Лазерная резка труб и профиля: как устроен трубный лазер, что подготовить и как посчитать

Как устроен трубный лазер

Трубу загружают из пачки или вручную. Задний патрон зажимает её конец, подаёт вдоль оси и поворачивает, передний патрон или опора удерживают трубу у зоны резки, промежуточные опоры не дают ей провисать. Режущая головка работает сверху, а нужная грань или участок окружности приходит под неё поворотом трубы. Готовая деталь отрезается и выгружается на стол или конвейер.

Размеры задают паспорт станка и система загрузки. Примеры из документации производителей:

Толщину стенки ограничивает мощность лазера: для TruLaser Tube 5000 с лазером 2 кВт TRUMPF указывает до 8 мм по стали, 4 мм по нержавейке и 3 мм по алюминию. Для других станков и источников цифры свои — сверяйтесь с паспортом оборудования цеха.

Подготовка 3D-модели

Отверстие на боковой грани трубы, косой торец или вырез под примыкание другой трубы — это объёмная геометрия. Плоский DXF её не описывает, поэтому развёртку трубы делать не нужно: программу строят по 3D-модели. TRUMPF в описании Programming Tube говорит об импорте данных распространённых форматов и правке прямо в 3D, BLM — об импорте 3D-модели всей конструкции в Artube. Какой формат принимает цех, спросите заранее; обычно просят STEP.

Что проверить в модели:

• Сечение и стенка совпадают с реальным прокатом — радиусы углов профильной трубы, толщина. Сверяйтесь с сортаментом и статьёй «Сортамент проката».
• Одна деталь — одно тело, без лишней сборки и крепежа в файле, если режут отдельные детали.
• Шов сварной трубы. Если положение вырезов относительно шва важно, покажите шов в модели и укажите требование в заявке — цех ответит, может ли он его выдержать.

Типовые элементы: пазы-шипы, фаски, маркировка

Пазы и шипы. Шип одной детали входит в паз другой, и детали рамы встают на место ещё до сварки — разметка и часть оснастки не нужны. BLM предлагает делать разное число шипов на концах трубы, чтобы деталь нельзя было поставить наоборот. Такие соединения TRUMPF Programming Tube строит по нажатию кнопки.

Фаски под сварку. Станок с 3D-головкой режет кромку под наклоном, в том числе с углом, меняющимся вдоль реза, — BLM приводит такие фаски как подготовку под сварку. Там же описаны зубцы, которые держат зазор между кромками при сварке. Требования к разделке кромок задают по стандарту на сварное соединение — см. «Сварные соединения и обозначение швов».

Маркировка. Лазер может нанести линию или стрелку, отмечающую глубину вставки соседней трубы или место установки детали. Это экономит разметку на сборке.

Как посчитать длину реза

Для торца под 90° длина реза равна периметру сечения:

Для квадратной и прямоугольной трубы периметр 2 · (a + b) чуть уменьшают на скругления углов. Косой торец длиннее прямого, отверстия и пазы считают по их контуру, и каждое даёт врезку.

Пример. Деталь из профильной трубы 40 × 40 × 2 мм длиной 600 мм: прямой торец и четыре паза 20 × 4 мм.

• Торец: 4 · 40 = 160 мм (с запасом, скругления не вычитаем).
• Пазы: 4 · 2 · (20 + 4) = 192 мм.
• Итого около 352 мм реза и 5 врезок на деталь. Второй торец — это торец следующей детали: при резке подряд одним резом отделяются обе.

Для круглой трубы Ø60 прямой торец — π · 60 = 188,5 мм.

Остаток трубы и раскладка по длине

Конец трубы держит патрон, и внутри зажима голова резать не может. Этот участок — мёртвый остаток, он в деталь не идёт. У разных станков он разный: BLM для LT12 заявляет 113 мм, Bystronic для ByTube Star 130 при ручной загрузке указывает минимальную длину трубы около 140 мм плюс длина детали.

Пример. Труба 6000 мм, остаток условно 140 мм, ширину реза не учитываем.

• Детали по 580 мм: (6000 − 140) / 580 = 10,1 — входит 10 штук, в деталях 5800 мм, использование 5800 / 6000 = 96,7 %.
• Детали по 700 мм: 5860 / 700 = 8,4 — входит 8 штук, 5600 мм, 93,3 %, в хвосте 400 мм.

Поэтому CAM раскладывает детали по длине трубы так же, как раскрой листа: короткие детали добирают хвост за длинными, а несколько позиций заказа из одного сечения выгодно резать из одной трубы. Подробнее о том, как считают отход, — в статье «Раскрой листа и коэффициент использования металла».

Что указать в заявке

• Марка материала, сечение и толщина стенки по ГОСТ, тип трубы (электросварная, бесшовная, профильная).
• 3D-модель каждой детали и чертёж с размерами, которые важны при приёмке, и допусками.
• Количество и допустимость деталей из разных труб в одной партии.
• Фаски, маркировка, требования к положению шва, зачистка кромок.
• Чей металл: цеха или ваш. При своём металле — длина и количество труб, см. «Давальческий металл: как оформить».
• Что делать с остатками: вернуть, зачесть или оставить цеху.