Виды лазерных станков ЧПУ

В настоящее время лазерные станки с ЧПУ широко используются во многих областях промышленности для решения множества различных технологических задач. Высокая популярность лазерных станков обусловлена несколькими факторами: высокая точность и скорость обработки, простое управление и обслуживание станка, управляющая программа с интуитивно понятным интерфейсом и возможностью загрузки готовых рабочих чертежей и, самое важное, снижение затрат на производство.

Лазерное оборудование различается между собой в первую очередь типом излучателя. На данный момент наиболее распространены два типа лазеров: газовые (СО₂) и твердотельные (волоконные, дисковые и YAG-лазеры на кристалле алюмоиттриевого граната). Несмотря на то, что газовые лазеры производятся и применяются уже относительно давно, а волоконные и дисковые только набирают популярность, каждый лазерный источник имеет свои преимущества и недостатки, и делать выбор стоит, исходя из конкретных и индивидуальных целей и задач.

Принципиальное различие между газовыми и твердотельными лазерами состоит в их рабочей длине волны, а это, в свою очередь, определяет тип обрабатываемого материала. Газовый СО₂-лазер имеет длину волны 10,6 мкм и предназначен для обработки дерева, пластика, резины, акрила, кожи, бумаги и некоторых других материалов, но не применяется в металлообработке в силу того, что металл «прозрачен» для такой большой длины волны. Твердотельные лазеры генерируют излучение с длиной волны 1,06 мкм, что идеально подходит для целей металлообрабатывающей промышленности (таких как резка, сварка, гравировка, раскрой металлических труб и профиля и др.), но неприменимо в обработке других, неметаллических материалов.

Твердотельный YAG-лазер

В твердотельных YAG-лазерах активная среда представляет собой стержень алюмоиттриевого граната, а накачка осуществляется газоразрядными лампами либо лазерными диодами. За счет высокой пиковой мощности и большого размера пятна YAG-лазер хорошо подходит для микросварки, а параметры излучения (мощность, длительность импульса) с высокой точностью регулируются изменением напряжения на лампе/диоде накачки. Однако, под воздействием ламп/диодов накачки и вследствие постоянного нагрева кристаллический стержень со временем деформируется, что приводит к значительному ухудшению качества луча, вплоть до выхода из строя всей установки. Кристалл имеет непродолжительный срок службы, а дорогостоящие диоды накачки также требуют периодической замены.

Структурная схема твердотельного YAG-лазера с диодной накачкой:

1 – заднее (глухое) зеркало; 2 – диоды накачки; 3 – кристаллический стержень; 4 – корпус резонатора; 5 – заслонка; 6 – выходное зеркало; 7 – модулятор; 8 – фокусирующая система

(Источник)

Дисковый лазер

Одним из решений проблемы перегрева активной среды в твердотельных лазерах стало принципиальное изменение конструкции. Высокая эффективность охлаждения достигается за счет использования формы диска с большой площадью поверхности вместо стержня. Тонкий лазерный диск соединен с теплоотводящей системой кондуктивного типа. Особенности конструкции дискового лазера позволяют генерировать высокоинтенсивное излучение очень большой мощности при практически полном отсутствии паразитных оптических эффектов. Однако, для подавляющего большинства стандартных технологических операций не требуется настолько большая мощность излучения, которую способен генерировать дорогостоящий дисковый лазер. 

(Источник)

1 – луч накачки; 2 – параболическое зеркало; 3 – выходное зеркало; 4 – преломляющие призмы; 5 – дисковый кристалл

(Источник)

(Источник)

Волоконный лазер

В данных типах лазеров в качестве активной (усиливающей) среды выступает оптоволокно, легированное ионами редкоземельных элементов (таких как эрбий, неодим или иттербий), а накачка осуществляется с помощью лазерных диодов. Излучение полностью формируется внутри активного оптического волокна, что исключает потребность в юстировке резонатора. Малый размер пятна, характерный для волоконных лазеров, обеспечивает хорошее качество реза при раскрое металла. Высокоэффективный процесс генерации позволяет использовать воздушное охлаждение, упростить эксплуатацию установки и уменьшить ее габаритные размеры. Обычно конструкция волоконных лазеров представляет собой отдельный модуль с выводом оптоволоконного кабеля, что значительно упрощает интеграцию лазерного источника в станок с ЧПУ.

(Источник)

1 – сердцевина волокна, легированная ионами редкоземельных металлов; 2 – кварцевое волокно (Ø 400-600 мкм); 3 – полимерная оболочка; 4 – внешнее защитное покрытие; 5 – диоды накачки; 6 – оптическая система накачки; 7 – оптоволокно; 8 – коллиматор; 9 – модулятор; 10 – фокусирующая система

(Источник)

В настоящий момент лидером среди компаний, выпускающих волоконные лазерные источники, является американский бренд IPG Photonics. У корпорации есть представительства во многих странах, включая также и Россию. Лазерные источники производства IPG Photonics известны своей непревзойденной надежностью и эффективностью, и среди их основных достоинств можно выделить длительный эксплуатационный период, высокую стабильность излучения, собственный метод легирования оптоволокна, отличное качество луча, а также компактность лазерного модуля и расширенный функционал. Единственным недостатком является высокая стоимость лазерного источника.

Второй, негласный лидер среди поставщиков волоконных лазеров — китайская компания Raycus, целью которой является производство качественного, но недорогого и доступного оборудования для применения в широком спектре областей промышленности. Лазерные излучатели Raycus полностью идентичны излучателям производства IPG Photonics (что подтверждается соответствующими международными сертификатами качества), но их стоимость в десятки раз ниже.

На основании вышеизложенного, оптимальным решением при выборе лазерного источника для обработки металла будет волоконный лазер. Отсутствие проблемы перегрева активной среды; мощность излучения, достаточная для выполнения большинства технологических задач; герметично закрытый модуль резонатора, не нуждающийся в техническом обслуживании и расходных материалах, продолжительный срок службы и приемлемое соотношение цена-качество (если говорить о волоконных лазерах производства компании Raycus).

Тем не менее, лазерные станки с ЧПУ с волоконными источниками излучения также различаются между собой: по назначению (резка, сварка, гравировка, раскрой труб), по габаритным размерам установки и размерам рабочего поля, по мощности лазерного излучения, по типу обрабатываемых заготовок (листовой металл/металлические трубы) и многим другим параметрам.

Компания-производитель лазерных станков с ЧПУ SEKIRUS предлагает широкий ассортимент оборудования для металлообработки, способного удовлетворить любые технологические потребности, гарантируя при этом высокое качество изделий и хорошую производительность станка. Некоторые модели и их основные характеристики представлены в таблице ниже.

Все станки оснащены высококачественными импортными компонентами (серводвигатели, редукторы, рельсовые направляющие, зубчатые передачи и пр.), что гарантирует прецизионную точность обработки ваших заготовок в соответствии с заданной программой. Для многих моделей есть возможность выбора лазерного источника (Raycus или IPG Photonics), а также размера рабочего поля.

Вариативность исполнения и комплектации позволяет подобрать оптимальное оборудование для выполнения конкретных задач и удовлетворить индивидуальные пожелания клиента.

Будем рады ответить на Ваши вопросы по тел. 8 800 511 00 95 или по почте info@lasergu.ru