Koncept laserové technologie lze vysledovat až do počátku 60. let 20. století, kdy byl vyvinut první laser. Řezání laserem bylo zpočátku používáno ve vědeckém výzkumu, poté se rychle rozvinulo a v 70. letech 20. století bylo aplikováno v průmyslové oblasti. Řezání laserem je typ CNC řezacího procesu a je preferovaným procesem pro rychlé prototypování , obrábění a dokončovací výrobní projekty a je široce používáno v různých průmyslových odvětvích.
Úvod do řezání laserem
Řezání laserem je přesný a účinný proces, který využívá k řezání materiálů vysoce výkonný laserový paprsek. Technologie využívá zaostřený paprsek k roztavení, spalování nebo odpařování materiálu, což vede k čistým a přesným řezům.
Proces řezání laserem
Jak funguje řezání laserem
Laserové řezání funguje tak, že se vysoce výkonný laserový paprsek nasměruje na povrch materiálu, kde se buď roztaví, spálí nebo odpaří zacílenou oblast a vytvoří řez. Laserový paprsek je typicky zaostřen přes čočku nebo směrován zrcadly, aby se dosáhlo požadované přesnosti a intenzity. Tento proces je řízen počítačem, který zajišťuje přesnost a konzistenci, díky čemuž je ideální pro složité a detailní návrhy.
Klíčové součásti laserového řezacího systému
Laserový řezací systém se skládá z několika důležitých součástí:
- Laserový generátor: Vytváří laserový paprsek.
- Řezací hlava: Zaostří a nasměruje laserový paprsek na materiál.
- CNC ovladač: Ovládá pohyb řezací hlavy a materiálu.
- Asistenční plynový systém: Využívá plyny jako kyslík, dusík nebo vzduch k odfouknutí roztaveného materiálu a zlepšení kvality řezu.
- Chladící systém: Zabraňuje přehřátí laseru a dalších součástí.
Proces řezání laserem krok za krokem
- Příprava návrhu: Vytvoří se soubor CAD (Computer-Aided Design), který specifikuje návrh, který má být vyříznut.
- Umístění materiálu: Řezaný materiál se položí na řezací lože.
- Laserové zarovnání: Laser je kalibrován a vyrovnán, aby byla zajištěna přesnost.
- Provedení řezání: Řídicí jednotka CNC vede laserovou hlavu tak, aby sledovala cestu návrhu a prořezávala materiál.
- Kontrola kvality: Hotový výrobek je kontrolován na přesnost a kvalitu.
Typy laserového řezání
Typ laserové řezačky | Mechanismus a vlastnosti | Běžná použití a výhody |
CO2 laserové řezačky | – Funguje pomocí směsi plynů (CO2, dusík, helium) vybuzené elektrickým výbojem. – Vytváří vysoce intenzivní infračervený světelný paprsek. - Vhodné pro řezání, gravírování a vyvrtávání. | - Ideální pro nekovové materiály, jako je dřevo, akryl, sklo a plasty. - Schopnost vysoké přesnosti a hladkých hran. – Cenově výhodné pro materiály střední tloušťky. |
Vláknové laserové řezačky | – Využívá pevnolátkový laser, kde aktivním ziskovým médiem je optické vlákno dopované prvky vzácných zemin. – Generuje vysoce výkonný laserový paprsek s vynikající kvalitou paprsku. – Známý pro vysokou účinnost a bezúdržbový provoz. | – Nejlepší pro řezání kovů, včetně oceli, hliníku a mosazi. – Vyšší řezné rychlosti a nižší provozní náklady ve srovnání s CO2 lasery. - Schopný řezat tenké a reflexní materiály s vysokou přesností. |
Materiály vhodné pro řezání laserem
Kovové materiály
Laserové řezání je vysoce účinné pro různé kovové materiály, včetně oceli, hliníku a mědi. Tyto kovy jsou široce používány v průmyslu díky své pevnosti a odolnosti.
-Druhy kovů
- Ocel: Běžně se používá ve stavebnictví, automobilovém průmyslu a strojírenství.
- Hliník: Preferovaný pro lehké a korozivzdorné aplikace.
- Měď: Vynikající pro elektrické součástky díky své vodivosti.
-Aplikace a výhody
Ocel: Ideální pro konstrukční součásti, rámy a kryty.
Hliník: Používá se v letectví, automobilovém průmyslu a spotřební elektronice.
Měď: Nezbytná pro elektrické vedení a výměníky tepla.
Řezání laserem zajišťuje vysokou přesnost a minimální odpad, zvyšuje produktivitu a efektivitu nákladů.
Nekovové materiály
Laserové řezání je také vhodné pro různé nekovové materiály, jako jsou plasty, dřevo a akryl.
-Druhy nekovů
- Plasty: Zahrnuje materiály jako PVC, ABS a polykarbonát.
- Dřevo: Typy zahrnují překližku, MDF a přírodní dřevo.
- Akryl: Často se používá pro značení a vitríny.
-Aplikace a výhody
Plasty: Používají se v obalech, interiérech automobilů a spotřebním zboží.
Dřevo: Ideální pro nábytek, dekorativní předměty a architektonické modely.
Akryl: Preferovaný pro průhledná, odolná a estetická řešení pro vystavení.
Laserové řezání nekovů nabízí čisté hrany a složité vzory, takže je ideální pro detailní a kreativní projekty.
Aplikace laserového řezání
- Výroba nápisů
Laserové řezání bylo vždy preferovaným procesem pro loga z nerezové oceli na billboardech. Laserové řezání může způsobit, že loga billboardů budou řezána čistěji a hladce, čímž se zvýší vizuální přitažlivost nápisu.
- Zpracování plechu
Řezání laserem je zásadním krokem při zpracování plechu. Přesné řezání usnadňuje následné procesy, jako je ohýbání, broušení a svařování. Přesné řezání laserem zajišťuje, že kovové díly dokonale lícují, což snižuje potřebu dalších úprav a zlepšuje celkovou efektivitu.
- Výroba skříní a skříní
Dokáže vyrábět složité tvary a designy, které jsou často vyžadovány pro zakázkové skříně a skříně. Schopnost řezat materiály jako ocel a hliník s vysokou přesností zajišťuje, že konečný produkt splňuje přísné normy kvality. Řezání laserem také urychluje výrobní proces, zkracuje dodací lhůty a zvyšuje produktivitu.
Výhody řezání laserem
1. Vysoká přesnost. Laserové řezání může vytvářet vysoce přesné řezy s minimálními tolerancemi, což zajišťuje konzistentní výsledky i u složitých návrhů.
2. Snížení plýtvání materiálem a zlepšení kvality konečného produktu.
3. Všestranný, schopný řezat širokou škálu materiálů, včetně kovu, plastu a dřeva.
4. Může zkrátit dobu výroby ve srovnání s tradičními metodami řezání.
5. Zvyšte produktivitu a ušetřete obchodní náklady.
Omezení řezání laserem
1. Náklady na počáteční nastavení mohou být vysoké, což představuje významnou investici pro malé podniky
2. Proces vyžaduje velkou spotřebu energie, což může vést k vyšším provozním nákladům. Některé materiály, zejména ty s vysokou odrazivostí nebo nízkými body tání, mohou být obtížně řezatelné laserem a mohou vyžadovat jiné metody.
Hlavní nevýhodou řezání laserem je vysoká spotřeba energie. Účinnost průmyslových laserů se pohybuje od 5 % do 45 %. Řezací výkon laserem (tzv. tepelný příkon) požadovaný pro konkrétní zakázku závisí na typu materiálu, tloušťce, použitém procesu (reaktivní/inertní) a požadované řezné rychlosti.
Tepelný příkon CO2 laserového řezacího stroje při různé tloušťce a různých materiálech (W) | |||||
Materiál | Tloušťka materiálu | ||||
Nerezová ocel | 0.51mm | 1.0mm | 2.0mm | 3.2mm | 6.4mm |
Hliník | 1000 | 1000 | 1000 | 1500 | 2500 |
Měkká ocel | - | 400 | - | 500 | - |
Titan | 250 | 210 | 210 | - | - |
Splint | - | - | - | - | 650 |
Bor/Epoxid | - | - | - | 3000 | - |
3. Existují bezpečnostní problémy, protože řezání laserem zahrnuje vysoké teploty a silné světlo a je třeba přijmout vhodná bezpečnostní opatření na ochranu pracovníků. CNC laserové řezání je o něco bezpečnější.
Faktory ovlivňující přesnost řezání CNC laserového řezání
1. Velikost laserové kondenzace z laserového generátoru
Pokud je bod po koncentraci laseru velmi malý, přesnost řezání je velmi vysoká. Pokud je paprsek vyzařovaný laserem kuželový, za této podmínky platí, že čím tlustší je obrobek, tím nižší bude přesnost, takže tím větší bude štěrbina.
2. Přesnost pracovního stolu
Stabilní a přesně kalibrovaný pracovní stůl zajišťuje, že materiál zůstane ve správné poloze po celou dobu řezání. Jakékoli nesprávné vyrovnání nebo nestabilita může způsobit pohyb materiálu, což má za následek nepřesné řezy. Vysoce přesné CNC stroje často obsahují pokročilé konstrukce pracovních stolů, které minimalizují vibrace a zachovávají přesné polohování, čímž zvyšují celkovou přesnost řezání.
3. Kuželový tvar laserového paprsku
Kónický tvar laserového paprsku může ovlivnit přesnost řezu. Jak laserový paprsek putuje od generátoru k materiálu, může se mírně rozcházet a vytvářet kuželovitý tvar. Tato odchylka může způsobit změny v šířce řezu, zejména u silnějších materiálů. Ke zmírnění tohoto efektu se používají vysoce kvalitní lasery a zaostřovací čočky, které udržují paralelnější paprsek. Navíc úprava ohniskové vzdálenosti a použití technik tvarování paprsku může pomoci dosáhnout rovnoměrnějšího řezu.
Laserové řezání vs. laserové frézování
Řezání laserem a frézování laserem jsou pokročilé výrobní procesy, které využívají laserovou technologii, ale slouží různým účelům a fungují odlišně:
- Účel:
- Řezání laserem: Používá se především pro řezání materiálů, vytváření čistých a přesných řezů. Je ideální pro vytváření tvarů, vzorů a obrysů v materiálech, jako jsou kovy, plasty a dřevo.
- Laserové frézování: Používá se k odstraňování materiálu vrstvu po vrstvě z povrchu pro dosažení specifického tvaru nebo hloubky, podobně jako u tradičního frézování. Je vhodný pro vytváření detailních 3D struktur a složitých povrchových textur.
- Proces:
- Řezání laserem: Laserový paprsek prořízne celý materiál a rozdělí jej na části. Obvykle se používá pro ploché listy materiálu.
- Laserové frézování: Laser odstraňuje materiál ablací, postupně eroduje povrch a vytváří dutiny, kanály nebo složité 3D tvary.
- Aplikace:
- Řezání laserem: Běžně se používá ve výrobě pro úkoly, jako je řezání plechů, výroba nápisů a vytváření součástí s jemnými detaily.
- Laserové frézování: Často se používá při vytváření forem, zápustek a detailních rytin, stejně jako v průmyslových odvětvích vyžadujících vysoce přesné povrchové úpravy.
Závěr
Řezání laserem je vysoce přesná a vysoce přesná technologie zpracování, která hraje důležitou roli v rychlém prototypování. EAISIAHOME je jedním z nejvýkonnějších výrobců CNC obrábění v Číně se zkušenými CNC inženýry a vývojáři produktů, kteří vám mohou pomoci vyřešit technické problémy při výrobě produktů na jednom místě.
