Фокусное расстояние линз

Луч CO₂ лазера, формируемый лазерной трубкой, преломленный зеркалами, напрямую фокусируется на заготовке, с помощью фокусирующей линзы для лазера. Для процесса лазерной резки необходимо сфокусировать лазерный луч высокой мощности в пятно минимального диаметра, которое имеет необходимую плотность мощности для осуществления резания. Фокусное расстояния лазерной фокусирующей линзы определяет диаметр пятна и глубину фокуса - эффективное расстояние, в пределах которого достигается максимальное качество резки.

Фокус лазерного луча изображена ниже, где 2×z глубина фокуса (Длина Рэлея), диаметр фокусируемого пятна d_f имеет зависимость:

d_f = 4λ/π×f/D×1/K = 4λ/π×f/D×M²

Зависимость показывает, что фокусируемое пятно лазерного луча минимального диаметра достижимо при меньшем фокусном расстоянии (f), хорошем качестве луча, имеющим параметр K близкий к 1 (M²=1/K), большом диаметре параллельного лазерного луча на фокусирующей линзе (D) и короткой длине волны (λ). Глубина фокуса также зависит от тех же параметров, что и диаметр пятна. Как правило, чем меньше диаметр фокусируемого лазерного луча, тем меньше глубина фокуса.

Для лазерной резки тонких материалов (толщиной менее 4 мм) небольшое фокусное расстояние, в среднем 63,5 мм, на практике обеспечивает узкий прорез и гладкую поверхность кромки за счет минимального диаметра фокусируемого лазерного луча. Большое фокусное расстояние предпочтительно при резке толстых материалов, где глубина фокуса должна быть приблизительно равна половине толщины заготовки. Лазерный луч с высоким качеством должен обеспечивать большое фокусное расстояние без увеличения диаметра фокусируемого пятна. Диаметр фокусируемого пятна и глубина фокуса это параметры, определяющие фокусное расстояние, которое оптимизируется в зависимости от толщины обрабатываемого материала. 

На практике нам часто нужно рассчитать, какую толщину материала может прорезать лазерная линза фокусирующая с идеально прямым резом, в таком случае нам поможет формула:

2z= 2.5 * W * (f/D)^2.  

, где W - длина волны лазера, в мм, примерно 0,01мм

D  - диаметр лазерного луча, обычно где-то 6 мм

f - фокусное расстояние линзы так же в мм.

• Так для линзы с фокусным расстоянием 5" (127мм), идеально прямой рез будет для материала толщиной: 2,5 * 0,01 * (127/6)^2 = 11,2 мм

• А для линзы с фокусным расстоянием 2,5" (63,5мм), идеально прямой рез будет для материала толщиной: 2,5 * 0,01 * (63,5/6)^2 = 2,8 мм

Еще раз оговоримся, что это НЕ максимальная толщина материала, которую можно прорезать определенной линзой. Она прорежет гораздо большую толщину и какую толщину можно прорезать определяет не линза, а мощность излучателя. Это та толщина, при которой рез будет идеально прямым, так как при большей толщине материала углы краев реза начнут скругляться. Например, при увеличении толщины материала на 30%, это скругление не будет заметно глазу, поэтому например на 5" линзах многие режут и 15 мм, а кого-то устраивает и форма реза даже на 20 мм толщины материала.

© 2017 САЙН СЕРВИС. Все права защищены.

Любое копирование информации с сайта sign-service.ru должно производится со ссылкой на источник и с согласия администрации ресурса.