Файл и геометрия для лазерной резки: требования и ограничения

Заявку на раскрой возвращают на доработку по двум разным причинам. Первая — файл не читается программой ЧПУ: контур разомкнут, текст держится на отсутствующем шрифте, масштаб уехал при печати в PDF. Вторая — файл читается прекрасно, но геометрия физически не режется лазером: отверстие меньше толщины листа, угол без радиуса, перемычка в миллиметр на трёхмиллиметровом металле. Разбираем по порядку: сначала файл, потом геометрия.

Формат принимаем любой распространённый: DXF, DWG, STEP или чертёж (PDF, JPG) с размерами. Сама технология как услуга — на странице «Лазерная резка металла»; здесь — только про файл и геометрию.

Раздел 1. Файл: что мешает программе раньше, чем начнётся резка

Незамкнутые контуры. CAM строит траекторию по замкнутому контуру. Разрыв в сотые доли миллиметра не виден на экране, а для программы это уже не фигура, а два отрезка: контур либо требует ручной достройки, либо распознаётся неверно. Перед экспортом контур стоит прогнать через проверку на замкнутость — на глаз такие разрывы не ловятся.

Дубли линий. Наложенные друг на друга линии — след копирования блока или совмещения версий чертежа. Для реза это двойной проход по одному месту либо путаница при автоматическом определении контура, когда системе непонятно, какая из двух линий настоящая. Дубли вычищаются до отправки.

Сплайны вместо полилиний. Разные программы аппроксимируют гладкую кривую отрезками по-разному — одна и та же кривая в CAD и в CAM превращается в две разные ломаные, особенно на участках с малым радиусом. Кривые контуры лучше конвертировать в полилинии с контролируемым допуском на стороне конструктора, чем оставлять на усмотрение чужого софта.

Размерные и вспомогательные слои в геометрии реза. Размерные линии, выноски и штриховка на слое контура читаются программой как объекты для резки — лишние прорези или остановка на нераспознанном объекте. На слой реза уходят только контуры детали, всё остальное — отдельно.

Текст не переведён в кривые. Текст хранится с привязкой к шрифту. Нет такого шрифта на станке — система подставляет похожий или теряет текст, и гравировка на детали получается не той, что задумывалась. Текст переводится в кривые («расчленяется») до отправки.

Масштаб не 1:1. Файл, подготовленный для печати с масштабом 1:2 или 1:5, может сохранить при экспорте не геометрический размер детали, а размер листа печати. Программа читает координаты как есть — деталь выходит не того размера. Геометрия должна быть в натуральную величину, в пространстве модели.

Единицы измерения не миллиметры. CAD по умолчанию бывает настроен на дюймы или на безразмерные единицы, в зависимости от шаблона. Не поймать это до экспорта — деталь выходит в 25,4 раза не того размера или файл отклоняется на импорте. В файле явно нужны миллиметры.

Блоки и внешние ссылки. Вложенные блоки и внешние ссылки (xref) работают, пока рядом лежат все связанные файлы. Один DXF без вложений — и часть геометрии не подгружается. Перед отправкой блоки разбиваются, внешние ссылки привязываются в геометрию самого файла.

Лишние слои. Чертежи после нескольких итераций тащат чужую информацию: электрику, разметку сборки, старую редакцию контура. Раскройщику приходится вручную разбираться, какой слой актуален — это не блокирует резку, но замедляет расчёт и повышает риск взять в работу не тот слой.

Пример (воссоздан). Собирательный случай, не чертёж конкретного заказчика. Пластина-кронштейн с четырьмя крепёжными отверстиями и пазом: внешний контур разомкнут на несколько сотых миллиметра, паз начерчен сплайном, на слое реза заодно осталась размерная линия от предыдущей версии, а маркировка позиции держится на нестандартном шрифте и не переведена в кривые. По отдельности каждая мелочь не смертельна, вместе — гарантированный возврат файла на доработку.

Раздел 2. Геометрия: где чертёж встречает физику лазера

Файл может быть безупречным и всё равно описывать деталь, которую лазер не режет так, как нарисовано: луч имеет конечный диаметр, рез снимает материал определённой ширины, тепло уходит в металл вокруг линии реза. Дальше — ограничения от этой физики, а не от «нежелания браться за сложную деталь».

Компенсация ширины реза. Рез снимает материал шириной в несколько десятых миллиметра — величина зависит от толщины листа, мощности источника и газа. CAM сама смещает траекторию на половину этой ширины: внутрь контура для отверстий, наружу — для внешнего контура, чтобы итоговый размер совпал с чертежом. Если конструктор дополнительно закладывает такую же поправку вручную в геометрию DXF, получается двойная компенсация. В чертеже — номинальный размер детали, поправкой на рез занимается программа.

Минимальный диаметр отверстия. Универсальную таблицу здесь сознательно не даём: источники по отрасли называют цифры от 0,5 до 1,5 толщины листа для одной и той же нержавеющей стали, и разброс объясняется тем, что цифра зависит не только от материала, но и от мощности источника, сопла и требуемого класса кромки на конкретном оборудовании. Практический ориентир: диаметр не меньше толщины листа, с запасом около 1,2 толщины; на нержавеющей стали и алюминии запас нужен больше — они хуже держат стабильный прожиг на малом диаметре. У каждого подрядчика таблица своя, её стоит запрашивать под конкретный материал и толщину, а не брать из чужой публикации. Меньше практического минимума — либо нестабильный прожиг, либо овальность и заметный конус.

Минимальная ширина перемычки и паза. Перемычка — металл между двумя соседними резами — прогревается с обеих сторон одновременно; тоньше толщины листа — металл может повести или прожечь насквозь раньше, чем закончится рез вокруг. Ориентир тот же: не тоньше толщины листа, с запасом. Узкий длинный паз ведёт себя похоже: тепло, которое на входе ещё уходит в металл, к середине прорези уже некуда девать, и щель на выходе шире, чем на входе.

Радиус во внутреннем углу. Математически острый угол (радиус ноль) лазер физически не режет: луч сам имеет диаметр. В углу он либо оставляет непредусмотренное скругление, либо станок замедляется на развороте, а замедление — это локальный перегрев и наплывы. Радиус во внутреннем углу задаётся в чертеже явно, а не оставляется на усмотрение раскройщика.

Конусность. У реза есть небольшой уклон стенки, заметный примерно с 8–10 мм толщины листа. Для тонкого металла это в пределах допуска на глаз, для толстого — уже геометрия, с которой нужно считаться, особенно если деталь работает именно резаной кромкой. Направление конуса стоит обсуждать до раскроя, а не после того, как партия уже вырезана. Где технологически проходит граница между лазерной и плазменной резкой на больших толщинах — в статье «Лазер или плазма на 16–20 мм».

Зона термического влияния. Узкая полоса металла вдоль кромки меняет структуру и твёрдость от нагрева независимо от толщины и материала. Два случая стоит оговаривать заранее: линия гиба по резаной кромке (малый радиус повышает риск трещины) и сварной шов рядом с ней. Как минимальный радиус гиба связан с толщиной металла и состоянием кромки — в статье «Минимальный радиус гибки — таблица».

Класс кромки. Если качество среза важно для детали, в чертеже указывается класс по ГОСТ Р ИСО 9013-2022 «Резка термическая. Классификация резов» (действует с 01.09.2022, приказ Росстандарта № 549-ст; для лазерной резки область — 0,5–32 мм), а не абстрактное «качественно» и не Ra — на кромке термического реза он не применяется. Стандарт нормирует отклонение от перпендикулярности и наклона (u — та же конусность в цифрах) и среднюю высоту профиля Rz5. Числовые таблицы допусков по стандарту здесь не приводим — смотрите оригинал под свою толщину и класс.

Пример (воссоздан). Деталь из нержавеющей стали толщиной 1,5 мм с рядом крепёжных отверстий диаметром 1 мм и перемычкой между соседними прорезями шириной 0,8 мм — оба размера меньше толщины листа. Часть отверстий на резке вышла с овальностью, а узкая перемычка повело от нагрева ещё до остывания детали на решётке стола. Это не брак раскройщика, а геометрия, заложенная в чертеже без запаса на толщину металла.

Чек-лист перед отправкой файла в резку

Список — целиком, без формы и без «пришлите e-mail, чтобы посмотреть». Тот же чек-лист есть одностраничным PDF для печати и приложения к переписке по проекту — присылайте запрос, вышлем. Как собрать вокруг него полное техзадание — в статье «Как составить ТЗ на изготовление детали».

Файл

Проверить Если пропустить
1 Контуры замкнуты Контур не распознаётся или требует ручной достройки
2 Нет дублирующихся линий Двойной проход по резу или ошибка распознавания
3 Кривые — полилинии, не сплайны Геометрия после резки отличается от чертежа
4 На слое реза нет размерных и вспомогательных линий Лишние прорези или остановка на объекте
5 Текст переведён в кривые Маркировка меняется или пропадает без шрифта
6 Масштаб 1:1, пространство модели Деталь выходит не того размера
7 Единицы — миллиметры Деталь в 25,4 раза не того размера или отказ на импорте
8 Блоки разбиты, ссылки привязаны в геометрию Часть контура не подгружается без внешних файлов
9 В файле только нужные для резки слои Риск взять в работу не тот слой, задержка расчёта

Геометрия

Проверить Если пропустить
1 Диаметр отверстий не меньше толщины листа, с запасом Нестабильный прожиг, овальность, конус
2 Ширина перемычек и узких пазов не меньше толщины листа Пропил насквозь, деталь ведёт от нагрева
3 Внутренние углы, где важно, — с заданным радиусом Угол скруглится непредсказуемо или перегреется
4 От 8–10 мм — обсуждена конусность и её направление Сторона листа с уклоном может не совпасть с нужной
5 Учтена зона термического влияния у гиба или шва Риск трещины при гибке по резаной кромке
6 На критичной кромке указан класс по ГОСТ Р ИСО 9013-2022 Обе стороны понимают требование по-разному

Если сомневаетесь — пришлите файл, посмотрим до расчёта

Проще прислать сам DXF или чертёж и получить конкретные замечания по детали, чем заранее переписывать геометрию по общим правилам. Пришлите чертёж, DXF или ТЗ на расчёт — посмотрим, что нужно поправить, прежде чем деталь уйдёт в раскрой.

+7 985 303-05-53 · +7 930 838-51-19 ООО «САЙГИВАТ», производство — Александров, Владимирская обл., ул. Восстания 1905 г., д. 6

Нужен расчёт по вашему чертежу?

Пришлите чертёж или опишите задачу словами — ответим сметой и сроком. Если задача нам не подходит, скажем сразу.

Оставить заявку