Принцип работы и устройство
Лазерные станки, оборудованные ЧПУ, получают популярность на мировом рынке. Связано это со снижением цен на оборудование и появлением новых моделей. Чтобы понять, как работает это оборудование, следует изучить его устройство:
- числовое программное управление;
- головка излучателя;
- передвижной портал;
- рабочий стол;
- станина.
Это основные части оборудования. На передвижном портале закрепляется головка излучателя. Она передвигается с помощью электромотора, установленного на направляющих. Он управляется с помощью ЧПУ.
Отдельно стоит рассмотреть лазерную головку. Конструкция состоит из механизма фокусировки, зеркал-отражателей, фокусировочных линз и головки излучателя.
Сущность технологии, как делается, особенности, преимущества
Лазерная технология гравировки использует излучение, у которого регулируется диаметр сфокусированного луча и его мощность. Установкой этих параметров можно не только резать материал, но и воздействовать лишь на поверхностный слой обрабатываемого предмета. Нанесение изображения происходит двумя способами.
- Верхняя часть поверхности нагревается до состояния плавления. В процессе перехода из одного состояния в другое в материале происходят физико-химические процессы, меняющие его структуру. Одним из сопутствующих эффектов является изменение цвета поверхности после ее кристаллизации. Контрастом внешнего вида обработанной и необработанной лазерным лучом поверхности создается изображение на предмете.
- Этот способ связан с изменением рельефа поверхности. Часть поверхностного слоя нагревается до температуры, при которой расплавленный материал выжигается в процессе испарения. Мощностью луча можно регулировать глубину снимаемой части поверхности, тем самым изменяя рельефность изображения.
Основные преимущества лазерной технологии перед другими видами гравировки:
- практически на любом материале можно нанести изображение лазерной гравировкой;
- любые, даже самые мелкие изображения выполняются с четким, хорошо видимым контуром;
- изображения с точки зрения дизайна выглядят очень привлекательными;
- предмет обработки из-за отсутствия непосредственного механического контакта с режущим инструментом не подвергается деформации, его нет необходимости закреплять;
- при лазерной гравировке происходит термическая обработка материала, что делает его устойчивым к истиранию, изображение имеет эстетичный вид долгое время.
- изображение принимает окончательный вид сразу после лазерной гравировки, нет необходимости в последующей доработке.
Лазерная гравировка легко адаптируется к автоматическому управлению. Работа по алгоритму программ исключает возможность субъективных ошибок. При ручной гравировке человеческий фактор не исключает риска совершения ошибки.
Нанесение изображения происходит согласно управляющих программ и осуществляется двумя методами — растровым и векторным.
- При растровом методе лазерная головка перемещается дискретно в одном направлении области гравировки, а затем опускается/поднимается вниз/вверх с минимально возможным шагом. Последовательно обрабатывая такими точками поверхность, получаем требуемое изображение. Таким способом гравируются изображения типа фотографий, картинок.
- При векторном методе лазер движется вдоль направления определенных линий. Этим способом обычно гравируют надписи и другие изображения в виде линий. Этот метод намного производительнее растрового, но если понадобится изменить толщину линий, без растровой гравировки не обойтись.
Применение: нанесение логотипов и не только
Гравировка шрифтов на алюминии.
Свойство лазерной гравировки сохранять длительное время внешний вид в своей первозданной форме используется для нанесения логотипов на предметы, где она становится единым целым с ними самими. Некоторые наиболее часто применяемые варианты использования:
- логотипы на сувенирах и подарках (ручки, зажигалки, мобильные телефоны, ежедневники и другие);
- в ювелирном деле лазерная гравировка наносится на изделия из драгоценных металлов: браслеты, часы, перстни, кольца и другие;
- нанесение надписей и изображений на различные спортивные и другие награды;
- некоторые промышленные производители идентифицируют свою продукцию логотипами, выполненными лазерной технологией;
- на корпуса и панели приборов наносится техническая информация облегчающая пользователю их эксплуатацию;
- изготовление с помощью лазерной гравировки печатей, штампов;
- нанесение дублирующих знаков на русском языке на клавишах и кнопках техники зарубежного производства.
Технические возможности лазерной гравировки поднимают на более высокий уровень возможности рекламного бизнеса
В переизбытке рекламной продукции потребитель обязательно обратит внимание на оригинальность плакатов и вывесок, на которых информация дается четким, с высокой детализацией изображением
Виды плазморезов
Понимая принцип работы плазмореза и его устройство, рассмотрим разновидности оборудования. Это поможет определиться с деталями выбора под конкретные задачи на производстве.
Плазморезы по типу резки
Плазморезы бывают ручными и автоматическими
Это важно учесть при выборе, чтобы оборудование подходило под предстоящие процессы
Плазморезы для ручной резки
Применяются для работы с небольшими сечениями 1-10 мм. Это актуально для гаража и небольшой мастерской, где изготавливаются двери, ворота, калитки, мангалы. Им удобно прорезать скважины, вырезы под замки и петли, кроить заготовки под полотна и гнутые короба. Оборудование подороже способно прорезать 10-30 мм.
Это расширяет сферу использования и подходит для вырезания заготовок под последующую механическую обработку на производстве (изготовление фланцев, валов, порезка труб и т. д.). Такие установки мобильны и удобны.
Плазморез для ручной резки.
Плазморез для автоматической резки
Используются с режущими головками, перемещаемыми на кронштейнах портального или консольного типа. Управляются с ЧПУ. Могут одновременно вести резку сразу 2-4 головками. Подходят для кроя деталей, габаритами от 1х1 до 3х30 м. Нуждаются в достаточном месте и сложны при транспортировке.
Станок для плазменной резки.
Плазморезы по типу используемого газа
Для работы плазмореза необходим воздух, чтобы ионизироваться в электрической дуге. Здесь различаются два типа оборудования:
Плазморезы на сжатом воздухе
Бытовой и полупрофессиональный класс. Стоят дешевле, просты в управлении (регулируется только сила тока), универсальны. Совсем маленькие аппараты рассчитаны на крой сечения до 10 мм. Более мощные справятся с 12-25 мм. Главным плюсом является недорогое обслуживание (цена сопел, единоразовая покупка компрессора). В последствии ничего дорогостоящего докупать не придется.
Плазморезы на аргоне, кислороде, азоте или их смесях
Применяются на крупных станках по плазменной резке. Нуждаются в продолжительных настройках, зато способны выполнять рез быстрее, точнее и сложнее. Необходимо регулярно тратиться на закупку баллонов с газом. Такой тип подходит для крупных предприятий с большим объемом выпускаемой продукции.
Станок для плазменной резки на аргоне.
Плазморезы по типу поджига дуги
Еще плазморезы делятся по способу возбуждения электрической дуги:
- Контактные. Этот тип поджига встречается в бытовых инверторах. Соплом плазмотрона необходимо коснуться изделия, к которому подсоединена масса. Простая конструкция горелки реже ломается, но сопло быстрее покрывается окалинами.
- Пневматические. Образуют дугу самостоятельно при подаче газа (без касания об изделие). Это удобно для частого перемещения и выполнения мелких резов. Экономит ресурс сопла и повышает производительность.
- Высокочастотные (HF). Самый комфортный тип поджига, достигаемый за счет осциллятора. Дуга возбуждается высокочастотным импульсом, между катодом и анодом в сопле. При подносе к изделию автоматически переходит в режущую. Тип поджига подходит для точного начала реза, чтобы на заготовке не осталось электрических следов.
Плазморезы по типу охлаждения
Воздушное
Применяется в бытовых и полупрофессиональны моделях. Тепло с горелки удаляется естественным путем в окружающий воздух. Внутри каналы остужаются благодаря подаче кислорода или инертного газа. В самом корпусе расположен вентилятор, обдувающий трансформатор и выпрямляющий блок. При работе потребуются периодические перерывы, чтобы не расплавить сопло.
Плазморез с воздушным охлаждением.
Жидкостное
Используется на промышленных версиях оборудования. В плазмотроне есть каналы, по котором, при помощи водяного насоса, циркулирует дистиллированная вода с этиловым спиртом. Это быстро забирает тепло и позволяет работать аппаратом без перерывов. Подходит для объемных задач или эксплуатации установки в две смены.
Советы по сборке
Для проверки работы драйвера измеряют мультиметром силу тока, подаваемого на диод. Для этого к прибору подсоединяют нерабочий (или же второй) диод. Для работы большинства самодельных устройств достаточна сила тока 300-350 мА.
Если нужен более мощный лазер, показатель можно увеличить, но не более 500 мА.
В качестве корпуса для самоделки лучше использовать светодиодный фонарик. Он компактный и его удобно использовать. Чтобы не испачкались линзы, устройство хранят в специальном чехле.
Важно! Лазерный резак является своего рода оружием, поэтому нельзя направлять его на людей, животных и давать в руки детям. Носить его в кармане не рекомендуется
Следует заметить, что лазерная резка своими руками толстых заготовок невозможна, но с бытовыми задачами он вполне справится.
Рейтинг лучших станков для лазерной резки на 2022 год
Бюджетные модели
2-ое место: WATTSAN MICRO 0203
Отличный образец домашнего станка, предназначенный исключительно для декоративно-прикладных целей. С его помощью легко вырезать узорные детали из тонколистовой фанеры или выполнять орнаменты на оргстекле. Благодаря свои чрезвычайно малым габаритам, для его установки даже не потребуется отдельное помещение.
| Наименование | Показатель |
|---|---|
| Страна-изготовитель | Великобритания |
| Мощность луча, Вт | 40 |
| Электропитание, В | 220 |
| Вес, кг | 28 |
| Стоимость, рублей | 55000 |
WATTSAN MICRO 0203
Достоинства:
- Малые габариты;
- Экономичная стоимость;
- Достаточная толщина обрабатываемого материала (5-12 мм).
Недостатки:
Узкое направление применения.
1-ое место: ZERDER FLEX 1060
Модель от достаточно молодой, но уже становящейся популярной немецкой компании. Имеет довольно большие габариты и обладает сравнительно высокой точностью позиционирования лазерного луча. Благодаря увеличенной рабочей поверхности может работать с заготовками большого размера.
| Наименование | Показатель |
|---|---|
| Страна-изготовитель | Германия |
| Мощность луча, Вт | 80 |
| Электропитание, В | 220 |
| Вес, кг | 77 |
| Стоимость, рублей | 120000 |
ZERDER FLEX 1060
Достоинства:
- Большой рабочий стол;
- Невысокая цена;
- Лазерная трубка рассчитана на 6000 часов.
Недостатки:
Маломощный лазер.
Образцы среднего класса
2-ое место: MCLASER 4030 METAL
Универсальный станок, способный работать как с металлами, так и с более тонким материалом. При весьма мощном лазере может применяться и в бытовых условиях, благодаря сравнительно небольшим габаритам и весу (вполне можно установить в домашней мастерской). Однако, площадь рабочего стола невелика – 40 на 30 сантиметров.
| Наименование | Показатель |
|---|---|
| Страна-изготовитель | Китай |
| Мощность луча, Вт | 120 |
| Электропитание, В | 220 |
| Вес, кг | 80 |
| Стоимость, рублей | 405000 |
MCLASER 4030 METAL
Достоинства:
- Отличное качество комплектующих (несмотря на азиатское происхождение);
- Универсальная модель;
- Способность резать металл толщиной до 2 мм.
Недостатки:
Маленький рабочий стол.
1-ое место: RABBIT FB 2030
Широкоформатный агрегат, позиционирующийся на рынке в качестве профессиональной модели. Обладает высокой скоростью резки, площадь рабочего стола составляет 2 на 3 метра. В конструкции установлены два мощнейших лазера и система позолоченных зеркал. Прекрасно подойдет для узкоспециализированной мастерской. Срок службы лазерной трубки расширен до 6500 часов.
| Наименование | Показатель |
|---|---|
| Страна-изготовитель | Китай |
| Мощность луча, Вт | 200 |
| Электропитание, В | 220 |
| Вес, кг | 450 |
| Стоимость, рублей | 1000000 |
RABBIT FB 2030
Достоинства:
- Многофункциональность;
- Увеличенная рабочая поверхность;
- Допустимая толщина для хрупких материалов – 28 миллиметров!
Недостатки:
- Большие габариты;
- Высокая цена.
Модели из премиум-сегмента
2-ое место: MCLASER 1530 750W METAL
Очень мощный станок, ориентированный непосредственно на работу по толстым металлическим сплавам. Способен разрезать заготовки толщиной до 10 миллиметров. Рабочая поверхность достаточно велика – 1,5 на 3 метра. Отличается повышенной производительностью и скоростью работы.
| Наименование | Показатель |
|---|---|
| Страна-изготовитель | Китай |
| Мощность луча, Вт | 800 |
| Электропитание, В | 220 |
| Вес, кг | 750 |
| Стоимость, рублей | 4000000 |
MCLASER 1530 750W METAL
Достоинства:
- Срок работы лучевой трубки расширен до 10000 часов;
- В комплект входит отдельная операторская панель;
- Мощность увеличена.
Недостатки:
- Большой вес и габариты;
- Очень высокая цена.
1-ое место: Fiber FB1325
Данная лазерная машина имеет в своей конструкции оптоволоконный генератор повышенной мощности, западноевропейские линейные направляющие, высокоточную систему ЧПУ. Аппарат способен работать по толстым металлам и их сплавам. В общем характеризуется высокой эффективностью и экономичностью резки.
| Наименование | Показатель |
|---|---|
| Страна-изготовитель | Китай |
| Мощность луча, Вт | 950 |
| Электропитание, В | 220 |
| Вес, кг | 800 |
| Стоимость, рублей | 4700000 |
Fiber FB1325
Достоинства:
- Полностью профессиональная модель;
- Универсальна и многофункциональна;
- Применяет технологию экономичной резки.
Недостатки:
Не обнаружены (для своего сегмента).
Вместо эпилога
Проведенный анализ рынка показал, что лидерами на нем являются отнюдь не западные компании. Российский покупатель предпочитает приобретать аналоги азиатского производства, благо комплектующие, использующиеся для их сборки, все-таки производятся в Европе. А это уже позволяет говорить об общем качестве. В то же время, большинство китайских фирм не имеют на территории РФ собственных сервисных центров, что означает возможность некоторых проблемах в вопросах ремонта. Однако, с начала 2019 года данная ситуация начала исправляться – в Сибири и на Дальнем Востоке появились авторизованные центры, в которых предоставляются услуги выездных специалистов по регионам России (даже в рамках гарантийного сервиса).
Разновидности станков
Высокая точность – и резки, и позиционирования, чаще всего требуется при изготовлении мелкой декоративной продукции – сувениров, табличек, ключей.
Некоторые виды станков для лазерной резки
При этом мощность лазера минимальна. Для обработки большого количества материала при такой же точности нужна и высокая мощность, и большая производительность.
Настольные
Или как их называют мини лазерные станки, получили свое название не за форму выполнения – рабочий стол есть в любой модели, а за отсутствие специального основания. Станок можно расположить в любом месте мастерской или даже жилой квартиры при соблюдении определенных требований: вытяжка, отсутствие пыли и грязи.
Мощность аппаратов невелика – до 60 Вт, размеры рабочего стола минимальны. Станок рассчитан на обработку заготовок небольшого размера из неметаллических материалов. По точности и возможностям сложной резки своим старшим «собратьям» прибор не уступает.
Специального основания не требуется как раз благодаря небольшим размерам и мощности: нет нужды гасить вибрацию, так как она здесь незначительна.
Напольные
Даже при относительно небольшом размере рабочего стола нуждаются в прочном основании – для гашения вибрации. Предназначены для работы с высокой скоростью, с плоским и объемным материалом, в том числе и широкоформатным.
- Напряжение – для лазера мощностью выше 120 Вт в абсолютном большинстве случаев требуется промышленный ток в 380 В.
- Обязательное оборудование вытяжки – при высоких скоростях и большом количестве материала газообразные продукты выделяются в большом объеме.
- Рабочий стол может представлять собой как стационарную конструкцию, так и с опцией регулировки по высоте.
- Возможна компоновка двумя лазерными головками и использование излучения в комбинированном режиме.
Маркеры
Отличаются небольшими размерами и рассчитаны для работы с объемным материалом – брелки, ручки, украшения и так далее. Особенностью их является двухосная оптическая система: положение линз изменяется относительно друг друга. Это позволяет формировать луч двухмерный. Таким способом добиваются обработки не только в нужной точке, но и под нужным углом.
Лазерный маркер не требует монтажа никаких дополнительных систем.
Эксплуатация
Особенности эксплуатации станков для лазерной резки по металлу:
необходимо выполнить заземление оборудования, при работе включить водяное охлаждение, для повышения точности обработки металлических поверхностей, необходимо выполнять юстировку оптики, запрещено резать детали, не соответствующие заявленным производителем требованиям по эксплуатации, для стабильной работы электроники нужно обеспечить качественное электропитание, важно регулярно проводить техосмотры, заменять изношенные детали, расходные материалы, направляющие нуждаются в качественной периодической смазке, поддерживать оборудование в чистоте. 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
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.
Среди большого количества технологий по обработке железа лазерная резка выделяется экономичностью и производительностью. Эта технология позволяет не только сверхточно производить изделия со сложным геометрическим контуром, но и обеспечивает высокую скорость изготовления этих изделий.
Насколько реально сделать станок лазерной резки гравировки?
Все реально! Стояла такая же задача резка рядовухи до 2 мм. Бюджет всего около 600 тыс. руб. Портал сделал из остатков плазменного координатного стола, достался на халяву, один завод хотел на помойку выкинуть, я перехватил. Там кроме алюминиевых профилей и направляющих ничего не осталось. Но ал. станочный профиль это вещь. В новогодние праздники я один собрал всю конструкцию. К профилю очень удобно все прикручивать, направляющие и рейки выставил за день. Я построил много чпу станков, но теперь буду только профилем пользоваться.
Электронику как обычно в пурелоджике заказал, как обычно что-то пришло нерабочее, но это другой вопрос. Для привода взял щеточные серваки с 57 фланцем и планетарные редукторы 10:1. Рейку взял с модулем 1. Шестеренки подпружинил с помощью силиконовых втулок, всякие пружины для этого плохо подходят, это я проверил на предыдущих станках. За месяц координатник привел в движение.
Далее встал вопрос с лазером. Волоконник для моих целей очень дорог, порядка 2 млн. руб, отпало. CO2 тоже дорого, громоздко, геморно
Обратил внимание на китайские импульсные твердотельники. На алибабе стал общаться с одним продавцом, Soullon называется. Он дал мне контакт их клиента, от меня в 60км находится
Съездил пообщался, у него стоит станок этой конторы, режет на ура. Мне нужен был только резонатор с оптической башкой. Цена получилась 12 тыс.$. Доставку и перевод денег сделал через брокера по серой схеме за 60 тыс. руб. и никаких таможенных платежей. Короче через 2 недели после перевода денег брокеру я уже забрал генератор в аэропорту. Блок питания для генератора мне достался тоже на халяву от сломанного твердотельника туламашзавода. Но если покупать у тех же китайцев, они продают за 4800$ плюс доставка
Он дал мне контакт их клиента, от меня в 60км находится. Съездил пообщался, у него стоит станок этой конторы, режет на ура. Мне нужен был только резонатор с оптической башкой. Цена получилась 12 тыс.$ . Доставку и перевод денег сделал через брокера по серой схеме за 60 тыс. руб. и никаких таможенных платежей. Короче через 2 недели после перевода денег брокеру я уже забрал генератор в аэропорту. Блок питания для генератора мне достался тоже на халяву от сломанного твердотельника туламашзавода. Но если покупать у тех же китайцев, они продают за 4800$ плюс доставка.
Все смонтировал, подключил. В башке уже стоит привод по оси z и емкостный датчик слежения, это очень упростило задачу.
Очень важный вопрос- это охлаждение. Я сделал двухконтурню схему с двумя насосами и двумя емкостями. Во внутреннем контуре циркулирует дистиллированная вода, во внешнем проточная водопроводная. Между контурами пластинчатый теплообменник. Сейчас делаю автономный чиллер с фреоновым ожлаждением.
Короче, через 4 месяца имеем это:
Режу на кислороде. На видео 2 мм рядовуха, скорость 1200 мм/мин. Мощность лазера около 400 вт
Так что я отвечу на вопрос ТС, да реально.Я много урвал на халяву и уместился в 600 тыс. руб. Но даже если все покупать, то реально уместиться 1 млн руб, а это уже не 3млн, если покупать готовый станок у того же китайского Soullon.
Есть вопросы, пишите
