Скорость резки лазерного станка

Лазерные станки - это высокоточные и высокоскоростные устройства.

Такой параметр, как скорость работы лазерных станков является одной из главных составляющих их эффективности.

Рассмотрим, от чего зависит данный параметр и насколько важно выбирать высокоскоростные станки.

Что может влиять на скоростные показатели

На быстроту перемещения лазерного луча станка влияют многочисленные факторы, такие как: мощность лазерной трубки или оптоволоконного источника, тип двигателей, приводов, вид и толщина обрабатываемого материала, характеристики линейных направляющих, глубина резки, уровень сложности выбранного контура, неровность обрабатываемой поверхности.

С учётом вышеперечисленных факторов и подбираются режимы скорости обработки материалов. На практике каждый оператор самостоятельно подбирает настройки лазерного оборудования исходя из удобства работы.

Базовые скоростные показатели

Лазерные станки ЧПУ используются для таких работ, как резка и гравировка исходного материала. При резке лазерный луч прожигает поверхность через всю толщину, а при гравировке снимает с нее верхний слой на глубину, которая задается в программе станка.

Однако следует учитывать, что все значения, указываемые в документации, свидетельствуют только о потенциальной возможности оборудования.

При их расчете не учитываются:

• вид материала;
• влажность материала;
• горючесть;
• степень рассеивания тепловой энергии;
• требуемое качество гравировки (резки).

Чаще всего номинальные скоростные показатели могут быть получены только в условиях, приближенных к идеальным, но на практике добиться таких скоростей возможно лишь на полиэтилене или бумаге.

Почему фактическая скорость работы лазерных станков отличается от указанной производителем?

Пользователь, который при выборе лазерного станочного оборудования, ориентируется только на параметры, указанные производителем, на практике столкнется с тем, что реальные показатели устройства будут значительно отличаться от номинальных.

Допустим в сопровождающей устройство документации указано, что предлагаемая модель станка способна перемещать лазер с быстротой от 600 до 1000 мм/сек. Новичка такие высокие значения конечно привлекут, а у более опытного пользователя возникнут вопросы следующего характера: «для какого вида работ верно это значение?», «о каком материале идёт речь (черный металл, цветной металл или оргстекло)?». Ниже рассмотрим эти значения более приближенно к реальным условиям.

Насколько важны высокие скоростные показатели

Если указано, что станок выполняет резку за 1000 мм/сек, то есть за 1.0 м/сек, значит станок способен перемещать лазер на метр в секунду, при этом, необходимая работа (резка заготовки или гравировка заданного изображения) будет выполнена с высокой точностью. Но на практике такое вряд ли возможно, даже при условии перемещения по идеальной прямой.

Чтобы Вы могли это представить, достаточно сказать, что шаг гравировки за 1000 мм/сек, будет равен диаметру луча (а это менее 0.1 мм), глубину в этом случае придется оценивать с увеличительным стеклом. Резать что-либо толще листа бумаги или полиэтиленовой пленки невозможно по определению.

Режимы обработки разных материалов

Давайте рассмотрим несколько комбинаций обработки разных материалов и оценим скорость работы лазерных станков в режиме от 8 до 65% от их мощности.

Резка и гравировка фанеры

На лазерном станке мощностью 100 Вт фанера толщиной 6 мм обрабатывается на скоростях от 18 до 20 мм/с. Для листа толщиной 3 мм параметр существенно возрастет и составит уже 35-45 мм/с. Гравировку фанеры можно осуществлять на скоростях 150-170 мм/с даже при работе на мощности в 10-13 процентов. Для фанеры толщиной до 5 мм скорость обработки может достигать 150-170 мм/с.

Пластик: резка и гравировка

Листы пластика от 6 до 10 мм лазерный станок мощностью 100 Вт режет в режиме 10-12 мм/с. Для гравировки листа такой же толщины хватит 8-10 процентов мощности для работы при скорости 200-250 мм/с. Лист пластика толщиной в 5 мм гравируется в режиме от 150 до 170 мм/с (15 процентов от максимума мощности).

Лазерная резка металла

Максимальная скорость холостого перемещения режущей головки лазерных станков по металлу в зависимости от комплектации следующая: 60, 80, 100 120 и 160 м/мин. Естественно резать на таких скоростях вы не сможете, так как в рабочем режиме скорость значительно ниже чем, на холостом ходу. Она более всего зависит от мощности излучателя. Так, например, если мы рассмотрим лазерный источник 1 кВт, то материал, толщиной 2 мм он будет резать со скоростью примерно 7 м/мин. Это говорит о том, что 80 м/мин на холостом ходу все равно будет более чем достаточно для подобных задач.

Даже если скорость будет составлять 210 м/мин, то с излучателем мощностью 1 кВт резать вы будете все равно в режиме 7 м/мин. Высокие скорости холостого хода по сути нужны при использовании столов длиннее трех метров или в некоторых конкретных ситуациях, когда большая часть движения в вашей работе происходит вхолостую.

Станок мощностью 500 Вт режет углеродистую сталь толщиной 1 мм со скоростью 5-6 м/мин. Скорость резки нержавеющей стали 1 мм составит 5-8 м/мин, 3 мм - 0.6-0.8 м/мин.

При мощности излучателя 750 Вт углеродистая сталь толщиной 1 мм будет обрабатываться за 5-8 м/мин, лист 5 мм со скоростью 1.2-1.5 м/мин. Скорость резки нержавеющей стали 1 мм составит 8-9 м/мин, 3 мм - 0.8-1.2 м/мин. Лист алюминия толщиной 1 мм будет резаться со скоростью 4 м/мин.

Если говорить о более мощных станках (2 кВт), то здесь скорость резки листа углеродистой стали в 1 мм составит 16-18 м/мин, 5 мм – 2-3 м/мин, 14 мм – 0.3-0.8 м/мин. Нержавеющая сталь 1 мм будет обрабатываться на скорости 16-18 м/мин, 5 мм - 2.2 м/мин. Алюминий, толщиной 1 мм режется на скорости 16 м/мин, 6 мм - 1.2 м/мин. Лист меди толщиной 1 мм — на скорости 10 м/мин, 4 мм – 0.8 м/мин.

В целом можно утверждать, что при увеличении мощности лазерного излучения увеличивается скорость прохождения лазерного луча. Тем не менее, бесконтрольное увеличение мощности может привести к образованию плавления в зоне реза. В связи с этим подбирать режим резки необходимо осторожно, плавно увеличивая скорость и регулировки мощности.

Только после тестов и настройки реза на пробных участках материала необходимо переходить к работе на основном материале.

Выводы

Безусловно, скорость, с которой лазер движется по рабочему полю, является фактором важным, но брать за основу только характеристики, заявленные производителем, не следует, так как для каждого используемого материала существует технологически оптимальная скорость резки (гравировки), а также другие свойства, влияющие на характеристики работ, их результативность.

Факторы, влияющие на скорость в первую очередь:

• мощность лазера;
• глубина реза;
• качество и уровень производства;
• мощность приводов, установленных на осях;
• системы линейного перемещения.

Если говорить об обработке металла, то многое зависит от самого его вида: цветные металлы режутся медленнее, чем черные.