CC BY
22
ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
А.М. Дожделев, канд. техн. наук, доцент А.Ю. Лаврентьев, канд. техн. наук, доцент Тверской государственный технический университет (Россия, г. Тверь)
DOI:10.24412/2500-1000-2021-6-1-15-17
Аннотация. В статье рассмотрен вопрос подбора лазерного оборудования для обработки неметаллических материалов для конкретной технологической задачи и уровня производства. Описаны ключевые моменты, которые необходимо учитывать для удовлетворения нужд производства: мощность, габариты рабочего поля, мощность, дополнительные станочные приспособления. Также в статье приведены примеры материалов, которые нелья обрабатывать на лазерном станке из-за крайне токсичных испарений.
Ключевые слова: лазерная резка, гравировка, CO2 лазер, производство.
Станок для лазерной резки или гравировки является довольно сложным техническим устройством с числовым программным управлением (ЧПУ). При выборе данного оборудования для своих целей, будь то малое предприятие, большой завод или даже собственные бытовые нужды, в первую очередь нужно сформулировать для себя его необходимый функционал. В настоящее время на рынке имеется обширная номенклатура подобных изделий, поэтому рациональному подходу к покупке лазерного станка с ЧПУ и посвящена данная статья.
Лазерный станок для неметаллических материалов предназначен для резки или гравировки пластика, дерева, фанеры, кожи, тканей и т.п. Важно отметить, что далеко не все неметаллические материалы целесообразно подвергать именно лазерной резке (ряд материалов при лазерной резке имеют опаленный край или воспламеняются). Кроме того, некоторые материалы вовсе нельзя резать лазером, к примеру ПВХ пленки. При их резке такого материала выделяются свободный хлор, далее хлорводород, который сразу взаимодействует с влагой воздуха и образуется соляная кислота, а также диоксин и фосген, которые оказывают крайне пагубное влияние на само оборудование (направляющие и винты начинают активно окисляться даже при хорошей вытяжке), так и на персонал. Также нельзя резать тефлон, т.к. при этом
образуется крайне токсичный газ перфто-ризобутилен [1].
Вторым важным фактором при выборе лазерного станка станет диапазон толщин обрабатываемого материала. Если стоит задача резать этот неметаллический материал, то необходимо будет выбрать Со2 лазер с трубкой требуемой мощности. К примеру, для резки фанеры толщиной 10 мм подойдет трубка мощностью 100'. Мощность трубки стоит выбрать с небольшим запасом, так как требуется учитывать деградацию трубки в процессе её работы.
Важно также учитывать габариты обрабатываемых материалов. Существуют станки с малым рабочем полем 500х300 мм, есть 1000х1500, а есть и крупногабаритное оборудование с полем 2000х3000 мм. К примеру, если планируется резать листы фанеры, которые зачастую имеют габарит ориентировочно 1500х1500 мм, то есть смысл купить станок среднего формата, так отпадет необходимость предварительной резки листов для малогабаритного лазера или же не будет неиспользуемых возможностей крупногабаритного оборудования [2].
Если есть необходимость в гравировке, а не резке, то стоит рассмотреть покупку волоконного или твердотельного лазерного гравера. Газовый лазер также может осуществлять гравировку, но с крайне низкой производительностью, т.к. для ее
осуществления требуется перемещать сопло, к которому по системе зеркал и передается лазерный луч от источника (лазерной трубки, которая обычно устанавливается сзади станка).
Важным фактором при выборе станка среди огромного их разнообразия является жесткость корпуса оборудования. Нередки случаи, когда рабочее поле оборудования весьма ощутимо деформировано. Причиной тому служат повреждения при транспортировке или же заводской брак, вызванный сварочными напряжениями. Кривизна рабочего поля приведет к тому, что в его разных местах расстояние между соплом и материалом будет отличаться от оптимального, учитывающего фокусное расстояние. Это приведет к недорезу материала или же даже задеванию соплом материала, что может привести к браку.
При покупке лазерного станка с трубкой требуемой мощностью также требуется приобрести чиллер для водяного охлаждения трубки, а также компрессор для подачи воздуха в зону лазерной резки. Кроме того, требуется хорошая вентиля-
ция для удаления продуктов сгорания. Наличие дополнительного стабилизатора напряжения для выбранной мощности оборудования позволит избежать брака и даже аварийных ситуаций. Стоит также обратить внимание на необходимость грамотной юстировке оборудования, которая представляет собой настройку всех зеркал станка так, чтобы лазерный луч приходил точно в центр каждого зеркала и, в итоге, исходил из центра сопла. Если этого не сделать, то возможен недорез материала. Важно также обучить персонал данной процедуре, так как ее, равно как и чистку и диагностику станка, требуется осуществлять регулярно.
Также лазерное оборудование можно оснастить рабочей головкой с системой автофокуса, что позволит избежать недо-реза при кривизне материала. Кроме того, можно выбрать стол с ламелями или же сотовый стол (рис. 1). Первый вид столов широкоуниверсален и легок в обслуживании, второй же подходит для резки мелких изделий, исключая их выпадения.
а) б)
Рис. 1. Разновидности столов лазерных станков для резки неметаллов: а) ламелевый (реечный); б) сотовый
При производстве различных изделий иногда требуется осуществлять резку или гравировку на телах вращения. К примеру, гравировка на деревянных скалках или стеклянных бокалах. Для этого потребует-
ся установка вращателя, который будет осуществлять синхронный с лазерным оборудованием поворот заготовки.
При резке тканей или кож/кожзамов есть возможность использовать конвейер-
!ШегпаИопа! Лита! о/ИитапШез ап<1ИаШга! 8аепсез, уо1. 6-1 (57), 2021
ный стол (рис. 2). При этом ширина этого обрабатываемого материала. столя должна совпадать с шириной рулона
Рис. 2. Стол лазерного станка для раскроя текстиля
Выбор лазерного станка с ЧПУ, как и грамотно подойти к этому вопросу, то любого другого сложного оборудования, купленное оборудование позволит суще-сопряжен с необходимостью учитывать ственно повысить эффективность произ-множество важных факторов. Но если водства.
Библиографический список
1. Почему не нужно резать ПВХ, винил и тефлон лазером? [электронный ресурс] / Адрес в сети Интернет: http://astronplus.ru/node/265.
2. Кудрявцева А.Л. Выбор оборудования для лазерной резки [Текст] / А.Л. Кудрявцева // Ритм: ремонт. Инновации. Технологии. Модернизация. - 2012. - С. 38-40.
SELECTION OF EQUIPMENT FOR LASER CUTTING OF NON-METAL
MATERIALS
A.M. Dozhdelev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor A.Yu. Lavrentiev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Tver State Technical University (Russia, Tver)
Abstract. The article discusses the issue of selecting laser equipment for processing non-metallic materials for a specific technological task and production level. The key points that must be taken into account to meet the needs of production are described: power, dimensions of the working field, power, additional machine tools. The article also provides examples of materials that cannot be processed on a laser machine due to extremely toxic fumes. Keywords: laser cutting, engraving, CO2 laser, production.
