Mechanické rezanie vs laserové rezanie vs frézovanie
Mechanické aj laserové rezanie sú bežné výrobné procesy používané v súčasných výrobných odvetviach. Každá metóda delenia využíva svoje vlastné vybavenie a má svoje výhody a nevýhody. Preferencie medzi týmito dvoma metódami obrábania zvyčajne závisia od rôznych faktorov, ako sú požiadavky na aplikáciu, nákladová efektívnosť a výrobné možnosti.
Mechanické rezacie stroje, nástroje a proces
Mechanické rezanie, ktoré zahŕňa rezné nástroje, je proces, ktorý využíva motorom poháňané zariadenie na tvarovanie a formovanie materiálu do vopred určeného tvaru. Medzi najbežnejšie stroje, ktoré využívajú mechanické opracovanie patria sústruhy, frézy a v vŕtačky.
Sústruh
Sústruh je kovoobrábací stroj, ktorý otáča materiálom, zvyčajne počítačom riadeným motorom a pomocou rezných nástrojov odstraňuje prebytočný materiál na vytvorenie požadovaného tvaru. Pomocou sústruhu je možné vyrobiť rotačné súčiastky, vyvŕtať diery a vyrezať vnútorný alebo vonkajší závit. Pri opracovaní je možné použiť chladiacu emulziu, ktorá slúži na reguláciu teploty obrobku, na mazanie alebo odstránenie zvyškov z výrobku.
Fréza
Frézovanie je spôsob mechanického trieskového obrábania, pri ktorom hlavný rezný pohyb je rotačný pohyb frézy a nositeľom posuvu je obrobok. Ručné alebo počítačové riadené pohyby posúvajú stôl okolo rotujúcej čepele, aby vytvorili požadované rezy. Frézovacie stroje sú schopné vytvárať zložité alebo symetrické tvary naprieč osami.
Vŕtačka
Vŕtačka je obrábací stroj, ktorý pomocou otáčajúceho sa rezného nástroja – vrtáku vytvára diery do materiálu. Pomocou vŕtačky je možné vytvárať aj závity. Princíp vŕtania spočíva v stacionárnej reznej hlave, ktorá vykonáva rotačný pohyb. Reznou hlavou je možné pohybovať smerom hore alebo dole čím je možné obrábať materiál do hĺbky. Stôl, na ktorom je obrobok upevnený, môže byť stacionárny alebo pohyblivý. Pohyblivým stolom je možné posúvať obrobkom v 3 osiach.
Laserové rezacie zariadenia a metódy
Laserové rezanie je bezkontaktný spôsob rezania materiálov, ktoré využíva pôsobenie vysoko koncentrovaného zväzku fotónov vyžarovaného z reznej hlavy lasera. Ide o obrábanie tepelnou energiou. Pri laseroch je vysoko koncentrovaná svetelná energia sústredená na malú plochu obrobku, ktorá sa mení na tepelnú energiu, prostredníctvom ktorej prichádza k odberu materiálu.
Laserové stroje sú ovládané počítačom a robia veľmi presné rezy s kvalitným povrchom. Podľa toho čo je zdrojom laserového lúča rozdeľujeme lasery na 2 základné skupiny a to plynové lasery (CO2) a fiberové lasery.
CO2 laser
Najúčinnejším z plynových laserov sa stal CO2 laser. Ide o laser s aktívnym prostredím v plynnej fáze, pričom najčastejšie sa používajú zmesi plynov CO2, N2 a He. CO2 laser generuje infračervené žiarenie s vlnovou dĺžkou 10,6 mikrometra. Bežne sa používajú na zváranie, rezanie a gravírovanie kovov, ako aj na obnovovanie biologického tkaniva.
Fiber laser
Vláknový alebo tiež fiber laser (Nd:YAG) je najmodernejším typom pevnolátkového laseru. Aktívne prostredie je dlhé optické vlákno dopované yterbziom. Budenie z laserových diód je vedené priamo do aktívneho optického vlákna, z ktorého je laserový lúč vedený priamo do reznej hlavy laserového stroja.
Ďalším typom pevnolátkového laseru je diskový laser vyvíjaný predovšetkým spoločnosťou Trumpf. Princíp je podobný ako u Nd:AYG laseru, ale tu tvorí aktívne prostredie malý disk.
Fiber laser generuje infračervené žiarenie s vlnovou dĺžkou 1064 nanometrov. Vláknové lasery sa bežne používajú na rezanie, zváranie a gravírovanie materiálov. Tieto lasery majú okrem toho aj lekárske využitie.
Mechanické rezanie vs. rezanie laserom
Laserové rezanie je bezkontaktný druh delenia materiálu, čo je efektívnejší proces ako jeho mechanické alternatívy, ktoré si často vyžadujú dodatočné spracovanie ako napr. čistenie, odihlenie hrán a podobne.
Okrem toho neprichádza k priamemu mechanickému kontaktu medzi laserovým zariadením a materiálom, čo znižuje pravdepodobnosť kontaminácie materiálu alebo náhodného poškriabania. Lasery tiež vytvárajú menšiu zónu ovplyvnenú teplom, čo znižuje riziko deformácie alebo deformácie materiálu v mieste rezu.
Nevýhodou laseru je jeho energická náročnosť, ktorá je vyššia ako u strojov s mechanickým spôsobom obrábania. Taktiež niektoré spotrebné komponenty ako sú mosadzné zrkadlá alebo šošovky sú veľmi drahé.
Tieto nevýhody laserového obrábania však vysoko prevyšuje jeho efektívnosť, ktorá je oproti mechanickému opracovaniu niekoľkonásobne vyššia.
Pri výbere medzi laserovým a mechanickým rezaním môže byť užitočné pamätať na to, že procesy sa navzájom nevylučujú a že mnoho strojárskych dielní poskytuje kombináciu týchto dvoch spôsobov opracovania materiálu.