Доводка изделий после обработки на лазерном станке с ЧПУ

Обработка изделий на лазерных станках с ЧПУ является достойной альтернативой «классической» механической обработки. В отличие от точения или фрезерования, обработка тонким лазерным лучом высокой энергии обладает несомненными преимуществами, среди которых:

• тонкость и аккуратность шва реза;
• возможность работы с широким спектром материалов (включая непрочные ткани, бумагу или вязкую резину);
• высокая экономичность обработки (как по «прямым» затратам электричества, так и по меньшим издержкам на содержание оборудования);
• отсутствие шума, вибраций и отходов (твёрдой стружки, пыли);
• экономный расход материалов заготовок;
• простота эксплуатации и управления лазерными станками с ЧПУ;
• возможность открыть производство с малыми затратами на оборудование.

Несмотря на указанные преимущества, работа на лазерном станке с ЧПУ (как и любое материальное производство), требует знаний, аккуратности и ответственного подхода. Только при соблюдении верной последовательности действий можно получить желаемый результат в виде качественной продукции. Для этого нужно иметь хотя бы общие представления о технологии обработки лазером.

Принцип лазерной обработки

Физический принцип обработки лазером заключается в воздействии луча высокой энергии, сфокусированной в малом объёме (буквально в «точке» светового пятна) на поверхности обрабатываемой заготовки. Под действием высокой температуры материал заготовки испаряется — вплоть до сквозного прожигания. Варьируя мощность и продолжительность излучения можно «погружать» лазер в материал заготовки на нужную глубину (подобно фрезе при механическом резании), а перемещением лазерного излучателя относительно заготовки реализовывать необходимую траекторию обработки.

Реализация этого принципа осуществляется при помощи лазерных станков с ЧПУ. Устройство лазерного станка сравнительно простое. Основой конструкции является монолитный несущий корпус из качественной стали, имеющий достаточную жёсткость для обеспечения устойчивости станка и поглощения вибраций, возникающих при работе. Корпус имеет ряд отсеков, самый большой из которых (т. н. рабочая область) снабжён столом для размещения обрабатываемых заготовок. С тыльной стороны корпуса расположен отсек (примыкающий к рабочей области) для установки лазерной трубки. Лазерная трубка заключает в себе активную среду, которая генерирует лазерное излучение при подаче на трубку электрического напряжения. Трубка также имеет собственную систему охлаждения (как правило, жидкостную, с принудительной циркуляцией воды).

Генерируемый трубкой лазерный луч через систему призм попадает на зеркало головки излучателя, которое отклоняет луч вниз на рабочий стол — непосредственно на обрабатываемую заготовку. Фокусирующая линза головки излучателя «собирает» луч в узкую точку на поверхности заготовки. Лазерный излучатель установлен на инструментальном портале, способном передвигаться в нескольких независимых плоскостях. Движение портала обеспечивают подшипники, а привод осуществляется с помощью ременной передачи от исполнительных элементов — шаговых электродвигателей.

Управляющие импульсы на электродвигатели поступают от контроллера системы ЧПУ, а их продолжительность и последовательность определяется заложенной в память ЧПУ программой обработки. Таким образом, станок «воплощает» в материале программный эскиз, реализуя виртуальную графическую модель в виде готового изделия. Благодаря тому, что лазерный излучатель способен двигаться по сложной траектории, имеется возможность обработки заготовок по сложной программе, в том числе для получения рельефных 3D-изделий. Именно это качество, в сочетании с высокой скоростью и точностью обработки, позволяет использовать лазерные станки с ЧПУ для производства самых разных изделий.

Финишная «доводка» готовых изделий

В отличие от контактной механической обработки, при лазерной резке или гравировке весь «лишний» материал под действием высокой температуры переходит в газообразное состояние и отводится штатной вытяжной системой станка. Иных отходов (например, стружки или пыли) не образуется вовсе — это является одним из главных преимуществ лазерной обработки.

Однако в зависимости от типа обрабатываемых изделий, после «лазерного контакта» на поверхности могут оставаться нагар или копоть (например, на резиновых матрицах при изготовлении печатей и штампов). Обычно доля такого «брака» очень невелика — буквально следы по краям изделия. Но общий вид всё-таки страдает. Как правило, частицы сажи могут быть удалены (к примеру, с резиновой матрицы весь нагар легко снимается зубной щёткой под струёй воды). А стереть копоть с узора гравировки, не добавив при этом свежие царапины, может быть затруднительно (особенно при гравировке тонкого двуслойного пластика).

Бороться за чистоту готовых изделий можно двумя способами: «предварительным» и «окончательным». «Предварительный» способ заключается в устранении возможности образования нагара и копоти ещё до их появления. Иными словами, необходимо изменить условия обработки — например, уменьшить интенсивность обдува заготовки штатной вытяжной системой станка. При сильном обдуве копоть может не вытягиваться, а вновь «прилипать» к заготовке. Следовательно, уменьшение обдува позволит устранить этот негативный эффект.

Второй способ, «окончательный», заключается в применении мероприятий для лёгкого удаления копоти уже после обработки изделия. Так при гравировке поверхность изделия можно протереть ветошью с машинным маслом (турбинным или аналогичной «прозрачности»). В этом случае масло является своеобразной «ловушкой» для гари. А после окончания гравировки оно легко смывается тёплой водой (с пеной любого моющего средства) — вместе с ним исчезает и копоть. Такой способ хорошо применять при гравировке тонких двухслойных пластиков чёрно-золотистых или серебристых оттенков.

Третий способ — это предварительное обезжиривание гравируемой поверхности с помощью специальных составов. Например, жидкости для очистки типографских плёнок. После гравировки промывка изделия тёплой водой (с губкой и жидкость для мытья посуды) гарантированно удалит все загрязнения. Главное не тереть с нажимом и применять круговые движения по нагару — во избежание появления царапин на готовом узоре гравировки.