Устранение причин нарушения геометрии узора при гравировке

Лазерно-гравировальные станки с ЧПУ очень удобны для высокоточной обработки заготовок из самых разных материалов. Благодаря своей компактности, низкой стоимости, лёгкости управления и обслуживания, лазерные станки очень быстро завоевали популярность во многих сферах производства. И даже «вторглись» на предприятия, где ещё совсем недавно трудно было представить использование станочного оборудования (тем более высокотехнологичного с программным управлением!).

Гравировка с помощью лазерного оборудования очень широко распространена — и привлекательна за счёт низкой удельной стоимости (по сравнению с другими способами обработки, к примеру, фрезеровкой) и полному отсутствию твёрдых отходов. Благодаря этому исключается необходимость финальной «доводки» заготовки — ведь мелкий рельеф очень трудно очистить от стружки и пыли (как при той же фрезерной гравировке). А при обработке на лазерном станке с ЧПУ готовое изделие остаётся лишь «освежить» мягкой тканью (от незначительных следов копоти). Это значительно упрощает процесс производства и повышает качество готовой продукции.

Ещё одним существенным плюсом лазерных станков с ЧПУ является простота их программирования. В качестве задания на гравировку может использоваться любое изображение (как векторный эскиз, так и растровые рисунки) — лишь чуть-чуть доработанное в специальной программе управления станком. Таким образом, занятие производством вполне под силу дизайнерам и другим «непрофильным» (не имеющим технического образования) специалистам.

Однако для обеспечения высокого качества обработки различных типов заготовок (при разных режимах и условиях производства), необходимо иметь представления о некоторых тонкостях настройки лазерных станков с ЧПУ. И вероятных причинах нарушения его работы.

Дефекты изображения при гравировке

Конструкция лазерного станка рассчитана на получение высокоточных изображений. Даже при гравировке детализированных узоров, простейший настольный лазерный гравер обеспечивает такую чёткость узора, что невооружённым глазом различимы символы размером до 1 мм2. Для достижения таких показателей станок имеет оптическую систему с высокой разрешающей способностью и прецизионную механическую часть, обеспечивающую точнейшее позиционирование лазерной головки над обрабатываемой заготовкой. В большинстве случаев причиной ухудшения качества гравировки является нарушение функционирования именно этих систем.

Способность лазерного станка с ЧПУ правильно гравировать изображения тестируется путём «прожига» пробных заготовок. При этом в качестве «программной матрицы» загружают мелкие изображения простейших геометрических фигур (кругов, квадратов и пр.). В случае если лазер «спотыкается» на этих элементах (выполняет ступенчатые линии, искажает фигуры, «рисует» овалы вместо кругов и т. п.), характер дефектов может подсказать причину нарушения функционирования станка.

Способы устранения дефектов

Прежде чем вмешиваться в конструкцию станка (или производить «глубокие» настройки) необходимо попытаться изменить режимы обработки. Очень часто ошибки выбора скорости/мощности резки или гравировки приводят к ухудшению качества готового результата. Но если при изменении мощности/скорости (на той же программе гравировки) качество обработки восстанавливается, то причиной нарушений являются особенности материала заготовки, а не дефекты оборудования.

Если же дефекты изображения не исчезают при варьировании параметров обработки, их причиной может быть либо неверные «глубокие настройки» станка, либо физические дефекты систем (механической и оптической).

Под «глубокими настройками» понимаются значения скорости/ускорения движения головки излучателя, величины угловых поправок и прочие программные средства настройки обработки (их перечень/названия могут меняться в зависимости от используемого «софта» для управления лазерным станком).

В частности, для устранения вышеописанных «геометрических искажений» нужно попытаться уменьшить ускорение/скорость движения портала по осям X и Y. Особенно если характер искажений узора на пробной заготовке явно носит «диагональный оттенок» (признак несоответствия параметров хода каретки по отдельным координатным осям).

Однако работать с низкой скоростью перемещения излучателя — намеренно обрекать себя на низкий темп выпуска изделий (а, следовательно, потерю прибыли). Поэтому, если в процессе настройки выясняется, что уменьшение скорости/ускорения движения портала решает проблему падения качества гравировки, следующий этап исправления — регулировка механической и оптической части лазерного станка с ЧПУ.

Диагностика и профилактика подсистем станка

Задачей механической системы лазерного станка с ЧПУ — обеспечить быстрый и точный подвод головки излучателя к любой точке над рабочим столом. Для этого направляющие рельсы портала должны обеспечивать минимальное трение скольжения, приводные ремни не иметь прогибов и слабины, а исполнительные электродвигатели — люфтов.

Как правило, минимизация трения достигается очисткой и смазкой направляющих (реже — их выравниванием и корректировкой геометрии). Возможный прогиб ремней следует устранять их подтяжкой. Однако чрезмерное натяжение опять-таки вызывает повышенное трение — здесь главное не переусердствовать с усилием! Для повышения динамики перемещения лазерной головки можно поднять крутящий момент на приводных электродвигателях (но только в том случае, если вышеописанные проблемы — трения и люфты — полностью решены).

Другой распространённой причиной дефектов гравируемого изображения — нарушение юстировки (т. е. настройки геометрического хода лучей) оптической системы лазерного станка.

Проводить юстировку также следует при полной исправности механической системы. В противном случае «расхлябанность» механики не позволит добиться положительного эффекта.

Как правило, процедура юстировки подробно описана в руководстве по эксплуатации лазерного станка. Если же такого описания нет, то его можно легко найти в сети.

Следует только отметить, что в любых случаях юстировку нужно проводить «от и до» (последовательно, шаг за шагом, как указано в руководстве). А не пытаться какими-то «шевелениями» отдельных зеркал устранять якобы «характерные» дефекты изображения. Помимо исправной механики, перед проведением юстировки нужно убедиться в правильности положения лазерного станка с ЧПУ (при необходимости — выставить его строго по уровню).