Назначение лазерных станков, где применяются и для чего они нужны

Область применения

Для того, чтобы знать, где с большей вероятность будет востребован тот или иной вид продукции, необходимо понимать, насколько обширна область применения лазера ЧПУ. Функциональность комплекса даёт возможность выбора вариантов открытия бизнеса в различных отраслях:

Лазерная гравировка

Один из популярных видов декорирования сувенирной продукции. Благодаря бесконтактному и высокоскоростному воздействию на обрабатываемый материал, на выходе получается изображение высокой четкости, которое не стирается и не видоизменяется с течением времени. Эффективность и рентабельность такого бизнес – проекта имеет свои основания:

• безрасходное оборудование;
• быстрая окупаемость;
• короткие сроки и качественный результат.

Фрезерные работы

Изготовление деталей различных форм и размеров на универсальном лазерном станке ЧПУ используется во многих отраслях производства: мебельных фабриках, архитектурном проектировании, разработке 3d моделей. Последний пункт – новейшая технология, которая стала возможной и доступной благодаря специальной программе для ЧПУ.

Она позволяет преображать закодированные компьютерные сигналы в механическое воздействие, и переносить их в трёхмерную плоскость. Такой проект требует хороших вложений в качественное оборудование, но при наличии постоянной клиентуры быстро окупается.

Лазерная резка

На сегодня этот вид обработки наиболее доступный и экономичный с точки зрения финансов. Особенностью лазерной резки является сохранение свойств материала:

• оптических;
• термоустойчивых;
• физико-химических и т.д.

Возможность выполнения тонких работ с оргстеклом, двухцветным пластиком и различными полимерами сделали этот способ работы уникальным.

Обычно лазерную резка на станках совмещают вместе с последующей гравировкой. Такое производство более удачное, так как не требует поиска клиентом двух различных профилирующих компаний.

Устройство оборудования: лазерная головка и прочие элементы, принцип работы

Главными элементами лазерного станка являются генератор излучения и лазерная (оптическая) головка, которая окончательно формирует направление луча к точке обработки. Основные комплектующие, составляющие конструкцию лазерной головки:

• в верхней части находится последнее из системы зеркал, формирующее подачу луча к поверхности обрабатывающего материала;
• в средней части располагается фокусирующая линза, сужающая диаметр луча до минимальных размеров;
• в нижней части находится сопло, выполняющее функции направления сфокусированного луча в точку обработки.

Луч, имеющий высокую температуру и концентрацию энергии, попадая на поверхность материала, выжигает ее, создавая сквозной рез. Регулировкой настройки параметров луча, можно добиться снятия лишь верхнего слоя, что позволит выполнять гравировальные работы.

Лазерная резка, выполняющаяся на трехмерном станке. Фото TRUMPF

Обрабатываемая заготовка располагается на поверхности рабочего стола, установленного на станине станка, обеспечивающего ему жесткость конструкции. Лазерная головка закрепляется на подвижной части станка, которая перемещаясь по вертикали и горизонтали, выполняет необходимую обработку заготовки. На станках с ЧПУ привод портала с лазерным оборудованием осуществляется подачей команд на электродвигатели и сервомоторы.

Лазерные станки

Вырезание из фанеры лазером на станке Резка фанеры лазером представляет собой точечное воздействие высокоэнергичного луча на поверхность материала, тем самым осуществляя его бесконтактную обработку. В точке соприкосновения луча и древесины происходит мощное повышение температуры, которое вызывает испарение обрабатываемого материала. Данная технология приобретает популярность, благодаря маленькой площади реза – шов может иметь ширину от 0,01 мм. Лазерная порезка фанеры (например, шпонированной) имеет очень аккуратные края реза, что также является существенным преимуществом. Это особенно актуально для гравировки или вырезания мелких ажурных деталей. Однако стоит отметить, что края шва приобретают темный оттенок вследствие обугливания под воздействием высокой температуры. Данный недостаток частично компенсируется системой обдува и вытяжки продуктов горения. В качестве источника лазерного излучения чаще всего используется газовая трубка в которой запаяна смесь СО2, азота и гелия – при подаче напряжения от трансформатора она инициирует монохромное излучение, которое посредством системы зеркал направляется на обрабатываемую поверхность.  Номинальная мощность лазера для резки фанеры должна составлять не менее 20 Вт, хотя в некоторых установках может использоваться аналоги с пониженной мощностью.Трубка, генерирующая лазерное излучение фото Еще одним преимуществом лазерной технологии является высокая точность – для осуществления резки или гравировки нет необходимости прилагать какие-либо физические усилия. Этому способствует малый диаметр луча и наличие ЧПУ – компьютеризированного числового программного управления. Наличие ЧПУ позволяет осуществлять сложные операции посредством программного управления, что существенно упрощает процесс резки и гравировки – достаточно наличие эскиза составленного в цифровом формате. Данное обстоятельство выгодно отличает станки данного типа от аналогов с ручным управлением.

Дополнительное оборудование

В состав станка также может входить дополнительное оборудование для лазерной резки фанеры, которое обеспечивает его нормальное функционирование и повышает качество обработки материала.Среди них следует отметить:Чиллер

Чиллер – агрегат, играющий роль активного охлаждения для лазерной трубки. Стеклянная колба с газом существенно нагревается во время работы – для ее охлаждения используется вторичная оболочка, через которую осуществляется непрерывная циркуляция жидкости. Чиллер содержит в своей конструкции водяной насос и охлаждающий агент (фреон), который не дает циркулирующему составу (вода) нагреваться;

Преимущества и недостатки газовой лазерной резки

Применение станков с лазером имеет целый ряд преимуществ. Среди основных плюсов:

1. Большой ассортимент оборудования, который можно приобрести в специализированных магазинах. При этом с каждым годом ассортимент все больше увеличивается.
2. Лазерный станок осуществляет разрезание металла практически любой толщины, что очень полезно для любого вида производства.
3. Прекрасно обрабатывает сплавы и металлы с повышенными показателями прочности.
4. Излучатель не способен механически воздействовать на обрабатываемую поверхность. Это не позволяет образовываться на обрабатываемой поверхности дефектам.
5. Высокие показатели времени обработки. Это позволяет в несколько раз повысить производительность труда, что положительно сказывается на всех показателях производства.
6. Дополнительно не нужны никакие процедуры доводки, а также разные дополнительные прессы.
7. Огромный ассортимент производимой продукции: это и протсо порезанные листы, и сложные конфигурации деталей.

Минусы

Недостатки также имеются, и их стоит в обязательном варианте рассматривать, чтобы не ошибиться в выборе:

1. Большое количество потребляемой энергии. Затраты на электричество при наличии такого станка ан производстве всегда будут высокими. Особенно это касается тех станков, которые работают без газового состава.
2. Слишком толстые металлы и конструкции, например, рельсы такой станок не сможет.
3. Высокая стоимость оборудования. Даже для маленького гаража и индивидуальной мастерской цены на лазер начинаются от 100 тысяч рублей. А для крупных предприятий цифры исчисляются миллионами.

Основные разновидности 

Для самых разных предприятий можно выбрать различные виды лазерного станка. Всего их существует 3 вида:

1. Твердотопливные — имеют лампу накачки, работают как в постоянном, так и в импульсном режиме.
2. Газовые — простые станки для ручного управления.
3. Газодинамические — аналогичный вариант газовым излучателям, но разница только в температуре, которая необходима для нагрева. Они самые дорогие, а потому только на некоторых предприятиях имеется смысл использовать.

Но для большинства производств это лучший вариант, по обработке металла, его разрезке, гравировке и прочих манипуляций. По итогу  все специалисты отрасли по металлообработке прогнозируют положительное будущее для лазерных станков на самых разных уровнях обработки металлических конструкций. Причем прогноз не зависит от уровня производства и размеров предприятия.

Возможности станков лазерной нарезки

С помощью лазерного станка можно выполнять следующие операции:

1. Выпиливание из фанеры различных заготовок, моделей и трафаретов произвольной формы.
2. Выжигание простых рисунков на поверхности дерева.
3. Создание фасок, щелей, углублений, щелей, пазов и иных отверстий.
4. Резка трехмерных изделий из фанеры.

Благодаря мощному излучателю, этот аппарат может использоваться для обработки древесины, имеющий высокую твердость. Прибор имеет закрытый корпус с прозрачной крышкой и вентиляцией, что позволяет ему выжигать детали без обугливания края реза. Количество функций станка определяется его стоимостью, размерами и качеством комплектующих.

Принцип действия лазерного станка

Для того, чтобы иметь представление о принципе действия лазерного станка, надо представить работу фрезерного станка, где режущий инструмент- фреза вращается с огромной скоростью. Для образования необходимого рельефа фреза своими зубцами срезает слои материала. При этом остаются стружки.

Лазерный станок работает по-другому. Луч лазера действует высокой температурой на материал, как бы расплавляет его, при этом создает узор или рисунок. Процедура проходит без образования стружки.

С помощью лазерного станка можно производить резку таких материалов:

• дерева и фанеры;
• оргстекла и пластика;
• МДФ и ДСП.

Лазерные станки отличаются функциональностью, надежностью, производительностью, быстротой и точностью работы.

Клиентурная база

Развивая бизнес, важно понимать, что каждый новый клиент может перейти в разряд постоянного только при удовлетворении всех его запросов, а именно высокого качества изделия, быстрых сроков исполнения, доброжелательного отношения. Обдумывая бизнес идеи для лазера с ЧПУ, необходима сориентироваться на наиболее интересного и стабильного клиента

1. Мебельная дизайнерская фирма. В дополнение к основным блокам конструкции изготовители мебели добавляют изысканные вырезные элементы, изготовить которые можно только с помощью станка ЧПУ.
2. Предприятия машиностроения. Используя шаблоны для компьютерной программы лазерного комплекса, существует возможность создавать серию идентичных деталей необходимых для серийного производства.
3. Рекламное производство. Популярные заказы – гравировка на визитках, табличках, кружках, медалях и кубках.
4. Строительные компании. Заказ 3-d проектирования макетов домов, стал доступным благодаря новым возможностям лазерной установки.
5. Игровые и учебные центры. Создание макетов как обучающего и наглядного пособия.

Преимущества

Высокий показатель рентабельности лазерного станка – один из главных плюсов использования его в серийном производстве. Помимо этого, устройство неприхотливо в эксплуатации, выдерживает высокий темп нагрузки, а также отличается минимальными затратами на расходные материалы. Исключения составляет качественное программное обеспечение.

Быстрые сроки исполнения, например, лазерной гравировки, позволяют принимать достаточное количество заказов, чтобы окупить оборудование и находиться в прибыли. Опытный мастер сотрудничает с профессионалами по созданию оригинальных схем для ЧПУ: делает заказ на нужный рисунок, а специалист переносит это изображение в программу кодирования.

Перспективность

Лазерный станок был популярен ещё в советское время. Сегодня, благодаря, автоматизированному процессу, этот вид деятельности открывает широкие возможности на рынке товаров и услуг. Производство сувенирной продукции, поздравительных товаров, гравировка знаков качества или отличия – это лишь немногое из того, на чем можно сосредоточиться при открытии бизнеса. Разобравшись в азах и оттачивая мастерство в домашнем цеху, может рассматриваться идея  проекта как дальнейший перспективный бизнес.

Инструкция по эксплуатации

Лазерный станок функционирует при помощи электронных составляющих. Начало работы на нем, стартует с создания модели заготовки на компьютере. Заготовка в компьютерной программе, например, в CorelDraw, необходима независимо от того, какая работа будет проделываться: маркировка, гравировка, резка и другое.

Важно!
В графическом редакторе также можно указать тип обрабатываемого материала, а также его толщину. После этого чертеж можно сохранять в формате, который доступен для чтения самому станку.. Подготовка аппарата к началу работы включает следующие шаги:

Подготовка аппарата к началу работы включает следующие шаги:

• Проверка чистоты оптики.
• Выкладка материала на рабочую поверхность станка.
• Включение оборудования.

Пока станок прогревается, мастеру необходимо запустить программу управления и выгрузить в неё модель, предварительно подготовленную на компьютере.

Настройка и меню чаще всего зависят от модели устройства. Общими же, являются следующие параметры:

• Выбор единицы измерения.
• Ширины реза.
• Точки входа.
• Типа операции.
• Скорость перемещения и мощность луча.

После проверки фокусировки, лазерную головку выставляют на нужном уровне. Проведя проверку корректности работы, можно запускать устройство.

Понятие технологии и описание процесса

Под лазерной резкой понимается технологии раскроя и резки материалов с применением высокомощных лазеров. Чаще всего она задействуется на промышленных крупных производствах.

Лазерный луч сфокусирован, управляется чаще всего посредством компьютера. С его помощью можно обеспечить высокую концентрацию энергии и, вне зависимости от теплофизических свойств материала, разрезать практически любой материал.

Во время процесса резки металл, участок которого подвергается порезке, под воздействием лазерных лучей, начинает плавиться, возгорается, испаряется или же выдувается газовой струей. В итоге мы получаем узкие резы, причем зона термического влияния будет минимальной.

Особенности лазерной резки таковы:

• она не оказывает механического воздействия на металл при обработке.
• деформации, если и присутствуют, то минимальные. Они могут быть временными и возникать во время процесса, или же остаточными, появляясь при этом после полного остывания материала.

Именно по этой причине с применением этого метода резки можно выполнить обработку даже не жестких и легкодеформируемых деталей или заготовок из металла, и все будет выполнено с высокой точностью.

Лазерное излучение имеет высокую мощность, что позволяет обеспечить хорошую производительность работы, а качество поверхностей реза будет отменным.

Управление лазерным излучением относительно простое и легкое, благодаря чему можно будет выполнить резку по сложному контуру на объемных или плоских деталях или заготовках, процесс при этом будет иметь высокую степень автоматизации.

Эта методика возможна с применением технологических установок на основе таких видов лазеров:

• волоконных;
• газовых;
• твердотельных.

Все они могут работать в импульсно-периодическом или непрерывном режиме излучения.

Использование метода лазерной резки в промышленном производстве регулярно растет, но он все равно может полноценно заменить другие традиционные способы резки металлов. По сравнению с другими промышленными установками, лазерное оборудование все еще очень дорогое, несмотря на то, что в последнее время их стоимость начала снижаться. По этой причине лазерная резка металлов эффективна лишь тогда, когда другие, более доступные традиционные методы обработки материалов, не могут обеспечить ожидаемого результата.

Где применяются лазерные станки 3d с ЧПУ?

С применением 3D станков можно выполнить работы по гравировке в производстве ювелирных изделий.

3д лазерный станок с ЧПУ отлично подходит для работы с прозрачными материалами. С помощью такого оборудования можно добиться желаемого рельефа любой сложности на поверхности хрусталя, кварца, акрила, даже выполнить гравировку внутри стекла.

Лазер используется наиболее широко в стекольной промышленности. Лазерную гравировку на стекле можно использовать для нанесения рисунка и узоров по стеклу как самостоятельный элемент декора в витражных композициях или мебели. Стекло с дизайнерским рисунком, выполненным лазером, смотрится изысканно и привлекательно. Стеклянные перегородки с рисунком, картины и сувениры тоже востребованы в дизайне.

Лазерный луч может выполнить сложные фигурные изображения внутри стекла. Оператор управляет лазерным станком с помощью компьютера. 3d ЧПУ лазер для гравировки работает в нескольких режимах, он универсален. Изображения, нанесенные лазером, получаются точными, долговечными.

Лазерные станки режут бесконтактно, закрепления материала не требуется, с ними хорошо получается обработка миниатюрных предметов и хрупких материалов. Лазерный луч работает без режущих инструментов, меняется у него лишь мощность, а также угол наклона относительно заготовки.

Разновидности оборудования

Выделяют следующие виды лазерных станков по функциональным особенностям:

1. Гравировальный станок. Этот аппарат излучает слабый световой пучок. Он применяется для нанесения гравировок и выжигания тонких фанерных листов. Если увеличить длину волны, то с помощью этой установки можно полностью разрезать деревянную заготовку.
2. Фрезерно-лазерный станок. Данное устройство способно излучать пучок света высокой мощности, что позволяет создавать в фанере дополнительные отверстия. При помощи фрезерно-лазерного аппарата с ЧПУ можно нанести на заготовку гравировку. Для этого нужно правильно настроить параметры лазера.

По типу управления различают следующие разновидности устройств для лазерной нарезки:

1. Станки с ручным управлением. Эти приборы отличаются низкой стоимостью и легкостью эксплуатации. С их помощью можно выпиливать уникальные модели и трафареты. Недостатком данных устройств является низкая точность рисунков и форм.
2. Автоматические станки. Эти разновидности приборов с ЧПУ обеспечивают высокое качество изготовления изделий. Для функционирования автоматических станков требуется указать алгоритм работы. На основе указанной программы аппараты будут самостоятельно создавать необходимые узоры. В процессе работы человек может контролировать состояние станка с ЧПУ.

Существуют следующие разновидности устройств для лазерной резки по мощности и размеру:

1. Настольные гравировальные станки. Мощность этих приспособлений составляет 80 Вт. Они отличаются своей компактностью. Настольные аппараты можно поместить в небольших помещениях. Они используются при изготовлении сувениров и нарезки тонких фанерных листов.
2. Профессиональные лазерные станки. Их мощность составляет не более 195 Вт. Эти аппараты имеют большие габариты и устанавливаются на крупных деревообрабатывающих предприятиях. Они также применяются на мебельных фабриках для изготовления серийной продукции и вырезания точных узоров.
3. Промышленные станки. Мощность этих приспособлений составляет 380 Вт. Они устанавливаются на крупных заводах, специализирующихся на деревообделке.

Выбор устройства для резки лазером зависит от масштабов производства, физических свойств обрабатываемых поверхностей и функции аппарата. На современных предприятиях применяют универсальные лазерные устройства с ЧПУ. Они многофункциональны способны обрабатывать как фанеру, так и конструкции из цветных металлов и поливинилхлорида (ПВХ).