Как работает станок для лазерной резки?

Лазер - это высококонцентрированный луч света на одной длине волны. На каждой длине волны света различные материалы поглощают, отражают и пропускают этот свет в разной степени.

Лазерный луч представляет собой столб света очень высокой интенсивности, одной длины волны или цвета. В случае типичного CO2-лазера эта длина волны находится в инфракрасной части светового спектра, поэтому она невидима для человеческого глаза. Луч имеет всего около 3/4 дюйма в диаметре, когда он проходит от лазерного резонатора, который создает луч, через путь луча машины. Он может отражаться в разных направлениях с помощью ряда зеркал или «изгибов луча», прежде чем он окончательно сфокусируется на пластине. Сфокусированный лазерный луч проходит через отверстие сопла прямо перед тем, как попасть на пластину. Через это отверстие сопла также проходит сжатый газ, например кислород или азот.

Высокая удельная мощность приводит к быстрому нагреву, плавлению и частичному или полному испарению материала. При резке низкоуглеродистой стали тепла лазерного луча достаточно, чтобы запустить типичный процесс горения «кислородного топлива», а газом для лазерной резки будет чистый кислород, как в кислородной горелке. При резке нержавеющей стали или алюминия лазерный луч просто плавит материал, а азот под высоким давлением используется для выдувания расплавленного металла из пропила.

На станке для лазерной резки с ЧПУ головка для лазерной резки перемещается по металлической пластине в форме желаемой детали, таким образом вырезая часть из пластины. Емкостная система контроля высоты поддерживает очень точное расстояние между концом сопла и разрезаемой пластиной. Это расстояние важно, потому что оно определяет, где находится фокус по отношению к поверхности пластины. На качество резки можно повлиять, подняв или опуская точку фокусировки чуть выше поверхности листа, на поверхности или чуть ниже поверхности.

Станок для лазерной резки фокусирует луч лазерного света на куске материала. Лазерный луч настолько мощный, что при фокусировке он повышает температуру разрезаемого материала до такой степени, чтобы расплавить или испарить материал, в небольшой области луч фокусируется. Часто для выталкивания расплавленного материала из зоны разреза используется вспомогательный газ. Это особенно актуально для резки металлов или толстых листов материала, например фанеры.

Чтобы вырезать формы, лазерная головка перемещается с помощью какой-либо формы портала, чтобы расположить луч над новым материалом, в результате чего вместо небольшого точечного отверстия будет вырезана линия. Типы систем движения включают зубчатую рейку и шестерни, шариковые винтовые пары и линейные двигатели. Линейные двигатели самые дорогие, но они самые быстрые и точные. Рейка и шестерни обеспечивают почти такую ​​же скорость и точность, но за меньшую цену. Некоторые маленькие любители лазеров могут также использовать зубчатый ремень и шаговые двигатели для перемещения своей лазерной головки. Во всех случаях система с подачей и обратной связью с энкодера значительно повышает точность резки, как и жесткая рама, изолированная от вибрации.

При лазерной резке важно выбрать длину волны, которая хорошо поглощает материал, который вы собираетесь резать.

Поскольку энергия лазера направляется на поверхность материала, материал поглощает столько энергии, что быстро нагревается от температуры плавления до температуры разложения.

При температуре разложения материал разрушается и распадается. Часто при этом выделяется дым или пары.

Край реза может быть нагрет до более низкого уровня и фактически расплавится и восстановится. Фактически это можно использовать как своего рода герметизирующий механизм, который полезен для волокнистых материалов, например, для предотвращения нарезания резьбы.

При лазерной резке может быть хорошей идеей наклонить лазер так, чтобы дым от процесса резки не собирался в виде сажи на оптике лазера. Кроме того, при резке (или сварке) поверхностей с высокой отражающей способностью важно не допускать отражения лазерного луча от поверхности и обратно в лазерную оптику, что может привести к их повреждению.