Лазерні верстати

При виборі обробного верстата для підприємств легкої промисловості розглядаються такі варіанти: фрезерне обладнання з ЧПУ чи лазерно-гравіювальний верстат? Насправді моделі обох типів верстатів дуже близькі за своїми можливостями. І це при тому, що технології механічної та лазерної обробки докорінно відрізняються!

Але якщо однакові можливості – що вибрати?

Однозначної відповіді не існує – кожен тип верстата має свої плюси та мінуси. Отже, оптимальним буде вибір обладнання, переваги якого для конкретних завдань переважать його недоліки.

Особливості технології обробки

Механічна обробка є одним із найпоширеніших способів отримання виробів. Для обробки різанням широко використовуються верстати токарної та фрезерної групи. Сутність технології полягає в механічному впливі твердого клиноподібного різця на заготовку, в результаті якого окремі шари матеріалу змінюються (сколюються), втрачають структурну цілісність і відводяться із зони обробки у вигляді стружки. Різноманітність конструктивних виконань верстатів покликана забезпечити найкращу якість обробки для конкретних умов та типу продукції. Сучасні фрезерні верстати з ЧПУ, що працюють з високою швидкістю і точністю, дозволяють обробляти заготовки у відповідності із заданою програмою, що робить можливим реалізацію широкого спектру виробів, що випускаються.

Технологія обробки лазерним променем базується на точковому впливі концентрованої енергії на поверхню, в результаті чого матеріал плавиться (випаровується) і заготовка отримує нову форму (тобто фактично обробляється). Конструкція лазерного верстата дуже схожа на схему вертикально-фрезерного – заготовка укладається на робочому столі, над нею переміщається інструментальний портал, що рухається електродвигунами, слідуючи командам системи ЧПУ. Процесор ЧПУ формує керуючі імпульси у відповідності до завантаженої програми, внаслідок чого головка лазерного випромінювача (встановлена ​​на інструментальному порталі) рухається над заготівлею за маршрутом обробки.

Таким чином, подібність конструктивних схем лазерного та фрезерного верстатів дозволяють досягати схожих результатів обробки. Однак сам процес обробки має важливі нюанси, здатні радикально вплинути на вибір тієї чи іншої технології та типу обладнання загалом.

Переваги лазерної обробки

Як зазначалося вище, фрезерування матеріалу пов'язане з фізичним впливом різального інструменту на поверхню заготовки. Для забезпечення високих сил різання (і як наслідок – якісної обробки) це як мінімум вимагає: стійкої фрези з «правильною» геометрією ріжучого клина, потужного шпинделя, жорсткої конструкції самого верстата, оптимальних режимів різання, ефективного відведення стружки із зони обробки, у ряді випадків - наявності системи охолодження інструменту і ще цілого ряд складних конструктивних рішень.

Лазерний верстат здійснює безконтактну обробку, а отже, має незаперечні переваги, у тому числі:

• Відсутність зносу інструменту – при справному обладнанні лазерний промінь завжди має розрахункову (повну) потужність;
• Малий масштаб впливів – промінь високої енергії забезпечує буквально «точкове» втручання в матеріал, внаслідок чого шов різу або лінії малюнка гравіювання мають міліметрову товщину;
• Ідеальні умови обробки – для лазерного верстата зовсім не важлива температура, шорсткість або твердість поверхні заготовки (на відміну від механічної обробки, де фізичні умови різання мають ключовий вплив);
• Простота технологічного процесу – відсутня необхідність пошуку оптимальних режимів різання;
• Відносна «легкість» конструкції лазерного верстата – відсутність механічного тиску на заготівлю означає неважливість наявності жорсткої станини, міцних напрямних та інструментального порталу, тому що у їхнє завдання не входить протистояти силам різання;
• Відсутність шуму та значних вібрацій – при лазерній обробці відсутні сили різання, а якщо немає великих навантажень, рухливі вузли виконані легшими;
• Велика швидкість обробки – легкість рухомих вузлів означає їх найкращі динамічні характеристики та забезпечує швидкість переміщення;
• Відсутність стружки і пилу – під дією лазера шар матеріалу, що обробляється, випаровується і відсмоктується витяжною системою верстата. Окрім газу, інших відходів не утворюється!

Особливо слід відзначити здатність лазерного верстата працювати з надзвичайно широким асортиментом матеріалів. Ця перевага також випливає із відсутності механічного контакту променя із заготівлею. Якщо немає контакту, немає і реактивних сил, що прагнуть «вивернути» заготівлю (як у випадку з обробкою фрезою). Отже, заготівлю не треба закріплювати, слід лише фіксувати, хоч і це не завжди обов'язково.

Але головне, лазером можна обробляти найтонші матеріали. Папір, тканину, шкіру, які просто б намоталися на фрезу і порвалися. Або гуму, в якій фреза загрузає. Можливість роботи з гумою дозволяє виготовляти на лазерному устаткуванні печатки та штампи, чого неможливо досягти на фрезерному верстаті. У лазерного верстата також є переваги при обробці крихких матеріалів (подібно до скла) – відсутність сколів та непомітні оком «шви» обробки. Цю якість важко переоцінити при виробництві ювелірних виробів, коли «кришити» фрезою коштовне каміння, м'яко кажучи, невигідно!

За геометрією обробки: при фрезеруванні верстат фізично нездатний «обвести» прямий кут – обов'язково вийде заокруглення радіусом фрези. Лазерний промінь завжди забезпечує задані програмою кути без найменших спотворень.

При порівнянні швидкості обробки лазерні машини також виявляються попереду (наприклад, по дереву не поступаються фрезерним, а при різанні пластиків - перевершують).

Цікавою особливістю лазерних верстатів є їх мобільність та автономність. Деякі моделі для роботи потребують лише підключення до електромережі (а з'єднання з ПК – тільки для завантаження/зміни програми обробки або налаштувань).

Для фрезерних верстатів обов'язковою умовою обробки є розміщення заготовки на робочому столі та її надійне закріплення. Лазерні верстати також потребують вкладення оброблюваної заготовки усередину робочої зони. Однак ряд моделей (наприклад, граверів для обробки каменю) не має нижнього пояса корпусу та робочого відсіку – вони встановлюються прямо на заготівлю (у тому числі у зібраному вигляді). Це дає унікальні можливості – не потрібно доставляти заготовки до верстата, а навпаки – верстат привозиться до них! Коли мова йде про обробку великої кількості масивних заготовок (наприклад, тих же кам'яних плит), можливість заощадити на їхньому транспортуванні виявляється дуже привабливою! При цьому лазерний верстат не вимагає зовнішнього з'єднання (на відміну від фрезерного з його системами уловлювання стружки, охолодження фрези та ін.).

А недоліки?

Нами було розглянуто лише переваги лазерних верстатів. Однак не слід думати, що вони позбавлені власних недоліків та в усьому перевершують фрезерне обладнання. Це не так.

Але безперечним залишається факт, що переваги лазерного обладнання повністю виправдовують його застосування у певних сферах виробництва. І якщо описані вище переваги є для вас ключовими – вибір на користь лазерного обладнання є очевидним!