Санкт-Петербург
+7 (800) 777-17-87
Адрес
192019, г. Санкт-Петербург, Глухоозёрское шоссе, 12Ж
  • Лазерные станки
  • Статья

Фокусное расстояние на лазерном станке: как ПРАВИЛЬНО настроить?

В этой статье мы расскажем, что такое фокусное расстояние, почему его важно знать, от чего оно зависит и как его определить

Что такое фокусное расстояние и почему его важно знать?

Фокусное расстояние — это расстояние между линзой и точкой, в которой лучи света сходятся и образуют максимально четкое изображение.

От фокусного расстояния линзы зависит диаметр пятна и глубина фокуса. Именно на этом расстоянии получается максимально качественная гравировка и резка. У каждой линзы свой рабочий фокус, который указывается на маркировке (например, f=60 мм).

Для резки также важна глубина фокуса — максимальная толщина материала для выполнения качественного реза

Если резать тонкий материал с более длинным фокусным расстоянием, то толщина реза будет широкой и часть электроэнергии будет расходоваться впустую. А если с более коротким, то заготовка будет перегреваться, что может привести к обугливанию кромок у неметаллических материалов.

От чего зависит фокусное расстояние в лазерном станке?

Фокусное расстояние обычно измеряется в миллиметрах и зависит от кривизны поверхностей линзы и коэффициента преломления материала, из которого она изготовлена. 

Линза с меньшим фокусным расстоянием имеет более широкое поле зрения и способна охватить большее количество объектов, в то время как линза с большим фокусным расстоянием имеет более узкое поле зрения и способна приближать удаленные объекты.

Следовательно, при меньшем фокусном расстоянии гравировка будет четче, а при большем — будут расплывчатые контуры

Фокусное расстояние лазерного станка

Поэтому линзы важно подбирать фокусирующие линзы в зависимости от производственной задачи:

  • Длиннофокусные линзы оптимально использовать для резки материалов толщиной от 8 мм или заготовок криволинейной формы;
  • Среднефокусные — для гравировки, а также резки материалов толщиной менее 8 мм;
  • Короткофокусные линзы — только для гравировки.

Какой оптимальный диаметр фокусного пятна (то есть ширина реза)?

Диаметр фокусного пятна в идеале должен равняться длине волны лазера (0.01 мм), но на практике из-за особенностей самой линзы он составляет в лучшем случае 0,5 мм.

В точке фокусировки идет очень высокий разогрев и происходит выгорание материала на прилегающей к линии реза поверхности материала. Это также зависит от плотности материала: у фанеры толщина реза будет больше, чем у металла.

Диаметр фокусного пятна рассчитывается по формуле: d = 1.27 * f * W * (1 / D)

Фокусное расстояние линзы формула

Рис. 1:

D — диаметр лазерного луча;

f — фокусное расстояние;

d — диаметр фокусного пятна (ширина реза);

2z — оптимальная глубина фокуса (максимальная толщина материала);

W — длина волны лазера.

Как рассчитать, какой будет максимальная толщина материала (глубина фокуса)

По формуле 2z= 2.5 * W * (f/D)²   

Например, фокусное расстояние линзы — 2,36 дюйма или примерно 60 мм.

W — длина волны лазера, примерно 0.01 мм, D — диаметр лазерного луча, обычно 6 мм.

2z= 2,5 * 0,01 * ( 60/6)²= 2,5 мм

Как отрегулировать расстояние между лазерным фокусом и материалом для резки 

До начала резки любого материала необходимо отрегулировать расстояние от фокальной точки до его поверхности.

Разные фокусные положения приводят к разному результату

Положение фокальной точки над заготовкой называется положительным фокусом, а положение фокальной точки под заготовкой — отрицательным.

При увеличении фокусного расстояния пятно на поверхности и внутри заготовки становится толще, и ширина реза увеличивается. При этом также увеличивается площадь нагрева и емкость разгрузки шлака.

Определение положения фокуса лазера

Чтобы определить местоположение фокуса лазера, выполните следующие действия:

  1. Расположите головку лазерной резки над плоским и гладким куском белого картона на верстаке. Фокусирующая линза должна находиться над картоном примерно на 10 мм, что меньше ее фокусного расстояния. Например, если фокусное расстояние составляет 127 мм, линза должна располагаться на расстоянии около 117 мм от картона;
  2. ЧПУ перемещает режущую головку каждые 10 мм по оси X или Y, поднимая при этом ось Z на 1 мм при каждом перемещении. Вы можете установить расстояние для 20 последовательных движений. При каждом перемещении 20 отверстий прокалываются 20 раз, а высота оси Z поднимается на 20 мм. Наблюдая за отверстиями, можно увидеть, что их диаметр постепенно поменяется от большого к маленькому, а затем от маленького к большому;
  3. Определите место, где отверстие имеет наименьший диаметр, и запишите его. Расстояние между картоном и линзой в этом месте представляет собой фактическое положение фокуса лазерного луча.

Метод прожига

Такой метод настройки предполагает следующие действия:

  1. Разместите деревянную доску под наклоном 10 градусов на верстаке и установку режущей головки в точке А, при этом размер высоты на 20 мм меньше фокусного расстояния линзы;
  2. Система ЧПУ перемещает режущую головку вдоль оси X или Y на 230 мм, в то время как лазер выдает 200 Вт непрерывного лазерного излучения.

В результате след от прожига лазерного луча меняется от широкого к узкому, а затем снова к широкому, при этом самая узкая точка фиксируется как фокусное положение. Расстояние деревянной доски от линзы в этом положении и является фактическим положением фокуса лазерного луча.

Вывод

Фокусное расстояние — это расстояние между линзой и точкой, в которой лучи света сходятся и образуют максимально четкое изображение. Именно на этом расстоянии получается максимально качественная гравировка и резка. Фокусное расстояние зависит от кривизны поверхностей линзы и коэффициента преломления материала, из которого она изготовлена.

Диаметр фокусного пятна в идеале должен равняться длине волны лазера (0.01 мм), но на практике из-за особенностей самой линзы он составляет в лучшем случае 0,5 мм. Он рассчитывается по формуле: d = 1.27 * f * W * (1 / D), где D — диаметр лазерного луча, f — фокусное расстояние, d — диаметр фокусного пятна (ширина реза), 2z — оптимальная глубина фокуса (максимальная толщина материала), W — длина волны лазера.

Наши акции

Мы используем файлы cookie, потому что они нужны для быстрого взаимодействия с нашим сайтом. Вы всегда можете отключить их в настройках своего браузера. Продолжая пользоваться сайтом вы подтверждаете своё Согласие на обработку персональных данных в соответствии с Политикой конфиденциальности.