Критерии выбора контроллера ЧПУ для лазерного станка

Лазерный станок с ЧПУ предназначен для бесконтактной обработки заготовок из различного материала: дерева, пластика, стекла, камня, бумаги, ткани, кожи, резины, полиэтилена и ряда других. Широкий спектр обрабатываемых материалов является одним из главных достоинств лазерного оборудования с ЧПУ. Другое значительное преимущество — очень высокое качество обработки. Резка материалов при помощи лазерного луча обеспечивает очень тонкий шов с аккуратными краями. А гравировка позволяет наносить изображения отличного качества, которые будут смотреться чётко, даже если изобилует мелкими деталями. Плюс ко всему обработка на лазерном станке с ЧПУ происходит очень быстро и с низкими суммарными затратами (как вследствие экономичности самого оборудования, так и за счёт экономного расходования материала, отсутствия «обрезков», брака и т. п.).

Описание конструкции

Лазерные станки с ЧПУ выпускаются многими производителями. Отдельные модели станков различаются как по размеру рабочей области (и соответственно, возможности обработки заготовок тех или иных габаритов), так и по мощности оптической системы. А также по набору дополнительных функций и систем (к примеру, подъёмной площадки рабочего стола, возможностью загрузки рулонных заготовок, наличию видеокамеры, распознающей узоры на заготовке, или оптической системой с двумя лазерными излучателями и, и т. п.).

Однако вне зависимости от особенностей конкретной модели, принципиальная схема лазерного станка с ЧПУ остаётся неизменной. В основе конструкции лежит несущий монолитный корпус, имеющий значительную жёсткость для обеспечения устойчивости и гашения вибраций. Корпус содержит несколько внутренних отсеков, где размещается вся «начинка» станка. Самый большой — центральный — отсек (рабочая область) оборудован решётчатым столом и предназначен для непосредственного размещения обрабатываемой заготовки. К рабочей области сзади примыкает отсек установки лазерной трубки (из-за своей длины трубка располагается горизонтально — чтобы вписаться в габариты корпуса). Боковые отсеки служат для размещения управляющей электроники (включая систему ЧПУ) и питающих трансформаторов для обеспечения работы лазерной трубки (в случае когда трубок несколько, каждая работает с собственным трансформатором).

Принцип обработки заготовок заключается в воздействии на поверхность лучом высокой энергии. За счёт повышения температуры в области контакта с лазером, материал поверхности испаряется. Головка лазерного излучателя перемещается над заготовкой и постепенно обрабатывает всю поверхность. Таким образом, заготовка получает новую форму, то есть фактически обрабатывается. Маршрут обработки задаётся управляющей программой, загруженной в память контроллера ЧПУ. Контроллер считывает коды программных строк и на их базе формирует управляющие импульсы для электродвигателей, приводящих в движение инструментальный портал с закреплённой на нём головкой лазерного излучателя. Управляющая программа строится на базе графической модели готового изделия, что даёт широкие возможности для программирования обработки. При этом лазерный станок с ЧПУ может со 100%-ой точностью воплотить виртуальную модель в реальном изделии.

Особенности ЧПУ-контроллеров

Из вышеописанного следует, что логика функционирования контроллера ЧПУ оказывает решающее влияние не только на качество обработки, но и на удобство управления лазерным станком в целом. В общем случае под «контроллером ЧПУ» подразумевают целый комплекс устройств для управления лазерным станком, а именно:

• основной блок управления (кнопочный пульт на лицевую панель станка, снабжённый ЖК-дисплеем для индикации параметров);
• управляющая плата;
• соединительный кабель (связывающий управляющую плату и блок управления);
• интерфейсный USB-кабель (для подключения персонального компьютера);
• дополнительное оборудование (может включать «короткие» USB-кабели, DVD с программным обеспечением, инструкцию по эксплуатации и т.п.).

В зависимости от конкретного производителя вышеописанный перечень, как и фактическое исполнение компонентов, может значительно варьироваться. Однако опыт большого количества специалистов показывает, что предпочтение следует отдавать контроллеру:

• работающему стабильно и без сбоев;
• обеспечивающему удобство функционирования (дружественный интерфейс);
• подключаемому не только по USB, но и через LAN-порт;
• допускающему самостоятельную «перепрошивку» и легко настраиваемому;
• корректно распознающему несколько цветов в одном файле управляющей программы на гравировку;
• без проблем работающему с библиотеками *.dll;
• автоматически пересчитывающему координаты при работе с поворотной осью (чтобы пользователь мог указать лишь диаметр заготовки, а не вычислял поправочные коэффициенты вручную);
• автоматически возвещающему лазерный излучатель «в ноль» при включении станка;
• по минимуму «привязанному» к аппаратному ключу защиты «софта»;
• имеющему актуальную поддержку производителя (обновляемое ПО, доступные материалы для загрузки и т. п.);
• распознающему современные «флешки» (ёмкостью более 1 Гб);
• поддерживающему совместимость с новейшими операционными системами (MS Windows 7, MS Windows 8 — 32/64 bit).

Кроме того, для обеспечения чисто «физической» надёжности контроллер должен иметь надёжный корпус, закрывающий печатные платы.

Некоторые модели контроллеров изначально разрабатывались под фрезерные станки с ЧПУ. В итоге их «портирование под лазер» удалось не лучшим образом. К примеру, контроллер Rznc (называемый также Rich AUTO, CNC) просто имеет адаптированную «лазерную» прошивку и дополнительную колодку на плате для подключения к специфическим системам лазерного станка. А «программное обеспечение» ограничивается макросом для CorelDraw. В итоге контроллер Rznc никак не может претендовать на универсальность.

Что касается конкретных моделей «правильных» ЧПУ-контроллеров, в той или иной полноте соответствующих вышеописанным требованиям — это:

• Leetro
• RDL
• TopWisdom

Обеспечение бесперебойного функционирования

Как любая электронная система, контроллер ЧПУ имеет сложную архитектуру. Он весьма чувствителен к помехам и уязвим для повреждений. Поэтому при эксплуатации лазерного станка с ЧПУ следует проявлять особую внимательность к электронной подсистеме. Помимо «физических» требований (поддерживать чистоту плат и микросхем, не допускать ударов, воздействия жидкостей и сильных вибраций), контроллер следует правильно заземлять — во избежание проблем с управлением от внешних электрических наводок.