CNC lazer makinelerinin optik sistemlerinin özellikleri

Lazer kesim ve kazıma, iş parçalarını işlemede kullanılan en yeni türlerinden biridir. Temaslı mekanik kesmeyle (bugün yaygın olarak kullanılan) karşılaştırıldığında, lazer makinesinin optiğinin bir takım önemli avantajları vardır ve başlıcaları şunlardır:

• işlenmiş yüzeyin yüksek kalitesi
• kesimin eşsiz inceliği (yaklaşık bir milimetrenin bir kısmı)
• yüksek işlem hızı
• çok çeşitli malzemeleri işleme yeteneği (deri, kağıt, polimer film, kauçuk ve takım tezgahlarında temasla işlenmesi son derece zor olan malzemeler dahil)
• iş parçası yüzeyinin türünden bağımsız olarak yüksek kaliteli lazer işleme (malzemenin saflığı, pürüzlülüğü, koruyucu kaplamaların varlığı vb.)
• işlem sırasında gürültü ve titreşim olmaması
• talaş ve tozun tamamen yokluğu
• çok fazla ek malzemeye gerek olmaması ve çalışma sırasında makine ekipmanının daha az aşınması.

Lazer işlemenin tek dezavantajı, metal iş parçalarıyla tam teşekküllü çalışmanın imkansızlığıdır. Ayrıca, lazer ekipmanının temaslı işleme makinelerinin (CNC frezeleme veya CNC tornalama) tamamen yerini alması amaçlanmamıştır, burada amaç etkin bir şekilde kullanılmasıdır.

Lazer işleme ekipmanları

Lazer işlemede kompakt, ucuz ve kullanımı kolay CNC lazer gravür makineleri kullanılmaktadır. Herhangi bir konfigürasyondaki (belirli bir makinenin çalışma alanına uygun boyutta) iş parçalarını şekillendirmek, kesmek ve kazımak için tasarlanmışlardır ve yüksek kaliteli ürünler elde ederler. Çoğu lazer kazıma makinesi modeli, malzemenin önceden kesilmesi ihtiyacını ortadan kaldıran ve süreci basitleştiren, haddelenmiş boşlukların çalışma alanı boyunca yükleme / çekme mekanizmasına sahiptir.

Sayısal kontrol sistemi (CNC) sayesinde lazer makineleri, belirli bir ürün türünü üretmek için kolayca programlanır ve yeniden yapılandırılır. Ayrıca, böyle bir yeniden ayarlama birkaç dakika içinde gerçekleştirilir: gerekli dosyaları CNC sisteminin belleğine yüklemeniz yeterlidir. Temelinde bir lazer kaynağının yörüngesine sahip olarak ayarlanmış herhangi bir grafik çizim, işleme için bir program olarak kullanılabilir. Bu program oluşturma ilkesi, işleme için farklı modeller hazırlamayı mümkün kılar ve lazer kaynak kafasının iş parçası üzerinde üç bağımsız düzlemde hareket etme yeteneği ile en cesur fikirlerin somutlaştırılması sağlanır. Aynı zamanda, hassas mekanikler ve yüksek çözünürlüklü optik sistem, zorluğu ne olursa olsun (ister kağıttan yapılmış sıradan bir kar tanesi, ister üç boyutlu sanatsal bir tasarım), bir lazer makinesinde çok yüksek kaliteli ürünler üretmeyi mümkün kılar.

CNC lazer makinesinin optik sistem cihazı

Bildiğiniz gibi, ihtiyacınız olan lazer radyasyonunu oluşturmak için şu unsurlar gereklidir:

• istenen frekansta fotonlar yayan aktif bir ortam erişimi (görünür spektrum);
• enerji pompalama (harici güç)
• optik rezonatör (lens ve ayna sistemi).

CNC lazer makinelerinin çoğu modeli, çalışma sırasında yüksek radyasyon kararlılığına ve düşük spesifik enerji tüketimine sahip olan “CO2 lazer” olarak adlandırılır. Aktif gaz ortamı (karbon dioksit, nitrojen ve helyum karışımı) uzunca dikdörtgen bir cam tüp (0.8 ila 1.8 m uzunluğunda) içinde kapatılmıştır. Tüp bir optik rezonatör ve bir soğutma sistemi ile donatılmıştır. Güç kaynağı (pompalama enerjisi sağlayan) için birincil “ateşleme” cihazına sahip ayrı bir transformatör kullanılır.

Lazer tüpü, makine gövdesinin arkasına yatay olarak monte edilir (iş parçalarını yerleştirebilmek için ana bölmenin, çalışma alanının arkasına). Lazer tüpünün bir ucundan yayılan yüksek enerjili bir ışın, bir prizma sisteminden geçer ve lazer kafasının aynasına çarparak onu aşağı doğru saptırır. Özel bir odaklama merceği, ışını doğrudan iş parçasının yüzeyinde dar bir ışında toplar (yaklaşık bir milimetrenin bir kısmı).

Üçgen prizmalar hareketli bir alet portalına monte edilmiştir ve lazer kaynak kafası, programda belirtilen işleme yolunu uygulayarak iş parçası üzerinde karmaşık bir hareket yapacak şekilde birbirine göre mesafeyi serbestçe değiştirebilir. Bununla birlikte, prizmalar her zaman birbirine paralel kalır, böylece lazer ışını sadece aralarındaki “dyne(din)”i değiştirir, ancak optik eksenin sınırlarının ötesine geçmez.

Sürtünme katsayısı azaltılmış rulmanlar, prizmaların kaymasını sağlar ve kayış boyunca hareketleri CNC sisteminin yürütme unsurlarını belirler. Kontrol darbelerinin uzunluğu ve buna bağlı olarak, prizmaların hareket ettiği mesafe, kontrol programı dosyasının kodlarına dayalı olarak CNC sisteminin mikroişlemcisi tarafından oluşturulur.

CNC makinelerinin optik sistemleri için çeşitli seçenekler

Temel konfigürasyonda, CNC lazer makineleri genellikle 40-80 W gücünde tüplerle donatılmıştır. Bu, çeşitli malzemelerin güvenli bir şekilde kesilmesi için yeterlidir (20 mm kalınlığa kadar akrilik plaka kesilebilir). Radyasyonun gücünü ve lazer kafasının hızını değiştirerek, farklı malzemelerden istenen iş parçalarını işleme kalitesini elde edebilirsiniz (kısmi güçte, lazer iş parçasının yüzeyinde net bir kalitatif gravür izi bırakabilir).

Ancak, yüksek yoğunluklu iş parçalarını (örneğin ahşap, cam, taş) işlerken daha fazla güç gerekebilir. Buna göre, CNC lazer makinesinin her modeli, yüksek güçlü lazer tüplerinin kurulumuna izin verir (opsiyonel olarak 200 W’a kadar). Prensip olarak, böyle bir değiştirme bağımsız olarak yapılabilir. Sadece kırılgan lazer tüpünü dikkatli bir şekilde tutmanız ve bir “ateşleme” cihazı ile değiştirmeniz gerekir (güçleri eşit olmalıdır).

Üretkenliği artırmak için, bazı CNC lazer makinesi modelinde iki lazer kaynağı bulunur ve sırasıyla iki lazer tüpü ile donatılmıştır. Karşılıklı çalışmaları, makinenin CNC sistemi tarafından otomatik olarak koordine edilir, bu da ürün çıktısı yoğunluğunda iki kat artış sağlar ve iki iş parçasının aynı anda paralel işlenmesine izin verir.

Bazı makinelerin optik sistemlerinde, iş parçası üzerinde otomatik örüntü tanıma için yerleşik bir dijital kamera bulunur. Bu, mevcut görüntülerin üzerinde veya herhangi bir ciltleme (girinti, ofset, vb.) ile işlemeye izin verir. Bu tür CNC lazer makineleri modelleri, genel teknolojik zincire dahil olan ve daha fazla işlem içeren ürünlerin imalatı için talep görmektedir (örneğin etiketler, tablelar, barkodlar vb.).

Son olarak, daha yüksek işleme kalitesinin gerekli olduğu durumlarda, doğrudan portala monte edilmiş hareketli bir boruya sahip lazer makinelerinin modelleri kullanılır. Bu şema, lazer ışınının kaynaktan emitör kafasına olan yolunu en aza indirir. Buna göre, “ara” prizmalar ve aynalarda ışının çoklu kırılma/yansıma olmaması nedeniyle kayıplar azalır. Böyle bir planın tek dezavantajı, lazer makine bakımının karmaşıklaşabilmesidir (her şeyden önce, tüpün değiştirilmesi) ve işlem hızındaki çıkabilecek kısıtlamalardır (tüp ile ağırlaşan portal çok büyük ivmeler geliştiremez).