13.11.2025

Оптоволоконные лазерные труборезы. История. Преимущества. Часть 2

Виды лазерных станков

Лазерные станки для резки металлов разнообразны, и их можно классифицировать по нескольким признакам. Прежде всего, по типу используемого лазера выделяют:

• CO₂-лазерные станки — устаревающий класс, в котором источник излучения — смесь углекислого газа и других газов. Подходят для резки неметаллов и толстых сталей, но практически вытеснены из трубной резки оптоволоконными аналогами из-за низкой эффективности и сложного обслуживания.

• Твердотельные лазеры (на кристаллах YAG, дисковые лазеры) — ранее применялись для резки и сварки металлов, однако сейчас их тоже сменили волоконные из-за более простого подвода излучения и лучшей фокусировки.

• Оптоволоконные лазеры — современный стандарт. Излучение генерируется в легированном оптоволокне, накачиваемом диодами. Имеют самую высокую эффективность и качество луча для резки металла. Все новейшие лазерные труборезы относятся к этому типу.

Другая важная классификация — по форме обрабатываемого материала:

Лазерные станки для резки листа. Предназначены для резки листового металла по плоскости. Имеют стол, на котором располагают лист, над которым движется лазерная голова. Трубы на таких станках напрямую не режут, хотя существуют приспособления для труб малого диаметра.

Лазерные труборезы. Специализированные машины, сконструированные для резки труб, профилей, балок. Оснащены вращающимися патронами (чаще всего один ведущий и один ведомый патрон) и длинной станиной для укладки труб. Позволяют обрабатывать трубы круглого, квадратного, прямоугольного сечения, а также профильные изделия (двутавры, швеллеры, угловой профиль и т.д.). Такие станки выполняют как отрезку заготовок в размер, так и вырезку любых контуров (вырезы под пазовые соединения, отверстия, сложные декоративные узоры и пр.) по всей длине трубы без ее переустановки.  

Универсальные станки для листа и трубы. Комбинированные лазерные комплексы, способные резать как листовой материал, так и трубы. Обычно представляют собой лазер для резки листа с добавленным модулем — боковой патрон с осью вращения для трубы. Это решение удобно для цехов с переменными задачами, однако уступает по производительности специализированным труборезам (например, ограничена длина труб или скорость переналадки). 

Кроме того, трубные лазерные станки могут различаться по числу управляемых осей. Большинство — это двухосевые или трехосевые станки. Две оси (X и Y) отвечают за продольное перемещение трубы и поперечное перемещение режущей головы, а поворот трубы вокруг своей оси считается третьей (вращательной) координатой. Этого достаточно для прямого реза под 90°. Более продвинутые — пятиосевые труборезы, где лазерная головка имеет дополнительные степени свободы (качание под углом, осевая подстройка по высоте – оси B и Z). Такие машины способны выполнять косые резы, фаски и сложные пространственные вырезы, например, для последующей высокоточной сварки труб под углом. 5-координатные системы позволяют прорезать стенку трубы не перпендикулярно, а под заданным углом, что полезно для создания скосов (снятия фасок) или фигурной резки на изогнутых трубах.

По степени автоматизации труборезы бывают:

С ручной загрузкой — оператор вручную устанавливает трубу в патрон, позиционирует и зажимает. Подходит для мелких производств и небольших объемов.

С автоматической подачей и выгрузкой — оснащены механизмами подачи заготовок из магазина (пакета труб) и приемниками готовых деталей. Такие системы обеспечивают непрерывную работу станка без остановок на переустановку материала, что критично при серийном производстве. Высокий уровень автоматизации уменьшает влияние человеческого фактора и повышает повторяемость.

Наконец, различают станки по габаритам и мощности:

Небольшие установки малой мощности (1-2 кВт) для тонкостенных труб (до ~5 мм стенки) — часто используются в мебельном производстве, для декоративных элементов, систем кондиционирования и т.д.

Средние (3-6 кВт) — универсальные «рабочие лошадки», способные резать трубы средней толщины (до 10-15 мм) с хорошей скоростью.

Мощные промышленные лазеры (8-20 кВт и выше) — предназначены для толстостенных труб (20 мм и более) и высокопроизводительных линий, где важна скорость. Например, труборез 10 кВт уверенно режет сталь толщиной 20 мм, а более мощные системы справляются даже с трубами 30-40 мм при соответствующей оснастке.

Преимущества лазерных труборезов

Применение оптоволоконного лазера для резки труб обеспечивает целый ряд конкурентных преимуществ перед традиционными методами и даже перед более старыми лазерными технологиями. Ниже перечислены ключевые выгоды, которые получает производство, оснащенное лазерным труборезом.

Высочайшая точность реза. Лазерный луч представляет собой инструмент с толщиной реза в доли миллиметра, которым управляет ЧПУ. Это позволяет вырезать детали с ювелирной точностью — погрешности измеряются сотыми долями миллиметра. Кромки после лазера получаются ровными и гладкими, без вмятин и задиров, что практически устраняет необходимость в последующей обработке (зачистке, калибровке). Даже сложные криволинейные контуры и отверстия выходят точно по чертежу, что труднодостижимо механическим инструментом без специального дорогостоящего режущего инструмента под каждую форму.

Отличное качество кромки без заусенцев. В процессе лазерной резки металл расплавляется и выдувается вспомогательным газом, поэтому на резах практически не образуется заусенцев и нагара. В отличие от пиления или сверления, где остаются острые грани и стружка, лазерный рез чистый. Небольшое количество шлака иногда остается на внутренних краях, но оно несравнимо с грубыми наплывами после механической резки. В большинстве случаев детали с лазерного трубореза сразу готовы к сварке или сборке без доработки напильником. Это устраняет этапы ручной доводки и ускоряет производство.

Минимальная термическая деформация. Оптоволоконный лазер имеет очень маленькую зону теплового воздействия на материал благодаря высокой концентрации энергии в пятне реза. В результате окружающий металл практически не нагревается. Отсутствие значительного нагрева означает, что труба не «ведет» и не коробится при вырезании отверстий или контуров, даже если они расположены близко друг к другу. Для сравнения, при плазменной резке вокруг реза образуется широкая зона термического влияния, из-за которой металл теряет прочность и может деформироваться. Лазерный же рез оставляет узкий аккуратный шов проплава без оплавления краев детали.