Резка металла лазером чпу

Обновлено: 13.05.2024

Лазерная резка металла на станках с ЧПУ используется в основном для раскроя листа по сложному контуру. При этом все достоинства технологии сохраняются независимо от сложности процесса, изделия отличаются чистотой реза и точностью размеров при условии соблюдения технологии.

Резка лазером на станке с ЧПУ осуществляется по специальным чертежам, которые должны быть оформлены в особом формате. В нашей статье мы расскажем обо всех особенностях лазерной резки металла на станке ЧПУ.

Конструкция станка с ЧПУ для лазерной резки

Ранее резка по металлу происходила вручную. Однако замена ее на лазерную привела к появлению новых деталей и узоров, которые создаются теперь с высокой точностью и скоростью.

Управление механизмами и мощностью лазерного луча происходит с помощью ЧПУ.

Оборудование имеет оптику состоящую из:

трубки лазера;
головки излучателя;
отражающих зеркал;
линзы, с помощью которой происходит фокусировка.

Газовая смесь накачивается в трубку лазера. Затем формируется луч. Для этого в получившуюся газовую среду дается напряжение. Образовавшийся луч фокусируется зеркалами, линзами и направляется в установленную точку. После чего он обрабатывается в заданных направлениях головкой излучателя, которая перемещается над материалом.

Лазерный луч имеет большую мощность, что дает ему возможность проникнуть в любой материал. Такой способ резки не деформирует последний, благодаря чему резать можно любой мягкий материал, например, резину, пластик или бумагу. В случае, когда толщина не очень велика, мощности лазера хватает и для резки металла.

Плюсы и минусы лазерной резки металла на станках с ЧПУ

Основными преимуществами данного метода являются следующие:

Раскрой с помощью механических инструментов приводит к потерям материала, который уходит на пыль и стружку. Помимо этого, отходы забивают отверстия и линию реза, затрудняя проведение работ. Данные недостатки отсутствуют у лазерной резки.
Материалоемкость резки лазером минимальна, ведь толщина реза стремится к 0,1 мм. Таким образом, потери материала ничтожны.
Не происходит образования пыли и стружки. Отходами можно назвать лишь испарения, для удаления которых используется система вентиляции воздуха.
Конфигурация реза благодаря ЧПУ может быть любая, даже самая сложная.
Материал может быть практически любым. Лазерное оборудование позволяет резать не только металлы, но некоторые виды других заготовок.
Известна способность металла деформироваться при воздействии на него высокой температуры. Однако лазерный луч позволяет сделать настолько узкий рез, что тепло мало воздействует даже на его края. Торцы сохраняются ровными и чистыми. Заготовка не деформируется.
Кромки остаются острыми. Иногда этого требует сам процесс производства. Для получения скругленных краев требуется использование особых технологий.
Лазерная резка достаточно экономична. Ведь, несмотря на высокую стоимость обработки, точность кроя и его скорость окупают весь процесс.
Использование ЧПУ делает создание макета значительно легче, позволяет изготавливать детали высокой сложности и выполнять работу точно. Созданный конструктором макет загружается в компьютер, обслуживающий оборудование, где его можно подкорректировать с учетом используемого материала.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Лазерная резка металла на станках с ЧПУ имеет ряд недостатков:

Высокая стоимость оборудования. Аппаратура для резки лазером не относится к дешевой. Еще совсем недавно ее использовали редко именно из-за высокой стоимости. Несмотря на то, что сейчас цена значительно упала, множество производств не могут себе позволить закупить такое оборудование. Впрочем, дороговизна станка зачастую компенсируется в процессе производства, что рассматривалось нами выше.
Ограничение толщины металла. Лазерная аппаратура не в состоянии работать с толщиной материала более 2 см. Таковы особенности луча лазера. К сожалению, от используемой установки это не зависит.
Металлы, имеющие свойство отражения, не могут быть обработаны данным способом. Таким материалом является, например, чистый алюминий. Лазерный же луч представляет собой частицы, движущиеся в направленном потоке, которые можно отразить. Металлы, обладающие отражающим свойством, должны обрабатываться механическим способом.
КПД данного оборудование – достаточно низкий. Данный показатель у лазерного оборудование равен всего 15 %, что сильно сказывается на работе с материалом, чья толщина более 1,2 см, так как увеличивается расход времени и энергии на его обработку.
Возможные сложности с программным обеспечением. Сбой в работе программ приводит к невозможности правильной работы даже при исправных основных элементах оборудования. Несмотря на надежность современного ПО, данный недостаток может проявиться в любой момент.

Технологии лазерной резки металла на станках с ЧПУ

Существует три вида лазеров для резки металла в зависимости от типа рабочей среды:

1. Твердотельные лазеры.

Основным элементом такого оборудования является осветительная камера. Внутри нее размещено рабочее тело и источник получения энергии. Последней является лампа-вспышка газоразрядная. Ее рабочее тело – это стержень, который может быть выполнен из рубина, неодимового стекла, алюмо-итриевого граната, который легирован иттербием или неодимом. По краям данного стержня располагают отражающее и полупрозрачное зеркала. Луч лазера, отражаясь в процессе прохождения по стержню, усиливается и выходит сквозь полупрозрачное зеркало.

Твердотельными являются также волоконные лазеры. Усиление излучения у них происходит в стекловолокне. Энергия исходит из лазера на полупроводниках.

Чтобы до конца разобраться в работе лазера, рассмотрим оборудование, где рабочее тело – гранатовый стержень, легированный неодимом, чьи ионы выступают в качестве активного центра. Газоразрядная лампа источает энергию, которую усиленно поглощают ионы, переходя в состояние возбуждения. Это значит, что у них появилась лишняя энергия.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Возвращаясь в первоначальное состояние, ионы отдают излишек энергии в виде фотона. Последний является электромагнитным излучением, или светом. Он подталкивает остальные ионы к возвращению в исходное состояние. Получается лавинообразный процесс. Зеркала направляют движение луча. Отражая фотон, они множественно возвращают его в рабочее тело. Тем самым зеркала помогают образовываться фотонам и усиливают излучение. Основными характеристиками такого лазера являются концентрация энергии на высоком уровне и низкая расходимость луча.

2. Газовые лазеры.

В таких установках рабочим телом становится углекислота, а также ее смесь с гелием и азотом. Происходит прокачка газа через газоразрядную трубку. Возбуждение проходит в результате электрических разрядов. Излучение усиливается с помощью зеркал – полупрозрачного и отражающего. Конструкции таких лазеров имеют свои особенности, которые влияют на их виды: поперечной/продольной прокачки или щелевые.

3. Газодинамические лазеры.

Виды брака при лазерной резке металла на станках с ЧПУ

Причин возникновения брака во время резки может быть две. Во-первых, он появляется при нарушении различных норм работы, например, при изменении скорости работ. Во-вторых, в результате применения материалов плохого качества.

Для получения высококачественной продукции необходимо регулярное обслуживание аппаратуры, а также точное исследование тестового экземпляра еще до запуска его в серию.

В процессе лазерной обработки возможен такой брак:

Облой, называемый еще грат, представляющий капли металла, которые затвердели на краях заготовки. Очищение детали от них происходит вручную, что может изменить геометрию изделия. Это совершенно недопустимо при изготовлении сверхточных деталей.
Неровная кромка, возникающая при нерегулярности обслуживания оборудования, а также в результате истирания линейных направляющих и прочих компонентов. Еще одной причиной такого брака может стать плохое закрепление на рабочем столе обрабатываемого листа металла, имеющего небольшой вес.
Вихри или бороздки на выходе. Они могут появиться при резке определенных материалов, имеющих достаточно большую толщину, поскольку происходит отрыв потока газа и возникновение вихря. Решением данной проблемы может стать смена режимов обработки и давления газа на выходе из сопла.

При обработке толстых листов материала важное значение имеет вспомогательный газ, который убирает расплав из реза, очищая его.

Мощность излучения лазера для резки толстолистового металла должна быть повышена. Впрочем, следует учесть, что ее увеличение в процессе обработки может привести к сложностям в получении качественного одномодового лазера. Скорость резки при возрастании толщины заготовки значительно падает и края реза становятся шероховатыми, появляется грат.

Качество обработки падает при резке толстых листов металла, у которых высоко соотношение ширины разреза к толщине заготовки. Причина – в ослабевании силы воздействия газа на расплав и плохое удаление последнего из реза. Вспомогательный газ оказывает большое воздействие на качество резки металлов, чья толщина ≥ 2,5 см. Специалисты считают данную проблему одной из самых важных в современной технологии лазерной резки.

Требования к чертежам для лазерной резки металла на станках с ЧПУ

Процесс лазерной обработки происходит по специальным чертежам, содержащимся в векторных файлах. Станок лазерной резки металла с ЧПУ управляется программой, которая может принимать несколько форматов файлов, таких как: AI, DXF, CDR, PLT. Наиболее легкими в работе считаются два из них: AI (Adobe Illustrator, версия которого не ранее седьмой) и CDR (CorelDraw, версия до X3). Впрочем, чертежи можно сделать и в других программах, лишь бы их распознавал станок.

Существует несколько особенностей, знание которых важно для подготовки рисунков и векторных чертежей для лазерной обработки:

Линии и их толщина. Луч лазера проходит по заготовке, оставляя рез, заложенный в программе. Тонкая узкая щель на чертеже должна быть обозначена прямоугольником, а не толстой линией. Линии на картинке должны быть обозначены Hairline или 0,001 px, что означает тонкий абрис. Толстые линии следует сделать отдельными объектами. Порядок действий: в Inkscape следует выбрать «Контур/Оконтурить объект(обводку)», а в CorelDraw – «Упорядочить/Преобразовать абрис в объект».
Линия, которая дублирует аналогичную. Нередко возникают двойные линии, расположенные друг над другом. Лазерный аппарат при этом дважды режет одно и то же место, что может привести к порче детали.
Ширина разреза. Необходимо принимать во внимание наличие у лазерного луча собственной толщины, несмотря на небольшой размер. Ширина реза при обработке различных материалов отличается, но его размер не выше 0,2 мм. При производстве сборных деталей на чертеже следует делать наложение соприкасающихся граней.
Цвет для линий. Каждый слой на чертеже имеет свой цвет. При необходимости проведения резки в определенном порядке полосы следует окрашивать в различные цвета. А в аннотации надо обозначить очередность обработки для всех цветов линий. В прочих случаях чертеж делают в одном цвете, приоритетным является черный.
Заливка определенным цветом. Не следует делать заливку частей чертежа ни текстурой, ни цветом, поскольку программа не в состоянии распознать ее. А для оператора это вызывает затруднения в работе.
Размер чертежа и его масштаб. Абсолютно все схемы должны иметь масштаб 1:1. Размер же изделия или набора изделий не должен быть более 49х29 см, что является размером рабочей поверхности.
Повтор детали. При необходимости произвести несколько одинаковых изделий делают чертеж одного из них. Программа самостоятельно их размножит и правильно расположит. Вручную эту работу делать не нужно.
Растровые изображения. Лазерное оборудование распознает только векторный чертеж, растровую графику просто игнорирует.
Зазоры изделий. Детали с одной линией реза следует размещать встык, только не делать дублирующих линий (смотрите п. 2). Остальные изделия надлежит располагать с определенным зазором, величина которого зависит от толщины металла. Если толщина менее 2 мм, то зазор делается равным ей или более; если толщина более 2 мм, то зазор должен быть равен 4 мм или быть больше.

Достаточно часто встречается ситуация, когда заказчик работ имеет только растровый чертеж. Это может быть отсканированный документ или нарисованная картинка, как в электронном, так и в бумажном виде. В таком случае чертеж необходимо перевести в векторный формат. Такая работа стоит не менее 600 рублей за 1 час времени специалиста. Конечная стоимость оговаривается при анализе первичной документации.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Принцип лазерной резки

Основное назначение лазерной резки – раскрой листовых материалов, преимущественно металлов. Ее главное достоинство заключается в возможности изготовления деталей, имеющих сложные контуры. В этой статье мы расскажем о том, каков основной принцип лазерной резки .

Основной принцип лазерной резки

Лазерный луч (так называемый лазер) – это когерентное монохроматическое вынужденное излучение узкой направленности, инициатором которого в активной среде выступает внешний энергетический фактор (электрический, оптический, химический и т. д.). В основе этого физического явления лежит способность веществ излучать волны определенной длины.

Фотонное излучение происходит в момент столкновения атома с другим когерентным (идентичным) фотоном, который не поглощается в процессе. Фотоны, которые при этом становятся «лишними», и образуют лазерный луч.

Принцип лазерной резки заключается в том, что излучение оказывает тепловое воздействие на обрабатываемые материалы. В процессе обработки происходит нагревание металла до температуры плавления, а затем до температуры кипения, достигнув которой материал начинает испаряться. В связи с высокой энергозатратностью, такая обработка подходит для металлов небольшой толщины.

Работа с относительно толстыми листами выполняется при температуре плавления. Для облегчения процесса применяют подаваемый в зону обработки газ. Чаще всего пользуются азотом, гелием, аргоном, кислородом или воздухом. Задача газа заключается в удалении из области резки расплавленного материала и продуктов сгорания, поддержании горения металла и охлаждении прилегающих зон. Самым эффективным газом, используемым в процессе обработки, является кислород, позволяющий повысить скорость и глубину реза.

Благодаря высокой концентрации энергии лазерный луч проникает в материал обрабатываемой детали. За счет его воздействия в зоне резки происходит расплавление, испарение, воспламенение или другие процессы, меняющие структуру металла и вызывающие его исчезновение.

Лазерная резка схожа с обычной механической, но вместо режущего инструмента используется луч лазера, а также нет отходов, которые при механической обработке представляют собой металлическую стружку, а при работе с лазером они просто испаряются.

Срез металла при лазерной обработке очень тонкий, к тому же сама область реза очень мала (включая минимальную деформацию и температурную нагрузку на прилегающие зоны). Благодаря этим особенностям резка лазером является наиболее высококачественным способом обработки металлов. К тому же принцип лазерной резки позволяет использовать ее в работе практически с любыми материалами, независимо от конструкционных особенностей, формы и размера (включая бумагу, резину, полиэтилен и др., которые в силу мягкости или малой толщины не могут быть обработаны фрезой).

Прежде чем перейти к описанию принципа лазерной резки, поговорим об установках для работы с лазером, состоящих из трех основных частей:

Рабочей (активной) среды, создающей лазерное излучение.
Источника энергии (системы накачки), благодаря которому возникает электромагнитное излучение.
Оптического резонатора, представляющего собой систему зеркал, которые усиливают излучение.

Возникновение лазерного луча можно описать следующим образом – за счет источника энергии активная среда (к примеру, рубиновый кристалл) из внешней среды получает фотоны, имеющие определенной энергию. Проникая в активную среду, фотоны вырывают из ее атомов аналогичные частицы, однако сами в процессе не поглощаются.

Активная среда дополнительно насыщается за счет действия оптического резонатора (например, двух параллельно расположенных зеркал), благодаря чему имеющие одинаковую энергию фотоны многократно сталкиваются с атомами, тем самым порождая новые фотоны. Одно из зеркал оптического резонатора делают полупрозрачным, позволяющим пропускать фотоны в направлении оптической оси (в виде узконаправленного луча).

Лазерная резка металлов обладает следующими преимуществами:

Поскольку режущий элемент не вступает в механический контакт с разрезаемой поверхностью, возможно обрабатывать легкодеформируемые или хрупкие материалы.
Принцип лазерной резки позволяет работать с металлами, имеющими различную толщину. У стальных заготовок она может варьироваться от 0,2 до 30 мм, у алюминиевых сплавов – от 0,2 до 20 мм, у медных и латунных деталей – от 0,2 до 15 мм.
Лазерная резка отличается высокой скоростью.
Этот способ позволяет работать с заготовками, имеющими любую конфигурацию.
Благодаря лазерной резке детали имеют чистые кромки, а отходы практически отсутствуют.
Резка отличается высокой точностью – до 0,1 мм.
Плотная раскладка заготовок на листе обеспечивает более экономичный расход листового металла.

Этот способ обработки имеет и определенные недостатки, в первую очередь речь идет о высоком потреблении энергии, а также об использовании дорогостоящего оборудования.

Какие лазеры используют для резки

Линейка лазерных установок достаточно велика. В основе классификации обычно лежит вид активной среды (лазеры могут быть твердотельными, газовыми, полупроводниковыми), тип подачи энергии (импульсные установки или имеющие постоянную мощность), размеры оборудования, мощность излучения, назначение и т. п.

Выбирая подходящий вид лазерной резки следует исходить из типа материала, который необходимо обработать. При помощи углекислотных лазеров можно выполнять многочисленные операции (резку, гравировку, сварку) с различными материалами (металлами, резиной, пластиком, стеклом).

При необходимости раскроя листов латуни, меди, серебра, алюминия лучшим выбором станет твердотельная волоконная установка. С ее помощью обрабатывают только металлы.

В зависимости от типа рабочей среды существует следующая классификация лазеров:

Основной элемент твердотельных лазерных установок – осветительная камера, в которой расположены источник энергии и твердое рабочее тело. В качестве источника энергии выступает мощная газоразрядная лампа-вспышка. Рабочее тело представляет собой стержень, выполненный из неодимового стекла, рубина или алюмоиттриевого граната, легированный неодимом или иттербием.

С обоих торцов стержня размещены зеркала, одно из которых является отражающим, второе – полупрозрачным. Рабочее тело создает лазерный луч, который, многократно отражаясь и при этом усиливаясь, проходит сквозь полупрозрачное зеркало.

Волоконные установки также входят в число твердотельных. В качестве источника энергии в таком оборудовании выступает полупроводник, а для усиления излучения используется стекловолокно.

Чтобы понять принцип лазерной резки и работы установки в целом, обратимся к оборудованию, в котором рабочая среда представлена гранатовым стержнем, в качестве легирующего материала выступает неодим. Ионы неодима играют роль активных центров. За счет поглощения излучения газоразрядной лампы они возбуждаются, то есть получают излишнюю энергию.

При возвращении ионов в первоначальное состояние происходит отдача ими фотонной энергии, т. е. электромагнитного излучения (света). За счет фотонов в обычное состояние переходят и другие возбужденные ионы. Этот процесс носит лавинообразный характер. Благодаря зеркалам лазерный луч движется в заданном направлении. Отражаясь, фотоны много раз возвращаются в рабочее тело и вызывают образование новых фотонов, усиливая тем самым излучение. Отличительными чертами луча являются его узкая направленность и значительная концентрация энергии.

В качестве рабочего тела таких установок выступает углекислый газ в чистом виде либо в смеси с азотом и гелием. Посредством насоса газ поступает в газоразрядную трубку. Для возбуждения используются электрические разряды. Усилению отражения также способствуют зеркала – отражающее и полупрозрачное. В соответствии с конструктивными особенностями установки могут иметь продольную и поперечную прокачку или быть щелевыми.

Какие параметры нужно учитывать при лазерной резке металлов

Лазерная резка подходит для работы не только с металлами, но и с резиной, линолеумом, фанерой, полипропиленом, искусственным камнем и стеклом. Обработка лазером применяется в приборо-, судо- и автомобилестроении, для создания элементов электротехнических устройств, сельскохозяйственных машин. Используя принцип лазерного раскроя, изготавливают жетоны, трафареты, указатели, декоративные элементы интерьера и пр.

Принцип лазерной резки зависит от многих параметров. Необходимо учитывать, с какой скоростью выполняется обработка, лазер какой мощности при этом используется, какова его плотность, фокусное расстояние, также учету подлежат диаметр луча и состав излучения, а также марка и вид обрабатываемого материала. Например, скорость резки низкоуглеродистых сталей примерно на 30 % выше, чем при работе с нержавейкой. Снижению скорости практически в два раза способствует замена кислорода обычным воздухом. Лазер мощностью 1 кВт разрезает алюминий со скоростью примерно 12 м/с, титан – 9 м/с (при использовании кислорода в качестве активной среды).

Разберем принцип лазерной резки на следующем примере. За основу берем мощность лазера 1 кВт, в качестве активной среды выступает кислород, подаваемый в рабочую область под давлением 0,5 МПа, диаметр луча равен 0,2 мм.

Резка металла с ЧПУ

Обработка металла является неотъемлемой частью функционирования многих промышленных отраслей. Для этих целей используется разная аппаратура, но среди всего представленного на рынке разнообразия можно выделить модели, отличающиеся особо высокой результативностью и качеством получаемых работ. Сегодня в статье мы поговорим о том, насколько эффективно оборудование для резки металла с ЧПУ, и рассмотрим основные ее виды.

Принцип работы станка по резке металла с ЧПУ

Оборудование с ЧПУ для резки металла плазмой позволяет осуществлять качественную обработку металлов с самыми разными параметрами. Аппараты могут разрезать металлические изделия, толщина которых не превышает 2 см.

Работа подобных станков основана на действии электрической дуги, которая формируется между электродом и соплом аппарата. Образование постоянной дуги сопровождается сверхскоростной подачей раскаленного материала, расплавляющего металл по заранее намеченной траектории. Максимальная температура плазменного потока равна +30 000 °С.

В целях образования плазмы применяются как активные (кислород), так и малоактивные газы (азот, аргон или водород). При этом для обработки черных металлов используют кислород, а резку цветных осуществляют при помощи азота, аргона или водорода. Кислород, применяемый для разрезания низколегированных сталей и мягких металлов, позволяет не только минимизировать расход материала, но и получить максимально ровную кромку.

Основным недостатком резки металла при помощи устройств с ЧПУ считается ограниченность возможной толщины изделия.

Оборудование для резки металла с ЧПУ позволяет учитывать несколько важных параметров, которые оказывают значительное влияние на качество изделия:

Плотность и толщина материала. Аппаратура с ЧПУ может использоваться как для резки металла, так и для обработки других материалов (резины, пластика и т. д.). Специальные программы позволяют обрабатывать листы, сложенные в несколько слоев. Программное обеспечение автоматически анализирует высоту и тип материала, выбирает оптимальную скорость реза, подачу воздуха и другие параметры работы.
Сложность рисунка. Можно выбрать программу прямого раскроя или фигурной резки для получения декоративных элементов различной сложности.
Возможность одновременного применения нескольких резаков. У ручного оборудования такая функция отсутствует. Несколько плазменных резаков устанавливают на подвижной консоли и рабочий процесс ускоряется в несколько раз.
Функциональность. В отличие от ручной резки металла качество работ в данном случае не зависит от опыта работника, оно контролируется компьютером.
Экономичность. Благодаря точному расчету подачи газа и степени его нагрева, наличию системы контроля влажности в воздухе, подаваемом на горелку, выбору оптимальной скорости потока в ходе резки металла осуществляется минимальное расходование энергии и рабочих материалов.

Главные преимущества аппарата с ЧПУ для резки металла

Оборудование с ЧПУ для резки металла имеет множество достоинств:

Возможность точного выполнения задач по обработке любой сложности.
Автоматизированные установки потребляют минимальное количество электроэнергии, а их использование не требует приобретения дополнительных деталей и элементов. Производственные затраты снижаются, а рентабельность возрастает.
Высокая мощность и производительность. Среди всех устройств для обработки металла станки для плазменной и лазерной резки с ЧПУ имеют наивысшую скорость работ. Именно потому их так часто применяют для обработки металла в промышленных масштабах.
Удобство эксплуатации и легкость обслуживания.
Станки с ЧПУ для резки металла плазмой могут резать материалы различных структур, в том числе листы низколегированных, углеродистых сталей и чугуна (толщиной от 0,5 до 150 мм). Срез при этом получается чистым, качественным и не требует дополнительной обработки.
Работа с устройствами, функционирующими без выделения газа и открытого огня, считается безопасной.
Толщина металла определяется автоматически, что позволяет выбрать оптимальные параметры воздействия.

Минусы у оборудования с ЧПУ для плазменной резки металла практически отсутствуют. Единственным значимым недостатком считается невозможность раскроя металлических листов большой толщины.

При своевременном и качественном обслуживании оборудование для плазменной резки металла с ЧПУ можно эксплуатировать на протяжении долгого времени.

Виды станков по резке металла с ЧПУ

Аппараты с ЧПУ делятся на стационарные и переносные. Первые устанавливаются в производственных цехах и предназначаются для обработки металла в промышленных масштабах. Мобильное оборудование с ЧПУ предназначается для вертикальной резки металла.

Выделяют три основных группы стационарных устройств:

портальные;
шарнирные;
консольные.

Некоторые предприятия заказывают изготовление станков для резки металла с ЧПУ по индивидуальным параметрам. Однако такие случаи, скорее, являются исключением из правил, и большинство потребителей выбирает уже готовое оборудование из представленного ассортимента.

Конструкция станка плазменной резки металла с ЧПУ

Каждое устройство для резки металла с числовым программным управлением имеет несколько обязательных элементов, без которых функционирование автоматизированной системы было бы невозможным. Итак, важнейшей деталью каждого агрегата является блок питания, предназначенный для обеспечения корректной работы всех систем и механизмов устройства.

Еще один обязательный элемент – плазмотрон, в котором используемый газ превращается в плазму. Следующая значимая деталь машины – воздушный компрессор, предназначенный для подачи воздушного потока под определенным давлением.

Замыкает перечень обязательных элементов комплект кабелей и шлангов, при помощи которых составляющие прибора для резки соединяются между собой и источником энергии.

Источником питания оборудования для плазменной резки с ЧПУ может быть инвертор или трансформатор.

Основным достоинством трансформаторных устройств является возможность резки металлических изделий цилиндрической формы с толстыми стенками.

Инверторные приборы, в свою очередь, потребляют минимальное количество электроэнергии, что делает их наилучшим вариантом для обработки металлов в условиях небольшого производства.

При изготовлении устройств с ЧПУ основное внимание уделяется точности создания плазменного резака или плазмотрона, ведь именно плазмотрон осуществляет подачу плазмы, которая точно и быстро разрезает металлические заготовки разных размеров и форм.

Основными элементами плазмотрона являются: электрод, сопло, охладитель и колпачок. Резак имеет специальный канал, через который сжатый воздух поступает под определенным давлением. Небольшой диаметр сопла обеспечивает высокую скорость подачи плазмы, что определяет ее режущую способность.

Необходимое количество воздуха под достаточно сильным давлением подается в плазмотрон компрессором. Связь компрессора, источника питания и плазмотрона обеспечивается при помощи набора кабелей и шлангов, входящих в стандартную комплектацию.

Стоит отметить, что стоимость оборудования для плазменной резки с ЧПУ достаточно высока, поэтому многие мастера предпочитают собирать аппараты из подручных средств.

Что важно знать при выборе лазерного станка по резке металла с ЧПУ

Лазерное оборудование для обработки металла с ЧПУ становится все более востребованным на мировом рынке. Это объясняется снижением цен и появлением новых усовершенствованных моделей.

Понимание принципа работы станков для лазерной обработки с ЧПУ невозможно без изучения устройства подобной аппаратуры. Составными частями являются:

числовое программное управление;
головка излучателя;
передвижной портал;
рабочий стол;
станина.

Головка излучателя устанавливается на передвижном портале. Ее движение происходит благодаря электромотору, установленному на направляющих. Управление мотором осуществляется при помощи программного обеспечения.

Особое внимание следует уделить устройству лазерной головки. Она состоит из механизма фокусировки, зеркал-отражателей, фокусировочных линз и головки излучателя.

Лазерное оборудование позволяет выполнять работы по металлу двух видов:

Заключается в нанесении гравировки на металлическую поверхность изделия, то есть выполнении различных декоративных элементов.
Подразумевает резку металлических изделий на части по заранее намеченным траекториям.

Ввиду технической сложности устройства покупка лазерного оборудования для резки металла с ЧПУ требует предварительной подготовки. Прежде чем сделать крупную покупку, следует изучить представленный модельный ряд, а также основные характеристики, достоинства и недостатки каждой единицы.

При выборе станочного оборудования нужно обязательно внимательно осмотреть понравившуюся модель со всех сторон. Так вы сможете выявить возможные повреждения, сколы или брак. В случае обнаружения каких-либо внешних дефектов стоит отказаться от покупки.

Выбор стола (столешницы) должен сопровождаться обязательным изучением функциональности. К числу преимуществ в данном случае относится возможность фиксации дополнительных элементов на его поверхности с помощью специальных креплений, а также подвижность в разных направлениях. Обратите внимание, что любой стол для лазерной резки должен перемещаться вверх и вниз с помощью электроприводов. В более старых моделях используется механический подъемник.

Многие покупатели лазерного оборудования задаются вопросом о выборе оптимальной мощности прибора. Специалисты по работе с такими устройствами говорят о том, что чем меньше будет подача, тем качественнее получится гравировка. Еще один важный момент – достаточное водное охлаждение. В случае нарушения работы данной функции на обрабатываемой поверхности могут возникнуть повреждения, а оборудование раньше времени выйдет из строя.

Все линзы и зеркала, предназначенные для оборудования рассматриваемого типа делятся на две группы:

Короткофокусные – подходят для создания гравировки. Использование таких линз позволяет получить тонкий лазерный луч.
Длиннофокусные позволяют получать лучи более широкого диаметра и разрезать металлические изделия разной толщины.
Материалы для обработки.

При помощи лазерного оборудования можно осуществлять обработку различных материалов.

Если вашей целью является покупка станка для обработки металлических изделий, то рекомендуем обратить внимание на перечень металлов, которые могут быть подвергнуты лазерной обработке:

пружинная сталь;
медь;
карбоновая сталь;
титан;
сталь, насыщенная углеродом;
нержавейка.

От чего зависит цена на лазерные станки по металлу с ЧПУ

Стоимость оборудования для лазерной резки металла с ЧПУ зависит от совокупности нескольких факторов:

известности компании-производителя;
функциональности и возможностей аппаратуры;
материалов изготовления;
рабочей производительности;
размеров;
комплектации.

Сегодня на рынке представлено большое разнообразие моделей для лазерной обработки с ЧПУ, среди которых можно найти подходящий вариант как для небольшой мастерской, так и для установки в заводском помещении.

Лазерная резка: как избежать неудачи при работе с резаком?

Cтанки лазерной резки c ЧПУ нельзя назвать дешевыми, но средней руки предприниматель уже может себе позволить такую систему. Некоторые модели из Китая стоят около $4000. Лазером можно делать все — вырезать корпуса приборов, отдельные элементы конструкции, наносить изображения на металл, дерево, кожу и пластик.

Но наличие компьютерного управления вовсе не значит, что оператор может отдыхать на кушетке с любимой книжкой в одной руке и бутылкой пива — в другой. Для того, чтобы результат работы удовлетворял всем критериям успеха, оператору нужно приложить немалые усилия. На каких этапах резки сфокусировать внимание? Об этом рассказывает мастер, который довольно продолжительное время работал с системами лазерной резки разного типа.

Подготовка к работе

Даже на этом этапе многое может пойти не так. Ошибку можно допустить, подключая питание. Или вообще что-то можно собрать не так, и все пойдет прахом после подключения электричества. Сейчас многие системы содержат аварийную «защиту от дурака», но бывает всякое.

Вот так иногда приходится доставлять оборудование к месту установки

Проблемы могут быть не технического характера, например — плохо проверили габариты оборудования, и все — в двери оно не пролезает. Что делать? Разбирать станок? Не всегда возможно. Расширять дверной проем? Тоже сложно.

Подключение вытяжки и охлаждения (технический проект, бюджет). Для работы лазерного резака нужна не только энергия. Требуется также вытяжка и охлаждение. Вытяжка может быть любой, в зависимости от специфики аппарата. Чем короче трубы вытяжки, тем лучше (по возможности, конечно). Если же охлаждение водяное, требуется подвод дистиллированной/очищенной воды. Об установке вытяжки и охлаждения нужно подумать заранее, а не после того, как лазерный резак уже куплен.

Шум и запах. Работающий лазерный резак, его охлаждение и вытяжка производят много шума. Кроме того, будет и запах, какой хорошей вытяжка бы ни была. Работать система может часами, поэтому и место стоит выбрать соответствующее — такое, где резак мешать не будет. Обо всем этом лучше всего тоже позаботиться заранее. Вытяжка должна действительно выводить воздух с парами обработанного материала из помещения, а не гонять его по кругу.

Несмотря на советы в стиле КО, довольно много новичков о чем-то забывают, чем-то пренебрегают. И потом, уже после установки, может быть мучительно больно из-за нерешенной заранее проблемы.

Начало работы

Отсутствие системы подачи сжатого воздуха в место резки. Если такой системы нет или она отказала, то воспламеняющийся материал, с которым сейчас работает резак, вполне может загореться.

При подаче воздуха в место работы все пары отработанного материала уходят, а температура не успевает подниматься слишком быстро.

Использование проприетарного программного обеспечения. Недорогой лазерный резак из Китая, вероятно, будет работать с собственным закрытым программным обеспечением. Это, в большинстве случаев, проприетарное ПО, написанное производителем оборудования, и с этим программным обеспечением могут возникнуть неожиданные проблемы. Речь идет о CAD-программах, в которых готовятся модели для резака, несовместимых с ПО лазерной системы. Какие-то файлы могут не импортироваться, а какие-то — не экспортироваться. Это сильно замедляет работу, а сама проблема в некоторых случаях может испортить весь рабочий процесс. Если случилось нечто подобное, то можно подумать о смене CAD-программы (какой бы удобной она бы ни была) или замене контроллера.

Ошибка в характеристиках рабочего материала. В некоторых случаях характеристики купленного для работы материала (пластик, металл и т.п.) могут значительно отличаться от реальности. И тогда настроенный на один режим работы принтер может испортить весь проект из-за расхождения описанных производителем и реальных параметров материала.

Тестовый образец кожи после нанесения рисунка

Поэтому не стоит пускать в работу (например, начинать гравировку) рабочий образец — лучше проверить на тестовом образце, который не жалко испортить.

Рабочий процесс

Оставляем аппарат без присмотра. Как уже говорилось выше, оператор должен внимательно следить за системой все время. Если этого не сделать, то аппарат в силу каких-то сбоев (самых неожиданных) может полностью выйти из строя:

Каким бы ни был качественным и безопасным резак, какие бы технологии защиты в нем ни использовались, всегда есть вероятность возгорания отдельных элементов станка или рабочего материала. Это актуально даже для тех материалов, с которыми раньше владелец станка работал без проблем. Сбойнуть может программное обеспечение или электрическая сеть системы. Отказать может сервопривод, также может оборваться ремень. Если случилось что-то подобное, оператор может обесточить станок, и последствий проблема иметь не будет.

Неправильная фокусировка лазера. Для того, чтобы результат был идеальным, линзы должны быть настроены тоже идеально. Если что-то настроено хотя бы немного не так, работа может пойти прахом.

Защита поверхности. Нанесение узора на поверхности лучше производить с использованием защиты. Это может быть специальная пленка, которая не даст поверхности рядом с рабочей областью деформироваться или менять цвет. Многие типы пластика для резака уже продаются с такой защитой. Но здесь есть еще одна проблема.

Невозможность удаления защитной пленки по окончанию работы. Защитить поверхность просто, но нужно еще и снять защиту после работы. Под влиянием лазера пленка иногда может сплавиться с образцом, что приведет к неаккуратному внешнему виду. Такие случаи нужно предусматривать заранее, обдумывая ход работы.

Уникальные свойства материала. Характеристики некоторых типов материалов могут повлиять на процесс резки и отобразиться на конечном результате. К примеру, работа с зеркальной поверхностью — это проблема. Дело в том, что лазер, используемый для гравировки, отражается от зеркальной поверхности, и изображение получается двойным.

Очистка от мусора. Обычно лазерная резка не производит слишком уж много мусора. Но все же такой мусор есть, полностью от него избавиться нельзя. И если его не убрать вовремя, это может повредить поверхность материала — частички мусора могут загореться или сплавиться с изделием.

Выделение вредных веществ. В качестве примера стоит привести ПВХ. При резке поливинилхлорида лазером в воздух выделяется хлор. Как известно, это тяжелый газ, и он будет опускаться в недра машины. Хлор обладает коррозийными свойствами. Газ взаимодействует с большим количеством материалов, включая изоляцию, резиновые прокладки и т.п.

Если все идет хорошо – это не значит, что результат будет оптимальным

Допустим, все прошло хорошо, сбоев не было. Но прежде, чем радоваться хорошо выполненной работе, постарайтесь проверить, все ли действительно близко к идеалу.

Здесь все отлично благодаря проведенному ранее тесту с кожей

Дело в том, что у некоторых материалов во время нагревания лазером проявляются необычные свойства (деформация, изменение цвета и т.п.). Из-за этих свойств материал может менять свой внешний вид самым неожиданным образом. Проблемы могут быть и иного характера:

Нежелание что-либо менять

Это самая распространенная проблема. «И так сойдет», — эта поговорка становится призывом к действию для многих из нас. Она может привести к чрезмерным расходам, неудачному результату резки, недовольству клиентов. Если уж вы решили использовать лазерную резку, как профессионал, то и поступать должны, как настоящий мастер. За машиной нужно следить, ухаживать. Нужно выполнять многие правила эксплуатации лазерного резака и стараться эти правила не нарушать. И тогда все будет хорошо.

Каким лазером резать металл на станке ЧПУ

Лазерная резка металла - технология, которая, несмотря на свою дороговизну, пользуется огромным спросом. Востребованность технологии обусловлена высоким качеством реза, а также высокой скоростью процесса. Также стоит отметить, что в связи с очень тонкой толщиной реза, практически отсутствуют отходы. Кромки при срезе получаются очень ровными и далее не нуждаются в дополнительной обработке. На выходе получается готовое изделие, которое можно сразу же использовать по назначению.

Лазерная резка позволяет резать различные металлические профили. В этот список попадают листы, а также трубы, уголки и другие профильные конструкции. Также лазеры применяют для стальных изделий, которые производятся по методам литья, штамповки, проката и прочее. Мощность применяемого лазерного оборудования будет зависеть от толщины изделия. Для резки изделия из углеродистой стали толщиной 12-15 мм, потребуется волоконный источник, мощность которого составляет 1,5-2 кВт. Если деталь толщиной 4-5 мм, то нужно применить оборудование мощностью 0,5-0,7 кВт. На выходе не потребуется зачистка стальной детали, процесс резки можно начать сразу же.

Особенности процесса лазерной резки металла

Некоторые металлы, а в их числе медь и алюминий, имеют очень высокий показатель отражаемости, поэтому резка без газа в данном варианте может быть нецелесообразной либо и вовсе невозможной. К тому же, для цветных металлов необходимо выбирать волоконный (иттербиевый) источник производства IPG (Россия), на котором предусмотрена защита от обратного излучения.

Нужно понимать, что расходимость лазерного пучка ограничивает толщину разрезаемой детали величиной 20-40 мм, поэтому с целью быстрого раскроя больших толщин следует отдавать предпочтение гидроабразивной резке или же использовать плазменную.

Можно выделить следующие преимущества лазерной резки стали, среди них:

высокая скорость работы и высокие показатели точности раскроя;
прекрасные показатели повторяемости. За перемещение лазерной головки отвечает четко настроенная компьютерная программа, а также шаговые двигатели и шарико-винтовые детали.
после окончания резки не требуется повторная обработка, область, где осуществлялась резка, выглядит ровно и одинаково.

Разновидности лазерных станков чпу по металлу

Сегодня существует огромное количество лазерного оборудования ЧПУ, которое различается показателями мощности и эффективно справляется с резкой металлического листового и трубного проката. Можно выделить следующие варианты лазеров по металлу, которые особенно востребованы сегодня:

газовые аппараты, которые могут иметь поперечную либо продольную прокачку смеси газов. В данном случае подразумевается азот, а также углекислый газ, гелий. Через определенную трубку прокачивается газовый состав посредством насоса. Электрозаряд дает атомы газа, размещенные в энергетически активном состоянии. Сегодня можно встретить углекислотные установки, которые отличаются небольшими габаритами, а их мощность на должном уровне. Именно такой аппарат считается самым простым и производительным;

1 – заднее (глухое) зеркало; 2 – диоды накачки; 3 – кристаллический стержень; 4 – корпус резонатора; 5 – заслонка; 6 – выходное зеркало; 7 – модулятор; 8 – фокусирующая система

газодинамические аппараты имеют сходства с газовыми, но в такой модели станка нужен нагрев газа до 3 тысяч градусов. Далее этот газ пропускается сквозь сопло на определенной сверхзвуковой скорости и в последующем охлаждается. Нужно отметить, что такого рода установки применяются редко, а связано это с трудоемкой и длительной работой агрегата.

Если взглянуть на конструкцию аппарата для резки стальных изделий, то в ней в обязательном порядке должны присутствовать следующие компоненты:

система образования и дальнейшей передачи газа и излучения. Подразумевается сопло, поворотные зеркала, лазер, механизм фокусировки, а также механизм стабилизации зазора;
излучатели с зеркалами резонатора, активной средой;
детали комплекса накачки;
устройства модуляции;
автоматический механизм управления;
подсистемы, которые управляют всем функционалом оборудования;
координатный механизм, который требуется для перемещения изделия и луча лазера.

Почему стоит отдать предпочтение волоконному (иттербиевому) лазеру?

Сегодня волоконный лазер можно по праву считать инновационным оборудованием. Из механизма накачки энергия двигается в отсек, а далее происходит ее усиление посредством резонатора. Линза позволяет преобразовать свет в точно направленный луч. Далее этот луч вступает в контакт со сталью и происходит ее быстрое и точное плавление.

Сегодня волоконный лазер - одно из наиболее мощных среди своих собратьев по резке металла устройство. Имея в распоряжении этот инновационный аппарат, можно без труда проводить обработку разных изделий, толщина которых варьируется от 0,2 до 20 мм.

Станок чпу волоконный широко задействуется в промышленности, чтобы быстро и качественно осуществить резку металлических изделий без необходимости последующей обработки детали.

Преимущества волоконного лазера

Без сомнений, такое инновационное оборудование как волоконный лазер, имеет огромное количество положительных сторон, среди которых:

автоматическое и высокоскоростное функционирование;
высокий показатель производительности;
при правильной настройке полностью исключен брак после резки стали, деталь на выходе имеет гладкую и ровную поверхность, полностью готова к дальнейшему использованию;
во время процесса резки отсутствуют отходы либо они просто незначительны;
есть возможность легко и безопасно разрезать изделия, которые попадают в перечень легкодеформируемых.

Также стоит отдать должное современному программному обеспечению, которое гарантирует бесперебойную работу аппарата в автоматическом варианте.

Следует также отметить минимальные затраты и время на подготовку территории и сам процесс пуско-наладки. Волоконный лазер - это источник «чистой» лучевой энергии, его вполне можно переориентировать с одного технологического процесса на другой. Например, некоторые наши заказчики активно используют один волоконный источник для двух операций – лазерная резка листового и трубного проката и лазерная сварка тонколистовых материалов.

Одним словом, если вы остановили свой выбор на волоконном лазере, то это грамотное решение. Без сомнений, вы оцените все плюсы этого агрегата во время работы с ним и будете довольны своим выбором.

Сфера применения волоконного лазера

Как и любая другая модель лазерного станка ЧПУ для резки стали, волоконный станок имеет ряд отличительных характеристик, свое назначение, свойства и особенности. Перед тем, как использовать агрегат, стоит узнать больше о тонкостях его эксплуатации, а также внимательно изучить правила безопасной эксплуатации и охраны труда на предприятии.

Сегодня в продаже можно найти разные модели волоконного лазера с различным ценовым диапазоном. Современный агрегат может быть высокомощным, среднего класса, а также есть возможность подобрать аппарат эконом линейки. Модели более дорогие - это высокоточные и высокоскоростные агрегаты, который дают непревзойденный результат резки стали.

Волоконный лазер чаще всего требуется там, где нужна резка металлов разной толщины. Благодаря высокой точности работы, агрегат в считанные минуты справляется с обработкой плоских поверхностей и трубопроката с различными вариантами сечения. Пользователи, которые уже обзавелись таким оборудованием, отмечают огромное множество плюсов техники. Производительность на высшем уровне, отходов после работы с агрегатом практически нет, а эксплуатировать лазер можно в 3 смены.

Если вам необходима резка стальных деталей высокого качества, конечно же, следует отдать предпочтение именно волоконному лазеру. Вы непременно оцените его производительность, долговечность, удобство при работе, а также высокое качество реза.

Востребованные волоконные излучатели Raycus и IPG

Излучатели Raycus (Китай) и IPG (Россия)- это оптоволоконные установки, которые функционируют не на газовых средах, а посредством тонкого волокна. В установках применяется чистый кварц.

Данное волоконное оборудование в разы превосходит газовые установки для резки стали. Аппараты выдают отличную скорость работы, высокую точность, они работают около 100 000 часов с максимальным КПД, при этом качество детали на выходе всегда высокое.

Еще одним достоинством таких устройств является способность к резке и гравировке металлов, что очень важно, так как газовые лазеры с этим не справляются в силу неподходящей длины волны луча. Клиентский сервис, комплектация, а также качество настроек аппаратов Raycus китайского производителя на достойном уровне. Кстати, именно продукцию этого бренда считают достойным аналогом агрегатов IPG.

Выбор волоконного лазера будет зависеть от первоначальных потребностей и требований к установке, а также бюджета, который вы готовы выделить на закупку станка. Приобретать лазерное высокотехнологичное оборудование следуют в специализированных компаниях. Качество агрегата должно подтверждаться сертификатами и документами. Компания обязана предоставлять услуги по шеф-монтажу, пуско-наладке, гарантийному и постгарантийному обслуживанию оборудованию.

Обратите также внимание, существует ли у поставщика склад запчастей и готов ли он оперативно поставить необходимые расходники в случае их отсутствия.

Читайте также: