Станки лазерной гравировки стекла

Стекло является очень востребованным материалом и применяется повсеместно — в строительстве, химической промышленности, на транспорте, в быту, для производства посуды, сувенирных, декоративных изделий, украшений и многого другого. Столь широкое распространение стекла обусловлено рядом уникальных свойств этого материала — прежде всего, оптической прозрачностью. Ценным является также сравнительно высокая прочность стекла (хотя и в сочетании с хрупкостью), устойчивость к термическому, химическому и биологическому воздействию. Также стекло имеет ряд полезных оптических свойств — например, задерживает ультрафиолетовые лучи.

Ещё одним несомненным достоинством стекла является дешёвое сырьё. Поскольку основной компонент стекла — кремний — является самым распространённым веществом на Земле, неудивительно, что люди научились изготавливать стекло в очень давние времена. К примеру, египтяне получали стекло из кварцевого песка, который брали со дна пресноводной реки. Естественная чистота песка оказывалась достаточной для изготовления стёкол с высокой прозрачностью.

Особенности обработки

Однако получить стекло — это лишь первая стадия. Для производства изделий необходимо иметь надёжную технологию обработки. В качестве методов обработки стеклянных изделий, наряду с литьём, широко применяется механическое резание, например с помощью фрезерных станков с ЧПУ. Но этот процесс сопряжён с рядом существенных трудностей.

Во-первых, стекло достаточно твёрдый материал, а значит, для его обработки необходимо прилагать значительные усилия резания (что означает потребность в инструменте из дорогостоящих высококачественных сталей, повышенных износ режущего инструмента и самого станка).

Во-вторых, стекло является хрупким материалов — при его механической обработке образуется значительное количество мелкой пыли, загрязняющей оборудование и снижающей чистоту производства.

В-третьих, основным свойством и требованием является высокая прозрачность стекла. Это не совместимо с царапинами, сколами и повреждениями поверхности, которые вполне вероятны при значительном усилии механического прижима стеклянных заготовок (необходимого для развития значительных сил резания — как указывалось выше). По этой же причине стеклянную заготовку (особенно больших габаритов) сложно крепить на рабочем столе фрезерного станка — необходимо использовать систему вакуумного прижима, что не всегда возможно.

Таким образом, сложность механической обработки долгое время являлась сдерживающим фактором при резке и гравировке стеклянных изделий.

Лазерная обработка стекла

Мощный импульс развития технологий обработки появился в связи с широким распространением лазерных технологий. Доступные по цене и простые в управлении лазерные станки с ЧПУ открыли широкие возможности для резки и гравировки самых разнообразных стеклянных изделий.

Лазерная обработка заключается в воздействии луча высокой энергии на поверхность заготовки. «Лишний» материал при этом испаряется, а заготовка получает новые грани, поверхности, детали — иными словами, новую форму. При этом не образуется ни шума, ни отходов — обработка протекает быстро и строго по заданной программе. Крепление стеклянной заготовки на рабочем столе также не требуется (достаточно прижима под собственной тяжестью).

При небольшой мощности лазера, воздействие луча на поверхность заготовки оставляет чёткий и аккуратный след гравировки. Тонкость фокусировки луча обеспечивает высокое разрешение и позволяет добиваться такой чёткости, что невооружённым глазом можно различить мельчайшие детали (порядка квадратного миллиметра) выгравированного рисунка. Лазерный станок с ЧПУ способен воплощать любые, даже самые сложные узоры. Программное управление открывает широкие возможности для экспериментов — простым изменением электронного эскиза можно добиться обработки изделия, полностью отвечающей запросам дизайнера. Напротив, по одной единственной программе можно выпускать неограниченное количество изделий — с высокой скоростью и без «колебаний качества» между отдельными экземплярами в пределах одной партии.

Порядок обработки стеклянных изделий

В не зависимости от типа лазерного станка с ЧПУ — будь то промышленная модель или компактный настольный гравер — можно добиться высокого качества результатов обработки. При этом, подход к подготовки производства и непосредственно сама обработка будут едины. Для гравировки узора на стеклянной поверхности при помощи лазерного станка с ЧПУ следует:

• подобрать графический эскиз будущего рисунка (при необходимости — перенести «бумажный» рисунок в электронный вид, или воспользоваться обширными библиотеками готовых рисунков)
• на базе графического эскиза построить в специальной программе (например, «LaserCut») маршрут обработки — запрограммировать траекторию движения головки лазерного излучателя над заготовкой;
• загрузить получившуюся управляющую программу в память ЧПУ лазерного станка;
• произвести настройки параметров обработки (мощности излучения, скорости гравировки по отдельным осям и т. п., возможно — указать начальную точку обработки на заготовке);
• установить заготовку внутрь рабочего отсека лазерного станка (при необходимости, закрепить заготовку);
• проверить общую работоспособность систем станка (наличие воды в системе охлаждения, работоспособность системы вытяжки и т. п.) и запустить обработку.

После такой подготовки лазерный станок с ЧПУ осуществляет гравировку стеклянных изделий в полностью автоматическом режиме. Оператору остаётся лишь вовремя вынуть заготовку и оценить качество обработки.

Преимущества лазерной гравировки стеклянных изделий

По сравнению с любым другим способом нанесения изображений на поверхность стекла, лазерная гравировка отличается:

• чрезвычайно высоким качеством и детализаций изображения;
• возможностью получать сложные фигурные узоры в точном соответствии с программой обработки (исходным графическим эскизом);
• высокой скоростью процесса;
• отсутствием пыли, шума и других отходов (газообразные пары с лёгкостью отводятся штатной системой вытяжки станка);
• долговечностью готовых изображений;
• простотой управления лазерным станком и широкими возможностями использования различных программных эскизов для обработки;
• легкостью переналадки станка на гравировку любых изделий в любом количестве (от единичного экземпляра до серийной партии);
• простотой обслуживания лазерного станка (без необходимости затрат на обширный штат сотрудников).

Для лазерной гравировки не существует ограничений по типу поверхности: будь то плоское стекло, или выпуклая цилиндрическая стенка изделий — всё равно узор гравировки получится отменного качества. Лазерный станок с лёгкость воплощает такой эффектный приём, как помещение изображение «внутрь» толстого стекла.

При необходимости, перед обработкой лазером стекло покрывается специальным составом, который, будучи «засвечен» лучом, становится разноцветным. Такой приём называется «колорированием» и позволяет получать большое количество оттенков цветной гравировки стеклянных поверхностей.