Лазер с ЧПУ и его применение в промышленности и науке

Лазерные технологии произвели революцию в мире производства и дизайна, обеспечив прецизионную резку и гравировку с невероятной скоростью и точностью. Лазерный станок с ЧПУ обеспечивает беспрецедентную точность и повторяемость, что делает его ценным инструментом как для производителей, так и для ремесленников и любителей. Многие отрасли промышленности полагаются на лазеры с ЧПУ для точной и эффективной резки и гравировки различных материалов. Эта технология сочетает в себе мощь лазерного луча и универсальность станка с ЧПУ, позволяя с легкостью выполнять сложные гравировки и вырезы. Наиболее эффективный тип лазеров с ЧПУ основан на технологии синего лазера. Понимание того, как работает эта технология и каковы сферы ее применения, может дать представление о ее широком использовании в различных отраслях промышленности.

Определение лазера с ЧПУ

Лазер с ЧПУ - это инструмент, использующий мощную лазерную головку или лазерный модуль для точной резки, гравировки, травления или маркировки материалов. Чаще всего под фразой "лазер с ЧПУ" подразумевается комплект для модернизации синего лазера, установленный на станок с ЧПУ, такой как, например, Shapeoko Pro или X-Carve Pro. Лазеры с ЧПУ обычно используются в производстве, прототипировании и художественных приложениях, но также могут применяться в науке и исследованиях. В производстве, прототипировании и художественном творчестве лазерный луч используется для резки, травления, гравировки и маркировки. В науке и исследованиях лазер может быть установлен на высокоточном станке с ЧПУ, чтобы переместить его в определенное место над образцом или объектом, а затем использовать лазерный луч для оптической накачки, индуцирования флуоресценции или в качестве оптического пинцета. Однако большинство применений лазеров с ЧПУ лежит в сфере производства.

В производстве существуют различные типы лазеров, используемых на станках с ЧПУ. Исторически CO2-лазеры с ЧПУ были разработаны очень давно, и поэтому сейчас они доступны во множестве оптических мощностей лазеров. Однако в настоящее время CO2-лазеры с ЧПУ являются устаревшей технологией по нескольким причинам. Прежде всего, любой CO2-лазер с ЧПУ тратит 95-96 % подводимой электроэнергии, а также, как правило, имеет несколько худшее поглощение, чем синий лазер, на большинстве обрабатываемых материалов. Помимо этого очевидного недостатка, CO2-лазеры с ЧПУ также требуют обременительной и частой калибровки, а также гораздо тяжелее и больше по размеру, что затрудняет их перемещение при необходимости. Фактически, если исходить только из пространственных соображений, то на том же пространстве, что и один CO2-лазер с ЧПУ, можно разместить около 100 синих лазерных головок.

В наши дни гораздо эффективнее использовать синий лазер с ЧПУ, а не CO2 или волоконный лазер. Синие лазеры с ЧПУ предлагаются в двух вариантах: в виде синего гальволазера с ЧПУ или станка с ЧПУ, оснащенного комплектом для модернизации лазера. Синяя лазерная головка, установленная на станке с ЧПУ, отлично работает как для резки, так и для гравировки, и особенно эффективна в роли лазерного резака с ЧПУ. В отличие от них, синие гальволазеры с ЧПУ содержат более крупный модуль синего лазера и перемещают лазерный луч с помощью специальных гальвозеркал, что позволяет выполнять молниеносную гравировку на ЧПУ (например, 79 дюймов в секунду или 2 м/с), хотя они также могут использоваться для резки очень тонких материалов. По сути, синий гальволазер - это очень эффективный лазерный гравер с ЧПУ.

Синяя лазерная головка относится к лазерному модулю, который излучает сфокусированный лазерный луч синего цвета. Синие лазеры известны своей высокой энергетической эффективностью, высоким поглощением на большинстве материалов, а также способностью к точной резке и гравировке, что делает их идеальными для большинства применений. Лазерный луч карбонизирует, испаряет или плавит материал, создавая точные разрезы или детальные гравировки в соответствии с заданным дизайном.

Opt Lasers является ведущим производителем синих лазерных головок для станков с ЧПУ, а также синих гальволазеров. Мы известны своими высококачественными лазерными модулями, которые обеспечивают превосходную производительность и надежность, работая в 20-200 раз дольше, чем другие синие лазеры на рынке. ЧПУ, оснащенный синей лазерной головкой, может выполнять лазерную резку и гравировку различных материалов, включая дерево, кожу, ткани, углеродное волокно, акрил и другие пластики, а также бумагу. Он также может наносить лазерную гравировку или маркировку на некоторые металлы, такие как нержавеющая сталь, углеродистая сталь, вольфрам, титан и анодированный алюминий (но не голый алюминий).

Например, кнопки, представленные ниже, ведут в специальные категории станков с ЧПУ (для ряда популярных станков с ЧПУ), где перечислены специальные лазерные комплекты для этих станков с ЧПУ. Установка лазерного комплекта на эти станки превращает их в лазерные станки с ЧПУ, помимо их базовых функций фрезерования с ЧПУ. Если у вас уже есть станок с ЧПУ, но другого производителя, вам следует обратиться к категории "Другие ЧПУ и роботы", где вы можете приобрести универсальный лазерный комплект, который можно встроить практически в любой станок с ЧПУ.

Понимание оборудования с ЧПУ

Основы работы станков с ЧПУ

Сердцем любого станка с ЧПУ является система компьютерного числового управления, которая позволяет точно контролировать движения оборудования. Станки с ЧПУ работают на основе набора инструкций, которые в виде G-кода передаются в контроллер станка с ЧПУ. Контроллер ЧПУ указывает станку, как направить инструмент по правильной траектории, чтобы создать нужный компонент или изделие. Контроллер ЧПУ также отвечает за отправку сигнала модуляции (управления) лазера, который сообщает лазеру, когда стрелять, с какой мощностью и как долго.

Интеграция лазерной технологии в ЧПУ

Что касается оборудования с ЧПУ, то интеграция лазерной технологии произвела революцию в возможностях этих станков. Добавив к оборудованию лазерную головку с ЧПУ, пользователи могут выполнять лазерную резку и гравировку с непревзойденной точностью и скоростью. Точность самого синего лазера может достигать 0,00039 дюйма (0,01 мм). Лазерный станок с ЧПУ подает луч на заданную мощность практически мгновенно, в отличие от шпинделя или концевой фрезы, которым требуется немалое время для его ускорения. Более того, лазерная обработка - это бесконтактный метод. Лазер обрабатывает материал на расстоянии, в отличие от пил и концевых фрез, которые со временем затупляются из-за контактной обработки. В то же время затупление режущего инструмента может быть особенно проблематичным для некоторых процессов, например, для резки кожи с ЧПУ. В дополнение к предыдущим преимуществам использования лазеров на станках с ЧПУ, лазер также может достигать гораздо более высоких скоростей.

Интеграция лазерной технологии в станки с ЧПУ открыла мир возможностей для таких отраслей, как производство, создание прототипов и даже художественное творчество. Возможности лазерной головки с ЧПУ позволяют пользователям работать с такими материалами, как дерево, кожа, акрил, текстиль и даже металлы, с легкостью и точностью, которые ранее были немыслимы.

Наборы для синего лазера от Opt Lasers

Особенности насадок для синего лазера Opt Lasers

Среди впечатляющих характеристик синих лазерных головок Opt Lasers - высокая точность резки и гравировки, более высокое поглощение по сравнению с другими типами лазеров на большинстве материалов, высокая энергоэффективность, а также компактная и легкая конструкция для легкой интеграции в станки с ЧПУ и бесперебойной работы. Отличие Opt Lasers от других компаний, предлагающих синие лазеры, заключается в том, что лазерные головки Opt Lasers изготавливаются из высококачественных компонентов, используют тщательно продуманные конструкции и эффективно служат в среднем в 20-200 раз дольше, чем конкурирующие продукты. Это, в свою очередь, очень выгодно с финансовой точки зрения, так как вы можете использовать одну головку синего лазера Opt Lasers вместо того, чтобы покупать 20-200 модулей синего лазера от разных производителей, которые в сумме стоят гораздо дороже. Высокое качество Opt Lasers также позволяет нашей продукции служить 24 часа в сутки 7 дней в неделю.

Области применения и совместимость

С длиной волны 445 нм синие лазеры идеально подходят для резки и гравировки различных материалов. Большинство материалов, обрабатываемых на станках с ЧПУ, поглощают синий лазер гораздо эффективнее, чем другие типы лазеров. Поэтому обычно полезнее говорить о необычных материалах, а не о тех, для которых синий лазер подходит идеально. Наиболее часто упоминаемый материал, который синие лазеры в настоящее время не могут гравировать, - это голый алюминий (хотя синие лазеры могут гравировать анодированный алюминий). Пластмассы, с их огромным количеством различных полимерных композиций, также относятся к категории материалов, для которых синий лазер не всегда является лучшим вариантом (хотя часто именно так и бывает). По нашему опыту, синие лазеры наиболее эффективны примерно для 80 % пластиков, о которых нас спрашивали и с которыми мы проводили испытания лазерной резки и гравировки для наших клиентов.

Совместимость синего лазера с различными станками с ЧПУ делает его универсальным инструментом для профессионалов в различных отраслях промышленности, включая кожевенные заводы, деревообрабатывающие фабрики, производителей мебели, текстильные фабрики, производителей ювелирных изделий и вывесок. Области применения синих лазерных головок с ЧПУ обширны и включают гравировку рисунков на ювелирных изделиях, этикеток на фруктах и овощах, этикеток EPAL и GMA на деревянных поддонах, резку и гравировку узоров на дереве или акриле, а также брендирование изделий с помощью логотипов, фотографий или сообщений. Совместимость с популярными станками с ЧПУ делает его ценным дополнением к любому производственному предприятию, офису или мастерской, желающим расширить свои возможности в области резки, травления, гравировки и маркировки.

Обработка материалов с помощью лазеров с ЧПУ

Виды материалов, пригодных для лазерной резки и гравировки

Теперь давайте рассмотрим различные материалы, которые подходят для обработки с помощью лазеров с ЧПУ. От дерева и акрила до кожи и металла - лазеры с ЧПУ могут резать и гравировать широкий спектр материалов, создавая первоклассные гравировки и срезы с равномерными и четко очерченными характеристиками. Технология голубого лазера обеспечивает универсальность обработки материалов, что делает его лучшим выбором для многих отраслей промышленности. Информация о примерах материалов, поддающихся обработке лазером с ЧПУ, приведена в следующей таблице:

Приведенная выше таблица демонстрирует универсальность лазеров с ЧПУ в работе с различными материалами для процессов резки и гравировки.

Преимущества использования синих лазерных головок в обработке материалов

Использование синих лазерных головок в обработке материалов дает множество преимуществ. Точность и аккуратность, обеспечиваемые синими лазерами, позволяют получать чистые срезы и детальные гравировки. Кроме того, высокая плотность энергии синих лазеров позволяет эффективно удалять материал, снижая необходимость во вторичной обработке. Эта технология повышает общую производительность и качество готовой продукции, что делает ее бесценным инструментом для предприятий, стремящихся к точности в своих производственных процессах.

Понимание преимуществ использования синих лазерных головок в обработке материалов поможет предприятиям принимать взвешенные решения при выборе подходящей технологии для своих операций. Благодаря повышенной эффективности, точности и универсальности лазеры с ЧПУ с синими лазерными головками совершают революцию в способах резки и гравировки материалов в различных отраслях промышленности.

Потенциальные будущие приложения и технологии

Области применения лазеров с ЧПУ обширны и продолжают расширяться. Лазеры с ЧПУ способны произвести революцию в различных отраслях - от создания замысловатых дизайнов на ювелирных изделиях до крупномасштабного промышленного производства. Первая в мире 15-ваттная лазерная головка с ЧПУ с тремя лазерными диодами была выпущена в 2021 году компанией Opt Lasers. За ней в начале 2024 года последовал выпуск первого в мире 45-ваттного синего лазера с 8 синими лазерными диодами, который также был осуществлен компанией Opt Lasers. В будущем мы можем ожидать прогресса в автоматизации, увеличения скорости резки и возможности работы с еще более широким спектром материалов.

Будущие разработки в области лазерных технологий с ЧПУ могут также включать в себя достижения в области устойчивого развития и экологичности. Поскольку мир переходит на более экологичные технологии, синие лазеры с ЧПУ - это лучшая технология, позволяющая минимизировать отходы и потребление энергии, что делает их еще более привлекательными для широкого спектра применений.

Обслуживание и безопасность

Правильное обслуживание лазерного станка с ЧПУ

Регулярное техническое обслуживание лазерного станка с ЧПУ имеет решающее значение для обеспечения оптимальной производительности и долговечности оборудования. Важно регулярно очищать фокусирующую линзу, чтобы предотвратить накопление остатков, которые могут повредить покрытие линзы и в конечном итоге повлиять на качество резки и гравировки. Кроме того, использование воздушного компрессора с дополнительным фильтром и маслоотделителем позволяет чистить линзу в 10 раз реже.

Меры безопасности при работе с лазерами с ЧПУ

Во избежание несчастных случаев и травм при работе с лазером с ЧПУ необходимо соблюдать надлежащие меры предосторожности. Операторы должны носить соответствующие средства защиты, такие как защитные очки и перчатки, чтобы защитить глаза от лазера и мусора. Самое главное, чтобы защитные очки для лазера имели как можно более высокий OD для конкретной длины волны лазера. Если OD ваших лазерных защитных очков для длины волны лазера равен 0, это означает, что очки не защищают от конкретного лазера, оставляя вас без защиты, как если бы вы вообще не носили защитные очки. Эффективность лазерных защитных очков возрастает с увеличением OD для соответствующей длины волны лазера. Например, защитные очки для синего лазера, входящие в лазерные комплекты Opt Lasers, имеют рейтинг OD7+ для длин волн синего лазера в диапазоне 440-455 нм, эффективно блокируя более 99,9999 % синего лазерного излучения. Рекомендуется избегать защитных очков для лазерной гравировки, которые имеют рейтинг OD4+ для длин волн 405 нм и 445 нм, так как они пропускают почти 0,01 % лазерного света с длиной волны 445 нм или 405 нм, обеспечивая значительно меньшую защиту.

Также важно обеспечить надлежащую вентиляцию рабочего пространства для рассеивания паров, образующихся в процессе резки и гравировки. Понимание потенциальных опасностей, связанных с работой с лазером с ЧПУ, важно для безопасного использования. Операторы должны быть обучены тому, как правильно обращаться с оборудованием, включая аварийные процедуры в случае неисправности. Соблюдение правил безопасности и рабочих процедур позволит минимизировать риски и обеспечить безопасную рабочую среду.

В заключение

Теперь, понимая, что такое лазер с ЧПУ и как он работает, вы получаете безграничные возможности для точной и эффективной резки и гравировки различных материалов. Эта технология сочетает в себе мощность лазера и точность станка с ЧПУ, предлагая универсальное решение для различных отраслей промышленности - от деревообработки до производства металла. Используя возможности лазера с ЧПУ, производители могут добиться первоклассного дизайна гравировки и эффективной резки на широком спектре материалов, революционизируя способы изготовления, изменения и настройки продукции.

Лазер с ЧПУ - часто задаваемые вопросы