Принцип работы лазерного оборудования с ЧПУ

Лазерный станок — это оборудование, генерирующее стабильный луч высокой температуры, который падает на поверхность обрабатываемой заготовки малым световым пятном с высокой концентрацией энергии. В точке падения лазер выжигает материал и, в зависимости от настроек устройства, снимает с него верхний слой или создает сквозной рез.

По принципу формирования и транспортировки луча станки, которые широко используются на производстве, делятся на две группы:

CO2-лазеры — устройства, предназначенные для обработки всех типов материалов, исключая металлы (с некоторыми из них луч может взаимодействовать при условии нанесения на поверхность термопасты, но это скорее исключения). Формирование лазерного потока происходит в герметичной стеклянной трубке с несколькими отсеками. Объем основного заполнен смесью газов, которая чувствительна к воздействию электроимпульсами. Сама трубка соединена с высоковольтным блоком розжига, подающим разряды и активирующим таким образом газ. Придя в возбужденную форму газовая среда начинает испускать лазерные частицы, которые постепенно выходят из трубки стабильным потоком и попадают в отражающее зеркало, расположенное перед выходом. Этот рефлектор является первым из четырех линз, входящих в оптическую систему газовых лазеров. Этот комплекс предназначен для передачи потока от трубки к поверхности материала. Правильно настроенные зеркала отражают луч без потерь в мощности и скорости. Последний рефлектор, представляющий собой вогнутую или выпуклую линзу, размещен непосредственно над рабочей зоной и служит для фокусировки лазера на плоскости в точку требуемого диаметра.

Оптоволоконные лазеры — в первую очередь предназначены для работы со всей металлической группой материалов. Применяются также для гравировки стекла, камня и резки двусторонних пластиков. Лазерный поток образуется в кабеле, протяженность которого может доходить до нескольких десятков метров. Сердцевина троса выполнена из прозрачного кварцевого волокна малого диаметра (порядка 400-600 мкм) с легирующим покрытием. Вокруг активного волокна расположена оболочка из волноводов накачки. Энергия, необходимая для начала процесса испускания лазерных частиц, поступает в волноводы и сердцевину от внешних источников — диодных ламп, установленных на корпусе станка. Для усиления скорости фотонов, их мощности и повышения прочих качественных характеристик на концах волокна делают насечки, изменяя таким образом отражающую способность материала и превращая его края в оптические резонаторы.

Один из концов кабеля расположен непосредственно над фокусирующей линзой. Вырывающийся из волокна поток попадает прямо на нее и сужается до нужного размера. Сама линза установлена в лазерной головке, закрепленной над рабочим столом на подвижной каретке.

Дальнейшая работа станков лазерной резки сходна для обоих типов устройств. Управляющая программа, созданная в графическом редакторе или системе трехмерного моделирования, загружается в память станка. Данные с нее считывает контроллер ЧПУ, который преобразует цифровые коды в импульсы, отдающие команды шаговым двигателям или сервоприводам. Двигатели, в свою очередь, перемещают инструментальный портал, на котором закреплена головка с лазерным излучателем. По мере исполнения команд от первой до последней, луч передвигается по поверхности материала, шаг за шагом формируя изображение или контур реза, в точности повторяющий компьютерную модель.