Станок лазерной резки: устройство, принцип работы

Современное производство невозможно представить без высокоточных и эффективных технологий обработки материалов. Одной из таких технологий является лазерная резка, которая позволяет быстро и качественно изготавливать детали сложной формы из различных материалов — от стали и алюминия до титана и пластика. В основе этого процесса лежит использование специализированного оборудования — станков лазерной резки.

Станок лазерной резки — это сложный комплекс, состоящий из нескольких взаимосвязанных систем, каждая из которых выполняет свою функцию. Основные компоненты станка:

1. Лазерный источник (генератор):
Это сердце станка, где формируется мощный лазерный луч. В зависимости от типа станка, используются различные виды лазеров: CO2-лазеры, волоконные (fiber) лазеры, твердотельные лазеры. Каждый тип имеет свои преимущества и применяется для определённых материалов и задач.

2. Оптическая система:
Включает в себя зеркала, линзы и волоконные кабели, которые направляют и фокусируют луч на поверхность обрабатываемого материала. Фокусировка луча позволяет достичь высокой плотности энергии в малой точке, что обеспечивает эффективное плавление и испарение материала.

3. Система подачи и позиционирования:
Станок оснащён координатным столом (обычно с ЧПУ), который перемещает заготовку или режущую головку по заданной траектории. Это обеспечивает высокую точность и повторяемость резки, а также возможность обработки сложных контуров.

4. Режущая головка:
Включает в себя сопло, через которое выходит сфокусированный лазерный луч, а также систему подачи вспомогательного газа (кислород, азот, аргон). Газ способствует удалению продуктов резки из зоны воздействия и предотвращает окисление кромок.

5. Система управления:
Компьютер с установленным программным обеспечением, который принимает управляющие команды от оператора, преобразует их в сигналы для исполнительных механизмов и контролирует все параметры процесса.

6. Система охлаждения:
Лазерный источник и оптические элементы требуют эффективного охлаждения для поддержания стабильной работы и предотвращения перегрева.

Процесс резки основан на воздействии сфокусированного лазерного луча высокой мощности на материал. Принцип работы можно описать поэтапно:

1. Генерация лазерного луча:
В лазерном источнике формируется пучок света с определённой длиной волны и высокой энергией. В CO2-лазерах используется смесь газов, в волоконных — оптическое волокно, в твердотельных — кристаллы.

2. Передача и фокусировка луча:
С помощью оптической системы луч направляется к режущей головке, где фокусируется в очень малую точку (диаметром до 0,1 мм). В этой точке достигается максимальная плотность энергии.

3. Взаимодействие с материалом:
Сфокусированный луч нагревает материал до температуры плавления или испарения. В зоне реза образуется узкая щель (керф), а расплавленный металл или другие продукты резки выдуваются из зоны воздействия потоком вспомогательного газа.

4. Перемещение по заданной траектории:
Система ЧПУ перемещает режущую головку или стол с заготовкой в соответствии с программой, обеспечивая точное следование контуру детали.

5. Контроль и корректировка:
В процессе резки система управления отслеживает параметры (мощность, скорость, положение) и при необходимости вносит коррективы для поддержания качества реза.

Существует несколько основных типов станков, различающихся по типу лазерного источника и конструктивным особенностям:

• CO2-лазерные станки — подходят для неметаллов (пластик, дерево, кожа) и тонких металлических листов.
• Волоконные станки — оптимальны для металлов (сталь, алюминий, титан), отличаются высокой скоростью и экономичностью.
• Твердотельные станки — применяются для специальных задач, например, резки особо прочных или толстых материалов.

Для поддержания работоспособности станка необходимо регулярное техническое обслуживание:

• Контроль чистоты оптических элементов (зеркал, линз).
• Проверка и замена фильтров в системе подачи газа.
• Обслуживание системы охлаждения.
• Калибровка и настройка ЧПУ.
• Своевременная замена изнашиваемых деталей режущей головки.

Станки широко используются в различных отраслях:

• Машиностроение — изготовление корпусов, шасси, деталей сложной формы.
• Авиация и космос — обработка титановых и алюминиевых сплавов.
• Медицина — производство хирургических инструментов и имплантатов.
• Реклама и дизайн — создание декоративных элементов, вывесок, панелей.
• Электроника — резка тонких металлических и неметаллических листов для корпусов и плат.

Станок лазерной резки — это высокотехнологичное оборудование, открывающее широкие возможности для современного производства. Его устройство и принцип работы обеспечивают высокую точность, скорость и качество обработки самых разных материалов. Благодаря автоматизации и гибкости настройки, лазерная резка становится незаменимым инструментом для конструкторских бюро, стремящихся к инновациям и совершенству в изготовлении деталей любой сложности.

Специалисты КБ Техконтур готовы реализовать ваши самые смелые инженерные задачи — от проектирования до изготовления готовых изделий!