какие лазерные станки бывают
Лазерный станок. Как выбрать станок лазерной резки
Выбирая то или иное оборудование, неподготовленному человеку зачастую сложно правильно структурировать свои запросы и понять, какой же станок приобрести. Параметров и характеристик машины имеют бесчисленное множество, но не так просто расшифровать, что же скрывается за их обилием и как определить, какие из них ключевые при выборе в вашем конкретном случае. Глобально, лазерные гравировальные станки делятся на два вида. Газовые, чаще всего с CO2 излучателями, и на твердотельной основе. Наибольшее распространение на рынке получили CO2 лазеры благодаря относительной ценовой доступности и простоте использования. Об этой категории сегодня и пойдет речь.
Для начала необходимо определиться, с каким материалом вы планируете работать? Это и будет нашим первым пунктом.
Начнем с металлов: Из-за сложности и дороговизны обработки твердых листовых металлов, данную категорию материала мы выносим за скобки. Лазерные станки заточенные под эти задачи стоят многие миллионы рублей и требуют особо подготовленных помещений для своей работы.
Другое дело это обработка дерева, ткань и полимеры: станки с лазерной трубкой CO2 малого и среднего форматов могут обрабатывать широкий спектр материалов. В первую очередь дерево и его производные, так же листовые полимеры (поликарбонат, оргстекло) и некоторые виды композитных материалов, например ламинат.
Для работы с большинством материалов требуется доступ к подключению постоянной принудительной вентиляции т.к. в рабочей зоне лазерной установки происходит процесс горения. Если же речь идет о таких материалах как оргстекло, акрил и поликарбонат, вентиляция должна обладать еще и фильтрующими элементами, или быть подключена через полноценный фильтрационный шкаф. Некоторые виды материалов запрещено использовать в необорудованных для этого помещениях. Например ПВХ или ПВБ из-за ядовитых веществ входящих в их состав.
Пункт № 2: Размер области обработки
Под масштабом следует понимать размеры обрабатываемых поверхностей и удобство их загрузки в рабочую камеру станка. Габариты помещения и самого лазерного станка. Например, для частого раскроя рулонов ткани, лучше подойдет станок со средней шириной рабочего поля, например до 800 мм в ширину и возможностью сквозной подачи материала. То есть корпус станка должен иметь сквозной проход от задней стенки до передней для подачи материала на уровне рабочей зоны. Нелишним так же будет и наличие вакуумного стола в комплектации, для лучшей фиксации материала при обработке. Однако, для гравировки небольших партий фигурных брелоков, значков или других малогабаритных предметов, будет достаточно станка с небольшим закрытым объемом и заранее нарезанных, под размеры рабочей области кусков материала. Если распил материала перед использованием в станке невозможен, или затруднен, лучше подобрать установки с подходящими под стандартные типоразмеры габаритами. Например, размеры стандартного листа шлифованной фанеры 4мм, или оргстекла, составляют 2030 на 3000 мм, или 1500 на 2030 и наиболее распространены у нас в стране. Соответственно, ширина рабочего поля станка для работы с такими листами должна быть не менее 2х метров шириной.
Пункт №3: Определитесь с видом обработки
Резать, или гравировать? Не все современные станки обладают возможностью одновременной резки и гравировки. Режимы работы лазера и подбор компонентов сильно различаются в том и в другом случае. Для реза вам необходим мощный и быстрый станок, который будет позволять достигать достаточной производительности. Например, вы подготавливаете вырубные штанцформы для последующей вырубки материала. Чем быстрее и качественнее будет выполнен рез, тем быстрее штанцформа отправиться под тигельный пресс вырубать очередной тираж. В случае, если станок приобретен для хобби, подойдет маломощный станок среднего размера, который можно будет установить в небольшой мастерской. Такие станки заточены на гравировку и рез тонких материалов, вроде картона и тонкого шпона/фанеры. Если же, ваша деятельность затрагивает сферу услуг, понадобится универсальный аппарат, обладающий достаточной мощностью и возможностью одновременно запускать и программу реза, и программу гравировки, чтобы экономить ваше время и время клиента.
Пункт №4: Комплектация станка и базовые компоненты
Универсальность станка, его отказоустойчивость и надежность, сильно зависят от компонентов, из которых он собран. При выборе, необходимо обращать пристальное внимание на механику и кинематику аппарата, на элементную базу оптической системы и контроллер (плату) управления. Например, для гравировки на бумаге или картоне, для раскройки тонких листов оргстекла или фанеры, подойдет самый простой и небольшой однозадачный станок. С цилиндрическими направляющими в механике, отсутствием дополнительных интерфейсов подключения и прямым управлением с компьютера, он порадует стоимостью и выполнит все поставленные перед ним задачи достаточно хорошо. Если же ваша деятельность лежит в сфере предоставления услуг, лучше всего будет приобрести универсальный аппарат с возможностью выполнения нескольких задач за один прогон. Например, выполнить гравировку разной глубины, а потом вырезать получившиеся детали по контуру. Как правило, станки выполняющие сразу несколько заданий за одну сессию (прогон), имеют дополнительный интерфейс управления с дисплеем и возможность запускать задания через карту памяти/флеш карту. Из представленных на отечественном рынке аппаратов такими возможностями обладают гравировальщики на основе контроллера (платы) Ruida, их легко отличить по характерному дизайну интерфейса и кнопок управления на корпусе.
Так же, необходимо определить, входит ли в комплект поставки улитка вытяжки и чиллер/помпа, для нагнетания и охлаждения жидкости в лазерной трубке. Без этих компонентов, вы не сможете работать на аппарате.
Пункт №5: Страна производства и наличие сервиса
Немаловажным фактором при выборе оборудования, является страна производитель и продавец станка. Чаще всего клиенты начинают поиск на известных азиатских торговых площадках, надеясь сэкономить, однако сильно рискуют, т.к. не прошедший заводской и препродажный контроль станок, будет довольно проблематично вернуть продавцу, или выполнить его гарантийный ремонт в случае поломки или брака. Работа же с местными производителями и зарекомендовавшими себя продавцами, как минимум облегчает эту головную боль, а то и снимает ее полностью. В случае форсмажорной ситуации, к вам всегда сможет придти на помощь техподдержка локального представителя. Согласитесь, что останавливать рабочий процесс из-за невозможности вызвать мастера для оперативной дефектовки и калибровки станка дорогого стоит. Из тех марок, которые наиболее распространены у нас, можем назвать компании RayLogic, Yarov и Jumper. Станки этих производителей стоят если не в каждом ЦМИТЕ и мастерской, то уж в бОльшей их части точно.
На этом все! Ровной вам фанеры и откалиброванного лазера!
Не забывайте подписываться на наш YouTube канал!
Устройство и принцип работы станков для лазерной резки
Станки для лазерной резки применяются для бесконтактной обработки различных металлов с высокой точностью. Аналогов по уровню технологии, качеству резки или гравировки и удобству управления нет. Обрабатываемые заготовки после проведения работ не требуют доработок, стоимость их изготовления низкая.
Станок для резки металла
Устройство и принцип работы
Лазерный станок предназначен для гравировки и резки металлических изделий. Конструктивно состоит из следующих узлов:
Конструкция зависит от типов оборудования:
Виды лазерной резки
В зависимости от мощности луча, лазерные станки позволяют выполнять такие виды обработок:
Резать детали путём расплавления выгодно по следующим причинам:
Метод испарения применим для небольшой толщины. Требует значительных энергозатрат, поэтому на практике его используют достаточно редко. Изготовление деталей становится экономически не выгодным.
Преимущества и недостатки
Станки лазерной резки обладают следующими преимуществами:
Принципы выбора
Оборудование для лазерной резки металла выбирается по следующим критериям:
Дизайн станка
Дизайн и компоновка оборудования для лазерной резки металла обеспечивают удобство в работе, а также производительность. Простота удаления стружки, доступное пространство для перемещения заготовки относительно лазера, эффективность охлаждения — вот основные параметры, зависящие от расположения конструктивных элементов.
Важно обращать внимание на следующие узлы:
Подъёмный стол
Станок для лазерной резки оснащён подъёмным столом, предназначенным для закрепления и перемещения заготовки относительно луча. Перемещение может быть линейным вдоль вертикальной оси координат. Он обладает различной грузоподъёмностью, площадью, способен перемещаться при помощи механического или электрического подъёмного привода.
Мощность лазера и охлаждение
Лазерный резак по металлу оснащается лазерами различной мощности, позволяющими выполнять различные задачи. Чем выше мощность, тем качественнее обработка, больше допустимая толщина заготовок, но и выше энергопотребление.
Для эффективной работы и установки необходимо обеспечивать качественное охлаждение трубки. От этого будет зависеть ресурс работы лазера. Обычно достаточно водяной системы с датчиком потока, позволяющим контролировать охлаждение.
Лазер для резки металла
Оптика
Устройство для лазерной резки предусматривает установку оптики, назначение которой фокусировать луч. Она может быть следующих видов:
Стоимость оборудования зависит от следующих факторов:
Как изготовить станок для лазерной резки своими руками
Создать своими руками станок для резки металла лазерным лучом можно только твердотельный, так как для него просто подобрать комплектующие, цены на них невысокие. Основными элементами для сборки являются сам лазер и система управления его работой.
Приобрести лазер можно в специализированных магазинах или снять с готовых изделий (лазерной указки, привода лазерных дисков). Для создания управляющей схемы потребуются следующие компоненты:
Новичкам рекомендуется приобретать в магазинах радиоэлектроники готовую печатную плату с установленными элементами. Альтернативой является выбор готовой схемы, изготовления на её основе платы и самостоятельной пайки.
Также нужно заранее подготовить дополнительные для сборки компоненты:
Пошаговый процесс изготовления:
Эксплуатация
Особенности эксплуатации станков для лазерной резки по металлу:
Станок позволяет обрабатывать металлические поверхности лазерным лучом, обладающим высокой энергией, когерентностью, постоянной длиной волны. При попадании на поверхность заготовки происходит её нагрев до температуры плавления. В результате такого воздействия одна часть металла испаряется, а другая — переходит в расплавленную металлическую фазу.
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:
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.
Рейтинг лазерных станков – выбираем лучший
Среди всех типов оборудования, предназначенного для резки и гравировки материалов, лазерный станок вполне обоснованно занимает лидирующее место, причем, делает это с большим отрывом от конкурентов. Такое положение дел объясняется большим количеством достоинств лазерного луча при полном отсутствии недостатков. Перечисление всех плюсов выльется во внушительный список, поэтому выделим только основные:
Рейтинг лазерных станков: какой лучше и почему
На самом деле выбрать однозначно наилучшую модель практически невозможно, так как цели по использованию оборудования могут быть разные, как и отведенный на покупку бюджет, предполагаемые объемы выпускаемой продукции или приоритетные материалы для работы. Однако обобщенную классификацию на основании производителей, габаритов и еще нескольких параметрах вполне можно составить.
Мощность лазера
Мощность лазерного станка зависит от излучателя, который в нем установлен. Чем выше мощность трубки, тем более толстые материалы и с большей скоростью может обрабатывать оборудование. Устройства на 40-60 Вт подходят для работы с тонкими фанерами, пластиками и прочими материалами. Если попытаться прорезать на таком станке фанерный лист толщиной 8 мм, велика вероятность, что луч не сможет пройти его насквозь с первого раза. Либо будет делать это крайне медленно. Высокомощные трубки (100-120 Вт) могут качественно и быстро кроить материалы любой толщины, допустимой для лазерной обработки. Но на тонких или деликатных поверхностях, вроде ткани, фанеры 2 мм, декоративного картона такой луч будет оставлять пережженный, оплавленный край даже на минимальных параметрах реза. Поэтому универсальными и наиболее популярными считаются колбы мощностью 70-90 Вт, которые в зависимости от выбранного режима могут работать в широком диапазоне толщин.
Материал обработки
Существует несколько технологий формирования лазерного излучения. Часть из них (в химической или плазменной среде, с использованием неодимового стекла и т. д.) очень сложная и дорогостоящая, и встретить такое оборудование можно только в научно-исследовательских центрах или в узких производственных нишах.
Если же говорить о более-менее доступных станках, то это будут оптоволоконные и углекислотные лазеры. Первые предназначены преимущественно для обработки различных металлов и некоторых видов пластиков. Вторые могут резать и гравировать все остальные поверхности (дерево, бумага, кожа, ткани, пластмассы, резина и многое другое).
В сравнении с волоконными, газовые лазеры значительно дешевле и более универсальны, поэтому именно они занимают основной сегмент рынка лазерного станочного оборудования и используются практически повсеместно. Такие аппараты можно встретить в стоматологическом протезировании, рекламных, ювелирных и мебельных мастерских, на упаковочных предприятиях, в раскройных цехах ателье и даже в школах или на домашнем столе.
Производители
Выбрать лазерный станок можно также, отталкиваясь от бренда и страны, которая его произвела. Как уже говорилось, оборудование, использующее луч лазера в качестве режущего инструмента, является приоритетным в металло-, деревообработке и прочих производственных сферах. Поэтому производством таких станков и комплектующих для них занимается все больше компаний, специализирующихся на поставках станочного оборудования для резки и гравировки материалов. Всех этих производителей можно объединить в три большие группы:
Компании по выпуску оборудования класса “люкс”
Сюда входят заводы, расположенные в Тайвани, США, Японии и странах Европы. В список наиболее известных брендов можно включить: SCHULER (Германия), Trotec (Австрия), FARLEY LASERLAB (США), LaserStar (Исландия-США), EuroLaser (Германия), GCC (Тайвань).
Продукция этих компаний отличается безупречным качеством комплектующих и сборки, высокой производительностью и надежностью. Газоразрядные трубки обычно керамические или упакованы в металлический корпус, а их эксплуатационный период может доходить до 100 000 часов. Приобрести такое оборудование может позволить себе далеко не каждое предприятие, так как цена станков и расходных элементов для них очень высока.
Китайские брендовые компании
Слава о продукции китайского производства сложилась не самая лучшая, однако эти суждения не совсем объективны. Крупные производители стремятся выйти на мировой рынок и закрепиться на нем, поэтому вкладывают все средства и мощности в исследования лазерных технологий, внедрение их в свои продукты и строгий контроль за качеством на всех производственных этапах. Лазерные станки таких брендов, как KING Rabbit, WATTSAN, Raylogic, HGLASER, HSG LASER имеют очень высокие эксплуатационные характеристики, низкое количество гарантийных возвратов и вполне уверенно составляют конкуренцию более дорогим брендам. Именно китайское люксовое оборудование и лидирует в рейтинге наиболее покупаемых станков, так как соотношение цена-качество у него оптимальное.
Лазерные станки-”реплики”
Выпускаются теми самыми китайскими компаниями, благодаря которым продукция этой страны стала синонимом низкого качества. Обычно такие станки собираются на скорую руку, а комплектующие могут быть заведомо неработоспособными. Название моделям либо не дается вообще, либо выбирается максимально созвучным с известными марками в расчете на невнимательность покупателей или их плохую осведомленность в вопросе. В большинстве своем это очень дешевые низкосортные станки с плохим качеством луча и недолговечными лазерными трубками.
Размеры
Еще один аспект, позволяющий оценить популярность тех или иных моделей оборудования, о котором идет речь в данной статье. В большинстве случаев выбор лазерного станка падает на среднеформатные аппараты. Рабочая зона таких устройств колеблется от 900×600 мм до 1600×1000 мм (в зависимости от модели могут быть и другие пропорции). Такой стол позволяет работать с листовыми и рулонными материалами, обрабатывать габаритные заготовки и может использоваться как для выпуска единичных крупноразмерных изделий, так и для резки мелкой серийной продукции (детали конструкторов из фанеры, резиновые прокладки и прочее).
Если же говорить о малогабаритных (в среднем 500×300 мм) или широкоформатных (3000×2000 мм) лазерах, то такие станки покупают реже в силу того, что они менее универсальны по размерам и мощности. Первые используют преимущественно для гравировки или мелкосерийного производства небольших изделий, а стоимость вторых очень далеко выходит за рамки бюджетной.
Подводя итог можно сказать, что на текущий момент список популярных лазерных аппаратов возглавляют среднеформатные станки мощность около 100 Вт проверенных китайских производителей, заслуживающих уважения и доверия.
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.