Η εξαιρετική ικανότητα μιας μηχανής κοπής με λέιζερ είναι ότι μπορεί να λιώσει ή να εξατμίσει στιγμιαία μέταλλα, ξύλα, πλαστικά και ακόμη και υφάσματα, και να κόψει με ακρίβεια πολύπλοκα σχέδια. Χρησιμοποιεί μια δέσμη λέιζερ υψηλής πυκνότητας ισχύος ως ένα "καυτό μαχαίρι κοπής", και μέσω ακριβούς ελέγχου από υπολογιστή, θερμαίνει γρήγορα την επιφάνεια του υλικού τοπικά, επιτυγχάνοντας λεπτή και αποτελεσματική κοπή χωρίς επαφή.
Κοπή με λέιζερ επιτυγχάνεται με την εφαρμογή της ενέργειας υψηλής πυκνότητας ισχύος που δημιουργείται μετά την εστίαση του λέιζερ. Υπό τον έλεγχο ενός υπολογιστή, το λέιζερ εκφορτίζεται μέσω παλμών για την έξοδο ελεγχόμενων επαναλαμβανόμενων παλμικών λέιζερ υψηλής συχνότητας, σχηματίζοντας μια δέσμη συγκεκριμένης συχνότητας και πλάτους παλμού. Αυτή η παλμική δέσμη λέιζερ διεξάγεται και ανακλάται μέσω της οπτικής διαδρομής και εστιάζεται στην επιφάνεια του αντικειμένου που πρόκειται να υποστεί επεξεργασία από την ομάδα φακών εστίασης, σχηματίζοντας μια σειρά από λεπτά, υψηλής ενεργειακής πυκνότητας φωτεινά σημεία. Το εστιακό σημείο βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια που πρόκειται να υποστεί επεξεργασία. Λιώστε ή εξατμίστε το υλικό που υποβάλλεται σε επεξεργασία σε μια στιγμιαία υψηλή θερμοκρασία. Ο πυρήνας μιας μηχανής κοπής με λέιζερ βρίσκεται στη δέσμη λέιζερ που παράγει, η οποία διαθέτει καλή μονοχρωματικότητα, ισχυρή κατευθυντικότητα και υψηλή συνοχή.
Βασικό εξάρτημα: Ένα ακριβές σύστημα που λειτουργεί σε συντονισμό
Μια τυπική μηχανή κοπής με λέιζερ αποτελείται από αρκετά βασικά μέρη:
Γεννήτρια λέιζερ: Η "καρδιά" που δημιουργεί δέσμες λέιζερ. Οι κύριοι τύποι είναι:
Λέιζερ CO2: Ένα λέιζερ αερίου με μήκος κύματος 10,6μm, διαπρέπει στην κοπή μη μετάλλων (ξύλο, ακρυλικό, δέρμα, ύφασμα, χαρτί) και ορισμένων μετάλλων.
Λέιζερ ινών: Λέιζερ στερεάς κατάστασης, με μήκος κύματος περίπου 1,06μm, διαθέτει υψηλή απόδοση φωτοηλεκτρικής μετατροπής και εξαιρετική ποιότητα δέσμης. Είναι ιδιαίτερα ικανό στην κοπή μετάλλων (όπως ανοξείδωτο χάλυβα, ανθρακούχο χάλυβα, αλουμίνιο, χαλκό, κ.λπ.) και είναι επί του παρόντος το κυρίαρχο στην κοπή μετάλλων.
Λέιζερ Nd:YAG: Λέιζερ στερεάς κατάστασης, με εύρος εφαρμογής μεταξύ CO2 και ινών.
Σύστημα καθοδήγησης φωτός: Η "οπτική διαδρομή" που μεταδίδει το λέιζερ από τη γεννήτρια στην κεφαλή κοπής. Τα λέιζερ CO2 χρησιμοποιούν συνήθως καθρέφτες, ενώ τα λέιζερ ινών μεταδίδονται μέσω εύκαμπτων οπτικών ινών.
Κεφαλή κοπής: Περιλαμβάνει βασικά εξαρτήματα όπως ένας φακός εστίασης (για την εστίαση της δέσμης λέιζερ σε ένα εξαιρετικά μικρό σημείο), ένα ακροφύσιο (για την καθοδήγηση του βοηθητικού αερίου και την προστασία του φακού), έναν αισθητήρα ύψους (για την αυτόματη διατήρηση της βέλτιστης απόστασης μεταξύ της κεφαλής κοπής και της επιφάνειας του υλικού) και ένα κανάλι αερίου.
Σύστημα αριθμητικού ελέγχου και σύστημα κίνησης: Ο "εγκέφαλος" και τα "χέρια και τα πόδια" της μηχανής. Το σύστημα αριθμητικού ελέγχου διαβάζει τα αρχεία σχεδίασης (όπως DXF, DWG), ελέγχει με ακρίβεια την κίνηση της κεφαλής κοπής στους άξονες X και Y (με τη βοήθεια οδηγών ακριβείας και σερβοκινητήρων) και συντονίζει παραμέτρους όπως η ισχύς του λέιζερ, ο τύπος/πίεση αερίου και η ταχύτητα κοπής.
Πάγκος εργασίας: Υποστηρίζει το υλικό που πρόκειται να υποστεί επεξεργασία, συνήθως εξοπλισμένο με πάνελ κηρήθρας ή ράφια για εύκολη στήριξη και αποκοπή.
Σύστημα ψύξης: Όταν το λέιζερ είναι σε λειτουργία, δημιουργεί μεγάλη ποσότητα θερμότητας και απαιτεί ένα σύστημα ψύξης νερού ή αέρα για να διατηρήσει τη σταθερή λειτουργία του.
Σύστημα βοηθητικού αερίου: Παρέχει οξυγόνο που απαιτείται για την κοπή (για την υποβοήθηση της καύσης και την αύξηση της ταχύτητας, που χρησιμοποιείται για ανθρακούχο χάλυβα), άζωτο (αδρανής προστασία για την αποφυγή οξείδωσης, που χρησιμοποιείται για ανοξείδωτο χάλυβα και αλουμίνιο), πεπιεσμένο αέρα (χαμηλότερο κόστος, που χρησιμοποιείται για ορισμένα μη μέταλλα και λεπτά μέταλλα), κ.λπ.
Η τεχνολογία κοπής με λέιζερ εφαρμόζεται ευρέως στην κατασκευή λόγω των σημαντικών πλεονεκτημάτων της:
Υψηλή ακρίβεια: Το σημείο λέιζερ είναι εξαιρετικά μικρό (έως 0,1 mm ή λιγότερο), η ραφή κοπής είναι στενή (0,1-0,3 mm) και η ακρίβεια θέσης είναι υψηλή, επιτρέποντας εξαιρετικά λεπτή και πολύπλοκη κοπή περιγράμματος.
Καλή ποιότητα κοπής: Η επιφάνεια κοπής είναι λεία και επίπεδη, με καθόλου ή λίγα γρέζια, μια μικρή θερμικά επηρεασμένη ζώνη και δεν απαιτείται ή απαιτείται μόνο μικρή ποσότητα δευτερογενούς επεξεργασίας.
Υψηλή ταχύτητα: Ειδικά κατά την κοπή λεπτών υλικών πλάκας, η απόδοση υπερβαίνει κατά πολύ αυτή των παραδοσιακών μηχανικών μεθόδων κοπής (όπως πλάσμα, φλόγα, υδροβολή και πρέσα διάτρησης).
Επεξεργασία χωρίς επαφή: Η δέσμη λέιζερ δεν έρχεται σε επαφή με την επιφάνεια του υλικού, αποφεύγοντας τη μηχανική καταπόνηση και επιτρέποντας την επεξεργασία εύκολα παραμορφώσιμων ή εύθραυστων υλικών.
Υψηλή ευελιξία: Τα σχέδια κοπής μπορούν εύκολα και γρήγορα να αλλάξουν μέσω του λογισμικού, προσαρμοζόμενα σε μικρής παρτίδας και πολλαπλής ποικιλίας παραγωγή, ιδιαίτερα κατάλληλα για προσαρμογή και δημιουργία πρωτοτύπων.
Ισχυρή προσαρμοστικότητα υλικού: Μπορεί να κόψει μέταλλα (χάλυβας, αλουμίνιο, χαλκός, τιτάνιο, κ.λπ.), μη μέταλλα (ξύλο, ακρυλικό, πλαστικό, καουτσούκ, ύφασμα, δέρμα, κεραμικά, πέτρα, κ.λπ.) και τα σύνθετα υλικά τους.
Υψηλός βαθμός αυτοματισμού: Εύκολη ενσωμάτωση με αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής για την επίτευξη χωρίς επιτήρηση επεξεργασίας.