×
CO2 lāzera gravēšanas un griešanas mašīna bez šķēršļiem integrē abas darbības, izmantojot vienu un to pašu optisko ceļu un kustību sistēmu — visu pilnībā kontrolējot ar programmatūru. Sistēma interpretē atsevišķus dizaina slāņus — gravēšanas rasteru attēlus un griešanas vektoru trajektorijas — un izpilda tās bez manuālas iejaukšanās.
CO2 lāzera caurule ģenerē 10,6 µm infrasarkano staru, kas ceļo caur virkni spoguļu līdz lāzera galvai. Fokusējošā lēca koncentrē enerģiju uz nelielu punktu, parasti 0,1–0,3 mm diametrā. Kustības sistēma — bieži vien josta ar dzinēju aprīkots XY tilts — pārvieto galvu vai darba galdu ļoti precīzi, sasniedzot atkārtojamību ±0,01 mm. Gravēšanai vadības ierīce skenē galvu rastera veidā, ātri pulsējot lāzeru zemā jaudā (5–30 % no maksimālās) un pārvietojoties rindu pa rindai, līdzīgi kā rakstāmmašīnai. Katrs impulss iztvaiko mikroskopisku materiāla slāni, veidojot attēla blīvumu blīvuma pēc. Pārejot uz griešanu, tā pati aparatūra seko nepārtrauktai vektoru trajektorijai, bet piegādā nepārtrauktu jaudu (60–100 %) lēnākā ātrumā, lai izkausētu visu materiāla biezumu. Šis režīmu pārslēgšanās notiek automātiski, izmantojot programmatūru, kas interpretē CAD failā iekodētos krāsu kodētos slāņus un reāllaikā pielāgo impulsa frekvenci, pārvietošanās ātrumu un gaisa palīdzības plūsmu. Viena fokusējošā lēca kalpo abām funkcijām: gravēšanai tā ir nedaudz defokusēta, lai paplašinātu zīmi un samazinātu dedzināšanu, bet griešanai — stingri fokusēta, lai maksimāli palielinātu enerģijas blīvumu. Šī vienotā arhitektūra novērš rīku maiņu, ļaujot iegūt pabeigtus izstrādājumus ar gan virsmas detaļām, gan tīriem griezuma malām vienā nepārtrauktā darbības procesā.
Lāzergravēšana balstās uz virsmas ablatiju — stars ātri skenē materiālu, iztvaikojot plānu slāni (parasti 0,02–0,1 mm), neizveidojot pilnīgu caururbšanu. Tā radīt kontrastu, mainot virsmas struktūru vai noņemot pārklājumus. Lai izvairītos no sadegšanas, staru bieži nedaudz defokusē — novietojot to dažus milimetrus virs virsmas — tādējādi iegūstot lielāku zemes punkta izmēru un zemāku enerģijas blīvumu. Ātrums ir augsts (līdz 500 mm/s), un jauda tiek precīzi modulēta, lai kontrolētu siltuma uzkrāšanos. Pretēji tam, lāzerciršanai nepieciešama pilnīga caururbšana: stars tiek fokusēts līdz savam mazākajam iespējamajam punktam, un fokusa punkts atrodas materiāla virsmā vai nedaudz zem tās. Koncentrētā enerģija izkausē pamatmateriālu, kamēr koaksilā gaisa strūkla izmet kausēto atkritumu, veidojot tīru šķēlumu. Šim procesam nepieciešama augstāka jaudas blīvuma vērtība (kW/cm²) un lēnāks pārvietošanās ātrums — tomēr bieži izmanto vairākas ietekmes reizes, lai sagrieztu biezu materiālu. Pamatkoncepcijā gravēšana maina tikai virsmu, bet ciršana pilnībā atdala materiālu. Vienas un tās pašas CO2 lāzera gravēšanas un ciršanas mašīnas abas funkcijas nodrošina, dinamiski pielāgojot lāzera jaudu, ātrumu, fokusu un gaisa spiedienu, izmantojot uzdevumam specifiskus parametru komplektus — piemēram, koka gravēšanai izmanto 10–15 % jaudu ar ātrumu 300 mm/s un vieglu defokusēšanu, bet 3 mm finierisapļa ciršanai — 70 % jaudu ar ātrumu 15 mm/s, stingru fokusēšanu un spēcīgu gaisa palīdzību.
Viena CO2 lāzera gravēšanas un griešanas mašīna var veikt abas darbības — taču izvēle starp vienlaicīgu un secīgu darbību tieši ietekmē ražošanas efektivitāti. Vielai vienlaicīgajā režīmā lāzers tiek ieslēgts, kamēr galva nepārtraukti pārvietojas; šis režīms vispiemērotākais tiek izmantots plāniem, vienmērīgiem materiāliem ar vienmērīgu gravēšanas dziļumu. Tomēr, ja materiāla biezums ir mainīgs, pastāv risks, ka notiks termiskās deformācijas vai precizitātes zudums griešanas laikā. Secīgajā režīmā procesi tiek atdalīti: vispirms tiek pabeigta gravēšana, pēc tam — griešana. Tas ļauj optimizēt jaudu un ātrumu katram slānim un novērst neatbilstības, kas rodas, kad gravētie elementi tiek atbrīvoti. No uzdevumu plānošanas viedokļa secīgā darbība atbalsta inteligentu materiāla izvietošanu (nesting) — griešanas līnijas tiek novietotas tikai pēc gravēšanas pabeigšanas ap gravētajām vietām, maksimāli izmantojot materiālu. 2022. gada aptauja mazseriju ražotāju vidū parādīja, ka uzņēmumi, kuri izmantoja secīgo režīmu, samazināja materiālu atkritumus par 18 % salīdzinājumā ar tiem, kas balstījās uz vienlaicīgu darbību. Lai arī vienlaicīgais režīms vienkāršiem uzdevumiem var ietaupīt dažas minūtes, secīgā plānošana nodrošina augstāku atkārtojamību, precīzāku savienojumu un mazāk pārstrādes kombinētām darbībām.
2023. gada LaserMarking ziņojums apstiprina, ka 92 % vidējās klases CO2 lāzeru gravēšanas un griešanas mašīnu tagad piedāvā iebūvētu atbalstu jauktajiem uzdevumiem — gravēšanai un griešanai no viena un tā paša materiāla, izmantojot vienu failu. Šī plašā savietojamība ir saistīta ar integrēto vadības programmatūru, kas nolasa slāņu pamatā veidotos dizainus un piešķir atsevišķus jaudas un ātruma profilus vektoriem, kuriem ir atzīmēts kā „gravēšana” vai „griešana”. Operators ielādē vienu dizaina failu, un mašīna automātiski pārslēdzas starp rastra un vektora režīmiem bez manuālas iejaukšanās. Šī funkcija attiecas ne tikai uz rūpnieciskajām sistēmām: pat kompaktās darbvirsmas modeļi, kuru cena ir zem 3000 USD, parasti ietver jauktā režīmā notiekošo apstrādi. Uzņēmumiem, kas ražo personificētus izstrādājumus — piemēram, gravētus koka signālus ar individuāli izgrieztām formām — tas vienkāršo ražošanu, izmantojot vienu mašīnu, novēršot atkārtotu novietošanu un nodrošinot precīzu atbilstību starp grafikas elementiem un malām.
Kad viena CO₂ lāzera gravēšanas un griešanas mašīna veic abas operācijas, vektoru slāņu secība tieši nosaka izvades kvalitāti un ražību. Efektīva darba secības noteikšana sākas, piešķirot visus gravēšanas slāņus pirms slīpēšanas slāņi — jo gravēšanai materiālam jāpaliek nekustīgam; agrīna griešana izraisītu daļu atdalīšanos un nākamo gravēšanas gājienu neatbilstību. Komponentu izvietošana (nesting) tad sakārto detaļas, lai minimizētu atkritumus, vienlaikus ievērojot šo secību — griezuma līnijas ap gravētajām funkcijām tiek novietotas tikai pēc gravēšanas pabeigšanas. Vektoru secība katrā slānī arī ir svarīga: smalkiem detāliem jādarbojas pirms lielu aizpildījuma zonu, lai siltuma ietekmētās zonas nepārkāptu delikātos elementus. Gājienu optimizācija papildus uzlabo procesu — bieži vien vairāki zemas jaudas gājieni aizstāj vienu spēcīgu griezumu, lai samazinātu ogļošanos un uzlabotu malu kvalitāti, īpaši biezākos pamatmateriālos. Ņemot vērā, ka 92 % vidējā līmeņa CO₂ lāzeru gravēšanas un griešanas mašīnu atbalsta jauktā režīmā veicamās darbības (LaserMarking Report 2023), apzināta slāņu pamatā balstīta stratēģija kļūst būtiska, lai novērstu pārstrādi un materiālu izšķiešanu.
CO2 lāzera gravēšanas un griešanas mašīnas uzstādīšana jauktiem uzdevumiem nozīmē katru materiāla maiņu uzskatīt par atsevišķu kalibrēšanas notikumu. Rentabilitāte un atkritumu samazināšana abas ir atkarīgas no tā, cik vienmērīgi staru pārslēdzas no vieglas marķēšanas uz dziļu pārgriešanu — bez manuālas fokusa pārregulēšanas.
Akrilam nepieciešami augstas jaudas, zemas ātruma griezumi, lai iegūtu liesmas polirētus griezuma malu—taču gravēšanai nepieciešama ātra, zemākas jaudas rastera skenēšana, lai izvairītos no kausēšanās. Koka blīvums atšķiras: bērzs iztur aptuveni 12 % ātrākus griezumus nekā riekstskursteņkoks, neuzraugot sadegšanu, kamēr ādas gravēšanai parasti pietiek ar 35–50 % jaudu un vairākām ātrām palaišanām, lai novērstu oglekļa veidošanos. Sākot no ražotāja ieteiktajiem pamatiestatījumiem un sistēmiski reģistrējot testu režģus, ir iespējams noteikt optimālos parametrus katram materiālam. Hibrīda darbos—kad viena lapa tiek gan iezīmēta, gan sagriezta—LightBurn klases programmatūrā katram krāsu slānim piešķirto iestatījumu izmantošana novērš pārgriezumus un nepietiekami dziļi gravētus elementus.
Auto-noregulēšanas algoritmi pieņem vienu darbības veidu un vienveidīgu materiālu; tiem reti ņem vērā siltuma atkārtotu noguldīšanu, kas notiek, kad gravētā virsma tumšojas tieši pirms griešanas — mainot absorbēšanu un palielinot lokālo siltumu. Manuālā kalibrēšana to risina, izpildot solu līknes testu, kurā maina jaudu un ātrumu patiesajā darba secībā . Operators pieraksta minimālo enerģiju, kas nepieciešama tīrai griešanai pēc kad virsma ir gravēta, un pēc tam iestata šīs vērtības darba failā. Šī sešu minūšu procedūra aptver 95 % hibrīddarbību — kamēr vispārējās „automātiskās“ režīma bieži noved pie pārstrādes vai materiāla izšķiešanas.
1. Kāda ir atšķirība starp lāzera gravēšanu un lāzera griešanu?
Lāzera gravēšana maina tikai materiāla virsmu, izmantojot ablatīvo procesu, lai radītu kontrastu un struktūru. Lāzera griešana, savukārt, pilnībā caururbj materiālu, lai to pilnībā atdalītu.
2. Vai viena un tā pati mašīna var veikt gan lāzera gravēšanu, gan griešanu?
Jā, lielākā daļa vidējās klases CO2 lāzeru gravēšanas un griešanas mašīnu var bez problēmām pārslēgties starp gravēšanu un griešanu, izmantojot integrēto vadības programmatūru.
3. Ar ko var apstrādāt CO2 lāzeru gravēšanas un griešanas mašīnu?
CO2 lāzeri var apstrādāt dažādus materiālus, tostarp koku, akrilu, ādu, plastmasas un dažus audumus, kā arī citus materiālus. Lai optimizētu rezultātus, nepieciešami materiālam specifiski iestatījumi.
4. Kāpēc darbu secība ir svarīga kombinētām lāzera operācijām?
Secība nodrošina, ka gravēšana tiek pabeigta pirms griešanas, novēršot nobīdi, kas rodas, kad atbrīvotās daļas izkrist no vietas. Tas uzlabo kopējo precizitāti un efektivitāti.
5. Kādi ir secīgas darbības priekšrocības salīdzinājumā ar vienlaicīgo darbības režīmu?
Secīgā darbība samazina nobīdes iespējamību, uzlabo atkārtojamību un atbalsta inteligentu izvietojumu (nesting), kas minimizē materiālu izšķērdēšanu un nodrošina augstas kvalitātes izvadi.
EN
