Высокопроизводительная лазерная резка и гравировка оргстекла: технология процесса

Необходимость точной резки полимерных материалов существует в широком ряде крупных и мелкосерийных производств. Традиционные способы обработки, такие как резка и фрезеровка, делают почти невозможным выпуск малогабаритных или сложных деталей. Лазерный метод резки, распространенный в промышленной сфере, является одним из наиболее эффективных путей и подходит для получения поверхностей любой сложности.

Лазерная резка оргстекла – описание процесса

Принцип обработки полимеров лазером заключается в воздействии на материал пучка когерентного излучения, сфокусированного оптической системой. Глубина проникновения луча в оргстекло регулируется мощностью лазера и степенью его фокусировки. Компьютерное управление позволяет создавать сложные узоры за короткое время при минимальном участии оператора

Высокая температура, передаваемая материалу, вызывает его практически мгновенное испарение, а тонкий лазерный луч сводит к минимуму потери в виде пара. Продукты испарения удаляются из зоны резки сжатым воздухом или инертным газом.

Быстро образованные обрезанные края оргстекла имеют эстетичную форму и не требуют дополнительной обработки.

Технология

Технология лазерной резки оргстеклаИзначальная процедура обработки материала заключалась в ручном управлении лазерного блока, который передвигался в плоскости, параллельной обрабатываемой поверхности. Современные технологии позволяют запрограммировать движение лазера и воспроизвести их на любом подобном оборудовании.

Управляющая компьютерная система может изменять мощность луча и глубину его фокусировки. Это необходимо для работы с материалом различной толщины и физико-химических свойств. Помимо обрезки возможна также внешняя обработка поверхности, производимая с целью создания декоративного матового слоя.

Перед резкой лист или фрагмент оргстекла располагается неподвижно в фиксирующем устройстве. В программу вносится задание для работы, содержащее форму, размеры и количество необходимых деталей. Оптимальное расположение вырезаемых фигур определяется автоматически, после чего лазер приводится в работу.

Оборудование для резки

Технология включает в себя использование комплекса механизмов для управления резкой. Все процессы объединены в одном устройстве – лазерном станке. Современные агрегаты обладают высокой степенью автоматизации и позволяют сделать массовой ранее штучную работу.

Лазерный станок

Принципиальная конструкция устройств для резки с программируемым перемещением лазера включает такие компоненты:

  • станина, на которой размещены основные узлы;
  • фиксирующая подложка, служащая для закрепления подлежащего обрезке материала;
  • управляющая штанга (элемент механической подсистемы), на одном конце которой установлен лазер (оптическая подсистема). Перемещение для резки плоских фигур требует двух степеней свободы во время работы (перемещение в одной плоскости). Обработка объемных предметов добавляет к возможностям лазера движение вдоль луча;
  • система электромеханических приводов и компьютер с управляющим ПО.

Технические характеристики

Многообразие существующих производителей и появление новых привели к возникновению обширной гаммы устройств для резки полимеров. Диапазон основных параметров лазерных станков, предназначенных для масштабного применения, следующий:

  • диаметр линзы лазера – 12-25 мм;
  • тип излучателя – работающий на углекислом газе;
  • материал линзы – селенид цинка или арсенид галлия;
  • потребляемая мощность — до 2 кВт;
  • мощность луча – 80-120 Вт. С увеличением мощности излучения повышается максимально возможная толщина обрабатываемого материала;
  • наработка на отказ – от 2000 до 10000 часов;

Как резать оргстекло лазером

Общая технология резки заключается в программируемой передаче задания и резке лазером требуемых фигур. Не все применяющиеся в промышленности станки являются современными, поэтому требуют тщательной настройки.

Процесс резки оргстекла лазером на станке

Процесс резки оргстекла лазером на специальном станке

Качество полученного среза зависит от следующих факторов:

  • Скорость разреза. С повышением толщины оргстекла скорость должна снижаться. Более высокая масса материала, испаряющаяся при резке, напрямую зависит от времени воздействия лазера.
  • Скорость обработки является важной переменной для получения наиболее ровного и эстетичного края. Высокая скорость приводит к появлению полосатого разреза и выемок, а медленная обработка может дать чрезмерно тусклый срез и оплавленные края;
  • Фокусировка лазера. Для оптимального, наиболее качественного разреза следует поддерживать фокусировку на середине толщины материала. Это достигается не только правильной настройкой оптической системы, но и сохранением расстояния от излучателя до поверхности;
  • В более старых моделях лазер расположен неподвижно, а перемещается лишь фрагмент оргстекла. В таких устройствах необходимым является сохранение скорости движения материала и подачи газа для вывода испаренных продуктов.

Преимущество

Среди неоспоримых достоинств использования лазерного станка являются:

  • высокая производительность, которая значительно выше, чем при механической резке;
  • повышение безотходности производства. Увеличение отношения массы полученных деталей к количеству отходов снижает себестоимость продукции;
  • возможность вырезать сложные фигуры, недоступные для дисковой пилы или фрезы, а также получение более аккуратного среза;
  • низкие затраты человеческого труда, которыми обладают более современные агрегаты. Полученная однажды деталь может быть воспроизведена в любое время;
  • отличная прецизионность параметров вырезанных фигур. Их размеры в точности повторяют заданные настройки, что позволяет использовать полученные формы как эталоны в других сферах деятельности.

Рисунок на оргстекле

Еще одним достоинством лазерных устройств является выполнение гравировки. Суть метода заключается в поверхностной фокусировке луча, вследствие чего происходит не резка материала, а его поверхностное оплавление. Важную роль играет возможность динамически уменьшать мощность лазера, снижающая степень температурного воздействия на материал. Также рисунок на оргстекле можно выполнить при помощи гравировки на специальном станке.

Специфические свойства оргстекла заключаются в оплавлении и вспенивании полиметилметакрилата на микроуровне под влиянием лазерного излучения. Образованные пузырьки на месте среза воспринимаются глазом как матовая поверхность.

Полученная текстура позволяет гравировать видимые рисунки и создавать рельефные изображения, выжигая на полимере новые плоскости с заданными углами наклона и глубиной.

Краткое заключение

Резка и гравировка оргстекла при помощи лазера является современным методом, имеющим перспективы для дальнейшего совершенствования. По сравнению с классическими способами, лазерная обработка наиболее приемлема, однако широко используется лишь на потоковом производстве. Упрощение конструкции лазерных устройств снижает требования к квалификации пользователя и стоимости оборудования, что делает процедуру резки более доступной и экономичной.

Видео резки оргстекла на лазерном станке:

1 Комментарий
  1. Ольга говорит

    Сколько будет стоить порезать оргстекло 1 мм, размер изделия 70х200 мм (прямоугольник),
    количество 10000 шт.

Оставьте ответ

Ваш электронный адрес не будет опубликован.