Правильная установка лазерной резки

Хитрости юстировки лазерного станка

Юстировка лазерного станка – сложный процесс настройки работы агрегата, от которого зависит качество обработки деталей.

Лазерный станок – сложный комплекс, в который входит механическая система, электронная, оптическая.

Четко согласованная работа всех систем – необходимое условие изготовления качественной продукции. При эксплуатации станка элементы узлов подлежат износу, загрязнению, теряются их первичные характеристики. Возвратить нормальные показатели поможет настройка лазерного станка.

Процесс настройки лазерного станка

Настройка оптических узлов называется юстировкой.

Обратите внимание

Оптическая система станка нуждается в своевременном и тщательном уходе, так как дым и образующиеся газы оседают на зеркальную поверхность, и строгая геометрия отражения лучей нарушается. Соответственно, страдает качество обработки.

Признаки неправильной юстировки оптических узлов:

  • кривые линии, выводимые при гравировке, имеют ступенчатый вид;
  • маленькие точки теряют правильную округлую форму и становятся овальными;
  • деформации светового пятна (в диаметре);
  • рассеивание лучевого фокуса;
  • по оси X рез происходит с отклонением.

Правила юстировки станка

Иногда неопытные пользователи пытаются настроить оптическую систему в зависимости от дефекта, поворачивая отдельное зеркало. Это неправильный подход, он способен только усугубить положение. Настройка лазерного станка должна производиться при строгом соблюдении последовательности этапов.

Очередность: начинается настройка с первого оптического узла, затем настраивается второй, последним регулируется третий.

При юстировке первого и второго оптического узла необязательно стремиться к попаданию луча точно в центр. Пусть он отражается с легким смещением на одной из половин зеркала. Затем его легко повернуть, чтобы след падал на другую половину, оставшуюся чистой после эксплуатации.

Лучевой след не должен гулять по зеркальной плоскости при ее перемещении по координате.

Схема юстировки станка

Третий оптический узел, размещенный вблизи тубуса с линзой, требует отражения луча точно по центру для вхождения его в линзу вертикально по отношению к рабочему столу. Отклонение от вертикальной плоскости спровоцирует увеличение длины линий заготовки и приведет к повреждению насадки излучателя из-за попадания луча на ее боковую стенку. Падает мощность лазера, происходит раздвоение.

Необходимо настроить точное горизонтальное положение рабочего стола станка, пользуясь регулировочными опорами. Периодический контроль надо проводить с помощью уровня.

Это правила классической настройки, предложенной производителем и дополненные пользователями. На зеркальную поверхность наклеивается скотч и производится «пристрелка» рабочим лазером.

Важно

Способ не всегда удобен из-за опасности травмирования невидимым лучом. Мишени горят, дополнительно загрязняя зеркала.

Существует более простой и безопасный способ – юстировка лазерного станка с лазерной указкой.

Подготовка к настройке

Метод основан на замене рабочего лазера лазерной указкой. Большие дорогостоящие станки оснащены встроенным красным, но диодным лазером для юстировки. В бюджетных моделях эту роль часто выполняет светодиодный модуль от указки.

Сначала указка разбирается, извлекается полезный элемент – лазерный модуль. Последующие действия:

  1. Необходимо обеспечить питание светодиодного модуля, соединив его проводами с источником электроэнергии (содержится в указке).
  2. На третье зеркало наклеивается скотч, держащая его каретка располагается на максимальном расстоянии от излучателя.
  3. Включается рабочий лазер для получения на мишени отметки. Не требуется попадания отметки в центр скотча, важно присутствие следа от рабочего лазера.
  4. Рабочий лазер выключается, мишень остается на месте. Подождав 10 минут до полного разряда конденсаторов, закрепляется светодиодный модуль в лазерной трубке, в головке излучателя. Фиксация должна обеспечить плотное вхождение без расшатывания. Следует обернуть модуль поролоном или вставить в пластиковую трубку.
  5. По отметке, оставленной на мишени, контролируется точное совпадение луча вспомогательного модуля и рабочего лазера. Красный след от указки должен сходиться с прожженной отметкой.

Траектория красного луча, полученного от указки, хорошо видна. Он полностью безопасен и позволяет результативно вести настройку оптических узлов. По светодиодному лазеру настраивается и фокусирующая линза.

Схема свечения светодиодного лазера

Легче делать это в затемненном помещении, так как небольшая мощность луча не может эффективно преодолеть поглощение линзы.

Этапы юстировки

С полученным вспомогательным лучом настройка ведется обычным способом от первого оптического узла:

  1. Сначала регулируется положение лазерной трубки. Мишень в виде скотча наклеивается на первое зеркало, неподвижное, настраивается положение трубки на попадание луча в центральную часть мишени.
  2. Мишень устанавливается на второе зеркало для регулировки первого. Конечная цель – попадание метки в центр при расположении каретки на оси Y на разных расстояниях от неподвижного узла – минимальном, максимальном. Направление луча настраивается с помощью регулировочных винтов неподвижного зеркала.
  3. Мишень-скотч наклеивается на третье зеркало. Аналогичным образом регулируется положение второго зеркала для попадания следа точно в центр. При этом на оси X третье зеркало выставляется в крайние положения для проверки точности попадания на разных полюсах. Независимо от расстояния след находится там же.
  4. Третий оптический узел наиболее сложен для юстировки. Регулированием его винтов нужно добиться расположения лучевой метки в центре мишени, лежащей на рабочем столе. Расстояние до цели равно фокусному.
  5. Круг мишени по диаметру совпадает с выходным соплом. Чтобы точно совместить контуры мишени и сопла, поверхность рабочего стола поднимается до контакта с соплом. Затем медленно опускается, сохраняя расположение мишени. Теперь надо производить регулировку винтов третьего зеркала.

Этапы юстировки

Такую настройку оптической системы несложно произвести, пользуясь рабочим лазером, но с соблюдением мер предосторожности.

Другой вид настройки станка – в обратном порядке начиная от третьего оптического узла. Затем точность произведенной юстировки контролируется повторным прохождением этапов от первого зеркала.

В результате простого и оригинального способа настройки оптики, особенно лазерного станка точность и качество обработки улучшатся, а мощность лазера возрастет.

Видео по теме: Юстировка лазерного резака

Источник: https://promzn.ru/stanki-i-oborudovanie/yustirovka-lazernogo-stanka.html

Оборудование для лазерной резки металла – современная обработка материалов

Лазерная резка, так же как и плазменная или газовая, является немеханическим способом раскроя металла, основанном на термическом воздействии.

Лазерный луч, испускаемый специальным оборудованием, направляется и концентрируется на заготовке, достигая размеров площади контакта всего в несколько микрон.

При этом кристаллическая решетка разрезаемого материала разогревается до температуры плавления.

В то же время, площадь луча настолько мала, что вся заготовка во время обработки остается практически холодной, а линия реза отличается минимальной погрешностью в десятые доли миллиметра.

В месте резки металл плавится и может одновременно выкипать (испаряться). Расстояние между поверхностью заготовки и рабочим органом оборудования, испускающим лазерный луч, должно быть не более нескольких сантиметров.

Лазером можно выполнять точные, аккуратные разрезы металлических заготовок небольшой толщины.

Филигранность обработки настолько велика, что вышедшая из лазерной установки деталь обычно не нуждается в какой-либо завершающей обработке и может сразу использоваться или передаваться на последующий этап технологического процесса.

Совет

Лазерным лучом можно не только резать металл, но и фрезеровать, делать впадины, углубления заданного размера и многое другое. Только внутреннюю резьбу выполнить невозможно. Аппарат лазерной резки применяют и для гравировки.

Процесс не требует использования сложного оборудования, мощность лазера не должна быть большой.

Лазерная резка считается самой качественной и современной среди всех остальных вариантов раскроя металла. Этот новый способ позволяет выполнить разрез по заданным критериям. Лазером можно обрабатывать любые металлы, независимо от их теплопроводности.

Концентрация энергии, которую обеспечивает луч, настолько высока, что металл в месте резки плавится. При этом область термического воздействия настолько мала, что минимальна и деформация изготовленной детали. Благодаря этому лазерную резку возможно использовать в обработке нежестких металлов.

Преимущества резки металлов лазером:

  1. Заготовка не подвергается механическому воздействию – можно резать легкодеформируемые и хрупкие материалы.
  2. Возможность работы с твердыми сплавами.
  3. Высокая точность реза и идеально ровные края кромки, без заусениц, наплывов и иных дефектов.
  4. Отсутствие потребности в последующей обработке изготовленных деталей.
  5. Возможность вырезать детали любой формы, даже самой сложной.
  6. Легкость управления лазерным оборудованием – достаточно в какой-либо чертежной программе подготовить рисунок будущего изделия и перенести его в компьютер установки для резки.
  7. Высокая производительность (примерно в 10 раз быстрее, чем газовой горелкой).
  8. Высокоскоростная обработка тонколистового проката.
  9. Детали на листе металла можно разместить максимально компактно – высокая экономичность расхода материала.
  10. Экономическая эффективность при изготовлении малых партий деталей, для которых делать формы для прессования или литья нецелесообразно.

Недостатки:

  1. Высокая стоимость оборудования.
  2. Низкая эффективность при работе со сплавами и металлами, обладающими высокими отражающими свойствами (к примеру, алюминий, нержавеющая сталь).
  3. Максимальная толщина металла 20 мм.

Оборудование для лазерной резки металла, как правило, состоит из ниже перечисленных основных узлов:

  • излучателя;
  • системы транспортировки и формирования излучения;
  • системы формирования газа и его транспортировки;
  • координатного устройства;
  • системы автоматизированного управления (САУ).

Излучатель генерирует лазерный пучок с требуемыми для резки, оптическими, мощностными и пространственно-временными характеристиками. Он состоит из:

  • системы накачки;
  • активного элемента;
  • резонатора;
  • устройства модуляции лазерного излучения (при необходимости).

В качестве излучателя в оборудовании для обработки металла используются газовые и твердотельные лазеры, функционирующие в непрерывном и импульсном режимах. Система транспортировки и формирования излучения передает, фокусирует и направляет пучок от излучателя на деталь, подвергаемую резке. Состав системы:

  • юстировочный лазер;
  • оптические объективы (трансформаторы);
  • оптический затвор;
  • устройство изменения плоскости поляризации;
  • поворотные зеркала;
  • система фокусировки;
  • система стабилизации фокальной плоскости и величины зазора до детали.

Система формирования газа и его транспортировки подготавливает состав требуемых параметров и подает его через сопло в зону реза. Координатное устройство обеспечивает относительное перемещение детали и лазерного луча в пространстве.

Включает в себя привод, двигатели, исполнительные механизмы.

САУ предназначена для управления и контроля параметрами лазера, формирования и передачи команд на предусмотренные исполнительные модули систем формирования и транспортировки излучения и газа, а также координатного устройства. САУ состоит из:

  • датчиков параметров функционирования лазера (давления, состава рабочей смеси, температуры и других);
  • датчиков рабочих параметров излучения (стабильности оси направленности, расходимости, мощности и других);
  • систем управления затвором и адаптивной оптикой;
  • системы управления работой координатного устройства.

Твердотельные лазерные установки для резки металла конструктивно более просты и, в тоже время, менее мощные, чем газовые. Величина этой характеристики для них составляет в среднем 1–6 кВт. Сердце излучателя твердотельного лазера – стержень (активный элемент) из алюмоиттриевого граната, рубина или неодимового стекла.

Стержень непрерывно подвергается накачке (возбуждению) световым потоком от специальных мощных ламп. Система отражателей фокусирует лазерное излучение, резонатор его усиливает, луч передается через систему призм к головке, где происходит его окончательное формирование и подача на заготовку.

Управление всеми узлами оборудования происходит автоматически по заложенным в память станка программам.

Лазерная головка для резки металла, куда передается луч, обеспечивает его оптимальную стабильность при раскрое и резке, а также неизменность необходимого фокусного расстояния (даже при неровной поверхности металла).

Заменой линзы головки можно менять толщину обрабатываемого материала (не на всех установках). Головка оснащена концентрическим соплом, через которое под давлением подается газ, выдувающий расплавленный материал из разреза и одновременно защищающий от продуктов обработки линзу.

В области резки может быть предусмотрено дымоулавливание.

В случае обдува азотом луч расплавляет, а струя газа удаляет расплавленный металл из разреза. Азот используют, когда нежелательно окисление разрезаемого материала.

Например, если подавать кислород при обработке нержавеющей стали, то ее сопротивляемость коррозии существенно понизится (для обработки нержавейки пригоден только чистейший азот). Резка алюминиевых деталей в кислороде сопровождается образованием неровных, с заусенцами срезов.

При обработке в азоте материал только плавится, но не испаряется и не горит. Температура резки ниже, чем с кислородом, но и меньше скорость работы. Фокус луча обычно должен находиться у противоположной от источника излучения стороны листа.

При использовании кислорода температура резки выше, чем с другими газами. Как следствие, увеличивается скорость обработки и возможная толщина листа металла, который при некоторых условиях частично испаряется.

Все это является следствием того, что кислород, попадая на поверхность раскаленного лазерным лучом металла, вступает с последним в реакцию окисления, которая сопровождается выделением тепла. Скорость резки тем выше, чем чище кислород.

Для лазерной резки могут использоваться и другие газы – выбор зависит от вида и толщины металла, предполагаемой последующей обработки.

Источник: http://tutmet.ru/oborudovanie-ustanovki-golovka-lazernoj-rezki-metalla.html

Лазерная резка: принципы работы, виды и особенности

Лазерную резку используют для раскроя листовых материалов, чаще всего – металлов. Одно из ее главных отличий – возможность изготовления деталей со сложным контуром.

Принципы работы лазерной резки

Использование этого метода основано на тепловом воздействии лазерного излучения на материалы. При этом разрезаемый металл нагревается сначала до температуры плавления, а потом до температуры кипения, при которой он начинает испаряться. Лазерная резка испарением требует высоких энергозатрат, поэтому ее используют для работы с тонкими металлами.

Читайте также:  Как сделать трубогиб своими руками?

Относительно толстые листы разрезают при температуре плавления. Чтобы облегчить этот процесс, в зону резки подается газ: азот, гелий, аргон, кислород или воздух. Его задача – удалять из зоны резки расплавленный металл и продукты его сгорания, поддерживать горение металла и охлаждать прилегающие зоны. Наиболее эффективен для этого кислород. Он заметно увеличивает скорость и глубину резки.

Подробнее о процессе лазерной резки можно узнать из видео ниже:

Параметры резки разных металлов

Скорость резки зависит не только от мощности лазера и толщины металла, но и от его теплопроводности. Чем она выше, тем интенсивнее отводится тепло из зоны резки и тем более энергозатратным будет весь процесс.

Так, если лазером мощностью 600 Вт можно легко разреза́ть черные металлы или титан, то алюминий или медь, обладающие высокой теплопроводностью, обрабатывать значительно сложнее.

Средние параметры для работы с разными металлами выглядят следующим образом:

Малоуглеродистая сталь Инструментальная сталь Нержавеющаясталь Титан
Толщина, мм 1,0 1,2 2,2 3,0 1,0 1,3 2,5 3,2 0,6 1,0
Мощность лазера, Вт 100 400 850 400 100 400 400 400 250 600
Скорость резания, м/мин 1,6 4,6 1,8 1,7 0,94 4,6 1,27 1,15 0,2 1,5

Виды лазерной резки

Лазерные установки состоят из трех основных частей:

  1. Рабочей (активной) среды. Она является источником лазерного излучения.
  2. Источника энергии (системы накачки). Он создает условия, при которых начинается электромагнитное излучение.
  3. Оптического резонатора. Система зеркал, усиливающих лазерное излучение.

По типу рабочей среды лазеры для резки делят на три вида:

  1. Твердотельные. Их основным узлом является осветительная камера. В ней находятся источник энергии и твердое рабочее тело. Источником энергии служит мощная газоразрядная лампа-вспышка. В качестве рабочего тела используют стержень из неодимового стекла, рубина или алюмо-иттриевого граната, легированного неодимом или иттербием. По торцам стержня устанавливают два зеркала: отражающее и полупрозрачное. Лазерный луч, излучаемый рабочим телом, многократно отражается внутри него, усиливается в ходе отражений и выходит через полупрозрачное зеркало.

К твердотельному виду относятся и волоконные лазеры. В них излучение усиливается в стекловолокне, а источником энергии служит полупроводниковый лазер.

Так устроен твердотельный лазер

  1. Газовые. В них рабочим телом является углекислый газ или его смесь с азотом и гелием. Газ прокачивается насосом через газоразрядную трубку. Он возбуждается с помощью электрических разрядов. Для усиления излучения устанавливают отражающее и полупрозрачное зеркало. В зависимости от особенностей конструкции такие лазеры бывают с продольной и поперечной прокачкой, а также щелевые.

Так устроен газовый лазер с продольной прокачкой

  1. Газодинамические. Эти лазеры самые мощные. В них рабочим телом является углекислый газ, нагретый до 1 000–3 000 °К (726–2726 °С). Он возбуждается с помощью вспомогательного маломощного лазера. Газ со сверхзвуковой скоростью прокачивается через суженный посередине канал (сопло Лаваля), резко расширяется и охлаждается. В результате его атомы переходят из возбужденного в обычное состояние и газ становится источником излучения.

Схема работы газодинамического лазера

Преимущества и недостатки лазерной резки

Можно выделить следующие преимущества лазерной резки металлов:

  • Нет механического контакта с поверхностью разрезаемого металла. Это делает возможным работу с легкодеформируемыми или хрупкими материалами.
  • Можно разрезать металлы разной толщины. Сталь в пределах 0,2–30 мм, алюминиевые сплавы – 0,2–20 мм, медь и латунь – 0,2–15 мм.
  • Высокая скорость резки.
  • Возможность изготовления изделий с любой конфигурацией.
  • Чистые кромки разрезаемого металла и низкое количество отходов.
  • Высокая точность работы – до 0,1 мм.
  • Экономный расход листового металла за счет более плотной раскладки деталей на листе.

Недостатками лазерной резки считаются высокое энергопотребление, дорогое оборудование.

Назначение и критерии выбора лазерной резки

Лазерную резку используют для обработки не только металлов, но и резины, линолеума, фанеры, полипропилена, искусственного камня и даже стекла.

Она востребована при изготовлении деталей для различных приборов, электротехнических устройств, сельскохозяйственных машин, судов и автомобилей.

Такой способ раскроя материала используют для получения жетонов, трафаретов, указателей, табличек, декоративных элементов интерьера и многого другого.

Обратите внимание

Основной критерий выбора вида лазерной резки – тип обрабатываемого материала. Так, углекислотные лазеры подходят для резки, гравировки, сварки разных материалов – металла, резины, пластика, стекла.

Твердотельные волоконные установки оптимальны при раскрое латунных, медных, серебряных или алюминиевых листов, но не подходят для неметаллов.

Источник: https://zmkmsk.ru/blog/lazernaja-rezka-kak-ona-rabotaet/

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 108 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.

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

Установки твердотельного типа

Конструкция такого оборудования состоит из двух основных элементов: лампы накачки и рабочего тела, в качестве которого чаще всего используется стержень из искусственного рубина.

Важно

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

Газодинамическое оборудование

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.

Источник: http://met-all.org/obrabotka/rezka/tehnologiya-lazernoj-rezki-metalla.html

Сложности настройки оптической системы лазерного станка

Лазерные станки с ЧПУ отлично справляются с обработкой заготовок из самых разных материалов.

Высокая скорость и точность обработки, а также низкая удельная стоимость получения готовых изделий, сделали лазерное оборудование с ЧПУ популярным инструментом в самых разных отраслях производства.

Доступная цена лазерно-гравировальных станков, их высокая универсальность, простота эксплуатации и обслуживания делает это оборудование привлекательным в первую очередь для небольших предприятий и частных мастерских.

Высокие показатели качества изделий обусловлены физическими особенностями процесса обработки на лазерном оборудовании. При резке и гравировке материала на поверхность заготовок воздействует тончайшая «игла» высокоэнергетического луча.

При этом материал в зоне реза моментально испаряется — результатом чего является полное отсутствие твёрдых отходов (только газообразный остаток). Поскольку толщина лазерной «иглы» составляет доли квадратного миллиметра, шов реза получается исключительной тонкий.

Благодаря быстрому воздействию лазера всё тепло тратится на испарение материала — не распространяясь в соседние слои заготовки. Этим обеспечивается отличное качество краёв реза — практически недостижимое для других способов обработки/резки заготовок.

Читайте также:  Простой самодельный пистолет под строительный патрон

Отсутствие отходов и высокая аккуратность краёв шва повышают общее качество и удобство работы с заготовками (отсутствует необходимость финальной доводки изделий).

Совет

Для достижения показателей качества, заложенных в конструкцию лазерного станка с ЧПУ, его оптическая и механическая системы должны работать чётко и слаженно. В процессе эксплуатации эти системы требуют периодического обслуживания и ухода.

Так механическая система станка нуждается в смазке (реже — регулировке для устранения люфтов).

А оптическая система требует более тщательного ухода, ибо дым и газообразный осадок от обработки покрывают отражающую поверхность зеркал и ухудшают/нарушают выверенную геометрию хода лучей (тем самым снижая качество обработки).

Как устроена оптическая система?

Лазерные станки с ЧПУ могут комплектоваться разными источниками излучения — на базе газовых трубок или твердотельных лазеров.

Конструкция оптической системы при этом несколько различаются, но принципиальная схема остаётся прежней: лазерный луч от источника излучения проходит через систему зеркал (частью подвижных — для обеспечения перемещения излучателя вдоль маршрута обработки по командам системы ЧПУ). В данной статье рассмотрена оптическая система лазерного станка с ЧПУ на базе газовой трубки.

Активная среда для генерации лазера представляет собой смесь углекислого газа, азота и небольшой порции гелия. При подводе внешнего напряжения в такой смеси инициируется процесс выделения фотонов определённой длины волны, которые усиливаются встроенным оптическим резонатором.

В результате с открытого конца лазерной трубки (конструктивно она представляет собой продолговатый стеклянный цилиндр) выходит лазерный луч и сразу же попадает на первое зеркало. Оно отклоняет луч в сторону рабочего поля лазерного станка.

Второе (принимающее) зеркало является подвижным — оно обеспечивает неразрывность луча при любом положении головки излучателя относительно продольной координаты Y.

 Второе зеркало отражает луч в сторону третьего — тоже подвижного, предназначенного для «удержания» луча при любой позиции поперечного движения излучателя (вдоль координаты Х). Таким образом, два подвижных зеркала позволяют излучателю занимать любое положение относительно плоскости рабочего стола.

Третье зеркало установлено под углом в 45 град. к горизонтали — оно отражает лазерный луч вниз, внутрь головки излучателя. Сама головка содержит фокусирующую линзу (для создания «пятна» излучения нужной площади) и встроенную систему обдува воздухом (для защиты линзы от копоти и отработавших газов).

В целом, оптическая система станка устроена достаточно просто. Однако для правильного хода лучей необходима настройка взаимного расположения зеркал. В противном случае «игла» лазера на поверхности заготовки будет смещаться, что ухудшит качество и точность обработки изделий.

Типичные ошибки настройки зеркал и их диагностика

Признаком ошибочной настройки (часто говорят «дефектов юстировки») зеркал оптической системы лазерного станка с ЧПУ являются нарушения качества обработки.

К примеру, «ступенчатый» вид кривых линий при гравировке, «овальность» небольших точек (вместо круглой формы), наклонный (неровный) профиль реза по оси Х, искажения исходных размеров (диаметра) светового пятна, нарушений фокусировки луча и т. п.

Большинство этих (и других подобных) проблем решаются правильной настройкой зеркал. Многие новички пугаются этой процедуры и пытаются найти «оптимальное решение» (чтобы точно знать, какое зеркало и как повернуть при тех или иных дефектах обработки).

Однако такой метод довольно часто приводит к ухудшению ситуации, а не её решению. Для гарантированного устранения дефектов обработки рекомендуется всегда следовать «каноническому» алгоритму юстировки. А именно — настраивать зеркала, начиная с первого (от лазерной трубки), а затем по очереди второе и третье.

При этом не обязательно добиваться попадания луча строго в центр зеркал (наоборот, опытные пользователи лазерных станков с ЧПУ советуют «пристреливать» луч в одну половину зеркала — а спустя некоторое время эксплуатации зеркало можно перевернуть «чистой» стороной под луч).

Обратите внимание

Главное чтобы луч не уходил с отражающей плоскости зеркала. И не «ползал» по ней при любом перемещении зеркала вдоль рабочей координаты!

При настройке последнего зеркала (третьего, расположенного непосредственно на головке излучателя) необходимо добиться строго вертикального отражения лазерного луча.

Чтобы в фокусирующую линзу он «входил» только по центру! Иначе неперпендикулярность луча рабочему столу ведёт не только к «вытягиванию» всех линий на заготовке, но и «биению» лазера в боковую стенку конической насадки излучателя — с риском её расплавления.

Следует отметить, что юстировка оптической системы предназначена для получения определённой геометрии хода лазерных лучей относительно заготовки. Однако сама заготовка располагается на рабочем столе.

Значит, форма его плоскости и параллельность физическому горизонту также существенно влияют на качество обработки. Поэтому перед первым запуском лазерного станка его следует выставлять строго по уровню, регулируя подвижные опоры.

А также периодически контролировать положение рабочей плоскости (также с помощью уровня) — особенно когда стол оснащён механизмом автоподёъма.

Источник: https://InfoLaser.ru/stati/tipichnie-zatrudneniya-pri-nastroike-i-yustirovke-opticheskoi-sistemi-lasernogo-stanka-s-chpu/

Выбор параметров лазера для качественной резки

Оригинал статьи вы можете найти на сайте ntoire-polus.ru

Скорость резки металла определяет производительность лазерных технологических установок, при этом существенным параметром является величина шероховатости боковой стенки реза Rz.

Лазерная резка позволяет получать готовые детали без последующей финишной обработки, и альбом технологий промышленных лазерных станков на основе СО2-лазеров содержит условия качественной резки для широкого набора материалов.

Для технологических волоконных лазеров подобный альбом пока только формируется, и технологи производств сталкиваются с проблемами выбора параметров волоконных лазеров, наиболее подходящих для задач конкретного производства.

Важно

В литературе подробно рассматривались различные факторы, которые могут оказать влияние на качество газолазерного реза и на глубину проплавления металла при лазерной сварке. К ним относят (см.

обзор [1]): микронеустойчивости (термокапиллярную, Рэлей-Тейлоровскую, капиллярно-испарительную, капиллярно-ветровую), образование «ступеньки» на фронте проплава и реза, неустойчивость пленочного погранслойного течения расплава и др.

Отметим, что многие авторы считают нужным упомянуть о большой сложности процессов внутри лазерного реза и о возникающих из-за этого затруднениях при попытках однозначно интерпретировать экспериментальные результаты.

На рис.1 показана боковая поверхность реза малоуглеродистой стали толщиной 5 мм, выполненного с помощью волоконного лазера ЛС-3.5 производства НТО «ИРЭ-Полюс». Лазер снабжен транспортным волокном с диаметром сердцевины 100 мкм и характеризуется параметром качества выходного пучка M2 = 13,5.

Рез получен с использованием оптической головки фирмы OPTOSKAND. В данной головке установлена коллимирующая линза с fc = 120 мм и фокусирующая линза с ff = 200 мм. Соответствующее фокальное пятно имело диаметр d = 190 мкм, глубина фокуса ZR = 2 мм. Мощность лазера составляла 3,5 кВт, режущим газом являлся воздух.

Резка производилась на скорости 3 м/мин.

Рис. 1 – Боковая поверхность реза малоуглеродистой стали

Стрелкой отмечена глубина, ниже которой характер реза существенно изменялся. Подобные картины резов наблюдаются и при использовании СО2-лазеров.

Можно предположить, что на соответствующей глубине прекращается эффективное канализирование пучка лазера внутри реза, пучок рассеивается на большие углы и поглощается боковыми стенками.

Совет

Материал ниже стрелки прогревается и плавится не за счет прямого воздействия лазерного излучения, а в основном за счет раскаленной газовой струи и теплопроводности металла.

Рассеяние может происходить на сравнимых с длиной волны лазера неоднородностях, возникающих из-за упомянутых выше микронеустойчивостей, которые имеют весьма большие инкременты развития.

Поскольку лазерные пучки, в том числе и многомодовые, всегда частично когерентны, старт к развитию неоднородностей может дать интерференция между центральной частью пучка и его периферией, отражающейся от стенок реза. Интерференция вызывает пространственную модуляцию интенсивности излучения внутри реза и соответствующую неоднородность воздействия излучения на материал.

Рис. 2 – Продольное сечение осесимметричного лазерного пучка

Рассмотрим данную интерференцию в простой модели. Используем принятое обобщенное описание лазерных пучков.

На рис. 2 приведено продольное сечение осесимметричного лазерного пучка, распространяющегося вдоль оси z и имеющего перетяжку в точке z=0.

Границей лазерного пучка (по уровню интенсивности 1/e2) является гиперболоид вращения, угол θ определяет расходимость пучка в дальней зоне.

Зависимости радиуса лазерного пучка w и радиуса кривизны его волнового фронта R от z описываются следующими формулами:

(1)

(2)

Здесь λ — длина волны излучения, безразмерный параметр M2 ≥ 1 характеризует отклонение лазерного пучка от идеального гауссова (для последнего M2=1) и определяет «фокусируемость» лазерного луча, то есть радиус w0 в перетяжке (точном фокусе объектива) в соответствии с формулой

(3)

Глубину фокуса или, как его часто называют, длину перетяжки, то есть длину, на которой диаметр пучка меняется в √2 раз, удобно характеризовать так называемой рэлеевской длиной zR (см. рис. 2):

(4)

Обратите внимание

Длина перетяжки равна удвоенной величине zR. На рис.3 схематично представлено распространение лазерного пучка внутри реза. Максимальная толщина металла, для которой возможен «чистый» рез, обозначена как x0. Перетяжка режущего излучения расположена на поверхности материала.

В результате эксперимента хорошо известно, что ширина реза в таком случае примерно совпадает с диаметром перетяжки. Распространение луча обозначено «отражением» гиперболических асимптот от боковых стенок реза.

kλ — разность хода между периферической и центральной частями луча (достигаемая на выходе реза), при которой возникающие из-за интерференции неоднородности еще не приводят к рассеянию на большие углы и возможен «чистый» рез материала толщиной x0.

Поскольку kλ = x0Θ2, из формул (3), (4) легко получить следующее выражение:

(5)

Таким образом, в предположении интерференционной природы эффектов, приводящих к ограничению глубины проникновения излучения внутрь реза, предельная глубина «чистого» реза пропорциональна глубине фокуса и обратно пропорциональна параметру M2, определяющему исходное качество лазерного пучка.

Входящий в формулу безразмерный коэффициент k попытаемся определить из известных экспериментальных данных.

Из альбома технологий для комплекса «Трумпф» на основе СО2-лазера (λ = 10,6 мкм) с мощностью 3,2 кВт, имеющего на выходе пучок, близкий к идеальному гауссову пучку (M2 = 1,1) с диаметром на фокусирующей линзе 20 мм, при фокусном расстоянии линзы f = 180 мм максимальная толщина малоуглеродистой стали, для которой возможен чистый кислородный рез с одинаковым Rz по всей боковой поверхности, составляет 15 мм. Для этих параметров в фокусе линзы имеем: Ф = 0,056 рад, w0 = 0,067 мм, zR = 1,2 мм. Тогда из выражения (5) получаем k ~ 4,4.

Рис. 3 – Распространение лазерного пучка внутри реза

Для упомянутого выше волоконного лазера ЛС-3.

5 с оптической головкой, имеющей фокусные расстояния коллиматора и объектива соответственно fc = 120 мм и ff = 200 мм, при которых параметры в фокусе составляют: Ф = 0,048 рад, w0 = 0,096 мм, zR = 2 мм,— одинаковое по всей высоте значение Rz, соответствующее «чистому» резу, получено для малоуглеродистой стали толщиной до 3 мм. Подставляя эти значения в (5), получаем k ~ 6,5.

Хотя формула (5) носит оценочный характер и не учитывает ряд эффектов, связанных с формированием газовой струи и положением перетяжки относительно поверхности материала, значения коэффициента k, полученные для разных типов лазеров и различающихся в 5 раз толщин обрабатываемого материала, оказались близкими (если взять среднее значение, то отклонение в пределах ±20%).

Важно

В целом справедливость выражения (5) подтверждена в известных нам экспериментах на действующих установках с волоконными лазерами в Нижнем Новгороде (2 кВт) и Дубне (1 кВт), где используются лазеры с транспортным волокном 50 мкм (соответствующее значение М2 = 6,5).

Как видно из соотношения (5), при заданной ширине реза, определяемой размером пучка в перетяжке 2w0, глубина фокуса, а следовательно и глубина «чистого» реза обратно пропорциональна длине волны излучения λ, то есть при прочих равных условиях лазер с меньшей длиной волны должен обеспечивать большую глубину «чистого» реза.

Но еще сильнее, чем от длины волны, глубина «чистого» реза зависит от оптического качества пучка M2 — при фиксированной ширине реза зависимость обратная квадратичная. С этим связано полученное нами в экспериментах с волоконным лазером существенно меньшее значение «чистого» реза по сравнению с аналогичными данными для одномодового СО2-лазера той же мощности.

Для увеличения толщин обрабатываемых материалов необходимо повышать качество лазерных пучков. Так, при использовании волоконного лазера с транспортным волокном с диаметром жилы 50 мкм (M2 = 6,5) вместо 100 мкм (M2 = 13,5) при том же диаметре перетяжки около 0,2 мм максимальная толщина «чистого» реза составит 13 мм. Еще более эффективны в этом отношении одномодовые волоконные лазеры.

Правда, в настоящее время коммерчески доступны одномодовые волоконные лазеры с выходной мощностью менее 1 кВт.

Для технологов, применяющих волоконные лазеры, приведем дополнительное полезное соотношение.

Рис. 4 – Схематичное изображение оптической головки волоконного лазера

На рис. 4 схематически изображена оптическая головка волоконного лазера.

На выходе из оптического многомодового транспортного волокна лазерный луч расходится с углом раствора 2α, который для иттербиевых лазеров и волокон с диаметрами 50–300 мкм составляет ~ 0,16 рад.

Далее луч преобразуется в плоскопараллельный пучок коллимирующим блоком линз с фокусным расстоянием fc и фокусируется на материал объективом с фокусным ff. Из формул (3)-(5) легко получить следующее выражение для максимальной глубины чистого реза:

(6)

Совет

То есть глубина чистого реза определяется только квадратом отношения фокусов линз в оптической головке и не зависит от диаметра используемого транспортного волокна. Размерный коэффициент перед скобками составляет ~ 1 мм. Отметим, что для одномодового лазера и одномодового транспортного волокна 2α=0,1 рад и данный коэффициент ~ 3 мм.

По результатам наших экспериментов можно сделать предварительный вывод об обратной пропорциональности скорости качественного реза толщине материала при прочих равных условиях (при заданных мощности лазера, диаметре транспортного волокна и характеристиках оптической головки).

Читайте также:  Как правильно резать потолочный плинтус

С другой стороны, скорость реза прямо пропорциональна плотности мощности излучения на материале, то есть при равных характеристиках оптической головки обратно пропорциональна квадрату диаметра транспортного волокна.

Выполненная работа дает расчетную основу для выбора типа и параметров волоконных лазеров, исходя из конкретных условий их применения в технологических системах.

  • «Анализ моделей динамики глубокого проникновения лазерного излучения в материалы» (Часть 1. Нестационарная гидродинамика в процессах взаимодействия лазерного излучения с веществом. Часть 2. О механизмах удаления расплава при газолазерной резке материалов), проф. В.С. Голубев, — Сборник трудов ИПЛИТ РАН, 2004.

А.П. Стрельцов, В.Н. Петровский Лазерный центр МИФИ

19.03.2007

Источник: https://unimach.ru/articles/laser-parameters/

Выбор скоростей реза в технологиях лазерного раскроя листовых металлов

11.06.14

   При выборе станка лазерного раскроя, оценке и расчетах окупаемости инвестиций в новое оборудование, очень важно видеть и понимать, насколько быстро окупятся сделанные вложения или привлеченные средства, кредиты.

Не менее важно, понимать и знать, на изготовлении каких деталей и узлов можно получить наивысший эффект от лазерного раскроя, и какие именно заказы стоит брать со стороны, чтобы комплекс раскроя окупил себя как можно быстрее и приносил максимальную прибыль.

Для таких расчетов и прогнозирования надо оперировать как минимум тремя такими факторами:

    – рабочие и максимальные толщины раскроя

    – скорости реза

    – себестоимость реза.

Все эти три показателя взаимосвязаны между собой и определяются, главным образом, типом и мощностью лазерного источника (резонатора), конструкцией приводов координатного стола и возможностями технологии раскроя, заложенными в станке (комплексе) раскроя производителем. При этом условно принимается, что операторы и инженеры, работающие с оборудованием, обучены достаточно, опытны и работают на высоком профессиональном уровне.

   ТОЛЩИНА РАСКРОЯ – первая важная величина в характеристиках станков лазерной резки, которая определяется мощностью лазерного резонатора, и только этой мощностью.

Чем мощнее лазерный источник станка, тем толще может быть лист для реза. Станки лазерного раскроя АРАМИС оснащаются оптоволоконными резонаторами IPG Photonics мощностью (от 500 до 5000) Вт.

В данном случае можно кроить листы и заготовки из углеродистой стали толщиной:

                           ◦ до 6 мм – при мощности резонатора 500 Вт
                           ◦ до 7 мм – при мощности резонатора 700 Вт
                           ◦ до 10 мм – при мощности резонатора 1000 Вт
                           ◦ до 14 мм – при мощности резонатора 2000 Вт
                           ◦ до 16 мм – при мощности резонатора 3000 Вт
                           ◦ до 19 мм – при мощности резонатора 4000 Вт
                           ◦ до 22 мм – при мощности резонатора 5000 Вт

Если речь идет о раскрое листов из нержавеющей стали или цветных металлов, то в довольно грубом приближении можно принимать максимальные толщины раскроя примерно в два раза меньше максимальной толщины листов из черной стали.

Если говорить о раскрое углеродистой стали толщиной более 22 мм, то рекомендуется рассматривать другие технологии раскроя, например гидроабразивная или плазменная резка.

СКОРОСТЬ РЕЗА – вторая важная величина в общих технических данных, которая определяет производительность (быстроту) раскроя и, соответственно, возможности выполнения своих производственных планов, целесообразность загрузки заказами со стороны, окупаемость комплексов раскроя как основных средств производства предприятия. Скорость реза при лазерном раскрое металла определяется несколькими факторами. Главными из них являются следующие три :

        ◦ тип и мощность лазерного источника         ◦ конструкция и характеристики приводов координатного стола

        ◦ возможности, заложенные производителем в технологии и программном обеспечении.

Чем мощнее лазерный источник, установленный на станке лазерной резки, тем больше max толщина листов под раскрой и тем выше может быть скорость реза при определенной толщине листа. Так, например, для оптоволоконных резонаторов IPG max контурная скорость реза черной стали толщиной 1 мм может достигать:

        9 м/мин при лазерном источнике мощностью 500 Вт         12 м/мин при лазерном источнике мощностью 1000 Вт

        20 м/мин при лазерном источнике мощностью 2000 Вт.

В данном случае речь идет о т.н. «контурной» скорости реза. Имеется в виду, что раскрой идет по прямой линии или же по простому геометрическому контуру (крупный квадрат, прямоугольник, шестигранник и т.д.).

Здесь необходимо понимать, что скорости раскроя мелких деталей или заготовок сложной геометрической формы будут всегда ниже контурных скоростей.

В связи с тем, что скорости раскроя каждой отельной детали сугубо индивидуальны, технологи оперируют контурными скоростями реза и применяют к ним понижающий коэффициент на каждую определенную деталь. Очень часто специалисты по продажам комплексов лазерного раскроя, завышают в характеристиках контурные скорости реза.

Обратите внимание

Поэтому всегда правильно сделать тестовый (пробный) раскрой на станках производителя, чтобы узнать реальное время на изготовление одной детали и соотв. среднюю скорость реза. Процесс этот можно раскроя заснять на видео и переслать заказчику или инвестору по интернету, как и чертежи деталей.

Контурные скорости реза для серии лазерных станков АРАМИС приведены в Таблицах 1 и 2 ниже.

Говоря скоростях реза необходимо отметить, что наряду со скоростью есть еще одна важная характеристика, ускорение, развиваемое приводами координатного стола. Чем выше показатель ускорения приводов, тем быстрее станок лазерной резки может делать мелкие и сложные детали.

Ускорения измеряют, отталкиваясь от величины ускорения свободного падения (G = 9,81 м/с2). Линейный электропривод позволяет развивать самые высокие ускорения в сравнении с приводами на реечной или шаро-винтовой парах.

Вот некоторые данные ускорений для станков лазерного раскроя АРАМИС:

◦ комплексы LTC75-500 (500 Вт) и LTC75-700 (700 Вт) – рабочие ускорения 1,5 G
◦ комплексы AFL-1000 (1000 Вт), AFL-2000 (2000 Вт) и AFL-3000 (3000 Вт) – рабочие ускорения 2 G
◦ комплексы AFX-2000 (2000 Вт), AFX-3000 (3000 Вт) и AFX-4000 (4000 Вт) – рабочие ускорения 2,5 G

Таблица 1

Толщина листа, мм
(углеродистая сталь)

Максимальная контурная скорость реза для комплекса лазерного раскроя, м/мин:

LTC75-500
(500 Вт)

LTC75-700
(700 Вт)

AFL-1000
(1000 Вт)

AFL-2000
(2000 Вт)

AFX-2000
(2000 Вт)

AFX-3000
(3000 Вт)

AFX-4000
(4000 Вт)

δ = 1 мм

9

10

12

14

20

30

30

δ = 2 мм

4

4,5

6

10

10

12

14

δ = 3 мм

2,2

2,7

3,5 5 5 6 8

δ = 4 мм

1,4

1,8

2,6 3,5 3,5 4 5

δ = 5 мм

0,9

1,3

2 3 3 3,5 4

δ = 6 мм

0,3

0,9

1,6 2,5 2,5 3 3,5

δ = 7 мм

0,7

1,4 2,3 2,3 2,7 3

δ = 8 мм

1,2 2 2 2,3 2,7

δ = 10 мм

0,9 1,5 1,5 1,8 2,2

δ = 12 мм

1,1 1,1 1,3 1,7

δ = 14 мм

0,8 0,8 1,2 1,5

δ = 16 мм

0,7 1

δ = 18 мм

0,6

δ = 19 мм

0,4

Мощность лазерного резонатора и конструкция приводов координатного стола определяют порядок скоростей и ускорений реза.

Технологии производителя и используемое программное обеспечение накладываются на конструкцию комплекса и определяют не столько величины самих скоростей реза, сколько удобство в работе операторов и технологов. Это тоже важно, т.к.

при хорошей технологии и программах раскроя специалисты экономят рабочее время и металл при настройках, тестовых операциях, раскладке деталей на листе и даже при обслуживании станков лазерной резки.

Таблица 2

Толщина листа, мм
(нержавеющая сталь)

Максимальная контурная скорость реза для комплекса лазерного раскроя, м/мин:

LTC75-500
(500 Вт)

LTC75-700
(700 Вт)

AFL-1000
(1000 Вт)

AFL-2000
(2000 Вт)

AFX-2000
(2000 Вт)

AFX-3000
(3000 Вт)

AFX-4000
(4000 Вт)

δ = 1 мм

5

7

11

14

19

25

25

δ = 2 мм

2,5

3

5

8

8

11

12,5

δ = 3 мм

2

2,8 4 4 5 6,5

δ = 4 мм

2,2 3 3 3,7 4,3

δ = 5 мм

1,5 2,5 2,5 3,2 3,7

δ = 6 мм

1,8 1,8 2,5 2,8

δ = 7 мм

1,7 1,8

δ = 8 мм

1,2

Подбирая скорости реза, в каждом отдельном случае необходимо обязательно оперировать фактором качества реза.

При назначении оператором реза скорости выше оптимального значения, возможно снижение качества реза. При заниженных же скоростях раскроя теряется требуемая производительность работы станка.

Поэтому в программном обеспечении комплексов раскроя ARAMIS предусмотрены таблицы подбора скоростей в режимах диалога с оператором. Специалисты, непосредственно ведущие раскрой, могут выбрать оптимальные скорости для каждой толщины металла с учетом сложности контура изготавливаемой детали.

Если технологов не устроят выбранные по программе оптимальные скорости реза, он может вручную подкорректировать рабочую скорость реза, оценив предварительно качество реза по тестовым образцам. В данном случае опыт операторов и технологов по раскрою очень важен и необходим.

Профессионалы говорят, что такой опыт и нужные навыки приходят к специалистам только в процессе работы, поле 8 … 10 км реза.

СЕБЕСТОИМОСТЬ РЕЗА – третья важная характеристика, без которой невозможно вести экономические расчеты и формировать цены для предоставления услуг сторонним заказчикам. Этот показатель весьма важно знать при оснащения современного производства дорогостоящим технологическим оборудованием.

По расчетам специалистов компании «АРАМИС» средняя себестоимость одного метра реза деталей толщиной (от 1 до 8)мм составляет 2,2 руб. РФ, включая НДС (т.е. не более 0,063 $/м). В себестоимость включены расходные материалы: сопло, защитное стекло, технологический газ (кислород) и электроэнергия.

Не включены: стоимость аренды, зарплаты оператора и технолога, амортизация оборудования и остальные расходы, которые идентичны для всех лазерных станков и комплексов.

Важно

Приведенные данные подтверждены опытом эксплуатации 2-х лазерных комплексов, установленных в компании «АРАМИС», и согласуются с данными наших заказчиков, эксплуатирующих комплексы серии LTC75 в Украине и России.

Себестоимость может варьироваться в зависимости от фактических сроков службы защитных сопел и стекол, которые, в свою очередь, зависят от качества используемого газа, опыта персонала, эксплуатирующего лазерные станки.

Затронув фактор себестоимости реза, дополнительно можно рассмотреть такой близкий к ней экономический показатель как почасовая стоимость работы станка лазерной резки. Для примера приводим две цифры:

       – почасовая стоимость раскроя листа из черной стали толщиной 3 мм и в кислороде на станке лазерной резки LTC75-500-3015 (500 Вт) составляет около 72 руб/ч, вкл. НДС (т.е. чуть менее 2,1 $/ч)

       – почасовая стоимость раскроя листа из черной стали толщиной 3 мм и в кислороде на станке лазерной резки AFL-1000-3015 (1000 Вт) составляет около 77 руб/ч, вкл. НДС (т.е. около 2,2 $/ч)

И еще один более подробный и наглядный пример из практики раскроя мелких деталей (пряжек для ремней безопасности). На одном листе черной стали размером (3000 х 1500) мм и толщиной 3 мм умещается порядка 900 шт. таких деталей. Раскрой проводился на двух упомянутых выше лазерных станках:

       – станок LTC75-500-3015 (500 Вт) – раскрой 900 шт. деталей идет 25 часов, общая стоимость за это время составляет около 1800,00 руб. При этом стоимость одной такой детали получается 2,0 руб./шт.

       – станок AFL-1000-3015 (1000 Вт) – раскрой 900 шт. деталей идет 16 часов, общая стоимость за это время составляет около 1232,00 руб. При этом стоимость одной такой детали получается 1,37 руб./шт.

Т.о. из этого примера видно, что более мощные и дорогие лазерные комплексы могут выдать более экономные режимы реза за счет скоростного реза с сохранением хорошего качества раскроя. В данном случае вложения средств могут окупаться быстрее, т.к. быстрее изготавливаются детали. Но это работает только при правильной загрузке и организации работы производственного участка раскроя.

Специалисты экономических служб наших потенциальных заказчиков всегда могут обратиться к нашим технологам с вопросами о цифрах по себестоимости реза, почасовой стоимости работы оборудования раскроя ARAMIS, а также запросить расчет цены изготовления той или иной детали, прислав ее рабочий чертеж. И как уже упоминалось выше, самое правильное все же увидеть на практике, как идет раскрой в пространстве и во времени. Более того, в данном случае можно увидеть реальное качество реза, т.е. шероховатость того торца детали, по которому прошел сам рез.

Для получения развернутой информации по выбору станка лазерной резки металла для ваших конкретных условий и задач, вы всегда можете проконсультироваться со специалистами нашей компании по телефону (495) 220-73-43 или отправить ваш запрос на адрес электронной почты lazeraramis@mail.ru

Разделы / Выбор станка лазерной резки.

Источник: http://www.thermal-rus.ru/articles/vybor-stanka-lazernoj-rezki/vybor-skorostej-reza-stanka-lazernoj-rezki-metalla

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector