«Секреты лазерного станка для резки и гравировки» | Образовательная социальная сеть

Линза – основной рабочий элемент

Посредством нее происходит фокусировка луча, сгенерированного лампой, и направлением его на обрабатываемый материал. Разные линзы имеют разное фокусное расстояние, фокусную глубину (отвечает за максимальную толщину разреза), диаметр сфокусированного пятна.

Существуют длиннофокусные ( 100 мм), среднефокусные (до 50 мм) и короткофокусные линзы (до 38 мм). Как ясно из названия, отличаются они длиной расстояния для фокусировки. Таким образом, длиннофокусные способны качественно прорезать толстые и твердые поверхности (металл), в то время как другие могут эффективно производить точеную работу. Согласно действующей классификации, каждая вариация линз применяется для своего вида работы:

• Короткофокусные – отлично справляются с гравировкой и вырезкой детализированных объектов (например, печатей), а также ими удобно разрезать материалы слабой плотности (фанера, ДСП, оргстекло);
• Среднефокусные часто называют «золотой серединой», ибо они способны качественно нанести гравировку и прорезать заготовки средней плотности до 8 мм (эту толщину вполне можно сравнить с плотностью дерева);
• Длиннофокусные прекрасно подходят для работы с толстыми материалами (помимо стандартных металлов можно упомянуть акрил и дерево с толщиной до 250 мм).

Сами линзы могут быть изготовлены на базе различных оснований, самыми популярными из которых являются арсенид галлия и селенид цинка. Стоит отметить, что первые относятся к промышленным образцам и применяются в станках мощность более 130 Ватт.

Основные значимые параметры при выборе лазерного аппарата

Современные производители постоянно и активно трудятся над модернизацией и удешевлением имеющихся технологий, поэтому рынок перманентно пополняется новыми образцами. Исходя из необходимых задач, при выборе агрегата следует обратить пристальное внимание на следующие факторы:

• Объемы производства – домашние единичное использование или же существует нужда в промышленных масштабах;
• Габариты станка – все зависит от размеров имеющихся помещений;
• Основной вид будущих материалов – для металла и пластика подойдут оптоволоконные лазеры, а для ткани и бумаги, резины и дерева обычно используют углекислотные модели;
• Характеристики излучателя – мощность будет указывать на скорость работы;
• Возможность передвижения рабочего стола – от данного параметра будет зависеть толщина обрабатываемых заготовок;
• Число головок для резки – наличие более одной головки означает повышение производительности. Для гравировочного станка их необходимо минимум две;
• Оснащенность видео- фотокамерой – с ее помощью легче всего передать необходимое изображение в операционную программу аппарата;
• Рулонный механизм подачи – оснащение им понадобится, если предполагается работа с материалами, которые можно скатать в рулон (бумага, ткань и т.п.);
• Дополнительные аксессуары – сюда могут входить дополнительная поверхность стола, устройство внешнего охлаждения, устройство для поворота, возможность замены лазерной трубки на элемент большей мощности и т. д.

Основные этапы работы лазерного станка

Вначале подготавливается специальный чертеж, где указываются координаты нужных срезов – этот чертеж загружается в операционную программу станка. После чего, начинается непосредственно рабочий процесс: станок автоматически направляет луч в заданное место и осуществляется его сильный нагрев.

Технические характеристики основных типов лазерных установок

В зависимости от обрабатываемого материала, они могут подразделяться на:

• Твердотельные лазеры импульсно-периодического типа с ламповой подкачкой (мощность на выходе: 50 – 1000 Ватт) используются для резки толстых металлов;
• Лазеры твердотельные с диодной подкачкой DPSS применяются для металлов средней толщины;
• Непрерывные газовые инфракрасные лазеры СО2 (выходная мощность до 400 Ватт) используются для работы с неметаллическими заготовками (резина и полимеры, а также древесина);
• Непрерывные газовые СО2 лазеры  (мощность на выходе – от 0,7 до 6 Киловатт) подойдут для работы с легированной сталью, черными металлами, некоторыми видами металлических сплавов, а также для неметаллических материалов;
• Оптоволоконные лазеры (выходная мощность от 0,4 до 15 Киловатт) – для точечной резки.

На текущий момент использование лазерного оборудования не может полностью вытеснить с рынка классические методы металлической резки. Поэтому, их эффективное применение становится возможным только тогда, когда обрабатываемый материал подобран грамотно, исходя из возможностей оборудования и когда использовать традиционный метод становится трудоемко либо полностью невозможно.

Лазер: основной блок лазерного оборудования

«секреты лазерного станка для резки и гравировки» | образовательная социальная сеть

1-ое место: fiber fb1325

Данная лазерная машина имеет в своей конструкции оптоволоконный генератор повышенной мощности, западноевропейские линейные направляющие, высокоточную систему ЧПУ. Аппарат способен работать по толстым металлам и их сплавам. В общем характеризуется высокой эффективностью и экономичностью резки.

Fiber FB1325

Достоинства:

• Полностью профессиональная модель;
• Универсальна и многофункциональна;
• Применяет технологию экономичной резки.

Недостатки:

• Не обнаружены (для своего сегмента).

1-ое место: rabbit fb 2030

Широкоформатный агрегат, позиционирующийся на рынке в качестве профессиональной модели. Обладает высокой скоростью резки, площадь рабочего стола составляет 2 на 3 метра. В конструкции установлены два мощнейших лазера и система позолоченных зеркал. Прекрасно подойдет для узкоспециализированной мастерской. Срок службы лазерной трубки расширен до 6500 часов.

RABBIT FB 2030

Достоинства:

• Многофункциональность;
• Увеличенная рабочая поверхность;
• Допустимая толщина для хрупких материалов – 28 миллиметров!

Недостатки:

• Большие габариты;
• Высокая цена.

1-ое место: zerder flex 1060

Модель от достаточно молодой, но уже становящейся популярной немецкой компании. Имеет довольно большие габариты и обладает сравнительно высокой точностью позиционирования лазерного луча. Благодаря увеличенной рабочей поверхности может работать с заготовками большого размера.

ZERDER FLEX 1060

Достоинства:

• Большой рабочий стол;
• Невысокая цена;
• Лазерная трубка рассчитана на 6000 часов.

Недостатки:

2-ое место: mclaser 1530 750w metal

Очень мощный станок, ориентированный непосредственно на работу по толстым металлическим сплавам. Способен разрезать заготовки толщиной до 10 миллиметров.  Рабочая поверхность достаточно велика – 1,5 на 3 метра. Отличается повышенной производительностью и скоростью работы.

MCLASER 1530 750W METAL

Достоинства:

• Срок работы лучевой трубки расширен до 10000 часов;
• В комплект входит отдельная операторская панель;
• Мощность увеличена.

Недостатки:

• Большой вес и габариты;
• Очень высокая цена.

2-ое место: mclaser 4030 metal

Универсальный станок, способный работать как с металлами, так и с более тонким материалом. При весьма мощном лазере может применяться и в бытовых условиях, благодаря сравнительно небольшим габаритам и весу (вполне можно установить в домашней мастерской).  Однако, площадь рабочего стола невелика – 40 на 30 сантиметров.

MCLASER 4030 METAL

Достоинства:

• Отличное качество комплектующих (несмотря на азиатское происхождение);
• Универсальная модель;
• Способность резать металл толщиной до 2 мм.

Недостатки:

2-ое место: wattsan micro 0203

Отличный образец домашнего станка, предназначенный исключительно для декоративно-прикладных целей. С его помощью легко вырезать узорные детали из тонколистовой фанеры или выполнять орнаменты на оргстекле. Благодаря свои чрезвычайно малым габаритам, для его установки даже не потребуется отдельное помещение.

WATTSAN MICRO 0203

Достоинства:

• Малые габариты;
• Экономичная стоимость;
• Достаточная толщина обрабатываемого материала (5-12 мм).

Недостатки:

• Узкое направление применения.

Вместо эпилога

Проведенный анализ рынка показал, что лидерами на нем являются отнюдь не западные компании. Российский покупатель предпочитает приобретать аналоги азиатского производства, благо комплектующие, использующиеся для их сборки, все-таки производятся в Европе.

А это уже позволяет говорить об общем качестве. В то же время, большинство китайских фирм не имеют на территории РФ собственных сервисных центров, что означает возможность некоторых проблемах в вопросах ремонта. Однако, с начала 2022 года данная ситуация начала исправляться – в Сибири и на Дальнем Востоке появились авторизованные центры, в которых предоставляются услуги выездных специалистов по регионам России (даже в рамках гарантийного сервиса).

Два вида применения лазера:

Достоинства и недостатки лазерной резки

Несомненными достоинствами можно назвать следующее:

• Лазерная резка способна обрабатывать различные материалы;
• Отсутствие прямого механического соприкосновения практически исключает риск повреждения обрабатываемой поверхности;
• На станке возможно выполнять работу любой степени сложности, при этом получение идеально ровных разрезов и линий гарантировано;
• Выполняемая работа характеризуется высокой производительностью и скоростью;
• Сам процесс осуществляется бесшумно, большое количество пыли и мусора отсутствует.

К минусам работы лазером можно отнести:

• Штамповочной метод обработки заготовок стоит значительно дешевле лазерного;
• В ходе обработки деревянных поверхностей в местах ее контакта с лазерным пятном остаются следы темного цвета;
• Сами лазерные станки (особенно промышленные образцы) стоят очень дорого;
• Существуют ограничения в области толщины рабочей поверхности материалов.

Ассортимент изделий, которые возможно изготовить на лазерном станке весьма широк, агрегат отлично подойдет для изготовления:

• Различных трафаретов и заготовок из фанеры;
• Металлических конструкторов и отдельных их элементов;
• Печатей и штампов;
• Уличных вывесок и дорожных указателей;
• Дизайнерских открыток;
• Предметов сувенирного назначения с гравировкой;
• Элементов декора, содержащих резные узоры;
• Декораций и ширм;
• Макетов для архитектурных проектов и многого другого.

Зависимость цены

Зачастую, на рынке лазерных станков можно столкнуться со следующей ситуацией: казалось бы, одинаковые по техническим характеристикам аппараты должны и стоить одинаково, ведь у них могут даже совпадать размеры рабочего стола? Но стоимость, прежде, всего будет складываться из общей комплектации и качества отдельных частей. А к таковым можно отнести:

• Корпус;
• Размер стола;
• Лучевую трубку;
• Разогревающий блок;
• Блок электропитания;
• Двигатели и иные управляющие элементы.

Также, немалое влияние на цену окажут и дополнительные опции, такие, как устройство защитного отключения, наличие вытяжки, наличие поворотного устройства, наличие фото- видеокамеры и т. п.

Стоит упомянуть, что для сложнотехнических устройств всегда и везде большую роль играет имя производителя. Действительно, маленькие, никому неизвестные компании могут привлекать потенциального покупателя крайне бюджетными ценами своего оборудования, но вот найти среди подобных образцов по настоящему хорошую технику сложно.

Визуально отличить хорошую модель можно даже просто взглянув на корпус. Если он изготовлен из тонколистового металла, в нем установлены дешевые шарнирно-валовые направляющие, то такой станок вряд ли приспособлен к работе на высоких скоростях. Большой разгон будет создавать дополнительные вибрации, что неизбежно приведет к нарушению правильности линий разреза или производству неровной гравировки.

Также стоит обратить на возраст компании-производителя – оптимальными считаются цифры в 3 – 5 лет. Возраст в 9 лет и более уже говорит о заслуженном месте на рынке. И дополнительно стоит обговорить с продавцом вопросы сервисного обслуживания – если предлагается пожизненная гарантия или хотя бы 5-летний сервисный срок, то такой продавец заслуживает доверия.

История создания лазерного оборудования

Некоторые нюансы настройки аппарата

Всегда необходимо помнить, что лазерная установка является сложнотехническим оборудованием, поэтому ее настройка должна быть крайне точной. Настройку проводят по световому лучу и на время данной процедуры рабочий элемент заменяют обычной лазерной указкой. Процедура будет включать в себя следующие шаги:

• Корректировка лазерной трубки – на основное зеркало наклеивают прозрачную липкую ленту, а само положение трубки устанавливается таким образом, чтобы луч попал непосредственно в его центр;
• Затем скотч наклеивают на второе зеркало, а основное регулируют. По итогу метка лазерной указки должна всегда находится в центре, вне зависимости от расстояния. Направление луча меняется посредством поворота винтов;
• Далее скотчем оклеивают третье зеркало и повторяется вышеописанная процедура, но только для второго оптического элемента;
• Третье зеркало настраивается посредством размещения «цели» на рабочем столе. При этом,  размер пятна должен соответствовать размеру выходного сопла. Регулировка также производится с помощью винтов.

Оборудование для лазерной обработки

Оптоволоконный лазер:

В качестве рабочего материала используется стекловолокно, легированное редкоземельными элементами.

Волоконный лазер — это лазер, использующий волокно в качестве рабочей среды.

Особенности лазеов:

По рабочему веществу:

Примерный порядок использования

Основные правила эксплуатации станка довольно просты, но знать пошаговый порядок все же необходимо, дабы впоследствии не запутаться:

• Для начала нужно подобрать рисунок, который будет вырезаться;
• После чего следует загрузить изображение (фото) в операционную программу аппарата, одновременно проверив чистоту рабочей поверхности линзы. Если загрязнение имеет место быть, то линзу нужно протереть ватной палочкой, смоченной в спирте;

ВАЖНО! Протирать водкой линзу нельзя, так как эфирные масла, имеющиеся в ее составе, образуют на линзе при высыхании тонкую пленку, которая приведет к рассеиванию луча!

• Включив агрегат, необходимо подождать пока он прогреется;
• Далее следует выбрать метод обработки: «растр» для гравировки и «вектор» для резки;
• Затем нужно определить ширину линии для разреза (стоит помнить, что широкие линии выполняются долго);
• По окончании всех операций процесс начнет выполняться, при этом время на изготовление будет зависеть от материала обработки и установленного скоростного режима.

Станки лазерные: общие сведения

Они представляют собой профессиональное оборудование, работа которого отличается повышенной точностью. Аппарат оснащается мощным лазером, который с легкостью прорезает поверхности, разделяет их на отдельные элементы. Полученный срез характеризуется особой гладкостью и не требует дополнительного этапа обработки.

Существующие виды лазерных станков

Данное оборудование может иметь как универсальное, так и профильное назначение. Однако, все оборудование принято разделять по мощности и размерам:

• Настольный аппарат отличается небольшой мощностью (менее 80 Ватт);
• Профессиональный уже имеет большую мощность (от 80 – 195 Ватт);
• Производственные образцы могут достигать мощности до 1000 Ватт.

В зависимости от рабочей среды, лазеры могут подразделяться на

• Твердотельные – они оборудованы лампами подкачки, импульсными лампами, рабочим корпусом и несколькими зеркалами;
• Газовые – они обладают системой подачи инертных газов, а также стеклянной колбой, в которой находится излучающая трубка;
• Газодинамические – в них установлено специальное сопло для ускоренной подачи газа и дополнительная система охлаждения.

Существующие виды столов для станков

Рабочий стол является одним из основных элементов в конструкции станка, поэтому от его выбора напрямую будет зависеть качество работы:

• Ламелевые столы – они зачастую встречаются в базовой комплектации, их крайне удобно снимать и подвергать чистке. Однако, они слабо походят для обработки мелких деталей или для работы по тканям. Также они совсем не предназначены для обработки особых и тонких материалов, например, бумаги или картона.
• Сотовые столы – их покрытие весьма и весьма подходит как раз для вырезания мелких элементов, потому, что оно очень плотное и не позволяет заготовкам падать на пол. Он же отлично справится с резкой тонкого материала – бумаги, картона, ткани. В отличие от ламелевых столов, заготовка на нем не провисает.
• Конвейерные столы – они специально предназначены для работы с материалом в рулонах, к коим можно отнести и бумагу и даже кожзаменитель. На них подача заготовок обеспечивается в непрерывном режиме, что значительно упрощает работу пользователя.

Типы лазеров

Существует множество методов классификации лазеров, среди которых наиболее часто используются четыре наиболее часто используемые:

Устройство и рабочие элементы

Внешне конструкция не отличается особой сложностью и состоит из:

• Координатного стола – он отвечает за конечное качество изготавливаемого изделия. На нем располагается корпус, на котором размещаются подвижные направляющие части. В качестве привода могут быть использованы шарико-винтовые пары или же зубчатые ремни. В лазерных станках по металлу дополнительно используется еще один элемент управления – контроллер.
• «Летающей» оптики – она состоит из комплекта зеркал, каждое из которых имеет покрытие в виде специального состава, уменьшающего рассеивание энергетического луча. Там же установлена линза, которая ответственна за фокусировку луча в маленькое пятнышко диаметром не более 2/10 мм.
• Лампы лазерной – она представляет собой основной излучающий элемент (обычно применяются отпаянные стеклянные вариации). Излучение, которое отражается от зеркальной оптики и в дальнейшем фокусируется линзой, и производит основную работу – прожиг.
• Дополнительных устройств – обычно к ним относят воздушный компрессор и главную охладительную систему.

Форма выходного сигнала энергии (рабочий режим):

Чем опасны лазерные станки без защитной камеры?

Инженеры по охране труда рассказали, чем опасны лазерные станки, неоснащенные технологическими камерами и какими индивидуальными мерами защиты можно защитить работников, если станок камерой не оборудован.

Наибольшую опасность излучение лазера представляет для органов зрения человека. Травмирование может быть вызвано прямым, рассеянным или отраженным лазерным излучением. В зависимости от длины волны, выходной мощности и времени воздействия, лазерное излучение может оказать различный механизм повреждения органов зрения:

• Необратимые повреждения сетчатки глаза человека возникают при прохождении сквозь наружные структуры глаза лазерных лучей видимого и ближнего инфракрасного диапазонов с длиной волны от 400 до 1400 нм.
• Поражение роговицы может вызывать невидимое лазерное излучение с длинами волны более 3000 нм. Лазерное излучение ультрафиолетового диапазона (от 180 до 400 нм) может вызвать повреждение роговицы и хрусталика. Излучение среднего ИК-диапазона (от 1400 до 3000 нм) способно нарушить целостность поверхности глаза и вызвать катаракту.
• Лучи, отраженные под разными углами от обрабатываемой поверхности металла, также представляют опасность для органов зрения. Мощность вторичных (отраженных) лучей намного меньше суммарной мощности излучения лазера, но их интенсивности может хватить для того, чтобы представлять опасность для человека.

Если станок не оснащен защитной камерой, то для защиты глаз персонала необходимо использовать защитные очки с оптической плотностью. Также к средствам индивидуальной защиты относят защитные щитки и специальную одежду, которые защищают от ожогов кожи.

Помимо органов зрения, опасности подвергаются и органы дыхания. Например, при резке или сварке сплавов и металлов могут образовываться пары тяжелых металлов, которые могут привести к серьезному ухудшению состояния здоровья. В целях защиты от вредных испарений к лазерному станку должна подходить система вытяжной вентиляции помещения.

Также лазерные системы большой мощности во время работы могут создавать горячие и расплавленные частицы металла, поэтому особое внимание необходимо уделять вопросам пожарной безопасности на производственных участках.

Еще одна опасность – движущиеся элементы лазерных станков, которые могут нанести травмы персоналу при нарушении техники безопасности.

В качестве защиты от лазерного излучения необходимо использовать защитные ограждения, экраны или барьеры. Они должны быть изготовлены из огнестойкого и непроницаемого для лазерного излучения материала и максимально закрывать зону взаимодействия лазерного луча с материалом.

Наиболее эффективным средством защиты персонала при работе с лазером является защитная технологическая камера. С помощью специальных конструктивных мер защитная камера предотвращает доступ человека к лазерному излучению во время работы лазера. камера (совместно с вытяжной вентиляцией) предназначена для защиты персонала не только от воздействия лазерного излучения, но и от других опасных факторов, таких как вредные аэрозоли, образующиеся при обработке материалов яркие вспышки в видимом диапазоне, а также для предотвращения механического травмирования обслуживающего персонала от движущихся механизмов, посредством ограждения опасной зоны обработки.

Для обеспечения безопасности рабочего компания BODOR выпускает целый ряд моделей станков с защитными технологическими камерами:

Конечно, наличие защитной камеры в комплектации лазерного станка приводит к определенному удорожанию комплекса и это часто бывает предопределяющим фактором в выборе модели. Экономия бюджета может показаться достаточно существенной. Зато наличие камеры дает гарантии в отсутствии проблем по охране труда и пожарной безопасности. Так или иначе, но выбор должен быть осознанным.