Тема: "Лазерный станок с ЧПУ"
Исполнители: Дзюба Дмитрий Михайлович, гр. 241-об,
Научный руководитель - Русинов Владислав Леонидович, СКБ "Промышленная робототехника и автоматизация".
Лазерный станок для резки металла MCLaser 1325V metal:
Лазерный станок Kimian 6040:
Что такое Лазерный станок с ЧПУ?
Лазерный станок с ЧПУ - уникальное и многофункциональное оборудование, его основными задачами являются раскрой и гравировка (маркировка) материала. Уникальность этого оборудования заключается в разнообразии обрабатываемого материала - стекло, акрил, дерево, пластик, шпон, ткань, кожа, резина, картон, искусственный камень и многое другое.
Что такое ЧПУ(числовое программное управление)?
ЧПУ --это область техники, связанная с применением цифровых вычислительных устройств для управления производственными процессами. Это специальное устройство, по средствам которого задаются команды для станка. Как пример модель детали созданной в какой-нибудь программной среде, которую может обрабатывать ЧПУ, через флеш-накопитель переносят во внутреннюю память ЧПУ который в свою очередь эту модель преобразовывает в ряд команд, которые нужно выполнить станку, чтобы получить требуемый результат(в нашем случае деталь).
Составляющие лазерного станка с ЧПУ:
Принципиальная схема лазерного излучателя включает в себя:
-активную среду;
-источник внешней энергии;
-оптический усилитель (резонатор).
Упрощённо, генерацию лазерного луча можно описать так: источник энергии служит для «накачки» активной среды (например, рубинового кристалла) извне фотонами определённой энергии. Эти фотоны «вырывают» из атомов вещества активной среды своих «близнецов», но сами при этом не поглощаются. Оптический резонатор (в простейшем случае -- два параллельных зеркала) дополнительно насыщает активную среду, заставляя фотоны-«близнецы» (с одинаковой энергией) многократно сталкиваться с атомами и поддерживать возникновение новых фотонов. Одно из зеркал резонатора обычно выполняется полупрозрачным оно и пропускает фотоны в направлении оптической оси в виде узконаправленного лазерного луча.
Конструктивное разнообразие лазеров довольно обширно. Чаще всего лазеры классифицируются по виду активной среды (твердотельные, газовые, полупроводниковые), по типу энергии накачки (с постоянной мощностью или импульсные), по размерам и мощности излучения, по назначению и т. д.
Задачи которые может выполнять Лазерный станок ЧПУ
Лазер может обрабатывать металлы повышенной твердости, тонкую бумагу, дерево, гофрированный картон, стекло, камень, резину, тканые, нетканые полотна и пр. Широкий спектр выполняемых задач. Оборудование может использоваться в различных технологических процессах: сварка, сверление, маркировка, гравировка. Все эти операции можно выполнять на одном месте, что исключает необходимость покупки другого оборудования.
Технология лазерной обработки
Сфокусированный лазерный луч несёт в себе достаточную концентрацию энергии для проникновения в материал заготовки. Под действием луча материал в зоне обработки может расплавляться, испаряться, воспламеняться или иным образом изменять свою структуру, фактически исчезая. В этом случае процесс обработки напоминает механическое резание с той лишь разницей, что режущий инструмент заменён лучом, а отходы материала не отводятся в виде стружки, а «испаряются». При достаточной мощности (и/или небольшой толщине материала), лазерный луч способен осуществлять сквозную резку. При меньшей мощности -- оставлять на поверхности чёткий след (узор гравировки).
Достоинством лазерной обработки является очень тонкий срез при малой «области вмешательства» в материал (в том числе с минимальной температурной нагрузкой и деформацией), благодаря чему обработка заготовки осуществляется с очень высоким качеством. Кроме того, лазер способен обрабатывать практически любые конструкционные материалы и заготовки различных форм и габаритных размеров (в том числе тончайшие или мягкие, не поддающиеся из-за этого обработке фрезой -- например, бумагу, резину, полиэтилен и пр.).
Виды и особенности лазерных машин
Современные лазерные машины с ЧПУ успешно справляются с обработкой заготовок из практически любых материалов (дерева, металла, пластика, стекла, кожи, резины, бумаги, полиэтилена, камня и т. д.). Но, несмотря на значительную универсальность, каждая модель (или линейка моделей) имеет свою «специализацию».
Настольные лазерные граверы. Как правило, небольших размеров, не требуют установки в производственном помещении (подойдут для офиса или даже квартиры -- если имеется такая потребность). Граверы оснащены хорошей оптической системой, однако её мощность сравнительно невелика. Тем не менее, гравер способен выполнять высококачественную гравировку (нанесение плоских и объёмных изображений на поверхность), а также сквозную резку заготовок небольшой толщины из большинства материалов (за исключением металлов) лишь незначительно уступая в производительности раскроя и резки «старшим» моделям лазерных станков.
Лазерно-гравировальные станки бывают как в настольном исполнении, так и в «напольном», и представлены очень большим разнообразием габаритов рабочих столов -- от полуметра до полутора-двух и выше. Станки рассчитаны на установку в специальном помещении и предназначены для напряжённой работы в условиях производства. Каждый станок имеет монолитный корпус, обеспечивающий устойчивость конструкции и эффективно гасящий вибрации, возникающие при работе. Основным назначением таких моделей является лазерная резка и раскрой материалов (в том числе широкоформатных на большой скорости) и высококачественная гравировка поверхностей заготовок. Для повышения производительности и качества обработки, лазерные станки имеют специальные конструктивные решения. Например, параллельную установку двух лазерных трубок -- для одновременной обработки двух заготовок, или размещение лазерной трубки на подвижном портале -- для исключения потерь мощности луча при его рассеивании «на пути» к излучателю, и т. д.
Компактные лазерные маркеры предназначены для гравировки изображений высокого качества с большой скоростью. Маркеры способны наносить гравировку на объёмные изделия (украшения, брелоки, ручки и пр.), при этом даже мельчайшие детали узора получаются чётко различимыми, а сам рисунок отличается долговечностью. Это достигается благодаря особой (т. н. «двухосной») конструкции оптической системы маркера. Отдельные линзы имеют возможность взаимного перемещения, поэтому лазерный луч, генерируемый трубкой, формируется в двухмерной плоскости и направляется в любую точку обрабатываемой заготовки под нужным углом. При этом головка излучателя фокусирует луч не плоской линзой, а специальным объективом, поддерживающим стабильность лазера при любых условиях обработки.
Лазерные маркеры имеют сравнительно малую рабочую область, но, как правило, уже в базовой комплектации оснащены встроенным микрокомпьютером со всем необходимым для работы программным обеспечением. Благодаря этому достигается высокая мобильность станка -- дополнительные внешние подключения (исключая электропитание) не требуются.
