Лазерные станки: принцип работы и основные типы

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

Исходя из этого, принципиальная схема лазерного излучателя включает в себя:

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

     Если проще, генерацию лазерного луча описывается как: источник энергии служит для «накачки» активной среды (например, рубинового кристалла) извне фотонами определённой энергии. Эти фотоны «вырывают» из атомов вещества активной среды свои «копии», но сами при этом не поглощаются. Оптический резонатор (по простому — два параллельных зеркала) дополнительно обогащают активную среду, заставляя фотоны-«копии» (с одинаковой энергией) постоянно 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.

     Конструктивно - 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 выдаёт из себя достаточную концентрацию энергии для проникновения в заготовленный материал. Под действием луча, материал в зоне обработки может расплавляться, испаряться, воспламеняться или порой изменять свою структуру, фактически исчезая на глазах. В этом случае процесс лазерной 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 резку насквозь. При меньшей мощности — оставлять на поверхности чётко-выверенный 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 этому обработка заготовки осуществляется высоким  качеством. Также, 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 созданию лазерно-гравировальных станков. По соей работоспособности 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 (ну и соответственно, головки излучателя) достигается 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.

     Компания Eurolux напрямую сотрудничает с заводами производителями лазерных станков такие как: HAN’S LASER, Hglaser,  HSG Laser, Hymson и др.

     Вы также можете ознакомится с перечнем лазерных станков от разных производителей на нашем сайте или подобрать товар исходя из ваших предпочтений в нашем каталоге. Вы также можете оправить нам индивидуальный запрос на конкретный товар или оборудование, если не нашли его на нашем сайте.     

     Мы предлагаем современное оборудование, которое позволит увеличить объем и уровень вашего производства, повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции.

Источник: https://infolaser.ru/stati/printsip-dejstviya-i-osnovnye-tipy-lazernykh-stankov-s-chpu/