CO2レーザー切断機の完全ガイド

1.レーザー切断の概要

1.1レーザー切断の原理

レーザー切断は、高出力、高密度レーザービームを使用してワークピースを照射します。 以下に示すように、ビームは材料を溶融、気化、または破砕して切断プロセスを完了する。

1.2主要なレーザーの切断モード

レーザー切断は、さまざまな材料や用途向けのさまざまな切断モードを備えた多目的な技術です。 主なモードには、ガス化切断、溶融切断、酸化支援切断、および制御破壊切断が含まれます。

1.2.1ガス化切断

ガス化切断では、高エネルギー、高密度のレーザービームがワークピースを急速に加熱し、材料表面を沸点まで上昇させます。 材料の一部は気化され、残りの材料は補助ガスの助けを借りて切断シームから排出されます。 このプロセスは材料を取り除き、カットを形成します。

ガス化切断は、主に脆い金属材料と、木材、炭素材料、プラスチック、ゴムなどの選択された非金属材料に使用されます。 たとえば、Thunder Laser Novaシリーズレーザーカッターは、これらの材料に効果的であるため、主にこの方法を使用します。

1.2.2溶融切削

溶融切断は、高エネルギー、高密度のレーザービームを使用して、材料が溶けるまでワークピースを加熱します。 同時に、アルゴン、ヘリウム、窒素などの高圧の非酸化性ガスをノズルに吹き込み、溶融材料を除去してカットを作成します。

この切断モードは、酸化されにくい材料、およびステンレス鋼、チタン、アルミニウム、およびそれらの合金などの活性金属に適しています。

1.2.3酸化補助溶融切断

酸化支援溶融切断は、予熱源として高エネルギー、高密度レーザービームを使用します。 同時に、ノズルは、高圧酸素または他の活性ガスを切断ガスとして材料に向ける。

この方法には2つの機能があります。 第1に、高圧酸素は切断された金属と反応し、追加の酸化熱を発生させる。 第2に、溶融酸化物および溶融材料が反応ゾーンから排出され、切断を形成する。

酸化支援溶融切断は、炭素鋼、チタン鋼、熱処理鋼などの容易に酸化される金属材料に一般的に使用されます。

1.2.4制御破壊切断

壊れやすい材料には、制御破壊切断が使用されます。 高エネルギー、高密度のレーザービームは、大きな熱勾配と激しい機械的変形を生み出し、熱蒸発によって小さな溝を形成します。 次に、外力を加えて溝に沿って骨折を開始し、ノッチを作成します。

この方法は、破壊プロセスを正確に制御する必要があるセラミックやウェーハのスクライビングに特に役立ちます。

2. CO2レーザー切断機システム构成

2.1 CO2レーザー切断機の全体的な構造

レーザー切断ヘッドと作業台の間の相対的な動きに応じて、CO2レーザー切断機は一般に3つのタイプに分けることができます。

• 固定ビーム:固定光路システムとしても知られています。 この構成では、作業台がX軸とY軸に沿って移動している間、カッティングヘッドは静止したままです。
• モバイルビーム:フライング光路システムとも呼ばれます。 作業台が固定されたままで、カッティングヘッドはX軸とY軸に沿って移動します。 この構造は、より大きな処理サイズをサポートし、床面積の節約に役立ちます。
• ハイブリッド構造:固定構成とモバイル構成の両方の要素を組み合わせ、精度と適応性に柔軟性を提供する半固定および半モバイル設計。

2.1.1固定ビーム構造

固定ビーム構造では、切断ヘッドは切断プロセス中に移動しません。 代わりに、ワークテーブルはX軸とY軸に沿って移動します。

2.1.2モバイルビーム構造

可動ビーム構造では、作業台が固定されたままで、カッティングヘッドがX軸とY軸に沿って移動します。 この設計により、より広い処理領域が可能になり、機器のフットプリントが削減され、通常、ワークピースをクランプする必要がありません。 それはレーザーの切断机のための主流の构造です。

2.2 CO2レーザー切断機用レーザーソース

2.3レーザー光ガイドとフォーカシングシステム

レーザー光ガイドおよび集束システムは、CO2レーザー切断機の重要な部分です。 安定した切断および彫刻性能をサポートするために、レーザービームをワークピースに正確に方向付けて集束させます。

2.3.1レーザー光ガイドおよび集束システムの機能

レーザーの切断および雕刻には精度が不可欠です。 光ガイドとフォーカスシステムは、2つの重要な機能を実行します。

• レーザービームを導く:システムは、処理条件、ワークの形状、および切断または彫刻の要件に従って、レーザービームをワーク上の正しい位置に向けます。
• レーザービームの集中:このシステムは、レーザービームを細かいスポットに集中させ、ビームを効果的に切断または彫刻できるようにします。

2.3.2レーザー光の誘導および集束システムの構成

小型のCO2レーザー切断機では、レーザー光ガイドおよび集束システムには通常、次のコンポーネントが含まれています。

• 軽いガイドシステム:この部分は完全に反射するミラーを含みます。 これらのミラーはレーザービームをリダイレクトし、必要な位置にガイドします。
• 集中システム:このシステムには、正確な切断または彫刻のために、レーザービームを小さくて強力なスポットに収束させる集束ミラーが含まれています。

2.4レーザー切断制御システム

2.4.1制御システム构成

CO2レーザー切断機の主な制御対象には、以下に示すように、レーザー、モーションメカニズムのステッパモータードライバー、ブローシステム、排気ファン、およびチラーが含まれます。

2.4.2制御システムソフトウェアおよびハードウェア

制御システムのハードウェアには、産業用パーソナルコンピュータ、コントロールパネル、メインコントロールカード、インターフェースボード、ドライバー、ステッピングモーター、および関連コンポーネントが含まれます。

2.4.3中央コントローラ操作

中央コントローラは、コンピュータおよび制御パネルから操作および制御コマンドを受信する。 モーターの動作を制御し、レーザー生成システムを管理し、さまざまな機器の状態を監視および表示します。

2.4.4コントロールパネルとサポートされているファイル形式

コントロールパネルには、スタート、レーザー高電圧、リセット、手動レーザー出力、一時停止、方向制御用のボタンに加えて、ステータスインジケータとレーザーエネルギーレギュレータが含まれています。

制御ソフトウェアは、一般的なグラフィックソフトウェアによって生成されたPLT、BMP、およびDXFファイル形式をサポートします。 ベクトルとビットマップの混合作業モードを使用して、彫刻と切断のタスクを完了します。

2.5 CO2レーザー切断机センシングおよび検出システム

X軸の正と負のストローク制限システムを以下に示します。

2.6 CO2レーザー切断機冷却および補助システム

CO2レーザー切断機の冷却および補助システムには、排気ファン、ブローポンプ、水チラー、切断プラットフォームなどのコンポーネントが含まれています。

2.6.1切断プラットフォーム

切断プラットフォームには2つの一般的なタイプがあります。 ハニカムプラットフォームは、布、革、その他の柔らかい素材の加工に適しています。 ブレードプラットフォームは、プレキシガラス、厚いプレート、およびその他の硬い材料に適しています。

より高い吸着要件を有するいくつかの装置は、真空吸着プラットフォームを使用することもできる。

2.6.2排気ファン、周囲温度、チラー

• 排気ファン:排気ファンは、切断および彫刻中にスムーズな換気と煙の抽出を維持するのに役立ちます。
• 周囲温度:周囲温度が35 ℃ を超えると、装置の動作安定性が低下する可能性があります。
• チラー:チラーは、冷却水の温度が30 ℃ を超えないようにするのに役立ちます。