Настройка лазерного станка


Хитрости юстировки лазерного станка

Юстировка лазерного станка – сложный процесс настройки работы агрегата, от которого зависит качество обработки деталей.

Лазерный станок – сложный комплекс, в который входит механическая система, электронная, оптическая.

Четко согласованная работа всех систем – необходимое условие изготовления качественной продукции. При эксплуатации станка элементы узлов подлежат износу, загрязнению, теряются их первичные характеристики. Возвратить нормальные показатели поможет настройка лазерного станка.

Процесс настройки лазерного станка

Настройка оптических узлов называется юстировкой.

Ошибки в настройках зеркал

Оптическая система станка нуждается в своевременном и тщательном уходе, так как дым и образующиеся газы оседают на зеркальную поверхность, и строгая геометрия отражения лучей нарушается. Соответственно, страдает качество обработки.

Признаки неправильной юстировки оптических узлов:

  • кривые линии, выводимые при гравировке, имеют ступенчатый вид;
  • маленькие точки теряют правильную округлую форму и становятся овальными;
  • деформации светового пятна (в диаметре);
  • рассеивание лучевого фокуса;
  • по оси X рез происходит с отклонением.

Эти и другие признаки говорят о необходимости юстировки лазерного станка. Корректировка положения зеркал в большинстве случаев решает проблему.

Правила юстировки станка

Иногда неопытные пользователи пытаются настроить оптическую систему в зависимости от дефекта, поворачивая отдельное зеркало. Это неправильный подход, он способен только усугубить положение. Настройка лазерного станка должна производиться при строгом соблюдении последовательности этапов.

Очередность: начинается настройка с первого оптического узла, затем настраивается второй, последним регулируется третий.

При юстировке первого и второго оптического узла необязательно стремиться к попаданию луча точно в центр. Пусть он отражается с легким смещением на одной из половин зеркала. Затем его легко повернуть, чтобы след падал на другую половину, оставшуюся чистой после эксплуатации.

Лучевой след не должен гулять по зеркальной плоскости при ее перемещении по координате.

Схема юстировки станка

Третий оптический узел, размещенный вблизи тубуса с линзой, требует отражения луча точно по центру для вхождения его в линзу вертикально по отношению к рабочему столу. Отклонение от вертикальной плоскости спровоцирует увеличение длины линий заготовки и приведет к повреждению насадки излучателя из-за попадания луча на ее боковую стенку. Падает мощность лазера, происходит раздвоение.

Необходимо настроить точное горизонтальное положение рабочего стола станка, пользуясь регулировочными опорами. Периодический контроль надо проводить с помощью уровня.

Это правила классической настройки, предложенной производителем и дополненные пользователями. На зеркальную поверхность наклеивается скотч и производится «пристрелка» рабочим лазером. Способ не всегда удобен из-за опасности травмирования невидимым лучом. Мишени горят, дополнительно загрязняя зеркала. Существует более простой и безопасный способ – юстировка лазерного станка с лазерной указкой.

Подготовка к настройке

Метод основан на замене рабочего лазера лазерной указкой. Большие дорогостоящие станки оснащены встроенным красным, но диодным лазером для юстировки. В бюджетных моделях эту роль часто выполняет светодиодный модуль от указки.

Сначала указка разбирается, извлекается полезный элемент – лазерный модуль. Последующие действия:

  1. Необходимо обеспечить питание светодиодного модуля, соединив его проводами с источником электроэнергии (содержится в указке).
  2. На третье зеркало наклеивается скотч, держащая его каретка располагается на максимальном расстоянии от излучателя.
  3. Включается рабочий лазер для получения на мишени отметки. Не требуется попадания отметки в центр скотча, важно присутствие следа от рабочего лазера.
  4. Рабочий лазер выключается, мишень остается на месте. Подождав 10 минут до полного разряда конденсаторов, закрепляется светодиодный модуль в лазерной трубке, в головке излучателя. Фиксация должна обеспечить плотное вхождение без расшатывания. Следует обернуть модуль поролоном или вставить в пластиковую трубку.
  5. По отметке, оставленной на мишени, контролируется точное совпадение луча вспомогательного модуля и рабочего лазера. Красный след от указки должен сходиться с прожженной отметкой.

Траектория красного луча, полученного от указки, хорошо видна. Он полностью безопасен и позволяет результативно вести настройку оптических узлов. По светодиодному лазеру настраивается и фокусирующая линза.

Схема свечения светодиодного лазера

Легче делать это в затемненном помещении, так как небольшая мощность луча не может эффективно преодолеть поглощение линзы.

Этапы юстировки

С полученным вспомогательным лучом настройка ведется обычным способом от первого оптического узла:

  1. Сначала регулируется положение лазерной трубки. Мишень в виде скотча наклеивается на первое зеркало, неподвижное, настраивается положение трубки на попадание луча в центральную часть мишени.
  2. Мишень устанавливается на второе зеркало для регулировки первого. Конечная цель – попадание метки в центр при расположении каретки на оси Y на разных расстояниях от неподвижного узла – минимальном, максимальном. Направление луча настраивается с помощью регулировочных винтов неподвижного зеркала.
  3. Мишень-скотч наклеивается на третье зеркало. Аналогичным образом регулируется положение второго зеркала для попадания следа точно в центр. При этом на оси X третье зеркало выставляется в крайние положения для проверки точности попадания на разных полюсах. Независимо от расстояния след находится там же.
  4. Третий оптический узел наиболее сложен для юстировки. Регулированием его винтов нужно добиться расположения лучевой метки в центре мишени, лежащей на рабочем столе. Расстояние до цели равно фокусному.
  5. Круг мишени по диаметру совпадает с выходным соплом. Чтобы точно совместить контуры мишени и сопла, поверхность рабочего стола поднимается до контакта с соплом. Затем медленно опускается, сохраняя расположение мишени. Теперь надо производить регулировку винтов третьего зеркала.

Этапы юстировки

Такую настройку оптической системы несложно произвести, пользуясь рабочим лазером, но с соблюдением мер предосторожности.

Другой вид настройки станка – в обратном порядке начиная от третьего оптического узла. Затем точность произведенной юстировки контролируется повторным прохождением этапов от первого зеркала.

В результате простого и оригинального способа настройки оптики, особенно лазерного станка точность и качество обработки улучшатся, а мощность лазера возрастет.

Видео по теме: Юстировка лазерного резака

promzn.ru

Типичные затруднения при настройке и юстировке оптической системы лазерного станка с ЧПУ

Трудности при настройке и юстировке оптической системы лазерного станка с ЧПУ.

Михайлов Сергей Владимирович

Большой выбор Лазерных станков, Граверов, Резаков. InfoLaser Более 30 моделей лазерных станков, граверов, резаков. В наличии и на заказ. Низкие цены. Рассрочка платежа. Скидки. Обучение. Сервис. Гарантия. 115008, Россия, Москва, ул. Южнопортовая д. 7, офис 21 +7 (495) 662-73-78 [email protected]

Лазерные станки с ЧПУ отлично справляются с обработкой заготовок из самых разных материалов. Высокая скорость и точность обработки, а также низкая удельная стоимость получения готовых изделий, сделали лазерное оборудование с ЧПУ популярным инструментом в самых разных отраслях производства. Доступная цена лазерно-гравировальных станков, их высокая универсальность, простота эксплуатации и обслуживания делает это оборудование привлекательным в первую очередь для небольших предприятий и частных мастерских.

Высокие показатели качества изделий обусловлены физическими особенностями процесса обработки на лазерном оборудовании. При резке и гравировке материала на поверхность заготовок воздействует тончайшая «игла» высокоэнергетического луча. При этом материал в зоне реза моментально испаряется – результатом чего является полное отсутствие твёрдых отходов (только газообразный остаток). Поскольку толщина лазерной «иглы» составляет доли квадратного миллиметра, шов реза получается исключительной тонкий. Благодаря быстрому воздействию лазера всё тепло тратится на испарение материала – не распространяясь в соседние слои заготовки. Этим обеспечивается отличное качество краёв реза – практически недостижимое для других способов обработки/резки заготовок. Отсутствие отходов и высокая аккуратность краёв шва повышают общее качество и удобство работы с заготовками (отсутствует необходимость финальной доводки изделий).

Для достижения показателей качества, заложенных в конструкцию лазерного станка с ЧПУ, его оптическая и механическая системы должны работать чётко и слаженно. В процессе эксплуатации эти системы требуют периодического обслуживания и ухода. Так механическая система станка нуждается в смазке (реже – регулировке для устранения люфтов). А оптическая система требует более тщательного ухода, ибо дым и газообразный осадок от обработки покрывают отражающую поверхность зеркал и ухудшают/нарушают выверенную геометрию хода лучей (тем самым снижая качество обработки).

Как устроена оптическая система?

Лазерные станки с ЧПУ могут комплектоваться разными источниками излучения – на базе газовых трубок или твердотельных лазеров. Конструкция оптической системы при этом несколько различаются, но принципиальная схема остаётся прежней: лазерный луч от источника излучения проходит через систему зеркал (частью подвижных – для обеспечения перемещения излучателя вдоль маршрута обработки по командам системы ЧПУ). В данной статье рассмотрена оптическая система лазерного станка с ЧПУ на базе газовой трубки.

Активная среда для генерации лазера представляет собой смесь углекислого газа, азота и небольшой порции гелия. При подводе внешнего напряжения в такой смеси инициируется процесс выделения фотонов определённой длины волны, которые усиливаются встроенным оптическим резонатором. В результате с открытого конца лазерной трубки (конструктивно она представляет собой продолговатый стеклянный цилиндр) выходит лазерный луч и сразу же попадает на первое зеркало. Оно отклоняет луч в сторону рабочего поля лазерного станка. Второе (принимающее) зеркало является подвижным – оно обеспечивает неразрывность луча при любом положении головки излучателя относительно продольной координаты Y. Второе зеркало отражает луч в сторону третьего – тоже подвижного, предназначенного для «удержания» луча при любой позиции поперечного движения излучателя (вдоль координаты Х). Таким образом, два подвижных зеркала позволяют излучателю занимать любое положение относительно плоскости рабочего стола. Третье зеркало установлено под углом в 45 град. к горизонтали – оно отражает лазерный луч вниз, внутрь головки излучателя. Сама головка содержит фокусирующую линзу (для создания «пятна» излучения нужной площади) и встроенную систему обдува воздухом (для защиты линзы от копоти и отработавших газов).

В целом, оптическая система станка устроена достаточно просто. Однако для правильного хода лучей необходима настройка взаимного расположения зеркал. В противном случае «игла» лазера на поверхности заготовки будет смещаться, что ухудшит качество и точность обработки изделий.

Типичные ошибки настройки зеркал и их диагностика

Признаком ошибочной настройки (часто говорят «дефектов юстировки») зеркал оптической системы лазерного станка с ЧПУ являются нарушения качества обработки. К примеру, «ступенчатый» вид кривых линий при гравировке, «овальность» небольших точек (вместо круглой формы), наклонный (неровный) профиль реза по оси Х, искажения исходных размеров (диаметра) светового пятна, нарушений фокусировки луча и т.п.

Большинство этих (и других подобных) проблем решаются правильной настройкой зеркал. Многие новички пугаются этой процедуры и пытаются найти «оптимальное решение» (чтобы точно знать, какое зеркало и как повернуть при тех или иных дефектах обработки). Однако такой метод довольно часто приводит к ухудшению ситуации, а не её решению. Для гарантированного устранения дефектов обработки рекомендуется всегда следовать «каноническому» алгоритму юстировки. А именно – настраивать зеркала, начиная с первого (от лазерной трубки), а затем по очереди второе и третье. При этом не обязательно добиваться попадания луча строго в центр зеркал (наоборот, опытные пользователи лазерных станков с ЧПУ советуют «пристреливать» луч в одну половину зеркала – а спустя некоторое время эксплуатации зеркало можно перевернуть «чистой» стороной под луч). Главное чтобы луч не уходил с отражающей плоскости зеркала. И не «ползал» по ней при любом перемещении зеркала вдоль рабочей координаты!

При настройке последнего зеркала (третьего, расположенного непосредственно на головке излучателя) необходимо добиться строго вертикального отражения лазерного луча. Чтобы в фокусирующую линзу он «входил» только по центру! Иначе неперпендикулярность луча рабочему столу ведёт не только к «вытягиванию» всех линий на заготовке, но и «биению» лазера в боковую стенку конической насадки излучателя – с риском её расплавления.

Следует отметить, что юстировка оптической системы предназначена для получения определённой геометрии хода лазерных лучей относительно заготовки. Однако сама заготовка располагается на рабочем столе. Значит, форма его плоскости и параллельность физическому горизонту также существенно влияют на качество обработки. Поэтому перед первым запуском лазерного станка его следует выставлять строго по уровню, регулируя подвижные опоры. А также периодически контролировать положение рабочей плоскости (также с помощью уровня) – особенно когда стол оснащён механизмом автоподёъма.

infolaser.ru

Как настраивать зеркала оптической системы лазерного станка с ЧПУ

До недавнего времени контактная механическая обработка являлась одним из самых распространённых способов получения изделий. Однако с внедрением лазерных технологий и появлением лёгких в управлении и относительно дешёвых моделей лазерных станков с ЧПУ, возникла реальная альтернатива механическому резанию. Ведь бесконтактная обработка заготовок лазером обеспечивает высокое качество реза, отсутствие отходов, быстроту процесса, а также возможность работы с непрочными материалами, такими как бумага, ткань, кожа (в то время как их механическая станочная обработка крайне затруднительна).

Лазерный станок с ЧПУ представляет собой сложное оборудование, содержащее механические, оптические и электронные системы. Для получения высокого качества обработки заготовок, все системы станка должны работать чётко и слаженно. При этом в процессе эксплуатации ряд узлов теряет свои изначальные характеристики (вследствие износа или постепенного загрязнения). Чтобы вернуть показатели станка к первоначальной норме, необходима профилактическая настройка. В частности, настройке (распространённое название – юстировке) подлежит оптическая система лазерного станка.

Устройство оптической системы

Для генерации излучения лазерные станки с ЧПУ снабжены специальным агрегатом – трубкой с запаянной внутри газовой средой. Большинство «бюджетных» моделей лазерных станков с ЧПУ оснащены т.н. газовым лазером. То есть источником излучения в них служит активная среда из смеси газов (углекислого, азота и гелия). Под действием высокого напряжения газовая смесь генерирует монохромный лазер, который излучается с одного «рабочего» конца трубки.

Поскольку лазерная трубка имеет длину от 0,8 до 1,8 метров (в зависимости от номинальной мощности – чем мощнее трубка, тем большие габариты она имеет), то её устанавливают горизонтально в задней части лазерного станка (позади рабочего отсека для размещения заготовок). Таким образом, чтобы луч лазера падал на обрабатываемую поверхность заготовки, его следует «повернуть» и «подвести» к нужной точке. А поскольку станок не просто «освещает» заготовку, а ведёт головку излучателя вдоль траектории обработки (согласно файлу управляющей программы), то луч-«инструмент» также должен иметь возможность перемещаться – без разрыва потока мощности.

Для этого используется система зеркал. Первое (неподвижное) зеркало установлено сразу перед излучающим торцом лазерной трубки. Оно отклоняет луч вбок – «вглубь» рабочего отсека. «Ловит» луч второе зеркало – подвижное (перемещающееся вдоль координаты Y). Оно поворачивает луч ещё на 90 град. и посылает его на третье зеркало – перемещающееся вдоль координаты X. Таким образом, движение двух зеркал позволяет «покрыть» всю горизонтальную плоскость X-Y и подвести лазерный луч без разрыва в любую точку рабочего стола (и, соответственно, поверхности заготовки).

Далее, третье зеркало (совмещённое по оси с головкой излучателя) отклоняет лазер вниз, давая возможность излучателю перемещаться в вертикальной плоскости – вдоль координаты Z. Наконец головка излучателя «ловит» луч фокусирующей линзой, которая формирует на поверхности заготовки точку, необходимого для обработки размера (порядка 0,1-0,3 мм в диаметре).

Геометрически, ход лазерного луча оказывается совсем несложным. Но для получения требуемой точности обработки (которая даже для «бюджетных» моделей лазерных станков составляет впечатляющую величину 0,01 мм!) необходимо чтобы отклонение луча при всех его отражениях/преломлениях «на пути» к фокусирующей линзе было минимальным (на глаз – вовсе отсутствующим). Добиться этого без тонкой подстройки положения зеркал не представляется возможным.

Юстировка зеркал лазерного станка

Методика настройки зеркал чётко прописана в инструкции к каждому лазерному станку с ЧПУ. Проблема может быть в том, что для самых популярных моделей станков, произведённых в Китае, инструкция также может быть на китайском языке. А желание покупателей сэкономить выливается в нежелание производителя закладывать в цену оборудования стоимость перевода…

В любом случае, для тонкой подстройки лазерной системы станка можно воспользоваться приведённым ниже алгоритмом.

1) Для визуализации «маркеров» от попадания лазера следует использовать тонкую акриловую полоску (размерами 10х40 мм, толщиной 2 мм), приклеиваемую к зеркалу двусторонним скотчем.2) Убедиться что на выходе из торца лазерной трубки луч бьёт в первое зеркало не по самому краю.3) Вращением микровинтов подстройки первого зеркала добиться чтобы луч попадал в центр выходного отверстия («на пути» ко второму зеркалу).4) Подстройкой второго зеркала добиться, чтобы луч «не уходил» с него при движении каретки на всём расстоянии вдоль координаты Y.5) Подстройкой третьего зеркала добиться, чтобы луч «не терялся» при движении на всю глубину вдоль координаты Х.6) Подстройкой четвёртого зеркала нужно добиться, чтобы луч не смещался при любом вертикальном перемещении излучателя (движении вдоль координаты Z).7) Следует настраивать систему так, чтобы лазерный луч на всём «маршруте» оставался по центру воображаемой «трубы», равной диаметру зеркала.Регулировать следует именно рабочий лазерный луч. Если станок оснащён красным лучом подсветки (позиционирования головки излучателя), ориентировать по нему следует лишь косвенно.По окончании юстировки следует убедиться, что лазер не касается/не отражается от выходного конуса головки излучателя.

Следует помнить, что излучение СО2-лазеров может оставлять ожоги на коже и опасно для глаз!

Любую настройку лазерной системы необходимо проводить с использованием средств индивидуальной защиты!

infolaser.ru


Смотрите также

  • Ремонт станка токарного
  • Виды резцов для токарного станка
  • Станок для вышивания бисером
  • Станок токарный для дома
  • Как работать на токарном станке по металлу
  • Станок для резки листового металла
  • Станки для бритья мужские т образные
  • Станок вертикально сверлильный 2н150
  • Станки токарно фрезерные с чпу
  • Станок для заточки резцов
  • Как сделать станок для бисероплетения