CO2 lazerio graviravimo ir pjovimo įrenginys beveik be pertraukų integruoja abi operacijas naudodamas tą pačią optinę grandinę ir judėjimo sistemą – visiškai valdomą programinės įrangos. Sistema interpretuoja skirtingus dizaino sluoksnius – graviravimo rastrinį meną ir pjovimo vektorines trajektorijas – ir vykdo juos be rankinės įsikišimo.
CO2 lazerio vamzdelis sukuria 10,6 µm infraraudonosios spinduliuotės spindulį, kuris per kelias veidrodžių eilutes pasiekia lazerio galvutę. Fokusuojančioji lęšė susikaupia energiją į mažą tašką, paprastai 0,1–0,3 mm skersmens. Judėjimo sistema – dažniausiai diržu varoma XY sijos konstrukcija – judina galvutę arba darbo stalą labai tiksliai, pasiekdama pakartojamumą ±0,01 mm. Graviravimui valdiklis nuskenuoja galvutę rastriniu būdu, greitai mirksėdamas lazeriu maža galia (5–30 % maksimalios) linija po linijos, panašiai kaip namų naudojamo spausdintuvo veikimas. Kiekvienas mirksnis išgarina mikroskopinį medžiagos sluoksnį, kurdamas vaizdo tankį sluoksnis po sluoksnio. Perjungus į pjovimo režimą, tas pat įranga seka nuolatine vektorine trajektorija, bet pateikia nuolatinę galią (60–100 %) lėtesniais greičiais, kad ištirpintų visą medžiagos storį. Šis režimų perjungimas automatiškai vykdomas programinėje įrangoje, kuri analizuoja CAD failo spalvotus sluoksnius ir realiuoju laiku pritaiko impulsų dažnį, judėjimo greitį ir oro padėjimo srautą. Viena fokusuojančioji lęšė tarnauja abiem užduotims: ji šiek tiek išfokusuota graviravimui, kad išplėstų žymės plotą ir sumažintų deginimą, o pjovimui – tiksliai fokusuota, kad maksimaliai padidintų energijos tankį. Ši vieninga architektūra pašalina įrankių keitimą, leisdama vienu neperskirstomu darbo ciklu gaminti baigtus detalės, turinčias tiek paviršiaus detalių, tiek švarias pjovimo kraštines.
Lazerinė graviravimo technologija remiasi paviršiaus abliacija – spindulys greitai nuskenuoja medžiagą, išgarindamas ploną sluoksnį (paprastai 0,02–0,1 mm), neperskverbdamas viso storio. Ji sukuria kontrastą keisdama paviršiaus tekstūrą arba pašalindama dengiamąsias medžiagas. Kad būtų išvengta deginimo, spindulys dažnai šiek tiek išsifokusuojamas – t. y. jo fokusas yra kelis milimetrus virš paviršiaus, kuriamas didesnis dėmės dydis ir mažesnė energijos tankis. Greitis yra aukštas (iki 500 mm/s), o galia tiksliai reguliuojama, kad būtų kontroliuojamas šilumos kaupimasis. Priešingai, lazerinis pjovimas reikalauja visiško medžiagos perskverbimo: spindulys susfokusuojamas į kuo mažesnę įmanomą dėmę, o fokusas yra ties paviršiumi arba šiek tiek žemiau jo. Suskoncentruota energija lydo pagrindinę medžiagą, tuo tarpu ašiniai oro srautas išstumia ištirpusius likučius, suformuodamas švarų pjovimo plyšį. Tai reikalauja didesnio galios tankio (kW/cm²) ir lėtesnio judėjimo greičio – nors storesnėms medžiagoms gali būti naudojamos kelios praeities. Esminis skirtumas yra tas, kad graviravimas keičia tik paviršių, o pjovimas visiškai atskiria medžiagą. Vienas CO₂ lazerinis graviravimo ir pjovimo įrenginys gali atlikti abi užduotis dinamiškai keisdamas lazerio galios, greičio, fokuso ir oro slėgio parametrus, kurie nustatomi konkrečiai užduočiai – pavyzdžiui, medžio graviravimui naudojama 10–15 % galios ir 300 mm/s greitis su švelniu išsifokusuojimu, o 3 mm faneros pjovimui – 70 % galios, 15 mm/s greitis, tikslus fokusavimas ir stiprus oro padėjimas.
Vienas CO2 lazerinis žymėjimo ir pjovimo įrenginys gali atlikti abu uždavinius – tačiau pasirinkimas tarp vienu metu vykdomos ir nuoseklios veiklos tiesiogiai lemia gamybos efektyvumą. Vienu metu vykdomoje veiksenoje lazeris įsijungia tuo metu, kai galva juda nuolat, todėl ši veiksena labiausiai tinka ploniems, vienodaus storio medžiagoms su nuolatine žymėjimo gyliu. Tačiau kai medžiagos storis keičiasi, ši veiksena gali sukelti šiluminį išsivertimą arba netikslius pjūvius. Nuoseklioje veiksenoje procesai atskiriami: pirma baigiamas žymėjimas, o tik po to – pjovimas. Tai leidžia kiekvienam sluoksniui parinkti optimalią galią ir greitį bei išvengti nesutapimų, kurie gali atsirasti dėl jau atskleistų detalių. Iš darbų planavimo požiūrio nuosekli darbo eiga palaiko protingą detalės išdėstymą – pjovimo linijos nubrėžiamos aplink žymėjimo sritis tik po to, kai žymėjimas baigiamas, – taip maksimaliai padidinamas medžiagos naudojimas. 2022 m. mažų serijų gamintojų apklausa parodė, kad įmonės, naudojusios nuoseklią veikseną, sumažino medžiagos atliekas 18 % lyginant su įmonėmis, kurios remdavosi vienu metu vykdomomis operacijomis. Nors vienu metu vykdoma veiksena gali sutrumpinti paprastų užduočių vykdymo laiką kelias minutes, nuoseklaus planavimo rezultatas yra didesnis pakartojamumas, tikslesnis sutapimas ir mažiau perdaromų operacijų kombinuotoms užduotims.
2023 m. lazerinio žymėjimo ataskaita patvirtina, kad 92 % vidutinės klasės CO2 lazerinių graviravimo ir pjovimo įrenginių dabar palaiko natūraliai mišriuosius darbus – viename faile graviravimą ir pjovimą toje pačioje medžiagoje. Ši plačioji suderinamumas kyla iš integruotos valdymo programinės įrangos, kuri skaito sluoksniais paremtus dizainus ir priskiria skirtingus galios bei greičio profilius vektoriams, pažymėtiems kaip „graviruoti“ arba „pjauti“. Operatoriai įkelia vieną dizaino failą, o įrenginys automatiškai perjungiamas tarp rastrinio ir vektorinio režimų be jokio rankinio įsikišimo. Ši galimybė taikoma ne tik pramoninėms sistemoms: net kompaktiški staliniai modeliai, kurių kaina mažesnė nei 3000 JAV dolerių, dažniausiai apima mišriųjų darbų apdorojimą. Verslams, gaminantiems personalizuotus gaminius – pavyzdžiui, graviruotus medinius ženklus su individualiais išpjovos kontūrais – tai supaprastina gamybą vienu įrenginiu, pašalina pakartotinį padėjimą ir užtikrina tikslų grafikos ir kraštų sutapimą.
Kai viena CO₂ lazerinė graviravimo ir pjovimo mašina atlieka abi operacijas, vektorinių sluoksnių tvarka tiesiogiai lemia išvesties kokybę ir našumą. Veiksminga darbų tvarka prasideda priskiriant visus graviravimo sluoksnius prieš pjovimo sluoksniai – nes graviravimui medžiaga turi likti nejudama; ankstyvas pjovimas išlaisvintų dalis ir sutrikdytų vėlesnius graviravimo etapus. Komponentų išdėstymas (nesting) tada išdėsto dalis taip, kad būtų sumažinta atlieka, tačiau tuo pačiu laikomasi šios tvarkos – pjovimo linijos aplink graviruotus elementus nubrėžiamos tik po to, kai graviravimas baigtas. Taip pat svarbi vektorinė tvarka kiekviename sluoksnyje: smulkūs detaliai turėtų būti apdorojami prieš didelius užpildymo plotus, kad šilumos poveikio zonos nepaiktų delikatiškų elementų. Perėjimų optimizavimas dar labiau tobulina procesą – dažnai vietoj vieno stipraus pjovimo naudojama keletas silpnesnių perėjimų, kad būtų sumažinta degimo priešas ir pagerinta kraštų kokybė, ypač storesniuose pagrinduose. Kadangi 92 % vidutinės klasės CO₂ lazerinių graviravimo ir pjovimo įrenginių palaiko mišriuosius darbus („LaserMarking Report 2023“), sąmoninga sluoksninė strategija tampa būtina, kad būtų išvengta pakartotinio apdorojimo ir medžiagų š waste.
CO2 lazerio graviravimo ir pjovimo mašinos parinkimas įvairiems darbams reiškia, kad kiekvieną medžiagos keitimą reikia laikyti atskiru kalibravimo įvykiu. Pelningumas ir atliekų sumažinimas priklauso nuo to, kaip švariai spindulys perjungiamas nuo paviršinio žymėjimo prie gilaus pjovimo – be rankinio fokusuojimo.
Akrylinis reikalauja didelės galios ir žemo greičio praeities, kad būtų gauti liepsnoje poliruoti pjovimo kraštai – tačiau graviravimui reikia greito, mažesnės galios rasterinio nuskaitymo, kad nebūtų ištirpdyta. Mediena skiriasi pagal tankį: beržas toleruoja apie 12 % didesnį greitį nei riešutmedis, nepridegant, o odos graviravimas paprastai sėkmingas naudojant 35–50 % galios ir keletą greitų praeities, kad būtų išvengta anglies susidarymo. Pradedant nuo gamintojo nustatytų pradinių parametrų ir sistemingai registruojant bandymų tinklelius padeda nustatyti optimalius kiekvienos medžiagos parametrus. Mišriuose darbuose – kai viename lakšte atliekami tiek įpjovimai, tiek pjovimas – „LightBurn“ klasės programinėje įrogoje priskiriant kiekvienai spalvai skirtus sluoksnių nustatymus galima išvengti perpjovimų ir nepakankamai įgraviruotų detalių.
Automatinio derinimo algoritmai priima vieną veiksmo tipą ir homogeninę medžiagą; jie retai įvertina šiluminį pernešimą, kuris vyksta, kai graviruota paviršiaus dalis patamsėja tiesiai prieš pjovimą – tai keičia šviesos sugerties laipsnį ir padidina vietinį šilumos kiekį. Rankinis kalibravimas šią problemą išsprendžia atlikdamas žingsniuotąjį bandymą, kuriame kintama galia ir greitis tikruoju darbo sekos tvarka . Operatoriai užfiksuoja minimalų energijos kiekį, reikalingą švariam pjūviui po po to, kai paviršius jau yra graviruotas, ir įrašo tuos parametrus į darbo failą. Ši šešių minučių procedūra apima 95 % hibridinių užduočių – tuo tarpu visuotiniai „automatiniai“ režimai dažnai sukelia pakartotinį darbą arba medžiagos praradimą.
1. Kokia yra skirtumas tarp lazerinio graviravimo ir lazerinio pjovimo?
Lazerinis graviravimas keičia tik medžiagos paviršių per abliaciją, sukuriant kontrastą ir tekstūrą. Lazerinis pjovimas, priešingai, visiškai praplešia medžiagą, kad ją visiškai atskirtų.
2. Ar viena ir ta pati įranga gali atlikti tiek lazerinį graviravimą, tiek pjovimą?
Taip, dauguma vidutinės klasės CO2 lazerinių graviravimo ir pjovimo mašinų gali be problemų perjungtis tarp graviravimo ir pjovimo naudodamos integruotą valdymo programinę įrangą.
3. Kokius medžiagas galima apdoroti CO2 lazerinėje graviravimo ir pjovimo mašinoje?
CO2 lazeriai gali apdoroti įvairias medžiagas, įskaitant medį, akrylą, odą, plastikus ir kai kurias audinių rūšis. Norint pasiekti geriausius rezultatus, reikia nustatyti medžiagai būdingus parametrus.
4. Kodėl darbų seka yra svarbi kombinuotoms lazerinėms operacijoms?
Darbų seka užtikrina, kad graviravimas būtų atliktas prieš pjovimą, taip neleidžiant iškritusioms detalėms sukelti netikslumų. Tai padidina bendrą tikslumą ir efektyvumą.
5. Kokie yra nuosekliosios veiksenos privalumai prieš vienu metu vykdomą veikseną?
Nuoseklioji veiksena sumažina netikslumus, pagerina pakartojamumą ir palaiko išmanųjį dėstymą, kuris mažina medžiagų š waste ir užtikrina aukštos kokybės rezultatus.
EN
