Лазерная резка труб и профиля: труборезы, патроны, длина заготовки, раскрой и точность

Как режут трубу

Лист лежит неподвижно и режет его портал. С трубой всё наоборот: она вращается в патронах, а голова движется вдоль оси и поперёк неё. Станок режет круглую и квадратную трубу, прямоугольный профиль, у тяжёлых серий ещё уголок и двутавр. За один установ получаются торцовые срезы под нужным углом, отверстия и пазы по граням, вырезы под стыковку с другой трубой и шипы, которые вставляются в пазы.

Здесь важны две системы. Ёмкостный датчик держит сопло на постоянном расстоянии от стенки: профильная труба имеет скругление граней и неровности, и датчику приходится следить за поверхностью, а не за номинальным размером. Автоцентрирование находит реальную ось заготовки, а не рассчитанную по чертежу, и без него труба с кривизной давала бы смещённые отверстия.

Отдельно стоит опора. Длинная тонкая труба провисает, пока вращается и режется, и точность перестаёт зависеть от станка. У серий Core Pro, Nova и Heavy Duty за заготовкой едет серво-опора, она движется вместе с трубой, а у базовой Core опора пневматическая.

Два патрона или три

Если смотреть на линейку Wattsan, то труборезов там четыре серии, и они хорошо показывают, чем серии вообще отличаются друг от друга. Данные взяты с сайта производителя wattsan.com.

У Core Pro, Nova и Heavy Duty минимальный диаметр круглой и сторона прямоугольной трубы — 20 мм, а длина загрузки стандартно 6, 9 или 12 м. Максимальный диаметр круглой трубы у Core Pro 350 мм, у Heavy Duty 640 мм. Источник выбирают из диапазона производителя: у Core Pro это 1,5–30 кВт, у Nova от 12 до 30 кВт.

Что даёт третий патрон, видно по строке «остаток». Паспорт называет минимальную остаточную длину, «хвост»: у двухпатронных серий это 90 мм трубы, которые остаются в заднем патроне и идут в отход, у трёхпатронных остатка нет. Ещё производитель пишет, что средний патрон повышает устойчивость и точность на длинной и тяжёлой трубе, где заготовка провисает сильнее всего. Если детали короткие, а труба лёгкая и стандартной длины, лишний патрон не окупается: двухпатронная схема, по словам производителя, подходит для стандартных длин и небольших партий и обходится дешевле.

Длина заготовки и остаток

Раскрой трубы считают проще, чем раскрой листа: всё идёт вдоль одной оси. Число деталей длиной L из трубы длиной T на станке с остатком B равно целой части от (T − B) / (L + рез). Рез на тонкой стенке измеряется десятыми долями миллиметра, возьмём 0,3 мм с запасом.

Пример. Подстолье лофт: ножка из профильной трубы 40×40×2 мм, деталь 595 мм, труба 6 м. Масса такой трубы по ГОСТ 30245 — 2,31 кг на метр (справочник по профильной трубе), хлыст весит около 13,9 кг.

• Два патрона, остаток 90 мм: (6000 − 90) / 595,3 ≈ 9,93, значит 9 деталей. Остаётся 642 мм, это 10,7 % трубы.
• Три патрона, остаток 0: 6000 / 595,3 ≈ 10,08, значит 10 деталей. Остаётся 47 мм, это 0,8 %.

На 1000 ножек двухпатронному станку нужны 112 труб, трёхпатронному 100. Разница в 12 труб — около 166 кг металла. Пример намеренно взят на границе: при длине детали 600 мм обе схемы дали бы по 9 штук, а при 540 мм получилось бы 10 и 11. Остаток поэтому смотрят относительно длины детали, а не сам по себе.

В реальном заказе остаток не выбрасывают, а добивают короткими деталями. Раскрой трубы ведёт CAM-система станка (в паспорте производителя это TubePro), как и раскрой листа: программа смешивает длины, чтобы свести отход к минимуму. Помогает и общий рез, когда одна линия отделяет сразу две соседние детали и экономит и ширину реза, и время. Для длинных готовых деталей важна длина стола разгрузки: у Core Pro она 2000 мм, по заказу 3000 или 4000 мм.

Точность: что даёт станок, что даёт труба

Станок по паспорту повторяет позицию с отклонением ±0,02 мм. Но труба сама куда менее точна, чем лазер, и этот разрыв определяет брак. Вот что допускает ГОСТ 30245-2003 для гнутых замкнутых профилей:

Допуски приведены для строительного профиля. У труб общего назначения по ГОСТ 8639 и 8645 свои допуски, их проверяйте по стандарту. Для хлыста 6 м это означает скручивание до 5 мм и общую кривизну до 6 мм. Автоцентрирование и следящая опора компенсируют это при резке, но не отменяют вывод для конструктора: размеры между элементами на одной грани и на одной стороне трубы держатся точнее, чем размеры через сечение или между противоположными гранями. Привязывайте отверстия под стойки и пазы к одной базе и не пишите на чертеже допуск ±0,05 мм на размер, который зависит от допуска ширины профиля в полмиллиметра.

Отдельно о скруглении. Наружный радиус угла у профиля — две толщины стенки, то есть 4 мм у стенки 2 мм. Вырез, который заходит на угол, идёт по дуге, и CAM-система должна строить его по реальному профилю, а не по прямоугольнику. Поэтому в цех отправляют 3D-модель, а не плоский эскиз (в каком формате лучше отправить модель).

Что режут из трубы

Мебель лофт. Подстолья, рамы, каркасы стеллажей, стойки, ножки. Труборез делает торцы под нужным углом, паз под полку и отверстия под фурнитуру за один проход, а детали собираются в шип-паз без разметки. С этим связана экономика: в материале о мебели лофт разобрано, где остаётся маржа, а на странице полки и стеллажи лофт показаны сами изделия.

Металлоконструкции. Каркасы навесов, ограждения, рамы, лавки и мангалы, торговое оборудование. Для сварки встык и стыковки скошенных труб нужна голова со скосом: производитель называет возможность резать под углом до 45° незаменимой для таких соединений. Идеи изделий — на страницах уличной мебели и МАФ и разборных мангалов.

Рамы и корпуса. Трубные рамы оборудования, тележки и стойки, для которых без трубореза нужны пила, сверлильный станок и разметка. Труборез заменяет все три операции.

Если половина заказов — труба, а лист нужен реже, стоит смотреть на станок с ротатором. У листового 1530 S Rotary той же линейки ротатор предназначен для резки круглой и квадратной трубы. Максимальные диаметр и длину трубы для этого исполнения на странице производителя не указаны, поэтому их уточняют в паспорте. Ротатор заменяет труборез не полностью, потому что портал и опоры рассчитаны на лист, и для длинной тяжёлой трубы остаётся отдельный станок.

Что проверить при выборе

К этим пяти вопросам добавьте шестой, к продавцу: кто привезёт и запустит станок. Труборез сложнее листового, у него патроны, загрузка и центровка, и если их выставляет приглашённый мастер без опыта, биение трубы потом видно на каждой детали. Спросите, есть ли у компании свои инженеры и склад запчастей на патроны и приводы. Так работает, например, Lasercut: пусконаладку станков по металлу, по данным компании, делает собственная сервисная служба.