Фокусное расстояние лазерного станка

   Правильная настройка оптики на лазерной технике позволяет выполнять точные операции, минимизировать брак при работе с металлом, пластиком, деревом. Расскажем, для чего нужно знать фокусное расстояние, как линзы влияют на обработку, и какое расстояние выбрать для работы с разными материалами.

Что такое фокусное расстояние лазерного станка

   В устройствах для лазерной резки оптические элементы применяются для фокусировки лазера на заготовке. При работе линзы нужно учитывать ее фокус.

Это расстояние между оптикой и поверхностью материала. От значения зависит фокус луча, задача которого – концентрация лазерной энергии. Расстояние влияет на диаметр созданного пятна, глубину фокусировки.

   Чем ниже параметр, тем меньше будет пятно. Фокус у линз обозначается в миллиметрах, посмотреть его можно на маркировке.

Особенности работы фокусной линзы для оборудования CO2

   При движении луча из лазерной трубки он остается расфокусированным. У CO2-оборудования более широкий луч по сравнению с волоконными станками. Его нужно сфокусировать так, чтобы он подходил для резки материала, сохранял точность обработки. Без линзы устройство нанесет маркировку, но надпись будет неровной, неразборчивой.

   Луч помещается на точке на определенном расстоянии, которое задается выпуклой линзой. Точка у этих оптических элементов расположена на расстоянии 1.5-5 дюймов. Эта длина определяет положение луча, особенности его взаимодействия с заготовкой.

   Короткое расстояние нужно для гравировки мелких элементов. Глубина резки становится меньше. При увеличении параметра пятно утолщается, луч проникает внутрь заготовки.

Что влияет на особенности фокусировки

   Параметр измеряется в миллиметрах. Он обозначает кривизну линзы и особенности преломления материала.

Небольшое расстояние дает более широкое поле для обработки, станок работает в большем диапазоне. У линз с большим параметром узкий диапазон действия – можно захватить удаленные объекты.

   Размещение точки над материалом – положительный фокус. Под материалом – отрицательный. Фокусное положение напрямую влияет на результаты.

При положительном значении фотонный поток располагается над заготовкой. Этот способ подходит для обработки элементов из углеродистой стали. В процессе работы нет шлака, кислород окисляет металл от линии резки до нижней части листа.

   При увеличении параметра положительного фокуса пятно становится больше. Усиливается выделение тепла, кромка реза получается более гладкой.

При отрицательном значении максимальная концентрация размещается внутри материала. Плотность энергии растет, разрез расширяется. Режим применяется при перфорации стали или листового металлопроката. При нулевых показателях фокусировки луч размещается на поверхности. Режим подходит для работы с фольгой, тонкими металлическими заготовками.

Типы фокусирующих линз

   Перечислим основные типы устройств:

• С длинным фокусом. Размер фокусной зоны превышает 75 мм. Они применяются для обработки заготовок толщиной 8-10 мм, материалов с разной кривизной.

• Со средними значениями фокуса – 40-75 мм. Эти линзы нужны для резки более тонких металлов, они устанавливаются для нанесения простой гравировки.

• Короткофокусные устройства с параметрами менее 40 мм. Подходят только для гравировки. Устройство позволяет получить четкое и точное изображение с передачей мелких деталей.

Каким должен быть диаметр фокусного пятна

   Этот параметр означает ширину реза. Оптимальное значение равно длине лазерной волны – 0.01 мм. С учетом характеристик линзы в ходе операции он достигает 0.5 мм.

   В зоне фокусировки выделяется тепло, поверхность заготовки около линии обработки начинает выгорать. Интенсивность выгорания зависит от плотности. Например, у фанерного листа будет более крупный пропил по сравнению со стальной заготовкой.

Как рассчитать положение фокуса

  Правильные настройки отвечают за точность операций и производительность оборудования. Приведем инструкцию по расчету фокусного расстояния.

Подготовительные работы

   Вам нужны два гладких картонных листа. Один картон применяется как клин. Он размещается на верстаке. Вместо листа можно взять другой материал – отрезок резины. 

Расчет расстояния

   Линза в головке оборудования концентрирует луч в одну точку – в форме треугольника. В этой позиции световая энергия достигает максимальной мощности.

   В зависимости от особенностей оптики, расстояние может быть разным. Убедитесь, что одна часть картона размещается под углом. Проведите лазером линию по прямой, передвиньте головку на получившуюся точку. Фокусной линейкой отмерьте расстояние между самой маленькой точкой на сделанной гравировке и концом головки. Получившееся значение будет точным фокусным расстоянием для вашего оптического элемента.

Подтверждение расчетов

   Можно направить луч на картонный лист в нескольких точках на разной высоте. Так вы сможете сравнить оставшиеся следы горения и вычислить точное расстояние. Положите картонные листы на стол, выровняйте их. Наведите оборудование, высота – 5 мм. Начните гравировку, чтобы оставить след горения.

   Переместите головку на другую точку с высотой 6-7 мм и повторите операцию. Сравните полученные следы. Можно увидеть, что самое маленькое пятно образовалось на 5 мм высоте.

Как установить фокусное расстояние в CO2-оборудовании

   Для резки заготовок настройте пятно ниже поверхности материала, так вы получите точный аккуратный рез. Головку рекомендуется разместить на 3-4 мм выше заготовки. За счет этого наибольшая мощность сосредоточиться в толще конструкции. Это позволит обработать толстый материал по всей площади.

Для гравировки переместите устройство выше поверхности на 6-7 мм. Так след будет более размытым, что подчеркнет контраст между гравировкой и остальной площадью заготовки.

   Кроме положительного и отрицательного фокуса, есть нулевое значение. В этом случае фокус размещается непосредственно на поверхности. Режущая часть будет гладкой, нижняя часть на расстоянии от фокуса – шероховатой. Способ подходит для непрерывной обработки тонких пластин, импульсного испарения при обработке металлической фольги.

   Таким образом, в лазерных станках нужно применять разные режимы обработки для операций с заготовками. Благодаря разным способам фокусировки и регулированию положения головки вы можете сочетать разные эффекты с положительным и отрицательным фокусом, выполнять большое количество операций, работать с заготовками из углеродистой, нержавеющей стали.

   Общий принцип выбора линз: чем короче расстояние, тем меньше глубина разреза. Небольшое значение подходит для гравировки, нанесения маркировки, крупный фокус – для разрезания толщи материала. При выборе расходных материалов для станка сравните их материалы, убедитесь в наличии гарантии от производителя.