Виды фокусирующих линз для лазерных станков CO2 с ЧПУ и их предназначение

Фокусирующая линза в лазерном станке CO2 является принципиально важным звеном на пути движения лазерного луча от лазерной трубки до обрабатываемой заготовки. Фокусирующая линза завершает движение луча и необходима для создания зоны каустики луча.  Зона каустики дает возможность лучу разрезать и гравировать материалы.

• D – диаметр светового потока
• f – фокусное расстояние
• d – диаметр светового пятна или иначе ширина реза
• 2z — зона каустики луча (зона протяжки), как видно на рисунке, определяет толщину разрезаемого материала.

Таким образом фокусирующая линза позволяет делать ширину реза детали минимальной и определяет максимально возможную толщину разрезаемого материала.

Длина каустической зоны 2z (Рис. 1) определяется мощностью излучения лазерной трубки. Обычно на 10 Ватт мощности приходится 1 миллиметр толщины реза. К примеру, если необходимо резать фанеру толщиной 10 миллиметр, то необходимо использовать лазерную трубку CO2 с мощностью излучения не менее 100 Ватт.

Виды фокусирующих линз

Линзы между собой различаются по нескольким параметрам:

1. Материал изготовления
2. Фокусное расстояние
3. Диаметр

Материал изготовления

Чаще всего в лазерных станках СО2 применяются линзы с напылением: GaAs – арсенид галлия и ZnSe – селенид цинка.

Линзы GaAs с арсенидом галлия имеют темно зеленоватый цвет с металлическим блеском. Их особенностью является твердость и жесткость напыления, что значительно расширяет спектр их применения. Поэтому их используют в производствах, где при работе с материалом пылевые и абразивные частицы попадают на линзу.

Так же более устойчивы к ручной чистке, протирке. Исходя из этого являются более долговечными, но и более дорогими.

Линзы ZnSe – являются наиболее востребованными в лазерных станках СО2. Имеют желто-оранжевый цвет, прозрачные. Обладают высокой точностью, и меньшим поглощением за счет своей прозрачности.

Так же на линзах ZnSe лучше заметны загрязнения, что позволяет своевременно их чистить и иметь на выходе лазерный луч без оптических потерь.

Фокусное расстояние

По фокусному расстоянию линзы делятся на 3 категории:

1. Короткофокусные линзы CO2 ( фокус f до 40 мм.)
2. Среднефокусные линзы CO2 (  фокус f от 40 мм. до 75 мм.)
3. Длиннофокусные линзы CO2 (  фокус f от 75 мм. и больше)

f – фокусная зона (Рис.1)

Фокус линзы подбирается исходя из  поставленных задач резки и гравировки. Тут существует одна закономерность: чем меньше фокус, тем тоньше диаметр лазерного луча, но и меньше зона каустики (толщина реза), и соответственно наоборот.

Поэтому если необходима максимальная четкость гравировки, то выбирается короткофокусная линза, а если есть необходимость разрезать более толстый материал, то выбирается длиннофокусная линза.

Среднефокусная линза является золотой серединой между резкой и гравировкой и поэтому стала самой популярной при работе на лазерных станках CO2. Чаще всего в базовом комплетке поставки станка идет именно среднефокусная линза.

Диаметр линзы 

Диаметр линзы для лазерных станков CO2 варьируется в интервале от 12 мм. до 30 мм. И чаще всего зависит от размера станка и мощности лазерной трубки. Связано это с тем, что лазерный луч имеет коническую форму на расширение (рассеивание) и чем больший путь он проходит между двумя зеркалами, тем сильнее расширяется и соответственно для сбора луча в тонкий пучок требуется линза большего диаметра.

Поэтому если расстояние между зеркалом 2 и зеркалом 3 небольшое (менее 50 см.) то ставят линзы диаметром менее 20 мм. Если расстояние между зеркалом 2 и зеркалом 3 менее 180 см., то уже ставят линзу диаметром 20 мм., ну а если это расстояние больше 180 см., то ставят уже линзу диаметром 25 или даже 30 мм.

Надеюсь, что ознакомившись с данной статьей вы облегчите себе выбор оптимальной линзы под ваши задачи для работы на лазерном станке CO2.  При бережном отношении к линзе, своевременной чистке вы обеспечите её долгосрочную работу и всегда будете иметь на выходе луч максимально возможной мощности без оптических потерь.

Каталог линз для лазерных станков — открыть.