دستگاه برش لیزر » دستگاه برش لیزر چیست ؟

دستگاه برش لیزر چیست ؟

دستگاه برش لیزر » دستگاه برش لیزر چیست ؟

دستگاه برش لیزر چیست ؟

توسط mbalegh

اگر کلید واژه دستگاه برش لیزر را در گوگل جستجو کنید، با نتایج مختلفی مواجه می‌شوید که اکثر آنها به صورت ناقص و بدون توجه به مشخصات فنی این دستگاه است. سابقه طولانی مدت ما در خرید و فروش این دستگاه‌ها و همچنین تجربه پرسنل در آشنایی با بخش‌های مختلف دستگاه‌های لیزری، به یک عامل محرکه تبدیل شد که یک مطلب کامل در مورد دستگاه‌های برش لیزری بنویسیم و به جزئیات دقیق در مورد آن‌ها بپردازیم.

بنابراین در ابتدا یک تعریف کلی از دستگاه برش لیزر ارائه می‌دهیم، و در گام‌های بعدی به سراغ تشریح نحوه عملکرد دستگاه و همچنین نقش هر کدام از قطعات آن خواهیم رفت.

دستگاه برش لیزر چیست؟

دستگاه برش لیزر یک دستگاه پیشرفته صنعتی و غیر صنعتی است که از اشعه لیزر برای برش دادن نمونه کارهای مختلف استفاده می‌کند. احتمالاً در همین ابتدا این ابهام برای شما به وجود آمده که چرا صنعتی و غیرصنعتی؟ در چند سال اخیر دستگاه‌های برش لیزری در ابعاد مختلفی ساخته می‌شود که حتی برای کاربردهای خانگی و کار بر روی میز هم قابل استفاده هستند. دستگاه برش لیزر رومیزی نمونه بارز و موجود در بازار آنهاست.

برای درک بهتر عملکرد دستگاه‌های برش لیزر، شاید بهتر است یکی از بازی‌های دوران کودکی خود، یعنی استفاده از ذره بین را به خاطر بیاورید. در دوران کودکی از این ذره بین‌ها برای متمرکز کردن نور خورشید بر روی کفش پلاستیکی استفاده می‌کردیم که به مرور زمان باعث سوزانده شدن آن می‌شد. دستگاه برش لیزری به همین شیوه کار می‌کند.

دستگاه برش لیزر چگونه کار می‌کند

سعی کردیم در بند قبلی یک مثال نوستالژیک و قابل فهم برای درک نحوه عملکرد این دستگاه‌ها بیاوریم که با کلیات آن آشنا شوید. به صورت کلی، عملکرد دستگاه برش لیزر به چند مرحله زیر تقسیم می‌شود:

  • طراحی الگوی برش در نرم افزار طراحی و یا گرفتن این الگوها از اینترنت و وارد کردن آنها به نرم افزار؛
  • انتقال طرح آماده شده به نرم افزار کنترل و وارد کردن مختصات؛
  • استفاده از صفحه کنترل برای ورود اطلاعات در محیط شبیه سازی نرم افزار؛
  • روشن شدن دستگاه و شروع فرایند تولید اشعه لیزر؛
  • استفاده از عدسی‌ها و آینه‌ها برای متمرکز کردن اشعه لیزر بر روی سطح نمونه کار؛
  • فعال کردن موتور دستگاه و بخش حرکتی آن برای حرکت دادن نازل دستگاه؛
  • حرکت کردن نازل لیزر و برش دادن نمونه کار به صورت الگوهای دو بعدی و سه بعدی.

لیزر چگونه تولید می‌شود؟

قبل از اینکه قطعات دستگاههای برش لیزر را معرفی کنیم و بگوییم که هر کدام از آنها به چه شکلی کار می‌کند، لازم است توضیح دهیم که نحوه تولید لیزر در این دستگاه‌ها به چه صورت است. در علم شیمی پدیده‌ای به اسم برانگیختگی داریم که مبنای اصلی تولید اشعه لیزر است.

زمانی که جریان الکتریکی یا اشعه نور به عناصر مختلف تابیده می‌شود، الکترون‌های لایه داخلی عناصر به یک لایه بالاتر می‌رود که ناشی از افزایش سطح انرژی آنهاست. روند برانگیختگی الکترون‌ها تا یک سطح مشخص ادامه می‌یابد. با قطع جریان الکتریسیته، این الکترون‌ها تمایل دارند که به لایه قبلی و حالت پایه خود برگردند که انجام این کار با ایجاد نور همراه است. قرمز شدن فلزات در داخل کوره به دلیل همین پدیده است.

نور متصاعد شده از این عناصر به صورت اشعه‌های نامنظم و کم انرژی هستند که باید در یک جهت قرار گیرند. عدسی‌ها وظیفه متمرکز کردن این نور‌ها را بر عهده دارند و آن را به یک اشعه منظم و قوی تبدیل می‌کند که تحت عنوان اشعه لیزر شناخته می‌شود. انرژی اشعه لیزر بسیار بالاست و می‌تواند باعث شکسته شدن پیوند بین مولکولی و در نتیجه سوزانده شدن سطح نمونه کار شود.

قطعات دستگاه برش لیزر و وظیفه هر کدام از آنها

برای آشنایی بیشتر شما با این دستگاه‌ها از نظر نحوه عملکرد آنها، در این بخش تصمیم داریم که به معرفی کلی قطعات دستگاه برش لیزر بپردازیم و به وظایف هر کدام از آنها اشاره کنیم. البته روند انتخاب شده برای این قطعات با توجه به فرآیند کارکرد دستگاه دربندهای قبلی بود:

  • نرم افزار طراحی: از نرم افزارهای رایج در حوزه طراحی و گرافیک می‌توان به عنوان نرم طراحی این دستگاه‌ها استفاده کرد. اما به طور کلی شرکت‌های تخصصی پیشنهاد می‌دهند که برای این دستگاه‌ها از نرم افزار تری دی مکس یا نرم افزار کورل دراو استفاده شود که فرمت فایل نهایی با نرم افزارکنترل همخوانی داشته باشد.
  • نرم افزار کنترل: نرم افزارهای کنترل با توجه به نوع دستگاه و شرکت تولید کننده دستگاه ممکن است متفاوت باشد و به همین دلیل گزینه‌های مختلفی در سطح بازار وجود دارد. نرم افزار RDWorks و نرم افزار EZcad رایج‌ترین و معروف‌ترین نرم افزارهای موجود در بازار هستند که وظیفه آنها کنترل دستگاه برای حرکت دادن بخش‌های مختلف و برش نمونه کار است.
  • تیوب لیزر: تیوب لیزر انواع مختلفی دارد که در ادامه همه آنها را معرفی خواهیم کرد. تیوب لیزر محل اصلی تولید اشعه‌های اولیه لیزر است که با توجه به نوع آن، اشعه لیزر تولید شده متفاوت است. به عنوان مثال، اشعه تولید شده در تیوب لیزر فلزی با تولید لیزر شیشه‌ای متفاوت است. همچنین توان اشعه لیزر در تیوب لیزر ۶۰ واتی با توان آن در تیوب لیزر ۱۳۰ واتی تفاوت دارد.
  • عدسی و آینه: عدسی‌ها و آینه‌ها ابزارهایی برای متمرکز کردن اشعه‌های پراکنده و تبدیل کردن آنها به اشعه لیزر پرقدرت هستند. نوع و تعداد عدسی و آینه در دستگاه‌های مختلف با یکدیگر تفاوت دارد.
  • فیبر نوری: وظیفه فیبر نوری همان تبدیل کردن نورهای پراکنده به اشعه لیزر است که به جای عدسی و آینه استفاده می‌شود. استفاده از فیبر نوری باعث می‌شود که دقت دستگاه به مراتب بالاتر بوده و امروزه شاهد دستگاه‌های تحت عنوان دستگاه برش لیزر فایبر باشیم.
  • نازل لیزر: نازل لیزر به عنوان محل خروجی اشعه لیزر شناخته می‌شود که به طور مستقیم برای برش نمونه کار استفاده می‌شود. مهم‌ترین ویژگی نازل لیزر این است که می‌توان قطر آن را تغییر داده و از این طریق دقت و صحت دستگاه را جا به جا کرد.
  • موتور دستگاه: موتور دستگاه عامل اصلی حرکت و فعالیت آن است که هم بخش لیزری و هم بخش حرکتی دستگاه را فعال می‌کند.
  • بخش حرکتی دستگاه: بخش حرکتی دستگاه برش لیزر هم مانند دستگاه سی ان سی است و در آن یک اسپیندل و چند محور برای حرکت دادن نازل برشی وجود دارد. همکاری این قطعات در کنار یکدیگر باعث می‌شود که نازل برش برای برش نمونه‌های دو بعدی و سه بعدی به کار گرفته شود.
  • میز دستگاه: معمولاً در معرفی دستگاه‌های مختلف چندان توجهی به میز دستگاه یا به اسکلت کلی آن نمی‌شود. اما این موضوع در مورد میز دستگاههای برش لیزری تفاوت دارد که ناشی از تأثیر میز دستگاه بر عملکرد آن است. برای درک این موضوع می‌توانید معرفی انواع میز دستگاه را در بندهای بعدی مطالعه کنید.

معرفی انواع تیوب لیزر از لحاظ توان

یکی از بهترین معیارهایی که بتوانید به کمک آن تیوب لیزر مورد نظر را برای دستگاه برش لیزر یا دستگاه حکاکی لیزر خود پیدا کنید، استفاده از معیار توان است که تا حدود زیادی مشخصات فنی و قابلیت‌های دستگاه لیزر را مشخص می‌کند. این تیوب‌ها انواع مختلفی دارند و در نسل‌های متفاوتی ساخته شده که هر کدام از آنها قابلیت‌های متفاوتی در خود جای داده است:

  • تیوب لیزر ۶۰ وات: می‌توانیم این محصول را به عنوان یکی از ضعیف‌ترین تیوب‌های لیزری معرفی کنیم که بیشتر برای دستگاه‌های سایز کوچک مانند دستگاه برش لیزر خانگی استفاده می‌شود.
  • تیوب لیزر ۸۰ وات: این تیوب‌ها برای کار دستگاه با توان ۸۰ وات مناسب است و بیشتر در دستگاه‌های حکاکی و برش‌های خیلی ضعیف مانند صنایع چرم و پارچه استفاده می‌شود. در مورد انتخاب این گزینه باید حساسیت بیشتری داشته باشید که بالاترین کیفیت ممکن را انتخاب کنید.
  • تیوب لیزر ۱۰۰ وات: تقریباً این تیوب لیزری را می‌توان به عنوان یکی از محبوب‌ترین و رایج‌ترین تیوب‌ها در دستگاه‌های لیزری معرفی کرد. این محصول در مورد حکاکی اجسام بسیار سخت و برش دادن پلکسی تا ضخامت ۱۵ میلیمتر و ام دی اف تا ضخامت ۸ میلیمتری استفاده می‌شود.
  • تیوب لیزر ۱۳۰ وات: یک نوع نسبتاً قوی از تیوب لیزر است که در دستگاه‌های برش لیزر ۱۳۰ × ۱۸۰ به کار گرفته می‌شود. طبیعتاً از این تیوب لیزر بیشتر برای برش فلزات و مواد سخت استفاده می‌شود که بتواند برش با کیفیت و ایده‌آل ارائه دهد.

معرفی انواع تیوب لیزر از لحاظ جنس

یکی از معیارهایی که برای دسته بندی انواع تیوب لیزر استفاده می‌شود، دسته بندی آنها بر اساس جنس به کار رفته برای ساخت تیوب است. البته لازم به ذکر است که استفاده از این جنس‌ها صرفاً برای نامگذاری نیست و هر کدام از آنها ویژگیهای منحصر به فردی دارد که اصلاً هیچ ربطی به جنس به کار رفته در ساخت تیوب ندارد:

  • تیوب لیزر شیشه‌ای: تیوب لیزر شیشه‌ای در برخی منابع تحت عنوان تیوب جریان مستقیم یا تیوب DC هم شناخته می‌شود که برای بدنه آن از جنس شیشه استفاده شده است. این تیوب‌ها به صورت محفظه‌ای سربسته هستند که در آن مخلوطی از گازهای مختلف مانند دی اکسید کربن، هلیوم، نیتروژن، هیدروژن و زنون یافت می‌شود. تیوب‌های شیشه‌ای توانایی بالایی در خروجی لیزر نسبتاً کوچک و دقیق دارند و به همین دلیل برای برش‌های دقیق مناسب هستند. این تیوب‌ها قیمت کمتری نسبت به نوع فلزی دارند.
  • تیوب لیزر فلزی: دسته دوم تیوب فلزی یا تیوب رادیوفرکانسی است که از امواج رادیو فرکانسی برای برانگیختگی گازهای موجود در محفظه استفاده می‌شود. این محفظه‌ها همانند تیوب‌های شیشه‌ای به طور کامل سر بسته هستند و امواج رادیو فرکانسی به صورت پالسی با تکرار بسیار بالا به آنها تابانده می‌شود. دامنه حرکت اشعه لیزر در این تیوب ها پهن‌تر است به همین دلیل در پروژه‌های دقیق چندان کاربرد ندارند. طول عمر این تیوب‌ها در حدود ۵ برابر بیشتر از تیوب‌های شیشه‌ای است.

انواع میز دستگاه برش لیزر

یکی دیگر از بخش‌های دستگاه برش لیزر که به طور مستقیم در انتخاب تخصصی آنها برای کاربردهای مختلف نقش دارد، نوع میز دستگاه با توجه به نوع کاربرد آن است. در دستگاه‌های برش لازم است که اشعه لیزر از نمونه عبور کرده و از میز دستگاه نیز عبور کند. بنابراین طبیعی است که طراحی میز با توجه به نوع کاربرد آن انجام گیرد. در این حالت دو نوع میز داریم:

  • میز لانه زنبوری: میزهای لانه زنبوری به شکل شش ضلعی‌های منتظم چسبیده به همدیگر هستند که فضای داخلی آنها خالی شده است. این فضای داخلی برای عبور جریان اشعه لیزر به وجود آمده و اغلب برای برش‌های کوچک از آن استفاده می‌شود. نقطه قوت میزهای لانه زنبوری در برش دادن نمونه‌های کوچک به صورت دو بعدی و سه بعدی است. اما نظافت کردن دستگاه‌های دارای این میزها کمی سخت است.
  • میز شمشیری: میزهای شمشیری شامل تیغه‌هایی فولادی هستند که به صورت افقی در کنار یکدیگر قرار گرفته و فاصله بین آنها خالی است. این فاصله برای عبور جریان لیزر است و به همین دلیل از میزهای شمشیری برای برش دادن نمونه‌های طولی استفاده می‌شود. میزهای شمشیری چندان برای برش‌های سه بعدی مناسب نیستند، اما برای برش اجسام بزرگ ایده‌آل هستند و نظافت کردن دستگاه در این میزها به مراتب راحت‌تر است.

معرفی انواع دستگاه برش لیزر از لحاظ کار بر روی مواد مختلف

وقتی که به دستگاه‌های برش لیزر نگاه می‌کنیم، متوجه می‌شویم بخش‌های مختلفی از آنها تغییر می‌کند که این تغییرات باعث تغییر در کاربرد کلی دستگاه می‌شود. به عنوان مثال، تغییر کوچک در تعداد وات اشعه لیزر یا حتی تغییر در تیوب لیزر باعث می‌شود که کاربرد آنها به طور کلی تغییر کند. مدل‌های مختلفی از این دستگاه‌ها در بازار موجود است که به چهار دسته کلی تقسیم بندی می‌شوند:

  • دستگاه برش لیزر سنگ: با وجود اینکه سنگ درجه سختی نسبتاً بالایی دارد، اما به شدت ترد و شکننده است و معمولاً در ساختار آن ناخالصی وجود دارد. به همین دلیل از دستگاه‌هایی با تعداد وات لیزر بسیار بالا و با نازل لیزر کوچک استفاده می‌شود. به همین دلیل بهترین انتخاب برای دستگاههای برش لیزر سنگی استفاده از تیوب‌های لیزری شیشه‌ای است.
  • دستگاه برش لیزر چوب: استفاده از دستگاه‌های برش لیزری در مورد چوب چندان رایج نیست و شاید تنها در برخی موارد تخصصی و خیلی دقیق از این دستگاه‌ها استفاده شود. معمولاً تعداد وات استفاده شده در این دستگاه‌ها کم بوده و از تیوب‌های ضعیف مانند تیوب لیزر ۶۰ وات استفاده می‌شود.
  • دستگاه برش لیزر شیشه: کار دستگاه برش لیزر بر روی شیشه یک حوزه بسیار حساس و دقیق است و به همین دلیللازم است شدت اشعه لیزر در آن بسیار بالا باشد. در انتخاب تیوب لیزر، در اینجا باید به سراغ تیوب‌های شیشه‌ای برویم که اشعه نازک و قوی تولید می‌کند. در ضمن تعداد وات تیوب لیزری هم از بین گزینه‌های ۱۰۰ و ۱۳۰ انتخاب شود که معمولاً تیوب لیزر ۱۰۰ واتی بهتر است.
  • دستگاه برش لیزر فلز: دستگاه‌های برش لیزر فلزی به عنوان قویترین دستگاه‌های موجود در بازار شناخته می‌شوند که برای آنها باید از تیوب‌های لیزری با تعداد وات بالا استفاده شود. حساسیت برش در این دستگاه‌ها چندان بالا نیست و حجم کار آنها زیاد است. با این تفاسیر انتخاب تیوب لیزر ۱۳۰ وات و تیوب لیزر فلزی برای این مورد گزینه بهتری است.

در این مطلب تلاش کردیم که به کلیه اطلاعات جزئی و کلی در مورد دستگاه برش لیزر اشاره کنیم و کمک کنیم که شما به صورت تئوریک با این دستگاه‌ها آشنایی کامل داشته باشید. برای تبدیل شدن به اپراتور و تکنسین این دستگاهها لازم است که به شکل عملی هم با این دستگاه‌ها آشنا شوید که با کار کردن عملی به دست می‌آید.