопло для сужения потока газов, механизм, подающий газы в установку.
• Излучатель, резонатор.
• Система контроля над процессом образования лазера и настройки параметров.
• Блок перемещения режущего инструмента и заготовки.

Как уже было сказано выше, оптимальные условия использования лазерного оборудование – это производство металлических изделий небольшими партиями. При этом специалисты говорят о том, что резать лазером лучше заготовки толщиною не больше 6 мм. Потому что срез получается высокого качества при большой скорости процесса. На кромках не образуется окалины, что позволяет передавать изделия на следующий этап изготовления без предварительной обработки.

Область реза (кромки) у заготовок толщиною до 4 мм получается ровной, прямолинейной и гладкой. У более толстых заготовок кромки могут иметь погрешность в размере. Необходимо отметить, что, делая отверстие в металлической детали, нужно понимать, что внешний диаметр будет немного меньше внутреннего.

Обязательно ознакомьтесь с видео, размещенном на этой странице сайта, где показан процесс лазерной резки.

Поделись с друзьями

0

0

0

0

✅ Рассчитываем РЕАЛЬНУЮ скорость лазерной резки и гравировки по формуле

Например, если вы хотите с лазерной трубкой RECI W2 (90-100 Вт) нанести гравировку или вам нужна резка глубиной 3 миллиметра по некой условной длине, то нужно в первую очередь глубину реза разделить на толщину луча (3 / 0,1). Получится 30. Таким образом, чтобы добиться необходимого результата, вам нужно будет по всей длине с указанной максимальной скоростью пройтись 30 раз.

 

А теперь считаем, сколько нам понадобится времени на рез лазером длинной, к примеру, 1000 миллиметров и глубиной 3 миллиметра (1000 мм / 30 раз), получается примерно 33 миллиметра в секунду. А на все про все вы потратите примерно 30 секунд.

 

Если у вас трубка мощнее, например RECI W6 (150 Вт), то нужно поделить друг на друга мощности трубок (150 Вт /100 Вт) и получившийся коэффициент умножить на получившуюся скорость. В нашем случае это 33 мм/сек (33 х 1,5). Получится 49,5 мм/сек.

 

И где тут, скажите, пожалуйста, 1000 мм/сек?

 

Но и эти цифры все равно являются ориентировочными, для идеальных условий, без учета поправок на мощность лазера, горючесть материала, его влажности, степени рассеивания тепла при передаче энергии, необходимого качества резки или гравировки, и еще множества других неучтенных моментов, включая настроение оператора вашего лазерного станка.

 

Подводим итог

Исходя из всего вышеизложенного можно сказать следующее: скорость перемещения лазера по рабочему полю важна, но не стоит брать в расчет исключительно заявленные характеристики. В первую очередь обращайте внимание на глубину реза, мощность лазерной трубки, систему линейных перемещений, привода и качество сборки оборудования, но ни как не на заявленные производителями скоростные параметры.

 

С другой стороны, даже реальная, заявленная в паспорте максимальная скорость лазерной резки и гравировки – бессмысленный параметр, так как какими бы скоростными характеристиками по перемещению не обладали двигатели вашего лазерного станка, под каждый материал существуют свои оптимальные параметры обработки, при изменении которых снижается качество. Вы же не сможете разогнать Ferrari по лесной проселочной дороге до 350 км/ч?

 

В общем, повторимся, все нужно предварительно считать и тестировать.

 

P.S. Гуру лазерной резки и гравировки становятся лишь после долгих лет успешной эксплуатации нашего оборудования.

 

Больше интересного во Вконтакте

• Полезные советы по лазерной резке и гравировке
• Секреты и лайфхаки
• Обзоры лазерного оборудования
• Макеты для лазерной резки
• Актуальные акции и скидки

Подписывайтесь

 

Параметры лазерной резки металла. Волоконный лазерный станок IL 2000W

27.06.2016 Новости

Внимание! Новинка! Высокоточный лазерный станок CCD IL-6090 SGC (с камерой), оснащенный усовершенствованной системой оптического распознавания объектов. Благодаря современному программному обеспечению и высококачественным комплектующим, станок способен самостоятельно распознавать и сканировать необходимые объекты из множества представленных, после чего вырезать их в заданных границах по необходимым параметрам.

Подробнее…

10.10.2014 Новости

Добрый день! Компания INTERLASER, сообщает Вам о огромном поступлении линз, зеркал для лазерного оборудованияЦены самые низкие на линзы и зеркала:Линзы для лазерных станков ZnSe (США):диаметр 20, фокус  2 (50.8 мм) — 3 304 рубдиаметр 20, фокус  5 (12.7 мм) — 3 304 рубдиаметр 25, фокус 2.5 (63.5 мм) — 7 350 руб Линзы для лазеров ZnSe (Китай):диаметр 20, фокус  2 (50.8 мм) — 2 450 рубдиаметр 20, фокус  5 (127 мм) — 2 450 рубдиаметр 25, фокус 2.5 (63.5 мм) — 4 900 руб Зеркала:диаметр 20 мм, толщина 2/3 мм — 840 рубдиаметр 25 мм, толщина 2/3 мм — 980 рубдиаметр 30…

Подробнее…

01.06.2014 Новости

Пеллетная мельница — предназначена для производства древесных гранул (пеллет) из сухих древесных отходов. Основным перерабатывающимся сырьем является опил. Пелллетные мельницы малые позволяют получать гранулы из любой биомассы. Малые пелллетные мельницы востребованы в частных хозяйствах, а также на малых производствах. Используются для производства пеллет, для отапливания помещений, а также производства комбикормов. подробнее……

Подробнее…

05.04.2013 Новости

Компания INTERLASER рада сообщить своим клиентам о существенном (на 12,5%) снижении цены на фрезерные станки модели Carver-0609. Новые модели фрезерных станков Carver-0609 оснащены 1,5 кВт-ым шпинделем с водяным охлаждением, электронным датчиком нулевой точки стола, усовершенствованными рельсовыми направляющими HIWIN (Тайвань) по всем осям, также, в комплекте со станками поставляется водяная помпа. Управление фрезерным станком осуществляется через DSP-контроллер, программное обеспечение Type3 поставляется в комплекте. Поставка оборудования осуществляется в течение 60 рабочих дней с момента предоплаты (70% от стоимости). По всем вопросам обращайтесь в наши офисы продаж по телефонам, указанным на сайте.

Подробнее…

05.04.2013 Новости

Компания INTERLASER рада сообщить своим клиентам о существенном (на 12,5%) снижении цены на фрезерные станки модели Carver-0609. Новые модели фрезерных станков Carver-0609 оснащены 1,5 кВт-ым шпинделем с водяным охлаждением, электронным датчиком нулевой точки стола, усовершенствованными рельсовыми направляющими HIWIN (Тайвань) по всем осям, также, в комплекте со станками поставляется водяная помпа. Управление фрезерным станком осуществляется через DSP-контроллер, программное обеспечение Type3 поставляется в комплекте. Поставка оборудования осуществляется в течение 60 рабочих дней с момента предоплаты (70% от стоимости). По всем вопросам обращайтесь в наши офисы продаж по телефонам, указанным на сайте.

Подробнее…

14.03.2013 Новости

Внимание! Ожидается поступление нового оборудования! Компания INTERLASER сообщает своим клиентам о планируемых в ближайшее время поставках на склад Компании оптоволоконных лазерных маркеров по металлу!

Подробнее…

06.02.2013 Новости

 Компания Interlaser представляет вашему вниманию новую модель фрезерно-гравировального станка серии Carver SM 1312 Рабочее поле размером 1300 на 1200 мм идеально подходит для изготовления мебельной продукции (например, мебельные фасады) Фрезерно-гравировальные станки серии SM наиболее востребованы в рекламной, сувенирной, деревообрабатывающей промышленности. Рабочий стол этого станка сделан в условиях жесткого производственного процесса с соблюдением технологий и производственных норм.

Подробнее…

06.03.2012 Новости

В период с 28 февраля по 02 марта 2012 г. наша Компания принимала участие в Федеральной оптовой выставке-ярмарке «ТЕКСТИЛЬЛЕГПРОМ» (г. Москва, ВВЦ, павильон 55, 1 этаж, стенд А-12). На выставке нами были представлены Лазерно-гравировальный станок HX 1290SE и плоттер RABBIT 1120H. Наши специалисты продемонстрировали посетителям выставки широкие возможности лазерного станка по раскрою, лазерной резке и гравировке текстильных материалов, кожи, пластика и шпона. Также, была продемонстрирована работа плоттера по резке рулонных материалов.Все привезенные на выставку образцы оборудования были реализованы прямо со стенда по завершении работы выставки. С фото-отчетом по выставке Вы можете ознакомиться в разделе фотогалерея.

Подробнее…

18.01.2012 Новости

В конце декабря нам на склад поступил станок Carver Servo — 1325. Габаритные размеры станка составляют 3140x2120x1750 мм. Станок упакован в очень прочную деревянную упаковку с рёбрами жесткости, прочно скрученную саморезами, что обеспечивает ему перевозку без повреждений. Вес станка в упаковке составляет 1350 кг.

Подробнее…