Оборудование для лазерной резки металла: типы, преимущества и марки

Лазерная резка: специфика процесса, оборудование, материалы

В строительной и производственной сферах большой популярностью пользуется нарезка деталей при помощи лазерных установок. Механическое воздействие на материал при таком процессе сводится к нулю, и это гарантирует отсутствие деформаций рабочей поверхности. Эксплуатация лазеров позволяет получить высококачественные детали, избежав при этом производственных затрат, связанных с человеческим фактором. Однако лазерная резка металла от 1 детали имеет ряд нюансов. Предлагаем с ними ознакомиться.

Как работает лазерная резка

Лазерная резка металла от 1 детали может производиться разными способами: при помощи кислорода, с использованием смеси газов (аргона или азота), с помощью сжатого воздуха. Выбор газа для резки лучом зависит от того, из какого материала состоит деталь, какую толщину имеет заготовка, предстоит ли дальнейшая обработка. Например, использование кислорода позволяет добиться максимально высоких температур при резке, а аргон будет незаменим при нарезании титана и циркония.

лазерная резка металла

Современные лазеры предназначены для раскраивания металла толщиной от 0,2 мм до 40 мм. Принцип лазерной резки состоит в том, что луч обеспечивает возгорание, плавление, испарение, выдувание газовой струей материала того участка, на который он направлен.

В зависимости от тела, которое генерирует луч, можно выделить три типа оборудования для листовой лазерной порезки:

  • Твердотельные лазерные станки. Снабжены диодом и стержнем, состоящим из рубина, граната либо неодимового стекла. Мощные лампы направляют заряд энергии на оптический стержень, который осуществляет ее проекцию на рабочую поверхность. Фокусировка осуществляется в том числе благодаря зеркалам и призме. Твердотельное оборудование предназначено для разрезания меди, алюминия, алюминиевых сплавов, латуни.
  • Волоконные. Генератором луча служит оптоволокно. Современные станки оснащены опцией быстрой настройки размера фокального пятна, благодаря чему значительно повысилась производительность нарезки деталей из меди, стали, алюминия.
  • Газовые. В качестве генератора выступают газы – обычно гелий, углекислый газ и азот. Они под давлением поступают в газоразрядную трубку, активируясь при этом электрическими импульсами. Преимущество лазерной резки газовыми станками в том, что ей подлежат даже высокопрочные сплавы.

Управление станком для лазерной резки деталей

Автоматизированный станок для нарезания металла лазером состоит из непосредственно лазера, снабженного источником питания, системы управления, а также контура, обеспечивающего передачу излучения в зону резки. По принципу действия это излучение напоминает плазменную дугу или газовое пламя, однако имеет гораздо большую концентрацию мощности – до 5 000 Вт.

станок для лазерной резки металла

Управление лазерным станком довольно несложное. Для осуществления лазерной резки деталей расходный материал фиксируется на рабочем столе. Затем в блок управления задаются параметры будущей детали (длина, ширина), указываются тип и толщина листового металла. Откалибровка фокуса и выбор расстояния от резака до разрезаемой поверхности происходит автоматически. В автоматическом режиме происходит и температурный контроль. Если технический процесс требует подачи вспомогательных газов, то к аппаратуре необходимо подключить баллоны с необходимым веществом. Для этого предусмотрены патрубки, снабженные клапанами. Защитный кожух ограждает оператора и прочий персонал от мелких частиц металла.

Лазерная резка каких материалов возможна

Резка лазерным лучом возможна, если основной материал – это:

  • Сталь обычная. Максимальная толщина стального листа должна не превышать 20 мм, в противном случае нужно обратиться к другому методу.
  • Сталь нержавеющая. Ограничение по толщине составляет 16 мм. Именно при таких показателях удастся избежать возникновения облоя или же его можно будет удалить без последствий. Лазерная резка нержавеющей стали толщиной более 16 мм возможна только в расплавном режиме, и зона резки будет шершавой и с трудноудаляемыми излишками материала.
  • Латунь. Для лазерной резки этого металла подойдут листы толщиной не более 12 мм, поскольку сопротивление материала довольно велико. Накопления облоя не избежать, однако он ликвидируется легко.
  • Сплав алюминия. Можно резать лист металла толщиной не более 10 мм. Также образуется облой в зоне резки.

лазерная резка алюминия

Каждому типу металла соответствует своя разновидность лазера.

Внимание! Принцип лазерной резки неприменим для следующих металлов: вольфрам, титан, латунь, молибден, оксидированный алюминий. Все они обладают высокой прочностью, которая приводит к выходу лазерного оборудования из строя.

Преимущества и недостатки лазерной резки

Лазерная резка имеет ряд положительных качеств. Например:

  • При ее проведении отсутствует механическое воздействие на обрабатываемую поверхность. Благодаря этому можно нарезать материалы, которые при обычной резке получили бы повреждения или деформировались.
  • Обработке подлежат многие виды металлов, в том числе сплавы алюминия и различные типы стали.
  • Чаще всего лазерная резка листового металла не сопровождается возникновением облоя. В противном случае он легко удаляется с поверхности, не оставляя царапин.
  • Детали при нарезании не нагреваются. Можно применять лазерную резку листа даже для тех металлов, которые имеют высокую теплопроводность.
  • Раскрой материала полностью автоматизирован. Погрешность при нарезке составляет не более 0,1 мм, процент отходов минимален. Это позволяет снизить себестоимость производства.
  • Высокая производительность лазерного оборудования, в итоге – значительно экономится время резки.
  • Нет необходимости приобретения дорогостоящих молдов или пресс-форм.
  • Универсальность оборудования. С помощью приспособления для лазерной резки металла можно изготавливать самые различные типы деталей.
  • В случае необходимости, оборудованием для резки листовых металлов можно осуществлять фрезеровку и высверливание отверстий нужного диаметра и глубины.
  • Есть возможность гравировки поверхностей.

резка металла лазером

Преимущества лазерной резки сопровождаются некоторыми недостатками:

  • Листовой металл, подлежащий резке лазером, не может быть толще 40 мм, а его площадь – больше 1500 на 3000 мм.
  • Этот способ резки относительно дорог.
  • Невозможно производить внутреннюю резьбу.
  • Необходима настройка оборудования перед каждым использованием.

Лазерная резка деталей: примеры

Прибегнув к лазерной резке, вы за относительно короткий промежуток времени можете получить детали, применяемые в машиностроении; комплектующие для торгового оборудования (в том числе стеллажей, шкафов, поддерживающих установок, полок и т.д.); декоративные элементы для дизайна помещений; детали для вывесок, бигбордов и прочих рекламных носителей; трафареты, шаблоны и многое другое. Пользуются популярностью и резаные лазером элементы отопительного оборудования — печей, дымоходов, котлов, и детали ограждений, ворот. Принцип лазерной резки применяется при изготовлении многих деталей лифтового оборудования и вендинговых аппаратов.

детали, нарезанные лазером

Как можно заметить, лазерной резкой пользуются в тех случаях, когда необходимо получить высококачественные детали с минимальной шириной реза, гладкими и ровными краями, и при этом есть возможность пренебречь некоторым изменением цвета изделия в месте раскройки.

Что лучше — резка металла лазером или плазмой

Плазменная резка отличается от лазерной тем, что проплавление металла производится при помощи плазменной дуги, в то время как плазменная струя удаляет расплав. Резку плазмой применяют для обработки тонколистового металла, однако экономически целесообразно использовать для толстых поверхностей: меди (до 80 мм), чугуна (до 90 мм), алюминия (до 120 мм), сталей (до 150 мм). Хорошее качество отверстий гарантировано в случае, если их диаметр будет не меньше диаметра поверхности, разрезаемого плазмой. Нижние кромки отверстий, как правило, меньше верхних. Поверхность реза конусная и составляет от 3 до 10 градусов.

Про особенности плазменной сварки можно прочитать здесь.

Эксплуатация лазера имеет наибольшую эффективность при нарезке стали толщиной до 6 мм. Сфокусированное лазерное излучение производит качественные узкие резы, диаметр произведенных отверстий в нижней части имеют несколько больший размер, чем в верхней. Отклонение кромки реза от заданных параметров – около 0,5 градуса.

Выбирая между плазмой и лазером, стоит ориентироваться прежде всего на тип и толщину материала, подлежащего обработке. Кроме этого, стоит учесть, что лазерное оборудование имеет большую цену, однако при необходимости вырезания большого количества отверстий в детали часовая стоимость использования плазменного станка выше.

В заключение

Принцип лазерной резки может быть применим во всех случаях, когда требуется высокоточная нарезка деталей, фрезеровка или гравировка. Оборудование вне зависимости от его типа (твердотельное, газовое, волоконное) позволяет осуществить разрезание листов металла практически в автоматическом режиме. При этом гарантированы аккуратная поверхность реза, минимальное количество облоя или его полное отсутствие, минимальная погрешность нарезки, высокая производительность. Преимущества лазерной резки численно превышают ее недостатки, наиболее существенным из которых представляется стоимость. При выборе между лазерной и плазменной резкой стоит обратить внимание на цену оборудования и часовую стоимость его эксплуатации, а также на толщину рабочего материала.

Технология лазерной резки металла – оборудование, особенности, видео

Лазерная резка, или LBC (Laser Beam Cutting), как она обозначается во всем мире, – это процесс, при котором материал в зоне реза нагревается, а затем разрушается при помощи лазера.

Промышленная резка металла с помощью лазера

Сущность лазерной резки металла

Лазерная резка металла, как понятно из ее названия, выполняется при помощи луча лазера, получаемого при помощи специальной установки. Свойства такого луча позволяют фокусировать его на поверхности небольшой площади, создавая при этом энергию, характеризующуюся высокой плотностью. Это приводит к тому, что любой материал начинает активно разрушаться (плавиться, сгорать, испаряться и т.д.).

Станок лазерной резки металла, к примеру, позволяет концентрировать на поверхности обрабатываемого изделия энергию, плотность которой составляет 10 8 Ватт на один квадратный сантиметр. Для того чтобы понять, как удается добиться такого эффекта, необходимо разобраться, какими свойствами обладает лазерный луч:

  • Лазерный луч, в отличие от световых волн, характеризуется постоянством длины и частоты волны (монохроматичность), что и позволяет легко фокусировать его на любой поверхности при помощи обычных оптических линз.
  • Исключительно высокая направленность лазерного луча и небольшой угол его расходимости. Благодаря такому свойству на оборудовании для лазерной резки можно получить луч, отличающийся высокой фокусировкой.
  • Лазерный луч обладает еще одним очень важным свойством – когерентностью. Это значит, что множество волновых процессов, протекающих в таком луче, полностью согласованы и находятся в резонансе друг с другом, что в разы увеличивает суммарную мощность излучения.

Процессы, происходящие при резке металла с использованием лазера, хорошо заметны на приведенных в статье видео. При воздействии луча на поверхность металла происходит быстрое нагревание и последующее расплавление подвергаемой обработке площади.

Быстрому распространению зоны плавления вглубь обрабатываемого изделия способствуют несколько факторов, в том числе и теплопроводность самого материала. Дальнейшее воздействие лазерного луча на поверхность изделия приводит к тому, что температура в зоне контакта доходит до точки кипения и обрабатываемый материал начинает испаряться.

Процесс лазерной резки в схематичной форме

Лазерную резку металла может выполняться двумя способами:

  • плавлением металла;
  • испарением обрабатываемого металла.

Для того чтобы выполнить резку металла методом испарения, требуется большая мощность оборудования и, как следствие, значительные энергозатраты, что не всегда целесообразно с экономической точки зрения. Ограничивают использование такого метода и строгие требования к толщине обрабатываемых изделий. Именно поэтому данный метод используют только для резки тонкостенных деталей.

Значительно большее распространение получила лазерная резка металла методом плавления. В последнее время лазерную резку методом плавления все чаще проводят с использованием газов (кислород, азот, воздух, инертные газы), которые с помощью специальных установок вдувают в зону реза (видео этого процесса можно легко найти в Сети).

Такая технология позволяет снизить энергозатраты, повысить скорость работы, использовать оборудование небольшой мощности для резки металла большой толщины. Конечно, это нельзя считать лазерной резкой в чистом виде, правильнее будет называть его газолазерной технологией.

Лазерная резка стали 10мм

Использование кислорода в качестве вспомогательного газа при выполнении лазерной резки позволяет одновременно решить такие важные задачи, как:

  • активизация процесса окисления металла (это позволяет снизить его отражающую способность);
  • повышение тепловой мощности в зоне реза (поскольку металл в среде кислорода горит более активно);
  • выдувание из зоны реза мелких частиц металла и продуктов сгорания кислородом, подаваемым под определенным давлением (это облегчает приток газа в зону обработки).

Преимущества и недостатки лазерной резки

Лазерная резка металлических изделий имеет целый ряд весомых преимуществ по сравнению с другими способами резки. Из многочисленных достоинств данной технологии стоит обязательно отметить следующие.

  • Диапазон толщины изделий, которые можно успешно подвергать резке, достаточно широк: сталь – от 0,2 до 20 мм, медь и латунь – от 0,2 до 15 мм, сплавы на основе алюминия – от 0,2 до 20 мм, нержавеющая сталь – до 50 мм.
  • При использовании лазерных аппаратов исключается необходимость механического контакта с обрабатываемой деталью. Это позволяет обрабатывать таким методом резки легко деформирующиеся и хрупкие детали, не переживая за то, что они будут повреждены.
  • Получить при помощи лазерной резки изделие требуемой конфигурации просто, для этого достаточно загрузить в блок управления лазерного аппарата чертеж, выполненный в специальной программе. Все остальное с минимальной степенью погрешности (точность до 0,1 мм) выполнит оборудование, оснащенное компьютерной системой управления.
  • Аппараты для выполнения лазерной резки способны с большой скоростью обрабатывать тонкие листы из стали, а также изделия из твердых сплавов.
  • Лазерная резка металла способна полностью заменить дорогостоящие технологические операции литья и штамповки, что целесообразно в тех случаях, когда необходимо изготовить небольшие партии продукции.
  • Можно значительно снизить себестоимость продукции, что обеспечивается за счет более высокой скорости и производительности процесса резки, снижения объема отходов, отсутствия необходимости в дальнейшей механической обработке.

Резка фанеры лазером

Наряду с высокой мощностью устройства для лазерной резки обладают исключительной универсальностью, что дает возможность решать с их помощью задачи любой степени сложности. В то же время для лазерной резки металла характерны и некоторые недостатки.

  • Из-за высокой мощности и значительного энергопотребления оборудования для лазерной резки себестоимость изделий, изготовленных с его применением, выше, чем при их производстве методом штамповки. Однако это можно отнести лишь к тем ситуациям, когда в себестоимость штампованной детали не включена стоимость изготовления технологической оснастки.
  • Существуют определенные ограничения по толщине детали, подвергаемой резке.

Виды оборудования для лазерной резки

Оборудование для лазерной резки металла делится на три основных типа.

Газовые установки для лазерной резки

Газы в таких установках, использующиеся в качестве рабочего тела, могут прокачиваться по продольной или поперечной схеме. Принцип работы таких лазеров заключается в возбуждении атомов газа под действием электрического разряда, вследствие чего частицы начинают излучать монохроматический свет. Большое распространение в современной промышленности нашли щелевидные установки, работающие на углекислом газе. Они достаточно компактные, при этом мощные и отличаются простотой в эксплуатации (в Интернете достаточно много видео, на которых показана работа таких установок).

Принцип действия газового лазера

Конструкция такого оборудования состоит из двух основных элементов: лампы накачки и рабочего тела, в качестве которого чаще всего используется стержень из искусственного рубина. В состав последнего также включен неодим иттриевого граната. Лампа накачки в таких аппаратах необходима для того, чтобы передать на рабочее тело требуемое излучение. Чаще всего такие установки для лазерной резки работают в импульсном режиме, но есть и модели, функционирующие непрерывно.

Принцип действия рубинового лазера

В газодинамических установках рабочий газ предварительно нагревается до 2–3 тысяч градусов, затем на высокой скорости (выше скорости звука) пропускается через специальное сопло, а после этого охлаждается. Такое оборудование является очень дорогостоящим, как и сам процесс формирования лазерного луча, поэтому его использование очень ограничено.

Если посмотреть видео работы лазерной установки, то очень сложно определить, к какой группе она относится. Для этого необходимо получить представление об устройстве такого оборудования.

Любое оборудование для выполнения лазерной резки, к какой бы группе оно ни принадлежало, содержит следующие элементы:

  • систему, отвечающую за передачу и образование газа и излучения (в состав такой системы входят сопло, устройство для подачи газа, юстировочный лазер, поворотные зеркала, оптические элементы и др.);
  • излучатель, оснащенный зеркалами резонатора, содержащий активную среду, устройства для накачки и обеспечения модуляции, если она необходима;
  • систему управления всеми параметрами работы оборудования и осуществления контроля за их соблюдением;
  • узел, обеспечивающий перемещение обрабатываемого изделия и лазерного луча.

Принцип действия и основные типы лазерных станков с ЧПУ

Лазерным лучом (или просто «лазером») называется узконаправленное монохроматическое когерентное вынужденное излучение, инициируемое в активной среде под действием внешнего энергетического фактора (электрического, оптического, химического и пр.). Физически, явление основано на способности вещества излучать фотон определённой энергии (длины волны) при столкновении атома с другим когерентным («точной копией») фотоном без его поглощения. Образующиеся при этом «лишние» фотоны являются носителями лазерного луча.

Таким образом, принципиальная схема лазерного излучателя включает в себя:

  • активную среду;
  • источник внешней энергии;
  • оптический усилитель (резонатор).

Упрощённо, генерацию лазерного луча можно описать так: источник энергии служит для «накачки» активной среды (например, рубинового кристалла) извне фотонами определённой энергии. Эти фотоны «вырывают» из атомов вещества активной среды своих «близнецов», но сами при этом не поглощаются. Оптический резонатор (в простейшем случае — два параллельных зеркала) дополнительно насыщает активную среду, заставляя фотоны-«близнецы» (с одинаковой энергией) многократно сталкиваться с атомами и поддерживать возникновение новых фотонов. Одно из зеркал резонатора обычно выполняется полупрозрачным оно и пропускает фотоны в направлении оптической оси в виде узконаправленного лазерного луча.

Конструктивное разнообразие лазеров довольно обширно. Чаще всего лазеры классифицируются по виду активной среды (твердотельные, газовые, полупроводниковые), по типу энергии накачки (с постоянной мощностью или импульсные), по размерам и мощности излучения, по назначению и т. д.

Технология лазерной обработки

Сфокусированный лазерный луч несёт в себе достаточную концентрацию энергии для проникновения в материал заготовки. Под действием луча материал в зоне обработки может расплавляться, испаряться, воспламеняться или иным образом изменять свою структуру, фактически исчезая. В этом случае процесс обработки напоминает механическое резание с той лишь разницей, что режущий инструмент заменён лучом, а отходы материала не отводятся в виде стружки, а «испаряются». При достаточной мощности (и/или небольшой толщине материала), лазерный луч способен осуществлять сквозную резку. При меньшей мощности — оставлять на поверхности чёткий след (узор гравировки).

Достоинством лазерной обработки является очень тонкий срез при малой «области вмешательства» в материал (в том числе с минимальной температурной нагрузкой и деформацией), благодаря чему обработка заготовки осуществляется с очень высоким качеством. Кроме того, лазер способен обрабатывать практически любые конструкционные материалы и заготовки различных форм и габаритных размеров (в том числе тончайшие или мягкие, не поддающиеся из-за этого обработке фрезой — например, бумагу, резину, полиэтилен и пр.).

Лазерно-гравировальные станки

Преимущества технологии лазерной обработки перед обработкой резанием привели к появлению лазерно-гравировальных станков. По принципу действия эти машины очень схожи с фрезерными станками с ЧПУ. Лазерный станок также имеет монолитный корпус, горизонтальный рабочий стол, размещённый над ним подвижный инструментальный портал с головкой лазерного излучателя (аналога шпинделя с фрезой). Движение портала (и соответственно, головки излучателя) обеспечивается шаговыми электродвигателями под воздействием управляющих импульсов, генерируемых системой ЧПУ (в соответствие с заложенной в память станка программой обработки). Процессор ЧПУ также управляет мощностью лазерного луча и обеспечивает функционирование прочих узлов станка.

Оптическая система станка состоит из лазерной трубки, отражающих зеркал и головки излучателя с фокусирующей линзой. Трубка имеет сложную «многослойную» конструкцию и заключает в себе активную среду (для современных станков — газовую смесь СО2, азота и гелия). При подаче внешнего напряжения (через повышающий трансформатор) в газовой среде инициируется лазерный луч. Система зеркал и фокусирующая линза головки излучателя направляет луч на поверхность материала. Движение головки излучателя над заготовкой позволяет вести обработку согласно заданному алгоритму по самым сложным (двух- или трёхмерным) траекториям. Для охлаждения лазерной трубки предусмотрена циркуляция жидкости (воды) в специальных магистралях под действием внешнего насоса.

Виды и особенности лазерных машин

Современные лазерные машины с ЧПУ успешно справляются с обработкой заготовок из практически любых материалов (дерева, металла, пластика, стекла, кожи, резины, бумаги, полиэтилена, камня и т. д.). Но, несмотря на значительную универсальность, каждая модель (или линейка моделей) имеет свою «специализацию».

Настольные лазерные граверы. Как правило, небольших размеров, не требуют установки в производственном помещении (подойдут для офиса или даже квартиры — если имеется такая потребность). Граверы оснащены хорошей оптической системой, однако её мощность сравнительно невелика. Тем не менее, гравер способен выполнять высококачественную гравировку (нанесение плоских и объёмных изображений на поверхность), а также сквозную резку заготовок небольшой толщины из большинства материалов (за исключением металлов) лишь незначительно уступая в производительности раскроя и резки «старшим» моделям лазерных станков.

Лазерно-гравировальные станки бывают как в настольном исполнении, так и в «напольном», и представлены очень большим разнообразием габаритов рабочих столов — от полуметра до полутора-двух и выше. Станки рассчитаны на установку в специальном помещении и предназначены для напряжённой работы в условиях производства. Каждый станок имеет монолитный корпус, обеспечивающий устойчивость конструкции и эффективно гасящий вибрации, возникающие при работе. Основным назначением таких моделей является лазерная резка и раскрой материалов (в том числе широкоформатных на большой скорости) и высококачественная гравировка поверхностей заготовок. Для повышения производительности и качества обработки, лазерные станки имеют специальные конструктивные решения. Например, параллельную установку двух лазерных трубок — для одновременной обработки двух заготовок, или размещение лазерной трубки на подвижном портале — для исключения потерь мощности луча при его рассеивании «на пути» к излучателю, и т. д.

Компактные лазерные маркеры предназначены для гравировки изображений высокого качества с большой скоростью. Маркеры способны наносить гравировку на объёмные изделия (украшения, брелоки, ручки и пр.), при этом даже мельчайшие детали узора получаются чётко различимыми, а сам рисунок отличается долговечностью. Это достигается благодаря особой (т. н. «двухосной») конструкции оптической системы маркера. Отдельные линзы имеют возможность взаимного перемещения, поэтому лазерный луч, генерируемый трубкой, формируется в двухмерной плоскости и направляется в любую точку обрабатываемой заготовки под нужным углом. При этом головка излучателя фокусирует луч не плоской линзой, а специальным объективом, поддерживающим стабильность лазера при любых условиях обработки.

Лазерные маркеры имеют сравнительно малую рабочую область, но, как правило, уже в базовой комплектации оснащены встроенным микрокомпьютером со всем необходимым для работы программным обеспечением. Благодаря этому достигается высокая мобильность станка — дополнительные внешние подключения (исключая электропитание) не требуются.

Детальный видеообзор на профессиональный лазерный станок Wattsan 6040. Внутренее устройство и технические характеристики оборудования.

Побывали в гостях на производстве предприятия «АЛЬТАИР», которое успешно занимается производством деревянных игрушек и сувенирной продукции.

Видео с производства компании Пластфактория — наш уже постоянный клиент, который занимается POS-материалами и работает с крупными косметическими брендами.

10 лучших станков для лазерной резки

Характеристика в рейтинге

1MCLaser 1325V metalЛучший станок для обработки металла
2WATTSAN micro 0203Самый компактный станок
3MCLaser 4030 metalКомпактный инструмент по металлу
4RABBIT FB 2030Лучшее многофункциональное оборудование
5WATTSAN 1610 LTНаличие подвижного стола
6ZERDER FLEX 1060Лучшая цена
7MCLaser 1530 750W metalМощное оборудование с программным обеспечением
8Kimian 6040Самый бюджетный вариант
9Lasersolid 530 KУдобный инструмент для домашнего использования
10RABBIT HX 5030Самое экономичное энергопотребление

На земле нет материалов, которые нельзя было бы разрезать или как-то обработать. Даже самый прочный алмаз поддается огранке, хотя на это тратится огромное количество ресурсов. С более мягкими материалами дела обстоят куда проще, и из большинства можно даже вырезать художественное произведение, причем не руками, а специальными станками с ЧПУ, десять из которых мы рассмотрим ниже.

Универсальные станки способны резать целый список материалов:

И этот список не полный. А вот с металлом они не справляются, так как для его резки требуется специальное оборудование и повышенные мощности. Станки для лазерной резки металла также попали в наш ТОП. На них устанавливается более мощный лазер, а резка происходит с существенными временными и энергетическими затратами. Зато, такие станки, благодаря ЧПУ, способны вырезать самый сложный рисунок, и вы не приложите к этому ни малейших усилий.

ТОП-10 лучших станков для лазерной резки

10 RABBIT HX 5030

Данный производитель считается одним из лучших на рынке. О нем много положительных отзывов, но стоит отметить, что часто это просто из-за отсутствия конкуренции. Компаний, выпускающих станки для лазерной резки не так много, и им приходится постоянно конкурировать друг с другом. Например, в данной модели производитель установил сразу два рабочих лазера. Нередкое явление, но только если не учитывать небольшой размер рабочей поверхности 500 на 300 миллиметров.

Кроме того, тут есть подъемный стол, то есть станок способен производить трехмерную фигурную резку во всех направлениях. Функция удобная, но только при обработке толстых деталей. Здесь же особо похвастаться нечем, так как максимальная толщина разрезаемой заготовки всего 10 миллиметров. Зато лазер оснащен золотыми зеркалами, что существенно увеличивает рабочий ресурс. А ЧПУ может устанавливаться опционально и работать на любой удобной для вас операционной системе, что также довольно редко встречается на подобном оборудовании.

9 Lasersolid 530 K

Бизнес по производству небольших декоративных изделий привлекает все больше людей, и одним из его преимуществ является отсутствие необходимости искать специальное помещение и вкладывать немыслимые суммы в оборудование. По сути, бизнес можно начать, вложив всего 80 тысяч в покупку данного станка, так как он используется дома или в гараже и не создает нагрузку на сеть.

Мощность всего 450 ватт, что сравнимо с блоком питания компьютера, а размеры инструмента 800 на 600 миллиметров. Это лучший компактный станок для обработки небольших деталей из фанеры, оргстекла, пластика и даже кожи. Мощность лазера 80 ватт, что позволяет резать твердые материалы толщиной до 8 миллиметров, а мягкие до 20. Порадует и скорость гравировки, установившаяся на отметке 80 сантиметров в секунду. Это очень шустрый станок, но скорость резки ниже, и равняется всего 300 миллиметрам. Впрочем, показатель вполне адекватный, особенно при учете работоспособности лазерной трубки до 6 тысяч часов.

8 Kimian 6040

Станки лазерной резки часто используются для обработки небольших деталей. Это может быть бизнес, и покупать большое, дорогостоящее, к тому же громоздкое оборудование просто не имеет смысла. Перед нами самый бюджетный станок с рабочей поверхностью 60 на 40 сантиметров. Отличный размер для небольших деталей. Правда, металл данному станку неподвластен, да и неметаллические материалы разрезаются только при условии, что их толщина не превышает 10 миллиметров. Не лучший показатель, но вполне допустимый, особенно учитывая, что 10 миллиметров это, например, фанера, то есть довольно плотный материал.

Порадует и работоспособность лазерной трубки. Прослужит она от 6 до 8 тысяч часов, и использует при этом всего 80 ватт. Работает инструмент от обычной бытовой сети в 220 вольт, а потребляет не более 1,3 киловатта. Также следует сказать про точность позиционирования в 0,01 миллиметр. Параметр привычный для профессионального оборудования, но редко встречающийся на таких компактных станках.

7 MCLaser 1530 750W metal

Даже самый лучший и мощный станок для лазерной резки металлов не может похвастаться высокой мощностью. Как следствие максимальная толщина обрабатываемой детали в них редко переваливает порог 2 миллиметра. Но только не здесь. Данный станок способен резать металл толщиной до 10 миллиметров, и это абсолютный рекорд, который полностью оправдывает его стоимость. Да, цена очень высокая, но следует понимать, что здесь работает трубка, способная резать металл на протяжении 10 тысяч часов и это тоже абсолютный рекорд.

Добавим к этому габариты рабочей поверхности 1,5 на 3 метра. Да, не самый высокий показатель, но вполне достойный для обработки стандартного листа металла. И металлом он не ограничивается, помимо этого станок режет фанеру толщиной до 40 миллиметров, а также оргстекло и пластик различной плотности. Толщина заготовки может колебаться в зависимости от плотности материала, но учитывая, что станок ставит рекорды в обработке твердых изделий, с мягкими у него также проблем не будет.

6 ZERDER FLEX 1060

Станки с ЧПУ часто шокируют своей ценой. Производители понимают низкую рыночную конкуренцию и не ограничивают себя в установке ценников. Но вот на рынок выходит относительно молодая компания, предлагающая лучшее оборудование по самой привлекательной цене. Это немецкий бренд, во многом копирующий другого производителя станков для лазерной резки, но со своими особенностями. Например, при довольно больших габаритах рабочей поверхности, 1 на 0,6 метра, здесь всего один лазер.

Это существенно снижает скорость работы, да и мощность его оставляет желать лучшего. В подобных станках чаще всего ставят лазеры мощностью более ста ватт, а здесь это максимум 80. Но, стоит отметить, что влияет это только на скорость работы, а стаж лазерной трубки составляет более 6 тысяч рабочих часов. Не лучший результат показывает и точность позиционирования. 0,03 миллиметра. Вполне допустимый результат, но уступающий подобным станкам. И главное преимущество тут, конечно, цена. Найти станок с таким же характеристиками дешевле практически невозможно.

5 WATTSAN 1610 LT

Лазерная резка в большинстве случаев предусматривает прямой роспуск заготовки, то есть угол реза равен 90 градусов, что зачастую ограничивает оператора и не позволяет создавать более сложные конструкции. В данной модели этот вопрос решен, так как она оснащена подвижным столом, наклоняющимся и заглубляющимся в зависимости от необходимости и сложности изготавливаемой детали. С помощью данного оборудования можно создавать самые сложные модели, на которые не способны более простые варианты.

На высоте и другие характеристики. Размер рабочей поверхности тут 1,6 на 2 метра, что позволяет причислить станок к промышленным или полупрофессиональным, так как установить его дома или в гараже вряд ли получится. Да и энергопотребление довольно высокое – два киловатта, при лазерной мощности всего 120 ватт. Также тут работает сразу два лазера, существенно ускоряющих процесс обработки. Например, скорость резки металла толщины до 2 миллиметров составляет 40 сантиметров в минуту, что достаточно много и является пусть не лучшим, но одним из наиболее впечатляющих результатов.

4 RABBIT FB 2030

Широкоформатные станки с ЧПУ не могут стоить дешево, и данная модель не исключение. Но следует понимать, что это оборудование для профессиональных работ и рабочая поверхность здесь 2 на 3 метра, а максимальная толщина обрабатываемой заготовки 2,5 миллиметра. И это только металл, так как фанера или оргстекло распускаются с толщиной до 28 миллиметров и это лучший конкурентный показатель.

Размер станка 4 на 3 метра, а вес более полутонны, и обслуживают его два мощных лазера с золотыми зеркалами. Именно золотыми, и это является особенностью данной модели. Также у станка очень высокая точность позиционирования, до 0,01 миллиметра, а скорость резки составляет 22 мм в секунду. Это очень быстро, а срок службы лазера установился на отметке 6 тысяч часов. Это лучший вариант для мастерской или специализированного цеха. Возможности станка не ограничиваются металлом или фанерой, и каждый вложенный в него рубль оправдан и будет обращен в прибыль.

3 MCLaser 4030 metal

В большинстве случаев лазерные станки для резки металлов имеют очень большие габариты. Их редко используют вне специализированных цехов, но есть и вполне компактные модели, как эта. Это лучший компактный станок, способный резать листовой металл толщиной до 2 миллиметров. При этом металлом он не ограничен и может также обрабатывать другие материалы, толщина которых не превышает 15 миллиметров.

Размер рабочей поверхности здесь всего 40 на 30 сантиметров, а мощность лазера, а соответственно энергопотребление 2 500 ватт. Станок можно использовать даже дома или в гараже, так как его габариты менее одного квадратного метра, а вес 80 килограмм. Отличный вариант для небольшого бизнеса по производству декоративных изделий и художественной резки. Правда, придется выложить за него порядка полумиллиона рублей, что довольно много для подобного оборудования. Но тут следует понимать, что станков для лазерной резки металла на рынке не так много, и выбирать особо не из чего.

2 WATTSAN micro 0203

Лазерная резка применяется не только в тяжелой промышленности, но и в декоративно-прикладном искусстве. С ее помощью создаются различные предметы интерьера и декоративные элементы из самых разных материалов, в том числе фанеры и оргстекла. И в таком производстве нет необходимости приобретать станок с большой рабочей поверхностью. Например, здесь это всего 300 на 200 миллиметров, а толщина разрезаемого материала колеблется от 5 до 12 миллиметров, в зависимости от плотности.

Весит станок всего 28 килограмм и работает от обычной бытовой сети в 220 вольт. Его можно легко установить дома или в гараже, так как нагрузка на сеть составляет всего 40 ватт, именно столько требуется лазеру для работы. При этом трубка рассчитана на 1500 часов работы, что является сравнительно высоким результатом, то есть ко всем преимуществам можно также добавить экономичность в плане обслуживания. Кстати, цена тут более чем демократичная. Всего 55 тысяч рублей для оборудования, способного самый невзрачный кусок фанеры превратить в настоящее произведение искусства, это очень мало.

1 MCLaser 1325V metal

Станки для лазерной резки металла на рынке большая редкость. Их выпускают всего несколько производителей, и лучший вариант сейчас перед нами. Здесь огромная рабочая поверхность, 2,5 на 1,3 метра. Максимальная толщина обрабатываемого листа до 2 миллиметров, что очень много, а неметаллические материалы разрезаются толщиной до 15 миллиметров, и это лучший показатель в нашем рейтинге.

При этом станок не считается промышленным, так как в нем используется всего один лазер, а значит, скорость обработки не самая высокая. Но назвать это недостатком нельзя, точность позиционирования ЧПУ составляет всего 0,01 миллиметра, и такими показателями может похвастаться далеко не каждый производитель. Впрочем, все преимущества уже заложены в стоимость данного оборудования. Более миллиона рублей даже по меркам лазерного станка довольно много, зато, как утверждает производитель, здесь очень низкая стоимость обслуживания. Так это или, нет сказать сложно, но бренд продает не только сами станки, но и комплектующие к ним. То есть, проблем с покупкой деталей точно не возникнет.

Преимущества и недостатки лазерной резки

Лазерная резка металла — наиболее прогрессивный процесс обработки металлов. Она позволяет создавать высококачественные элементы из таких металлов и сплавов, как латунь, медь, легированная, инструментальная и нержавеющая стали, титан, алюминиевые сплавы и др.

Лазер достаточно широко применяется в различных областях промышленности. Благодаря высокой точности и сложноконтурному раскрою на сегодняшний день он является лучшей альтернативой механической обработке металлов, инструментами которой выступают фрезы, ножовочные полотна, ленточные пилы. Лазерная резка также способна облегчить производственный процесс и упростить его разработку.

Сфокусированный лазерный луч размером до 0,004 предоставляет возможность создавать сложные детали с очень острыми углами. Так как процесс лазерной резки является бесконтактным, благодаря чему можно разрезать даже самые тонкие металлы. Основное преимущество лазерной резки — отсутствие режущих инструментов, которые быстро изнашиваются или ломаются. Это позволяет значительно сократить время простоя оборудования, а также затраты на техническое обслуживание. Второе его достоинство — точность резки, которое не ухудшается со временем.

Существуют два типа лазеров:
— твердотельные (YAG лазеры), мощность которых, как правило, не превышает 1-6 кВт, а длина волны — 1 мкм;
— газовые (СО2-лазеры) с мощностью 50-15000 Вт, активной средой которых является гелий, аргон, азот, а также углекислый газ.

Оба типа лазеров работают в импульсном и непрерывном режимах.

Сегодня компании, которые занимающиеся лазерной резкой металла, предлагают своим клиентам усовершенствованные лазерные системы. Некоторые лазерные оборудования имеют обновленную систему управления: монитор, клавиатуру. Улучшения также реализованы в программном обеспечении платформы, в котором предусмотрен новый мультиязычный интерфейс. Кроме того, многие лазерные системы имеют функцию автоматического фокуса, передовые емкостные датчики высоты и полностью интегрированную систему машинного зрения.

Преимущества и недостатки лазерной резки

— высокая точность;
— отсутствие нагрева разрезаемых изделий;
—создание сложных и объемных конструкций;
— легкость управления;
— высокое качество поверхностей реза;
— возможность создания высококачественной продукции;
— не вызывает деформацию материалов;
— отсутствие механического воздействия на изделие;
— бесконтактный раскрой;
— применение для резки металлов, которые обладают высокой теплопроводностью;
— изготовление достаточно сложных и хрупких изделий;
— автоматизация раскроя материала;
— отсутствие запылённости;

— позволяет резать таких материалы, как дерево, пластик, ткань, картон, а также кожа;
— обработка материалов, подверженных риску деформации;
— отсутствие перегрева заготовки;
— небольшие сроки изготовления;
— небольшая зона теплового воздействия.

— не подходит для толстостенного металла
— сравнительно высокая стоимость;
— многие параметры, такие как эффективность, зависят от типа лазера;
— ограничение по тощине;
— невозможность проведения пуклевки, вытяжных работ, а также жалюзовки;
— непостоянная скорость производства;
— ограничение по габаритам. Максимальный размер разрезаемого листа 1500 на 3000 мм;
— неправильная эксплуатация может привести к сожжению материала.

Особенности резки некоторых видов металлов и сплавов

Чистый титан хорошо реагирует на концентрированную тепловую энергию сфокусированного лазерного луча. Использование кислорода позволяет увеличивать скорость резки, но при этом он аккумулирует большой оксидный слой вдоль линии реза, который, однако, относительно легко удаляется кислородной струей.

Из-за теплопроводности алюминия, а также высокого коэффициента отражения от длины волны, его резка требует использования лазера, обладающего исключительно высокой точностью луча и мощностью не менее 500 Вт в дополнение к точной фокусировке. В процессе резки вспомогательный газ, в первую очередь, служит для удаления расплавленного металл из области реза. Это позволяет добиться лучшее качество резки металла, нежели при использовании ленточной пилы.

Медь и латунь могут поглощать некоторое количество энергии, но в основном ведут себя как алюминий.

По многим характеристикам инструментальная сталь похожа на легированную. Она хорошо поддается режущему действию лазера.

Нержавеющая сталь

Благодаря тому, что клиенты все чаще заказывают различные детали из нержавеющей стали, лазерная резка становится одной из самых востребуемых услуг. Контролируемая тепловая мощность лазерного луча служит для минимизации ЗТВ (зоны термического влияния) вдоль области реза, таким образом, помогая материалу сохранять свою устойчивость к коррозии. Однако при этом скорость разки слегка снижается, поскольку нержавеющая сталь не вступает в реакцию с кислородом.

Большинство сталей считаются идеальным материалом для лазерной резки. Такие высокопрочные металлы, как AISI-SAE 4130 (хромомолибденовая сталь) и 4340 (хромоникелевомолибденовая сталь), показывают исключительную точность лазерной резки. Благодаря этому на поверхности реза отсутствует шероховатость.

Технологические преимущества лазерной резки:

— изготовленная деталь приобретает идеальную линию среза, которая не нуждается в дополнительной обработке;
— вследствие оптимизации раскроя листа металла значительно сокращается количество отходов;
— контурная резка металла абсолютно любой сложности;
— возможность вырезать отверстия сверхмалого диаметра и работать с наиболее хрупкими и тонкими материалами;
— увеличение производительности благодаря работе на максимальной скорости лазерного раскроя;
— значительно упрощает обработку деталей из толстых сплавов различных форм;
— предоставляет возможность воплотить в жизнь неординарные и самые смелые авторские идеи.

Лазерный станок – что это такое, устройство и принцип работы, существующие преимущества и недостатки, какие можно делать изделия?

Для максимально точной и аккуратной резки металла, дерева, стекла и других материалов применяется специальное оборудование. Самым современным и эффективным агрегатом является лазерный станок. Такая резка производится в основном на промышленных предприятиях, но некоторые модели можно использовать и в домашней мастерской.

Что такое лазерный станок?

Профессиональный станок для лазерной резки представляет собой оборудование, работающее с ювелирной точностью. Агрегат оснащен мощным лазером, который легко режет поверхность, разделяя ее на части. Срез, сделанный таким образом, получается гладким, поэтому не требует дополнительной обработки. Также с помощью подобных устройств делают гравировку, вырезают разные узоры и даже сваривают детали.

Устройство лазерного станка

Конструкция агрегата не является сложной и состоит из нескольких основных деталей:

  1. Координатный стол. Напрямую влияет на конечное качество изделия. Несущую функцию выполняет станина или корпус станка. За передвижение подвижных элементов отвечают направляющие. Приводом могут служить зубчатые ремни или шарико-винтовые пары. Лазерный станок для резки металла и других материалов имеет один управляющий элемент – контроллер.
  2. Летающая оптика. Она состоит из системы зеркал, каждое из которых покрыто составом уменьшающим рассеивание энергии луча. Еще есть линза, которая фокусирует энергию луча в пятно диаметром всего 2/10 мм.
  3. Лазерная лампа. В качестве излучающего элемента используют стеклянные отпаянные лампы. Излучение, отраженное от зеркал оптики и сфокусированное линзой, производит работу – жжение.
  4. Станок лазерной резки должен содержать вспомогательные устройства: систему охлаждения и воздушный компрессор.

Сначала создается чертеж с координатами срезов, который загружается в программу аппарата. Затем установка лазерной резки металла или другого материала начинает работу. Луч автоматически направляется в нужное место, осуществляется сильный нагрев. Металл и стекло при таком воздействии плавятся, дерево выгорает. В месте плавления материал разрезается точно по заданным параметрам.

Плюсы и минусы лазерного станка

Достоинства оборудования очевидны:

  1. Лазерная установка помогает легко работать с различными материалами.
  2. Отсутствие механического контакта исключает риск деформации поверхности.
  3. Возможна работа любого уровня сложности, получение идеально ровных линий и разрезов.
  4. Высокая скорость работы позволяет увеличивать производительность.
  5. Процесс проходит без образования пыли, большого количества мусора и шума.

К недостаткам можно отнести следующие моменты:

  1. Обработка лазером дороже применения штамповочного оборудования.
  2. При работе с деревом места, контактирующие с лазером, приобретают темный оттенок.
  3. Некоторые модели станков стоят дорого.
  4. Существуют ограничения по толщине обрабатываемого материала.

Изделия на лазерном станке

Техника для лазерной резки помогает получать разные изделия:

  • заготовки и трафареты из фанеры;
  • конструкторы и пазлы;
  • печати и штампы;
  • уличные указатели и вывески;
  • открытки;
  • сувенирные предметы с гравировкой;
  • элементы декора с резными узорами;
  • декорации и ширмы;
  • макеты архитектурно-строительных проектов и многое другое.

Виды лазерных станков

Подобное оборудование бывает как универсальным, так и профильным. Еще можно выделить несколько типов агрегатов по мощности и габаритам.

  1. Настольный прибор для лазерной резки имеет небольшую мощность (менее 80 Вт).
  2. Профессиональный станок отличается большей мощностью (от 80 до 195 Вт).
  3. Промышленные многофункциональные станки еще мощнее.

По типу рабочей среды лазеры для резки делят:

  1. Твердотельный лазерный станок – оборудован лампой накачки, импульсной лампой, рабочим телом и системой зеркал.
  2. Газовый – оснащен системой накачки инертных газов и стеклянной колбой с излучающей трубкой.
  3. Газодинамический – предусмотрено сопло для ускорения газов и система охлаждения.

Как выбрать лазерный станок?

Производители активно работают над удешевлением и модернизацией оборудования, поэтому рынок постоянно пополняется новыми моделями. Для облегчения задачи, нужно знать, на какие параметр обратить внимание, выбирая станок лазерной резки:

  1. Производственные объемы – рассчитываются в зависимости от объема будущих работ.
  2. Размеры оборудования – габариты подбираются, исходя из целей применения.
  3. Тип материалов. Для работы с металлом и пластиком используют оптоволоконные лазеры. Обработку дерева, бумаги, ткани и резины проводят углекислотным станком.
  4. Параметры излучателя. Мощность указывает на скорость обработки.
  5. Возможность перемещения рабочего стола. Важно для обработки изделий разной толщины.
  6. Количество режущих головок. Две помогают значительно ускорить производительность. Подобное дополнение всегда имеет лазерный гравировальный станок.
  7. Наличие камеры. Сканирующее устройство помогает опознать контур изображения и передать его на компьютер.
  8. Работа с рулонами. Оборудование должно быть оснащено съемными стенками.
  9. Дополнительные опции: вторая поверхность стола, внешнее устройство охлаждения, поворотное устройство, возможность установки лазерной трубки большей мощности.

Лазерный станок своими руками

Имея необходимые знания и навыки, можно сделать лазерный станок по дереву самостоятельно. Процесс сборки состоит из следующих этапов:

  1. Корпус. Главная деталь должна быть разборной.
  2. Подъемные столы. Должны регулироваться по высоте.
  3. Ротор. Данная деталь поворачивает заготовку цилиндрического типа.
  4. Направляющие. Делают из металла, пластика. Форма круглая или квадратного сечения.
  5. Рабочая поверхность. Лазерная резка дерева фанеры требует установки специальных ножек-ламелей. Для обработки мелких деталей добавляют решетку, которая не даст им провалиться.
  6. Компрессор и вытяжка. Составляющие системы вентиляции, для создания мощного всасывающего эффекта для отбора сажи и стружки.
  7. Указатель. Выступает индикатором, указывающим на то место, которое будет обрабатываться следующим.
  8. Электронные компоненты. Оборудование будет передавать сигнал к шаговому двигателю и лазеру. Рекомендуется выбрать одну из программируемых плат Arduino.

Как пользоваться лазерным станком?

Если куплен лазерный домашний станок, следует ознакомиться с несложными правилами эксплуатации:

  1. Сначала нужно выбрать изображение, которое хочется вырезать.
  2. Затем следует загрузить рисунок или фото в программу устройства, убедиться в чистоте линз. Если обнаружены загрязнения, нужно протереть детали ватными палочками, смоченными в спирте.
  3. Включив аппарат, следует подождать, когда он нагреется.
  4. Нужно выбрать тип обработки поверхности: «Растр» (гравировка) и «Вектор» (вырезание).
  5. Нужно установить ширину линии резки. Важно понимать, что широкие линии делаются дольше.
  6. Лазерная резка материала начинается после выбора скорости и зависит от материала и типа операции.

Настройка лазерного станка

Как и многие другие сложные устройства, станки для лазерной сварки и резки нуждаются в настройке. Прежде всего, нужно подготовиться, заменив рабочий элемент лазерной указкой. Это обеспечит безопасность процесса настройки, которую проводят по светодиодному лучу. Процесс настройки включает следующие этапы:

  1. Корректируется лазерная трубка. Для этого на первое зеркало помещают скотч. Положение трубки подстраивается так, чтобы луч попадал в его центр.
  2. Затем скотч помещается на второе зеркало, а первое подвергается регулировке. В результате метка должна оказываться в центре независимо от расстояния. Луч направляют, меняя положение винтов.
  3. Метку наклеивают на третье зеркало. Процедура корректировки повторяется со вторым оптическим элементом.
  4. Для настройки третьего зеркала «мишень» располагают на столе. При этом размер метки должен соответствовать выходному соплу. Регулировка осуществляется с помощью винтов.

Читайте также:  Отвал для минитрактора — чертежи, изготовление своими руками
Ссылка на основную публикацию