レーザー切断機はどのように機能しますか？

レーザーは、単一波長の高濃度の光線です。光の各波長で、さまざまな材料がその光をさまざまな量で吸収、反射、透過します。

レーザービームは、単一の波長または色の非常に高強度の光の柱です。一般的なCO2レーザーの場合、その波長は光スペクトルの赤外線部分にあるため、人間の目には見えません。ビームは、ビームを生成するレーザー共振器からマシンのビーム経路を通って移動するときに、直径がわずか約3/4インチです。それは、最終的にプレートに焦点を合わせる前に、いくつかのミラー、または「ビームベンダー」によってさまざまな方向に跳ね返される可能性があります。集束されたレーザービームは、プレートに当たる直前にノズルのボアを通過します。また、そのノズルボアを流れるのは、酸素や窒素などの圧縮ガスです。

高出力密度により、材料の急速な加熱、溶融、および部分的または完全な気化が発生します。軟質鋼を切断する場合、レーザービームの熱は、典型的な「酸素燃料」燃焼プロセスを開始するのに十分であり、レーザー切断ガスは、酸素燃料トーチのように純粋な酸素になります。ステンレス鋼やアルミニウムを切断する場合、レーザービームは単に材料を溶かし、高圧窒素を使用して溶けた金属を切り口から吹き飛ばします。

CNCレーザー切断機では、レーザー切断ヘッドを金属プレート上で目的の部品の形状に移動し、プレートから部品を切断します。容量性高さ制御システムは、ノズルの端と切断されるプレートの間の非常に正確な距離を維持します。この距離は、焦点がプレートの表面に対してどこにあるかを決定するため、重要です。カットの品質は、プレートの表面の真上、表面、または表面の真下から焦点を上下させることによって影響を受ける可能性があります。

レーザー切断機は、レーザー光のビームを材料に集束させることによって機能します。レーザー光は非常に強力であるため、集束されると、ビームが集束される小さな領域で、材料を溶融または気化させるのに十分な高さまで切断される材料の温度が上昇します。多くの場合、カットエリアから溶融材料を押し出すのを助けるためにアシストガスが使用されます。これは、金属や合板のような厚い材料のシートを切断する場合に特に当てはまります。

形状をカットするには、レーザーヘッドを動かし、何らかの形のガントリーを使用してビームを新しい材料の上に配置し、小さなピンホールの代わりに線をカットします。モーションシステムのタイプには、ラックアンドピニオン、ボールねじ、およびリニアモーターが含まれます。リニアモーターは最も高価ですが、最も速く、最も正確です。ラックアンドピニオンはほぼ同じ速度と精度を提供しますが、価格は低くなります。一部の小さな趣味のレーザーは、タイミングベルトとステッピングモーターを使用してレーザーヘッドを動かすこともあります。いずれの場合も、サーブとエンコーダフィードバックを備えたシステムは、振動から隔離されたラーメンと同様に、機械の切断精度を大幅に向上させます。

レーザー切断操作では、切断する材料を吸収しやすい波長を選択することが重要です。

レーザーエネルギーが材料表面に向けられると、材料は非常に多くのエネルギーを吸収するため、溶融温度を超えて劣化温度まで急速に加熱されます。

劣化温度で、材料は分解して崩壊します。多くの場合、これが発生すると煙や煙が放出されます。

カットのエッジは、より低いレベルに加熱され、実際に溶けて再形成される場合があります。これは、実際には、繊維状の材料に役立つ一種のシーリングメカニズムとして使用できます。たとえば、糸脱毛を防ぐことができます。

レーザー切断の場合、切断プロセスからの煙がレーザー光学系に煤として集まらないようにレーザーを傾けることをお勧めします。さらに、反射率の高い表面を切断（または溶接）する場合は、レーザービームが表面で反射してレーザー光学系に戻るのを防ぐことが重要です。これにより、表面が損傷する可能性があります。