Необычайная способность станка лазерной резки заключается в том, что он может мгновенно расплавлять или испарять металлы, дерево, пластмассы и даже ткани, а также точно вырезать сложные узоры. Он использует лазерный луч высокой плотности мощности в качестве «горячего режущего ножа» и посредством точного компьютерного управления быстро нагревает поверхность материала локально, достигая тонкой и эффективной бесконтактной резки.
Лазерная резка достигается путем применения энергии высокой плотности мощности, генерируемой после фокусировки лазера. Под управлением компьютера лазер разряжается импульсами для вывода контролируемого повторяющегося высокочастотного импульсного лазера, образуя луч определенной частоты и ширины импульса. Этот импульсный лазерный луч проводится и отражается по оптическому пути и фокусируется на поверхности обрабатываемого объекта с помощью группы фокусирующих линз, образуя серию тонких световых пятен высокой плотности энергии. Фокальное пятно расположено вблизи обрабатываемой поверхности. Расплавляет или испаряет обрабатываемый материал при мгновенной высокой температуре. Суть станка лазерной резки заключается в генерируемом им лазерном луче, который отличается хорошей монохроматичностью, сильной направленностью и высокой когерентностью.
Основной компонент: точная система, работающая в координации
Типичный станок лазерной резки состоит из нескольких ключевых частей:
Лазерный генератор: «сердце», генерирующее лазерные лучи. Основные типы:
CO2-лазер: газовый лазер с длиной волны 10,6 мкм, превосходно подходит для резки неметаллов (дерево, акрил, кожа, ткань, бумага) и некоторых металлов.
Волоконный лазер: твердотельный лазер с длиной волны примерно 1,06 мкм, отличается высокой эффективностью преобразования фотоэлектричества и превосходным качеством луча. Он особенно хорошо подходит для резки металлов (таких как нержавеющая сталь, углеродистая сталь, алюминий, медь и т. д.) и в настоящее время является основным направлением в резке металлов.
Nd:YAG-лазер: твердотельный лазер, диапазон применения которого находится между CO2 и волоконным.
Система световодов: «оптический путь», который передает лазер от генератора к режущей головке. В CO2-лазерах обычно используются зеркала, а в волоконных лазерах передача осуществляется через гибкие оптические волокна.
Режущая головка: включает в себя ключевые компоненты, такие как фокусирующая линза (для фокусировки лазерного луча в чрезвычайно маленькое пятно), сопло (для направления вспомогательного газа и защиты линзы), датчик высоты (для автоматического поддержания оптимального расстояния между режущей головкой и поверхностью материала) и газовый канал.
Система числового программного управления и система движения: «мозг» и «руки и ноги» станка. Система числового программного управления считывает файлы дизайна (например, DXF, DWG), точно контролирует движение режущей головки по осям X и Y (приводимое в движение прецизионными направляющими и серводвигателями) и координирует такие параметры, как мощность лазера, тип/давление газа и скорость резки.
Верстак: поддерживает обрабатываемый материал, обычно оснащен сотовыми панелями или стойками для удобной поддержки и высечки.
Система охлаждения: когда лазер работает, он генерирует большое количество тепла и требует системы водяного или воздушного охлаждения для поддержания его стабильной работы.
Система вспомогательного газа: обеспечивает кислород, необходимый для резки (для содействия сгоранию и увеличения скорости, используется для углеродистой стали), азот (инертная защита для предотвращения окисления, используется для нержавеющей стали и алюминия), сжатый воздух (более низкая стоимость, используется для некоторых неметаллов и тонких металлов) и т. д.
Технология лазерной резки широко применяется в производстве благодаря своим значительным преимуществам:
Высокая точность: лазерное пятно чрезвычайно мало (до 0,1 мм или меньше), ширина реза узкая (0,1-0,3 мм), а точность позиционирования высока, что позволяет выполнять чрезвычайно тонкую и сложную контурную резку.
Хорошее качество реза: поверхность реза гладкая и ровная, без заусенцев или с небольшим количеством заусенцев, небольшая зона термического влияния, не требуется или требуется лишь небольшая вторичная обработка.
Высокая скорость: особенно при резке тонколистовых материалов эффективность намного превышает эффективность традиционных методов механической резки (таких как плазма, пламя, гидроабразивная резка и штамповочный пресс).
Бесконтактная обработка: лазерный луч не соприкасается с поверхностью материала, избегая механического напряжения и обеспечивая обработку легко деформируемых или хрупких материалов.
Высокая гибкость: шаблоны резки можно легко и быстро изменять с помощью программного обеспечения, адаптируясь к мелкосерийному и многообразному производству, особенно подходящему для настройки и прототипирования.
Сильная адаптивность к материалам: он может резать металлы (сталь, алюминий, медь, титан и т. д.), неметаллы (дерево, акрил, пластик, резина, ткань, кожа, керамика, камень и т. д.) и их композитные материалы.
Высокая степень автоматизации: легко интегрируется с автоматизированными производственными линиями для достижения обработки без участия оператора.