10.7. Лазерное резание

Перспективным является применение для резания древесины и древесных материалов устройств на основе оптических квантовыхгенераторов-лазеров.

В общем случае лазер состоит из активного вещества, помещенного в оптический резонатор, и источника возбуждения. В активном веществе происходит преобразование энергии, поступающей от источника возбуждения, в монохроматическое (с неизменной длиной волны) когерентное (согласованное по фазе) излучение светового диапазона, а в оптическом резонаторе — накопление световой энергии и формирование узконаправленного излучения. В результате использования свойств лазерного луча возможно осуществлять узколокализованный нагрев обрабатываемого материала до очень высоких температур, вызывая в нем разрушение. Древесина и древесные материалы в зоне воздействия лазерного луча превращаются в нагретые газы.

Схема технологической лазерной установки для раскроя листовых древесных материалов

Рис. 4. Схема лазерной установки для раскроя

листовых древесных материалов.

показана на рис. 43. Газовый (активное

вещество — СО^) лазер 7 мощностью 200 Вт образует пучок лучей 2 диаметром 15 мм, ко­торый с помощью системы зеркал 3 и линз 4 концентрируется и направляется на обрабаты­ваемую заготовку 5. Для быстрого удаления продуктов сгорания обрабатываемого матери­ала из зоны резания через сопло 6 с большой скоростью выбрасывается инертный газ, по­даваемый через штуцер 7. Перемещение лазер­ного луча (режущего инструмента) относитель­но заготовки осуществляется автоматически по программе.

Технологические возможности установок для лазерного резания характеризуются потерями древесины (ширина образуемой щели) и производительностью резания (скорость перемеще­ния луча относительно материала). Для тонких листовых материалов ширина щели составляет 0,3...0,4 мм, для фанеры толщиной 18 мм — 0,7 мм. Поскольку лазерный луч приобретает способность разделения древесины лишь в зону фокуса, деление толстых образцов (50 см и более) затруднено. Может '| потребоваться многократный проход луча через материал по анало- 1 гии с последовательным углублением зубьев пилы в дно пропила.

Применение лазера для раскроя листовых и плитных древесных материалов обеспечивает высокое качество поверхностей кромок и минимальные потери материала на разделение при получении чистовых деталей различной конфигурации (без припусков на даль­нейшую обработку). Отходы в виде твердых опилок отсутствуют, устраняется шум и выделение пыли, расширяются возможности автоматизации технологической операции. Следует, однако, учи­тывать большую энергоемкость процесса лазерного деления (зна­чительно большую, чем лезвийного резания), дороговизну обору­дования, ограниченную сферу технологического применения и дру­гие недостатки.

Производительность лазерного деления различных древесных материалов*, пог. м/мин

Древесина мягких пород толщиной, мм:
6,35...................................................................................	........ 3,15
12,70...................................................................	........ 1,27
25,40	........ 0,56
Древесина твердых пород толщиной, мм:
6,35,	........ 2,82
12,70,	........ 1,18
25,40	........ 0,44
Фанера на основе фенольных смол
толщиной 12,70 мм	........ 0,51
Древесно-стружечные плиты толщиной 12,70 мм.............	........ 0,41
Древесно-волокнистые плиты, твердые
закаленные, толщиной 12,70 мм.	........ 0,33
* Мощность лазера 240 Вт.