Использование чертежей для лазерной резки необходимо как для выполнения крупных промышленных заказов, изготовления высокоточных механизмов, так и для небольших партий относительно простых деталей. Большинство лазерных станков оснащены собственным модулем управления, это означает, что без соответствующих точных чертежей в определенном формате обойтись нельзя. Для того чтобы сделать точный чертеж, набросать просто от руки эскиз будет недостаточно – используемая программа лазерного станка его не поймет. Чертежи для раскроя лазером должны выполняться в определенном формате и с учетом ряда правил, в этом случае на выходе будет деталь, удовлетворяющая всем требованиям. О том, как этого добиться, поговорим далее.
Преимущества и недостатки лазерной резки
Многие современные технологические процессы требуют раскроя заготовок. От того, насколько качественно будет выполнен шаг лазерной резки, зависит успех последующих этапов обработки. Для экономии времени и получения максимально точных характеристик изделия производители все чаще прибегают к использованию лазерных установок для резки. Современные станки имеют специальный пульт управления и соответствующее программное обеспечение. Именно это помогает им с помощью чертежей для лазерной резки провести высокоточный разрез. Как и любой другой способ обработки, лазер имеет свои положительные и отрицательные стороны.
Преимущества использования лазерной режущей установки:
Позволяет произвести точное позиционирование заготовки и избежать ее смещения во время рабочего процесса
Минимальное выделение сопутствующего тепла. Снижение риска коробления материала
Предотвращения пачканья заготовки, т.к. во время работы с изделием соприкасается только луч, т. е. не происходит физического воздействия
Такая установка более энергоэффективна, по сравнению с плазморезом
Обработка происходит гораздо быстрее, а результат при этом получается высочайшего качества
Получатся точные копии заготовок при больших объемах работы
Минимизируется участие человека, что означает сокращение количества ошибок, совершенных по вине человека
Использование специализированного ПО способствует экономии энергии оператора
Установка подходит предприятиям с ограниченной площадью, так как может заменить несколько агрегатов другого типа
Лазер способен обработать не только металл, но и древесину, керамику, пластик, резину и ряд других материалов
Установка высокотехнологична и позволяет выполнять гравировки и срезы любой конфигурации, указанные в чертежах для лазерной резки.
Недостатки использования лазерных установок для раскроя:
Оператору все же приходится выполнять ремонтные и обслуживающие работы, проводить тесты
Работа такого резака требует большого количества электроэнергии
Лазерная резка пластика сопряжена с высокими материальными издержками. Так как при воздействии высоких температур пластик и резина плавятся и горят, выделяется множество токсичных газов
Для качественного раскроя предварительно выполняются тестирование и настройка оборудования: выставляются параметры температуры, размещаются элементы
Какое оборудование используется для резки
Сегодня лазерная резка применяется в различных областях: в машиностроении, при изготовлении мебели, рекламы и т. д. Его ключевые преимущества – точность выполнения работ, высокая производительность и легкость в обслуживании. Универсальность оборудования позволяет обрабатывать материалы различного типа и делать это точно, вне зависимости от объема работы и вида металла. Установки условно можно разделить на несколько видов: в зависимости от площади рабочей зоны и типа источника:
малого размера с лазерной трубкой (с излучателем CО2);
среднего размера лазерной трубкой (с излучателем CО2);
большого размера лазерной трубкой (с излучателем CО2);
волоконный лазерный маркиратор;
твердотельный лазерный маркиратор.
Первые установки были твердотельного типа. Для подачи источника луча использовались высоковольтные разрядные лампы, а его длина достигала 1 мкм. Более современная модификация – диодный лазер. В нем вместо высоковольтных ламп используются светоизлучающие диоды. Они имеют длительный срок службы, поэтому замена элементов требуется гораздо реже. Особым преимуществом такого вида резака является возможность управления электронными системами. Несмотря на отсутствие высоких напряжений, его нельзя назвать экономичным – он требует больших финансовых вложений. Импульсные лазерные установки работают на основе специального газа, подаваемого к соплу через трубку, например, CO2. Такой аппарат оснащен излучателем, длина волны которого достигает 10 мкм. Это позволяет ему справляться с такими твердыми и сложными в работе материалами, как титан, сталь или алюминиевые сплавы, не теряя при этом качества среза и не отступая от чертежей для лазерной резки металла. Принцип действия основывается на электропроводимости газов: разряды, возникающие в них, стимулируют образование того самого режущего луча. На сегодняшний день самыми компактными устройствами такого типа считаются технологии со slab – в них накачка происходит под действием высокочастотного разряда. CO2-аппараты применяются для раскроя металлических и неметаллических заготовок. Для обработки цветных металлов понадобится станок с мощностью не менее 1 000 Вт, а с обработкой черных металлов справятся и агрегаты на 500 Вт и выше. Стоит отметить, что CO2-лазеры не подходят для обработки сложноструктурированных материалов, например, гранита или ДСП. Для изделий из фанеры необходимо применять специальное устройство, которое может генерировать луч разного типа, его стоимость ниже цены оборудования для работы с металлами. Раскрой фанеры производится при частоте импульса 10–20 кГц, она достигается при мощности 500 Вт, но при этом эквивалентна мощности импульса 1 000–1 500 Вт. Знание этих параметров позволяет получить кромку высокого качества. Лазер с твердотельной головкой отлично подходит для работы с металлами и считается более сложным и дорогостоящим, чем СО2-установка. Его преимущество заключается в том, что волна длиной 1 мкм имеет в 10 раз меньшее отражение, чем аналог на 10 мкм, следовательно, для металлов он более эффективен. Однако твердотелы не подходят для обработки неметаллов – вместо них в подобных случаях применяют газовые лазеры. Технические характеристики и комплектация устройства для лазерной резки напрямую зависят от типа выполняемых работ, вида заготовок и финальных изделий. CO2-аппараты применяются для раскроя металлических и неметаллических заготовок. Работа с цветными и черными металлами также имеет свои особенности. Так, для обработки первых понадобится станок с мощностью не менее 1 000 Вт, а со вторыми справятся и агрегаты на 500 Вт и выше. Стоит отметить, что CO2-лазеры не подходят для обработки сложноструктурированных материалов, например, гранита или ДСП. Чтобы изделие точно соответствовало чертежу для лазерной резки фанеры, необходимо применить специальное устройство. Оно может генерировать луч разного типа, а его стоимость ниже цены оборудования для работы с металлами. Раскрой фанеры производится при частоте импульса 10–20 кГц, она достигается при мощности 500 Вт, но при этом эквивалентна мощности импульса 1 000–1 500 Вт. Знание этих параметров позволяет получить кромку высокого качества. Лазер с твердотельной головкой отлично подходит для работы с металлами и считается более сложным и дорогостоящим, чем СО2-установка. Его преимущество заключается в том, что волна длиной 1 мкм имеет в 10 раз меньшее отражение, чем аналог на 10 мкм, следовательно, для металлов он более эффективен. Однако твердотелы не подходят для обработки неметаллов – вместо них в подобных случаях применяют газовые лазеры.
Требования к чертежам для лазерной резки
Чтобы установка распознала обозначенные линии среза, формат чертежей для лазерной резки допускается следующий: PLT, DXF, AI, CDR. Форматы CDR (подготовленный в CorelDraw версии до X3), AI (сохраненный в формате Adobe Illustrator до 7 версии) считаются наиболее предпочтительными, поскольку практически не встречаются проблемы в их распознавании. На самом деле, круг форматов не ограничен, главное, чтобы информация была представлена в векторном виде. Сегодня многие производители принимают в работу любой или почти любой формат чертежа (включая DWG, EPS, SVG и др.) и при необходимости конвертируют его в нужной программе. Зачастую проблем с этим не возникает, и все тесты проходят хорошо. Но может случиться, что при конвертации чертеж деформируется. Тогда его отправляют обратно заказчику для того, чтобы он лично перевел информацию в нужный формат, предотвратив при этом искажения. Для этого можно воспользоваться как бесплатными сервисами (Inkscape, NanoCAD и др.), так и платными – более профессиональными (Adobe Illustrator, AutoCAD, Bricscad, CorelDraw, CorelCAD, Компас 3D и др.).
При подготовке векторных чертежей для лазерной резки необходимо учитывать некоторые нюансы:
Дублирующиеся линии. Проверьте чертеж на наличие дублирующихся линий (когда одна находится непосредственно под другой). В случае упущения этого момента лазер сделает в данном месте 2 среза – один поверх другого. Это приведет к перегреву заготовки и порче ее характеристик.
Зазоры между деталями. Если элементы изделия имеют общую линию среза, их можно расположить на чертеже встык (избегая дублирующихся линий). Во всех остальных случаях между ними необходимо оставлять зазор. Его ширина зависит от толщины материала. Так, для листа толщиной до 2 мм расстояние между деталями должно быть не менее 2 мм; при толщине 2 мм и более – зазор от 4 мм.
Заливка цветом. Такие эстетические дополнения не несут функциональной нагрузки – машина их попросту не распознает. Но это может сбить с толку оператора, не говоря уже о впустую потраченном времени на создание заливки.
Клонирование деталей. Если необходимо получить серию типовых элементов, не нужно прорисовывать каждый в отдельности. Сделайте корректный чертеж одной детали, которую нужно размножить, а алгоритмы установки для резки сделают свое дело.
Масштаб и размер чертежа. Масштаб чертежа для лазерной резки должен быть 1:1, а его размер не превышать рабочую зону агрегата.
Растровая графика. Программное обеспечение оборудования распознает только векторные изображения, поэтому все растровые рисунки останутся незамеченными.
Толщина линий. При резке аппарат распознает только линию, а не ее толщину. То есть если в изделии необходимо сделать щель, то на чертеже это должно выглядеть как прямоугольник, а не как толстая линия. Для унификации всем границам принято выставлять толщину Hairline (сверхтонкий абрис или 0.001 px).
Цвет линий. Программа распознает цветные линии как разные слои резки – это оправдано в тех случаях, когда последовательность раскроя имеет значения. Не забудьте при этом отправить оператору пояснительное письмо с указанием соответствия цветов и слоев резки. В остальных случаях чертеж должен быть выполнен в одном цвете, лучше всего – в черном.
Ширина реза. При разработке чертежа необходимо учитывать ширину самого режущего луча. Хоть она и не превышает 0,2 мм, для сборных деталей это может быть критично. В этом случае необходимо делать небольшой нахлест по соприкасающимся граням.
Стоит учитывать, что чертеж для лазерной резки не может быть выполнен по старинке на бумаге, отсканирован и прикреплен в виде растровой картинки – необходим точный перевод в электронный формат. При заказе услуги лазерной резки металла можно воспользоваться заготовками производителя или предоставить собственные листы. Для этого необходимо заранее обговорить требуемый объем материала, подогнать его размеры под рабочее поле станка, заложить некоторое количество прокатов на проведение наладочных тестов и на форс-мажорные обстоятельства (брак) – приблизительно 5 %. Подробную консультацию по этим вопросам предоставит сам производитель.
Как быстро изменить чертеж для лазерной резки под заготовки разной толщины
Сразу отметим, что такой способ нельзя назвать идеальным, он имеет свои недостатки, но это поможет адаптировать чертеж под нужные параметры за считанные минуты без его полного перестроения. Предположим, имеется чертеж для резки листа толщиной 4 мм, а имеющаяся заготовка – 3 мм. Если оставить все как есть, в результате может получиться сильное искажение. Предотвратить его можно двумя способами: перечертить пазы и отверстия с учетом всех параметров или воспользоваться математической хитростью – для этого необходимо лишь адаптировать масштаб. Процент = (Толщина имеющегося материала / Толщина материала в макете) × 100 %. На нашем примере результат адаптации dfx чертежа для лазерной резки будет выглядеть таким образом: Процент = (4 / 3) × 100 % = 133 %
Дальнейший алгоритм действий включает следующее:
Открыть файл с исходным чертежом на 3 мм.
Выбрать все объекты (Ctrl+A – на Windows или Command+A на Mac).
Поменять масштаб в соответствии с полученным процентом.
Чертеж для резки готов к использованию!
Для тех, кому не хочется тратить свои силы и время на вычисления, мы подготовили таблицу сочетаний масштаба исходных параметров чертежа и имеющейся заготовки. В левом столбце указана толщина проката, учтенная в чертеже, а в верхней строке – толщина имеющейся заготовки. Зная эти два параметра можно с легкостью определить процент, на который необходимо изменить масштаб. Так, если проект составлен для проката толщиной 4 мм, а реальная толщина заготовки – 5 мм, то необходимо установить масштаб 83 %. При адаптации чертежа для лазерной резки таким способом могут изменяться размеры изделия, но, как правило, разница некритична. Зато он требует меньше времени и усилий, чем полное перестроение макета.
Основные программы для работы с чертежами
Чтобы лазерная станция смогла воспроизвести требуемую геометрию работы, необходимо наличие двух ключевых типов программ: графического редактора для моделирования параметров резки и программы управления самим станком (включая настройку характеристик процесса). Из чего складывается программное обеспечение лазерной установки для резки? Обобщенно программный модуль можно назвать ЧПУ (числовым программным управлением). Он включает две группы драйверов: для построения чертежа резки/гравировки – графические редакторы, а также для непосредственного управления агрегатом.
Графические редакторы.
Задать направление движению режущей головки можно с помощью грамотно построенного чертежа для лазерной резки. Он может быть выполнен как в двухмерном (плоском), так и в трехмерном (объемном) редакторе. Главное, чтобы формат распознавался оборудованием. Чаще всего для этих целей используют следующие программы. Adobe Illustrator – отлично взаимодействует с любым оборудованием для резки с ЧПУ, лазерная станция – не исключение. Программа имеет широкие возможности для построения чертежа любой сложности, позволяет с точностью проработать даже самые мелкие детали. Явным ее преимуществом является диалоговое окно, которое позволяет задать нужные параметры резки, включая глубину реза, ширину и другие параметры с учетом имеющихся характеристик проката. CorelDraw – не менее функциональный и популярный программный продукт. Помимо большого количества шаблонов и заготовок, широкого выбора инструментов, интуитивно понятного интерфейса, его несомненным преимуществом является возможность перевода растровой графики (например, скана чертежа) в векторную, «понятную» оборудованию. Программа позволяет сохранить макет в нескольких форматах, в том числе, запрашиваемых самим агрегатом для резки. LibreCAD – программа не так широко известна, как предыдущие две, но весьма популярная среди профессионалов. Она также включает обширный набор необходимых инструментов, имеет множество полезных функций. LibreCAD отличается понятным интерфейсом и простотой использования.
Программы для 3D-моделирования, такие как 3ds Max, AutoCAD, SolidWorks и др. также подходят в качестве профессионального инструмента построения чертежей для лазерной резки. Тем, кто работает с этим ПО необязательно дополнительно осваивать двухмерный редактор Adobe Illustrator – трехмерное изображение легко можно конвертировать в нужный формат. Важно при этом проверить корректность форматирования, уладить возможные дублирующиеся линии и наслоения, при необходимости откорректировать разомкнувшиеся границы.
Подготовка чертежа для лазерной резки.
Построение макета является наиболее важным этапом при осуществлении резки. От того, насколько качественно он будет выполнен, зависит дальнейший результат. При подготовке плана важно размещать детали как можно ближе друг к другу (учитывая необходимый зазор). Так будут минимизированы отходы и сэкономлен материал.