Виды станков лазерной резки

Принцип работы лазерного станка

Процесс лазерной резки основан на взаимодействии нескольких ключевых компонентов. Среди них — источник лазерного излучения, оптическая система и система числового программного управления. Луч, генерируемый лазером, направляется через линзы и зеркала к режущей головке, где он фокусируется в точку минимального диаметра. 

Затем в этом месте лазер оказывает максимально эффективное тепловое воздействие на материал, за счет чего и достигается резка. Движение режущей головки осуществляется  на основе цифрового чертежа детали по координатам, заданным управляющей программой. 

Точность настройки фокуса, скорость перемещения, мощность лазера и вид используемого материала напрямую влияют на итоговое качество реза. Даже при незначительном отклонении от оптимальных параметров можно получить подгар, смещение кромки или остаточные деформации. Такие недочеты особенно вероятны при работе с тонкими листами. Поэтому современные станки все чаще комплектуют системой автофокусировки и интеллектуальным ЧПУ, которые могут адаптировать параметры под конкретную задачу в реальном времени.

Сферы применения станков лазерной резки

Строительство

В строительной отрасли лазерную резку используют при изготовлении:

• металлических элементов зданий и сооружений, включая несущие и монтажные конструкции;
• ферм;
• закладных деталей;
• крепежных элементов. 

Высокая точность и широкие возможности обработки листов и профилей различной толщины позволяют сократить сроки подготовки комплектующих. Также технология обеспечивает их полную совместимость с проектной документацией благодаря отсутствию деформации деталей. Это особенно критично при производстве конструкций с высокой степенью ответственности.

Рекламное производство

Лазерная резка играет ключевую роль в рекламной индустрии, где эстетика изделия не менее важна, чем его точность. Метод применяют для изготовления табличек, объемных букв, логотипов, декоративных панелей и элементов наружной рекламы. Возможность точно вырезать сложные формы из тонкого листового металла обеспечивает высокое визуальное качество изделий. При этом оборудование можно легко адаптировать под мелкосерийное и индивидуальное производство, которое наиболее востребовано среди дизайнерских студий и рекламных агентств.

Машиностроение

Машиностроительный сектор активно использует лазерные станки для резки деталей различной конфигурации: от панелей и корпусов до кронштейнов, фланцев и кожухов. В этой сфере особенно важны точность, повторяемость и минимальные допуски. Лазерная резка позволяет обеспечить эти требования даже при больших объемах производства. Кроме этого, технология легко интегрируется в автоматизированные производственные линии, а возможность работы с различными сплавами делает лазерную резку универсальным инструментом.

Энергетика

В энергетической отрасли лазерная резка востребована при производстве высокоточных элементов. Например, для генераторных установок, распределительных щитов, экранов и теплообменников. Предприятия часто работают с жаропрочными, коррозионностойкими и легированными сталями, которые сложно поддаются другим видам обработки. Преимущество лазерной технологии заключается в ее способности справляться с такими материалами без потери геометрической точности. Кроме этого, обработка позволит сохранить целостность структуры металла, что важно для работы под высокими нагрузками и в агрессивной среде.

Классификация по типу лазерного излучателя

Универсальным и эффективным решением для металлообработки сегодня считаются волоконные лазеры. Благодаря длине волны в 1,06 мкм они отлично взаимодействуют с металлическими поверхностями и обеспечивают стабильное и глубокое проплавление. 

В этом случае активной средой выступает легированное оптоволокно, что позволяет формировать высокоплотный и стабильный луч. Волоконные источники не требуют юстировки, отличаются длительным сроком службы и минимальными затратами на обслуживание. Также они способны работать с углеродистой и нержавеющей сталью, алюминием, латунью и другими цветными металлами.

Кроме этого, многие предприниматели отдают предпочтение газовым СО₂-лазерам. Они работают на длине волны 10,6 мкм и традиционно применяются для обработки неметаллических материалов — акрила, дерева, текстиля, пластика и прочих полимеров. Возможности резки металлов у таких установок сильно ограничены, так как отражающая способность металлических поверхностей затрудняет поглощение энергии на этой длине волны. При этом определенных условиях, например, при использовании усиленного кислородного обдува и мощных источников, CO₂-лазеры могут разрезать тонкие металлические листы до 2 мм.

Помимо указанных разновидностей существуют, в том числе, дисковые и твердотельные лазеры. Первые имеют тонкий лазерный диск, соединенный с мощным теплоотводом. Такие установки способны генерировать лучи очень высокой мощности без искажения формы пучка. Твердотельные устройства используют в качестве активной среды кристалл алюмоиттриевого граната. Это позволяет формировать короткие и мощные импульсы излучения, что делает такие установки идеальными для микрообработки, лазерной сварки, точечной гравировки и маркировки

Технические параметры оборудования

Мощность лазера

Параметр влияет на то, с какой толщиной и плотностью материала оборудование сможет справляться. Аппараты мощностью 500 Вт применяются для тонких листов толщиной до одного миллиметра — как правило, это изделия, не требующие глубокой обработки. 

Лазеры на 1000 Вт позволяют качественно работать с металлом до 3 мм, чего достаточно для производства легких конструкций. Установки на 1500 Вт справляются с нержавеющей сталью до 4 мм и алюминием до 5 мм.

Более мощные системы на 2000 Вт позволяют резать до 6 мм нержавейки и до 12 мм стали при двухстороннем проходе. Максимальные показатели достигаются у оборудования мощностью 3000 Вт. Так, в зависимости от конфигурации возможна обработка до 20 мм углеродистой стали, 18 мм нержавеющей и до 16 мм цветного металла.

Система фокусировки

Фокусировка определяет, насколько точно энергия лазерного луча будет концентрироваться на поверхности материала. Простые модели обычно оснащены ручной фокусировкой, где оператор самостоятельно регулирует положение линзы перед запуском резки. Более современные решения используют автофокус, который автоматически определяет высоту заготовки и настраивает оптимальную точку фокусировки. 

В промышленном сегменте часто используют динамическую фокусировку, которая адаптирует положение линзы в реальном времени. Оно зависит от формы заготовки и позволяет добиться одинакового качества реза даже при нестабильной геометрии или переменной толщине материала.

Размер рабочего поля

Такие габариты напрямую влияют на то, с какими заготовками можно будет работать без дополнительной подготовки и обрезки. Наиболее универсальными считаются форматы 3000×1500 мм, которые позволяют обрабатывать стандартные листы металла. Для задач, связанных с раскроем крупногабаритных конструкций применяются станки с рабочим полем до 6000×2000 мм и более. Также важно учитывать доступность загрузки материала и возможность интеграции автоматических систем подачи и выгрузки листов.

Тип обрабатываемого материала

Углеродистая сталь, нержавейка, оцинковка или алюминий — каждый из этих металлов имеет свою отражающую способность, теплопроводность и требования к излучению. Например, алюминий плохо поглощает лазерное излучение, особенно при длине волны CO₂-лазера. Поэтому материал требует использования волоконных источников с высокой мощностью и точной фокусировкой. Для резки оцинкованной стали важно учитывать газовую защиту, чтобы избежать коррозии на кромке.

Система ЧПУ

Числовое программное управление служит центральной системой всех процессов: от перемещения режущей головки до регулировки параметров реза. Простые ЧПУ-системы обеспечивают базовую автоматизацию и могут работать по загруженным шаблонам. Однако для гибкого и производительного производства предпочтительны более продвинутые контроллеры, которые отличаются:

• интеграцией в CAD/CAM-системы;
• возможностью симуляции резки;
• автоматическим выбором режимов под материал;
• встроенной диагностикой.

Типы лазерных станков

При выборе между волоконным и CO₂-станком важно понимать, что волоконные установки обеспечивают значительно более высокую скорость и точность, особенно на металле. Их обслуживание сводится к минимуму в связи с герметичной конструкцией и отсутствием зеркал, которые необходимо регулярно юстировать.

Кроме этого, волоконные лазеры универсальны: они подходят для всех видов металлов: от углеродистой стали до цветных сплавов. В отличие от них CO₂-станки остаются востребованными в неметаллических задачах и производстве сувенирной или рекламной продукции. Однако с точки зрения производительности и ресурса они уступают современным волоконным аналогам.

Лазерная резка уверенно вытесняет традиционные методы обработки и продолжает укреплять позиции в современном производстве. При грамотном подходе к выбору оборудования предприниматели могут обеспечить высокую производительность и стабильное качество работы. Также технология позволяет значительно сэкономить производственные ресурсы. Компания Piton предлагает клиентам станки на базе лазерных источников Raycus — это оптимальное решение для малого, среднего и крупного бизнеса. Надежность и простая эксплуатация устройств позволяют выполнять множество задач: от изготовления рекламных конструкций до тяжелой промышленности.