Як налаштовувати дзеркала оптичної системи лазерного верстата з ЧПУ

Лазерний верстат з ЧПУ являє собою складне обладнання, що містить механічні, оптичні і електронні системи. Для отримання високої якості обробки заготовок, все системи верстата повинні працювати чітко і злагоджено. При цьому в процесі експлуатації ряд вузлів втрачає свої початкові характеристики (внаслідок зносу або поступового забруднення). Щоб повернути показники верстата до первісної нормі, необхідна профілактична настройка. Зокрема, налаштування (поширена назва - юстирування) підлягає оптична система лазерного верстата.

Пристрій оптичної системи

Для генерації випромінювання лазерні верстати з ЧПУ забезпечені спеціальним агрегатом - трубкою з запаяної всередині газовим середовищем. Більшість «бюджетних» моделей лазерних верстатів з ЧПУ оснащені т.зв. газовим лазером. Тобто джерелом випромінювання в них служить активне середовище з суміші газів (вуглекислого, азоту і гелію). Під дією високої напруги газова суміш генерує монохромний лазер, який випромінюється з одного «робочого» кінця трубки.

Оскільки лазерна трубка має довжину від 0,8 до 1,8 метрів (в залежності від номінальної потужності - чим потужніший трубка, тим більші габарити вона має), то її встановлюють горизонтально в задній частині лазерного верстата (позаду робочого відсіку для розміщення заготовок). Таким чином, щоб промінь лазера падав на оброблювану поверхню заготовки, його слід «повернути» і «підвести» до потрібної точки. А оскільки верстат не просто «висвітлює» заготовку, а веде головку випромінювача уздовж траєкторії обробки (згідно файлу керуючої програми), то промінь- «інструмент» також повинен мати можливість переміщатися - без розриву потоку потужності.

Для цього використовується система дзеркал. Перше (нерухоме) дзеркало встановлено відразу перед випромінюють торцем лазерної трубки. Воно відхиляє промінь убік - «вглиб» робочого відсіку. «Ловить» промінь друге дзеркало - рухоме (переміщається уздовж координати Y). Воно повертає промінь ще на 90 град. і посилає його на третє дзеркало - переміщається уздовж координати X. Таким чином, рух двох дзеркал дозволяє «покрити» всю горизонтальну площину X-Y і підвести лазерний промінь без розриву в будь-яку точку робочого столу (і, відповідно, поверхні заготовки).

Далі, третє дзеркало (поєднане з осі з головкою випромінювача) відхиляє лазер вниз, даючи можливість випромінювача переміщатися у вертикальній площині - уздовж координати Z. Нарешті головка випромінювача «ловить» промінь фокусує лінзою. яка формує на поверхні заготовки точку, необхідного для обробки розміру (порядку 0,1-0,3 мм в діаметрі).

Геометрично, хід лазерного променя виявляється зовсім нескладним. Але для отримання необхідної точності обробки (яка навіть для «бюджетних» моделей лазерних верстатів становить вражаючу величину 0,01 мм!) Необхідно щоб відхилення променя при всіх його відображеннях / переломленнях «на шляху» до фокусує лінзи було мінімальним (на око - зовсім відсутнім ). Домогтися цього без тонкого налаштування положення дзеркал не представляється можливим.

Юстирування дзеркал лазерного верстата

Методика настройки дзеркал чітко прописана в інструкції до кожного лазерному верстата з ЧПУ. Проблема може бути в тому, що для найпопулярніших моделей верстатів, вироблених в Китаї, інструкція також може бути на китайській мові. А бажання покупців заощадити виливається в небажання виробника закладати в ціну обладнання вартість перекладу ...

У будь-якому випадку, для тонкого налаштування лазерної системи верстата можна скористатися наведеними нижче алгоритмом.

1) Для візуалізації «маркерів» від попадання лазера слід використовувати тонку акрилову смужку (розмірами 10х40 мм, товщиною 2 мм), приклеюємо до дзеркала двостороннім скотчем.
2) Переконатися що на виході з торця лазерної трубки промінь б'є в перше дзеркало не по самому краю.
3) Поверніть мікрогвинти підстроювання першого дзеркала домогтися щоб промінь потрапляв в центр вихідного отвору ( «на шляху» до другого дзеркала).
4) Підстроюванням другого дзеркала домогтися, щоб промінь «не йшов» з нього під час руху каретки на всьому відстані уздовж координати Y.
5) Підстроюванням третього дзеркала домогтися, щоб промінь «не губився» при русі на всю глибину уздовж координати Х.
6) Підстроюванням четвертого дзеркала потрібно домогтися, щоб промінь не зміщувався при будь-якому вертикальному переміщенні випромінювача (русі вздовж координати Z).
7) Слід налаштовувати систему так, щоб лазерний промінь на всьому «маршруті» залишався по центру уявної «труби», що дорівнює діаметру дзеркала.

Регулювати слід саме робочий лазерний промінь. Якщо верстат оснащений червоним променем підсвічування (позиціонування головки випромінювача), орієнтувати по ньому слід лише побічно.
Після закінчення юстирування слід переконатися, що лазер не стосується / не відбивається від вихідного конуса головки випромінювача.

Слід пам'ятати, що випромінювання СО2-лазерів може залишати опіки на шкірі і небезпечно для очей!
Будь-яку настройку лазерної системи необхідно проводити з використанням засобів індивідуального захисту!