Конструкция и работа лазерно-гравировального станка

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА 

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ 

БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ 

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА 

(МИИТ)» 

 

Кафедра «Технология транспортного машиностроения 

и ремонта подвижного состава» 

 
 
 
 
 

А.Ю. Попов, А.Г. Мерзликина, А.Ю. Корытов 

 

КОНСТРУКЦИЯ И РАБОТА ЛАЗЕРНО-

ГРАВИРОВАЛЬНОГО СТАНКА 

 

Учебно-методическое пособие к лабораторной работе 

по дисциплине 

«Процессы механической и физико-технической 

обработки» 

 

Москва - 2018 

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА 

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ 

БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ 

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА 

(МИИТ)» 

 

Кафедра «Технология транспортного машиностроения 

и ремонта подвижного состава» 

 
 
 

А.Ю. Попов, А.Г. Мерзликина, А.Ю. Корытов 

 

КОНСТРУКЦИЯ И РАБОТА ЛАЗЕРНО-

ГРАВИРОВАЛЬНОГО СТАНКА 

 

Учебно-методическое пособие 

для студентов направления 

 

25.05.03 «Подвижной состав железных дорог» 

специализация “Технология производства и ремонта 

подвижного состава” 

 

 

 

Москва – 2018 

УДК 621.9.048.7 

П-58 

Попов А.Ю., Мерзликина А.Г., Корытов А.Ю. Конструкция 
и 
работа 
лазерно-гравировального 
станка: 
Учебно-

методическое пособие к лабораторной работе по дисци-
плине "Процессы механической и физико-технической об-
работки". - М.: РУТ (МИИТ), 2018. - 34 с. 

В учебно-методическом пособии приводится техниче-

ское описание лазерно-гравировального станка модели 
Rabbit HX-6090SE, изложены основные принципы его рабо-
ты, область применения и технологические возможности. 
Рассмотрен порядок выполнения лабораторной работы. 

Учебно-методическое пособие предназначено для сту-

дентов Института транспортной техники и систем управле-
ния, специализирующихся в области технологии транс-
портного машиностроения и ремонта подвижного состава. 

 
 
Рецензент – кандидат технических наук, доцент ка-

федры «МПСиС» РУТ (МИИТ) В.М.Филимонов. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

© РУТ (МИИТ), 2018 

1 Цель работы 
Ознакомиться 
с 
устройством 
лазерно-

гравировального станка, назначением и принципами дей-
ствия его основных узлов, а также, расположением и 
назначением органов управления. 

Получить представление о операциях и видах работ, 

выполняемых на лазерно-гравировальных станках. 

Определить путем расчетов основные режимы реза-

ния при обработке различных материалов при лазерной 
резке и гравировании. Освоить практические приемы 
настройки и работы на станке. 

 
2 Правила техники безопасности 
При работе на лазерно-гравировальном станке необ-

ходимо соблюдать правила техники безопасности. Работы 
на станке выполняются под наблюдением учебного масте-
ра. Запрещается включать и запускать станок, а также от-
ходить от станка без разрешения учебного мастера. Опас-
ные факторы при работе лазерном станке: 

- электрический ток при неисправности электро-

оборудования станка или заземления его корпуса; 

- выделение в процессе работы и повышенная кон-

центрация вредных веществ в воздухе рабочей зо-
ны; 

- ожоги глаз или тела прямым и отраженным лазер-

ным излучением; 

- повышенная яркость при осуществлении процесса 

лазерной резки; 

- острые кромки, заусенцы, шероховатость на по-

верхностях заготовок и деталях; 

- высокая температура поверхности обрабатыва-

емых деталей; 

- повышенный уровень шума системы вентиляции. 

Перед включением станка необходимо убедиться в 

наличии заземления, проверить наличие диэлектрических 
ковриков на рабочих местах и внешнее состояние изоляции 
соединительных электрических кабелей. Убедиться в ис-
правной работе системы вентиляции. Убедиться в исправ-
ности лазерного станка и работоспособности системы ме-
ханических блокировок. Принять необходимые меры по 
исключению попадания лазерного излучения в глаза, на 
кожные покровы обслуживающего персонала, на зеркаль-
ные, металлические и стеклянные поверхности, а также на 
легковоспламеняющиеся материалы. Не допускаются рабо-
ты с отражающими металлами, а также материалами, чув-
ствительными к высокой температуре и выделяющими 
токсичные вещества (например, ПВХ, тефлон, АБС-смолы, 
полихлоропрен и пр.). 

 
3 Общие сведения о промышленных лазерах 
Лазер - это термин - аббревиатура, составленная из 

начальных букв английской фразы «Light Amplification by 
Stimulated Emission of Radiation». В переводе это означает 
«усиление света с помощью вынужденного излучения». 
«Вынужденность» излучения состоит в том, что оно воз-
никает после стимуляции атомов рабочего вещества внеш-
ним электромагнитным полем. За счет многократного от-
ражения в системе зеркал излучение усиливается, и в итоге 
мы получаем явление, физические свойства которого не 
имеют аналогов в природе. Лазер преобразует энергию 
накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую 
и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поля-
ризованного и узконаправленного потока светового излу-
чения с очень большой мощностью. 

Для обработки материалов используются твердотель-

ные, газовые, жидкостные, полупроводниковые и другие 
лазеры. Независимо от типа применяемого лазера и его 

назначения лазерные технологические установки состоят 
из ряда типовых функциональных узлов и имеют общую 
структурную схему (см. рисунок 1). 

Основным источником энергии, обеспечивающим 

процесс обработки, является лазер (оптический квантовый 
генератор). Лазерное излучение формируется оптической 
системой в пучок с определенными пространственными 
характеристиками и направляется на обрабатываемый объ-
ект. При помощи оптической системы могут осуществ-
ляться также визуальный контроль положения обрабаты-
ваемого объекта относительно луча, наблюдение за ходом 
процесса обработки и оценка его результата. В лазерной 
технологической установке имеется также устройство для 
обеспечения перемещения обрабатываемого объекта в 
процессе обработки. К достоинствам лазерной обработки 
относят: 

- получение при резке точных линейно-угловых раз-

меров деталей с гладкими кромками (не требующи-
ми дополнительного полирования); 

- отсутствие размерного износа инструмента – при 

исправном оборудовании лазерный луч всегда об-
ладает расчётной (полной) мощностью; 

- малая область термического воздействия на обраба-

тываемый материал – луч высокой энергии обеспе-
чивает «точечное» вмешательство в материал заго-
товки; 

- для лазера практически не важна температура, ше-

роховатость и твёрдость поверхности заготовки (в 
отличие от механической обработки, где физиче-
ские условия резания оказывают существенное вли-
яние); 

- отсутствие шума и вибраций при лазерной обработ-

ке (отсутствуют силы резания), поэтому подвижные 
узлы станка могут быть выполнены облегченными,  

 

1 - лазер (оптический квантовый генератор) 

2 - лазерное излучение 
3 - оптическая система 

4 - обрабатываемый объект 

5 - устройство для перемещения обрабатываемого объекта 

в процессе обработки 

6 – устройство подачи защитного газа 
7 – источник вспомогательной энергии 

8 – программное устройство 

9 – датчик контроля параметров излучения 
10 – датчик технологических параметров 

 

Рисунок 1 – Структурная схема лазерной технологической 

установки 

 

что обеспечит большую скорость обработки (лучшие 

динамические характеристики лёгких подвижных 
узлов обеспечивает быстроту перемещения); 

- отсутствие стружки – под действием лазера обраба-

тываемый слой материала испаряется и отсасывает-
ся вытяжной системой станка (кроме газа, иных от-
ходов не образуется); 

- способность работать с чрезвычайно широким ас-

сортиментом материалов – от металлов до неметал-
лов (в зависимости от типа лазера); 

- отсутствие механического контакта лазерного луча 

с заготовкой, следовательно, заготовку не надо 
надежно закреплять как при лезвийной обработке 
(необходимо лишь фиксировать); 

- более простой технологический процесс обработки. 
Использование лазерной маркировки позволяет нано-

сить миниатюрные высококонтрастные изображения, что 
обеспечивает хорошую идентификацию продукции и пол-
ностью исключает возможность подделки, т.к. лазерную 
маркировку нельзя вывести или исправить какими-либо 
химическими составами или кислотами. Лазерную марки-
ровку можно наносить на тонкостенные и хрупкие детали, 
она устойчива к агрессивному воздействию окружающей 
среды, не стирается в процессе эксплуатации изделия, не 
ухудшает коррозионную стойкость и шероховатость по-
верхности. 

Сегодня в современном производстве самых разных 

сфер деятельности лазерное оборудование занимает если 
не ключевое место, то весьма значительное и значимое. С 
ростом мощности и качества изготовления источников ла-
зерного излучения снижается себестоимость их эксплуата-
ции, что способствует большему распространению лазер-
ных технологий и поэтому высокий уровень оснащения 
качественным лазерным оборудованием сегодня является 

одним из основных критериев оценки уровня индустриа-
лизации производства. 

Благодаря уникальности лазерной технологии техни-

ческие возможности промышленных производств значи-
тельно расширились, в настоящее время лазеры использу-
ются в машиностроении для: раскроя металла, камня, пла-
стика, дерева и др. материалов; для шовной и точечной 
сварки; для пайки; для гравировки и маркировки; для тер-
мообработки, упрочнения, наплавки и микролегирования; 
для сверления тугоплавких металлов и др. операций. Кро-
ме того, лазерные технологии применяются: при линейно-
угловых измерениях, в химическом анализе и контроле 
различных изделий; в рекламе и полиграфии; в микроэлек-
тронике, системах оптоволоконной связи и информацион-
ной технике; в навигации и геодезии; в ювелирном деле и 
художественно-прикладном искусстве; в шоу-бизнесе (для 
получения объемных изображений – голограмм); в хирур-
гии и косметологии; а также в средствах уничтожения и 
спасения людей. 

Использование лазерной техники и технологий обес-

печивает высокую гибкость производства, качественную и 
большую производительность, экономию энергетических и 
материальных ресурсов, широкую возможность примене-
ния современных конструкционных материалов и т.д. В 
некоторых случаях лучевые технологии находятся вне 
конкуренции, так как с помощью лазеров 
можно получить технические и экономические результаты, 
которых невозможно достичь другими техническими средствами. 

 
 
 
 
 

4 Содержание работы 
4.1 Основные части, узлы и органы управления 

лазерно-гравировального станка 

Лазерно-гравировальный станок – высокотехнологичная 
машина, объединяющая в одной конструкции компьютер, 
лазерную технологию, автоматический контроль, 
точную механику и оптику. Принцип его работы в том, что 
по заранее установленному контуру направляется лазерный 
луч. Лазерно-гравировальные станки широко используются 
во многих областях: раскройке различных материалов, 
гравировании, рекламе, электронике и т.д. 

В данном станке используется газовый лазер, который 
заменяет традиционный механический гравер. Если 
сравнивать эти машины с механическими гравировальными 
машинами, то лазерные гравировальные машины имеют 
много преимуществ, основные из которых: 

- рабочий материал помещается на поверхность стола, 
при этом не требуются устройства захвата, что 
делает работу удобной и эффективной; 

- нет специального требования к твёрдости материа-

ла, что увеличивает  диапазон их применения; 

- высокая точность гравирования; 
- эффективность работы увеличивается в 2 раза; 
- современный и удобный пульт управления; 
- в лазерно-гравировальной машине используется со-

временная клавиатура надежная и удобная в работе, 
объединенная с цифровой системой контроля. Так 
же используются шаговые двигатели, которые обес-
печивают более быструю и высокую точность рабо-
ты; 

- операционный интерфейс обеспечивает лёгкость 

работы; 

- полностью закрывающийся корпус делает машину 

безопасной.