Лазерные станки по металлу какие бывают

Как выбрать лазерный станок для резки металла?

Лазерные металлорежущие станки (резаки по металлу) по праву занимают одно из ведущих мест среди инновационного оборудования, используемого в различных отраслях народного хозяйства: металлургии, машиностроении, мебельном производстве и других. Все потому, что с их помощью можно получить детали самой сложной конфигурации с высокой степенью точности без необходимости дальнейшей обработки по контуру. При этом с учетом минимальной толщины реза и рационального раскроя листа можно добиться безотходного производства.

К достоинствам такого процесса можно также отнести:

  • высокую производительность;
  • наличие автоматизированной системы управления;
  • снижение себестоимости продукции

Критерии выбора лазерных металлорежущих станков

Многие руководители рано или поздно задумываются об обеспечении своих предприятий и компаний такого рода высокотехнологичными агрегатными механизмами. Ведь иметь на производстве хотя бы один лазерный станок для резки металла — это отказаться от устаревшего и малоэффективного оборудования и при минимуме энергозатрат обеспечить необходимым объемом деталей и заготовок участок сборки. Но поскольку существует несколько видов такой техники, да еще по высокой стоимости, к выбору модели для каждого определенного случая следует подходить индивидуально. Попробуем разобраться, на что обратить внимание, выбирая лазерный металлорежущий станок для конкретного производства.

Особенности работы лазерного резака

Для начала разберемся с конструкцией лазерного станка и с особенностями его работы. Лазерный резчик, тот же резак по металлу, состоит из следующих узлов:

  • излучателя, который генерирует узконаправленный импульс или поток фотонов;
  • системы перемещения газа, предназначенного для охлаждения излучателя и выдувания расплавленного металла из рабочей зоны;
  • привода, используемого для перемещения излучателя над поверхностью резания;
  • координатного стола, на который укладывается лист металла либо обрабатываемая заготовка;
  • автоматизированной системы управления (АСУ) либо ЧПУ.

Технология лазерной резки заключается в испарении либо выдувании при помощи потока газовой смеси тонкого слоя металла, расплавленного под воздействием мощных излучателей (лазеров). Такой способ обработки гарантирует получение высокого качества среза как всех
видов листовых сталей, так и цветных металлов и сплавов.

Разновидности лазеров: сравнение газовых и волоконных

Определимся с разновидностями лазеров, поскольку принцип работы лазерных установок заключается в фокусировке луча, обеспечивающего высокую концентрацию энергии на поверхности материала. Диаметр этого луча составляет всего несколько десятков миллиметра, что обеспечивает малую толщину реза. Процесс расплавления и изменения структуры металла происходит в случае достижения мощности луча до определенных значений.

Существуют следующие типы лазеров:

  • газовые, в которых роль активной среды играет смесь углекислого газа, азота и гелия;
  • волоконные, использующие в качестве активной среды оптические волокна;
  • твердотельные, где место активной среды занимают кристаллы и особые виды стекла.
  • диодные.

Рассмотрим основные два, занимающие верхние строчки в списке, и проведем их сравнительный анализ. При этом обратим внимание на три важных момента, которые следует учитывать при выборе лазерного станка:

  1. Эффективность резки какого-либо материала зависит от длины волны излучения. Так, волоконные лазеры с коротковолновым излучением показывают высокие показатели качества в случае с резкой тонколистового металла толщиной до 3 мм. Газовые лазеры, у которых волна излучения длиннее, демонстрируют отличные результаты при резке листов металла большой толщины.
  2. Волоконные лазеры имеют более высокую стоимость установки в сравнении с газовыми аналогами.
  3. Оборудование, оснащенное волоконными лазерами, отличается небольшими габаритами и продолжительным сроком службы в 100 тыс. часов, обусловленным качеством оптоволокна и отсутствием перегрева.
  4. Пятно, излучаемое световым лучом волоконного лазера, отличается небольшими размерами при хорошей глубине резкости по сравнению с газовым лазером.
  5. При обработке металлов при помощи волоконных лазеров можно добиться получения более точных квалитетов
Читайте также:  Как нельзя чистить серебро

Рабочее поле: на что обратить внимание

При выборе лазерного металлорежущего станка также необходимо определиться и с размерами рабочего поля координатного стола. В случае с необходимостью выполнения раскроя материала, следует остановить выбор на модели с большим столом. Если же нужно воплотить идеи, связанные с декоративно-прикладным искусством, можно приобрести лазерный резак по металлу с габаритами поменьше.

Покупая лазерное металлорежущее оборудование, следует знать следующее: если мощность лазера можно увеличить, то стол поменять нельзя — он меняется вместе со станком.

Оборудование, используемое для управления лазерным резаком

Для управления лазерным резаком по металлу, как правило, используется компьютеризованная система управления АСУ либо ЧПУ. С ее помощью производится
контроль и управление параметрами лазера, передача команд на исполнительные модули координатного стола и системы перемещения и излучения газа.

Вывод

В последнее время металлообрабатывающая индустрия предлагает вместе с лазерным оборудованием множество видов металлообрабатывающих агрегатов, позволяющих проводить разделение даже самых твердых сплавов в считанные минуты и с минимальным участием человека в процессе.

Это:

  1. Гильотина, осуществляющая резку металлических листов на полосы при помощи специальных ножей по металлу.
  2. Плазменные станки, используемые для раскройки токопроводных материалов и работающие с применением плазмотронов.
  3. Газокислородные агрегаты, предназначенные для раскройки металла большой толщины путем его нагревания до температуры 1000 градусов и подачи тонкой струи кислорода на заранее подготовленные участки.
  4. Гидроабразивное оборудование, которое обеспечивает резку металла толщиной до 300 мм путем воздействия на срез струи воды, смешанной с абразивным материалом, под давлением 5 тыс. атмосфер.

Однако ни один металлорежущий агрегат не входит ни в какое сравнение с лазерным резаком по металлу, способным осуществлять раскрой любой сложности с получением идеально ровных краев без наплывов и заусенцев.

Источник

Обзор лазерных станков для резки металла и их выбор

Лазерное оборудование для резки по металлу используется в самых разных сферах промышленности: в машиностроении, металлургии и изготовлении мебели. Такая популярность объясняется тем, что оно позволяет создавать детали усложненной формы с повышенным уровнем точности. О подобном оборудовании и пойдет речь в нашей статье.

Конструкция и принцип работы

Лазерные резаки для металла выполняют три основные функции:

  • гравировка: нанесение картинки, текста и даже фотографии на металлическую поверхность;
  • лазерная резка;
  • криволинейный раскрой.

Во всех случаях формируется шаблон, по которому модуль числового программного управления задает параметры реза. В результате выходит идеально точное изделие.

Главным преимуществом работы лазерных станков является высокая производительность: за сравнительно небольшой период времени можно обработать большое количество изделий.

Конструкция любого лазерного резчика предусматривает несколько блоков:

  • излучатель — отвечает за генерацию потока фотонов либо узконаправленного лазерного импульса;
  • блок перемещения газа — предназначается для выдува раскаленного металла из рабочей зоны и охлаждения излучателя;
  • привод — применяется для перемещения излучателя по обрабатываемой поверхности;
  • рабочий раскроечный стол — именно на нем размещается заготовка, при этом стол может быть сменным;
  • модуль ЧПУ/АСУ.

Принцип работы таких станков базируется на генерации лазерной трубкой узкого луча, выполняющего обработку металла. В результате контакта луча с поверхностью обрабатываемого материала возникает высокотемпературное воздействие, оно и позволяет выполнять гравировку или резку металла. При этом поток газовой смеси выдувает слой расплавленного материала, благодаря чему обеспечивается рез высокого качества. Такие станки могут использоваться для работы со всеми типами листовых сталей, а также с цветными металлами и их сплавами.

Описание видов

Суть работы любого лазерного резчика состоит в фокусировке узконаправленного луча, в результате которой энергия концентрируется на поверхности обрабатываемого материала. Диаметр такого луча не превышает десятых долей миллиметра, благодаря чему обеспечивается минимальная толщина реза. Ход расплавления и последующая трансформация структуры металла происходят как следствие доведения мощностных характеристик лазерного луча до определённых параметров. В зависимости от механизма работы выделяют четыре основные разновидности таких станков.

Читайте также:  Где финляндия добывает золото

Газовые

Лазерная резка металла может осуществляться в кислородной или азотной среде, выбор зависит от особенностей металла, подлежащего обработке. Так, в результате кислородного воздействия запускаются экзотермические реакции, тепловая энергия которых позволяет выполнять рез довольно толстых листов из низколегированной и углеродистой стали.

Не рекомендуется резать в кислороде гальванически покрытые либо оцинкованные поверхности. В этом случае срез получается неровным, к тому же возрастает риск образования окалины. При резке нержавеющей или высоколегированной стали нежелательно допускать окисление места среза. Именно поэтому при работе с такими металлами востребованы инертные газы, чаще всего азот.

Также азот применяется в случаях, когда впоследствии срезы будут окрашиваться. Если использовать кислород, то окисление металла приведет к снижению качества колеровки.

Для резки алюминия можно использовать любую газовую среду. А вот для работы с титановыми сплавами нельзя использовать ни тот, ни другой, поскольку оба газа начинают абсорбироваться металлической поверхностью и образуют ломкий слой. Для этого материала предпочтение стоит отдавать лазерным устройствам, работающим в среде гелия или высокоочищенного аргона.

В целом же любые газовые лазерные резаки дают максимальную волну излучения, поэтому они востребованы при обработке листового проката максимальной толщины.

Оптоволоконные

Высокую эффективность и производительность оборудования обеспечивают оптоволоконные лазерные устройства, они часто реализуются в виде мини-станков. Имеют следующие преимущества.

  • Высокое качество луча. Линия реза более тонкая, а пятно имеет меньший размер, что в целом повышает эффективность работы.
  • Высокая скорость резки. В сравнении с газовыми она больше в два раза.
  • Долговечность. Применение профессионального волоконно-оптического лазера позволяет обеспечить стабильную производительность до 100 тысяч часов работы оборудования.
  • Повышенная эффективность. Результативность фотоэлектрического преобразования при оптоволоконной резке соответствует 30%, а это в 2-3 раза больше, чем при проведении лазерной резки в газовой среде.
  • Низкая себестоимость использования. Потребляемая мощность оптоволоконных установок не превышает 30% от лазерной резки в газовой среде.
  • Минимальные расходы на техобслуживание. Отсутствие необходимости в отражающих объективах позволяет сэкономить немало средств на обслуживании станка.
  • Эксплуатация такого оборудования не составляет особой сложности. Благодаря передаче оптического волокна отсутствует необходимость в настройках параметров оптического пути.

Диодные

Основным рабочим элементом диодного лазерного резака является излучатель в виде полупроводникового кристалла, сформированного как оптический резонатор. Помимо диода, в состав такого лазера входит специализированное устройство для питания от сети переменного тока. Это позволяет варьировать параметры выходного излучения.

Также конструкция предусматривает датчик контроля температуры и оптическое приспособление, позволяющие многократно повысить монохроматичность луча.

Однако лазер диодного типа существенно проигрывает газовым и оптоволоконным по параметрам когерентности. Фокусировка даёт большую расходимость, поэтому невозможно сконцентрировать энергию в максимальном объеме. Единственное преимущество такого оборудования заключается в сравнительной дешевизне относительно всех других моделей.

Твердотельные

Принцип работы твердотельного лазера напоминает газовый. Но у него есть и свои особенности. В отличие от газовой среды, здесь используется активная среда твердых форм. Как правило, это кристаллы и различные стёкла, которые активируются при контакте с редкоземельными элементами. Такие лазеры характеризуются повышенной эффективностью, при этом ряд моделей имеет довольно компактные размеры. Эти резаки вырабатывают лучи, длина волны которых позволяет успешно работать с металлами разных видов и толщины.

Популярные производители

На сегодняшний день на рынке представлены лазерные резаки по металлу от самых разных производителей. Среди иностранных компаний на отечественном рынке большой популярностью пользуется продукция заводов, расположенных на территории европейских стран, США, а также в Японии и Тайваня:

  • Trumpf (Германия);
  • Schuler (Германия);
  • Trotec (Австрия);
  • Farley Laserlab (Австралия);
  • GCC (Тайвань).

Кроме того, большую долю рынка занимает продукция китайского производства. Мнение о ней неоднозначное, многие сомневаются в ее качестве. Тем не менее, некоторые бренды, производственные мощности которых располагаются на территории Китая, работают по швейцарской технологии и под строгим контролем со стороны заказчика. Они производят лазерные станки с исключительно высокими технико-эксплуатационными характеристиками. К таким компаниям относят:

Читайте также:  Титан квест грезы что качать

В России лазерные резчики выпускают промышленные предприятия «Полупроводниковые приборы», «ЛОМО», «Плазма» и «Инверсия». Каждое из них предлагает определённые виды лазерных установок. Предприятий, занимающихся производством одновременно всех разновидностей лазерных станков, в нашей стране нет.

Как свидетельствует практика, качество российских резаков оставляет желать лучшего и не дотягивает до станков зарубежных компаний. Однако это в полной мере компенсируется их низкой ценой.

Нюансы выбора

При выборе лазерного резака по металлу необходимо обращать внимание на следующие характеристики.

  • Ассортимент материалов. В первую очередь, необходимо учитывать специфику предприятия. Важно уточнить, из чего сделаны детали, подлежащие резке и какова их толщина. Эти факторы следует сопоставить с техническими данными станка, размером рабочего поля и рабочими параметрами оборудования.
  • Мощность. Средняя мощность всех лазерных станков на сегодняшний день варьируется в диапазоне от 500 до 6000 Вт. Если вы планируете резать металлические листы толщиной менее 6 мм, будет достаточно лазерного резчика мощностью 500-700 Вт. Для работы с более толстым материалом нужно выбрать станки с максимальной мощностью.
  • Оснастка. Если речь идет об оптоволоконных станках, необходимо обратить внимание на расходные материалы: серводвигатели, направляющие, режущие головки, химеры и прочие. Качество и функциональность этих компонентов оказывают воздействие на точность и скорость лазерной резки. Некоторые недобросовестные производители комплектуют оборудование не оригинальными компонентами, а их аналогами в целях снижения себестоимости. Это может ввести в заблуждение покупателя. Поэтому информацию о происхождении расходников нужно уточнять заранее.
  • Качество оборудования. В последние годы наметилась тенденция к сокращению производственного цикла на большинстве предприятий. Многие фирмы, особенно недавно появившиеся на рынке, не уделяют достаточного внимания тестированию своих лазерных резаков перед поставкой клиенту и не производят контроль качества работы оборудования. Поэтому при выборе станка очень важно обращать внимание на наличие у производителя служб тестирования и предпродажной подготовки.
  • Сервисное обслуживание. При подборе оборудования предпочтение лучше отдавать станкам тех производителей, сервисные службы которых представлены в регионе использования. В противном случае любые изъяны в ходе эксплуатации приведут к долговременному ремонту и, соответственно, производственным простоям.

Применение

Станки для лазерной резки металла являются универсальными. Причем это касается как используемых материалов, так и широты производственных возможностей. В частности, на них можно производить резку и гравировку металлов.

Наиболее частым вариантом применения лазерного оборудования считается раскрой материала. Станки, в которых основным режущим инструментом является лазер, широко распространены в металлообработке. Они позволяют изготавливать:

  • отдельные элементы внутренних и наружных рекламных конструкций;
  • конструкторы и пазлы из металла;
  • предметы декора;
  • детали для авто- и авиамоделирования;
  • сувениры.

Гравировка металлических изделий при помощи лазера может превратить самую простую вещь в бесценный подарок. Наиболее четкой получается гравировка с использованием лазерного луча. Наносимые в такой технике изображения имеют безграничный срок годности, им не страшны истирания, воздействия кислотно-щелочных растворов, воды, ультрафиолета и перепадов температур.

При помощи лазера, управляемого компьютером, можно получить изображение с максимальной детализацией. Зачастую на металлических поверхностях создают затейливые узоры и даже воспроизводят фотографии.

Чаще всего лазерный резак используют для гравировки зажигалок, портсигаров, ювелирных украшений, холодного и стрелкового оружия, а также предметов декора.

При помощи лазерного луча гравировать можно не только плоские, но также и выпуклые поверхности. В этом случае к движку станка подключается специализированный механизм фиксации заготовки. Вращение двигателя передается обрабатываемому изделию, оно начинает перемещаться с заданной скоростью и лазерный луч наносит изображение со всех сторон.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл и камни