Лазерная резка: принцип работы и оборудование для точной обработки

[Liza]

Лазерная резка — это технология, которая позволяет быстро и точно разрезать материалы без механического контакта. Она идеально подходит для металлообработки, где важны ровные края и минимальные отходы. В этой статье разберем, как работает лазерный станок, из чего состоит оборудование и какие плюсы дает такая резка.

Знание принципа поможет выбрать подходящий станок и настроить его под задачи. Это сэкономит время на производстве и снизит затраты на брак. Давайте разберем все по шагам, чтобы было понятно даже без глубоких технических знаний.

Принцип работы лазерной резки

Лазерная резка основана на сосредоточенном луче света высокой мощности, который нагревает материал в одной точке. Луч фокусируется в пятно диаметром до 0,3 мм, что позволяет разрезать металл, пластик или дерево с ювелирной точностью. В зоне воздействия материал плавится или испаряется, а вспомогательный газ выдувает расплавленные частицы.

Например, при резке стали используется кислород — он поддерживает горение и ускоряет процесс. Для алюминия или нержавейки лучше азот, чтобы избежать окисления. Скорость и мощность луча регулирует ЧПУ-система, которая следует программе, загруженной с компьютера. Это делает резку автоматизированной и повторяемой.

Вот основные этапы работы:

• Генерация луча лазером (газовым или твердотельным).
• Фокусировка через линзы и зеркала.
• Перемещение головки по контуру реза.
• Подача газа для очистки зоны.

Важный нюанс: мощность луча определяет, будет ли это сквозной рез или гравировка.

Этап	Описание	Газ
Нагрев	Луч фокусируется в пятно 0,2–0,3 мм	-
Плавление	Материал достигает t плавления	Кислород для стали
Выдув	Расплав убирается потоком	Азот для алюминия
Охлаждение	Предотвращает деформацию	Азот/аргон

Основные компоненты оборудования

Станок для лазерной резки состоит из нескольких ключевых узлов, каждый из которых отвечает за свою задачу. Источник лазера — сердце системы, он генерирует излучение нужной мощности. Система оптики (зеркала и линзы) направляет и фокусирует луч, минимизируя потери энергии.

Координатный механизм на сервоприводах перемещает головку точно по программе ЧПУ. Газовая система подает вспомогательный газ под давлением, а блок управления следит за параметрами в реальном времени. Например, на станках мощностью 1–5 кВт можно резать сталь толщиной до 20 мм со скоростью 1–2 м/мин.

Перечислим ключевые элементы:

• Лазерный излучатель: газовый (CO2) или волоконный (fiber), мощность от 500 Вт.
• Режущая головка: с соплом и датчиками высоты.
• ЧПУ-контроллер: управляет скоростью, мощностью, газом.
• Стол: для фиксации заготовки, часто с ЧПУ-позиционированием.

Выбор излучателя зависит от материала: волоконные лазеры лучше для металлов.

Компонент	Функция	Пример мощности
Лазер	Генерация луча	1–10 кВт
Оптика	Фокусировка	Пятно 0,2 мм
Головка	Рез и газ	Сопло 1,5 мм
ЧПУ	Управление	Fanuc/Siemens

Преимущества и типы лазерной резки

Эта технология выигрывает у плазмы или механической резки по точности и скорости. Кромки получаются ровными, без заусенцев, что снижает последующую обработку. Подходит для сложных контуров — от шестеренок до корпусов оборудования. Минус — ограничение по толщине материала.

Различают виды по механизму: плавление с выдувом, испарение, термохимическое воздействие. Для хрупких материалов используют термораскалывание. В металлообработке популярны волоконные лазеры — они энергоэффективны и долговечны, ресурс до 100 000 часов.

Основные плюсы в списке:

• Высокая точность (±0,05 мм).
• Минимальные отходы и деформация.
• Работа с разными материалами (металл, пластик, композиты).
• Автоматизация через CNC.

Недостаток: высокая стоимость оборудования, окупается серией.

Что дает лазерная резка в производстве

Технология меняет подход к изготовлению деталей — от прототипов до серийных партий. Она интегрируется с CAD/CAM-программами, где рисуешь модель и сразу запускаешь в производство. Остается подумать о выборе газа под конкретный металл и калибровке оптики для максимальной скорости.

В будущем ждем более мощные лазеры и ИИ для оптимизации траекторий. Это расширит применение в нефтегазе или энергетике, где нужны сложные конструкции.