ファイバーレーザー金属切断パラメータ：出力、速度、焦点、ガス＆ノズルを解説

ファイバーレーザー金属切断機で、きれいで精度の高い安定した加工結果を得るには、適切な切断パラメータを選択することが重要です。レーザー出力、切断速度、焦点位置、アシストガス、ノズルの設定は、いずれもレーザーと金属の相互作用に影響し、切断品質、加工効率、材料消費量を左右します。

これらの設定は相互に作用します。最適な値は、材料の種類や厚さ、機械の構成、求める切断面の品質によって異なります。

このガイドでは、ファイバーレーザー切断の主要なパラメータと、それぞれが切断性能に与える影響、調整時に考慮すべきポイントを解説します。また、Thunder Laserが提供する詳細な技術ガイド、切断パラメータ表、トラブルシューティングに関する資料へのリンクも紹介します。

まず確認：ファイバーレーザー切断の主要なパラメータとは？

ピアシングパラメータ、パルス周波数、デューティ比などの追加設定も、特にピアシングやパルス加工時の切断性能に影響する場合があります。

最適な設定は、材料、厚さ、レーザー光源、切断ヘッド、アシストガスの供給条件によって異なります。まずはメーカー推奨のパラメータを使用し、テスト切断によって結果を確認してください。

機械内部で5つのパラメータがどのように連携するかを示しています。切断ヘッドがレーザー光を照射し、焦点位置がエネルギーの集中する場所を決定します。そして、ノズルから噴射されるアシストガスが切断溝から溶融金属を排出します。

1. ファイバーレーザー切断パラメータ表：最初に確認すべき項目

ファイバーレーザー切断パラメータ表には、さまざまな金属や厚さに対応する推奨初期設定が記載されています。一般的には、レーザー出力、切断速度、焦点位置、アシストガス圧力、ノズル構成、ピアシングパラメータなどが含まれます。

パラメータを選択する前に、材料の種類、材料の厚さ、使用可能なレーザー出力という3つの重要な要素を確認しましょう。これらによって、実際の切断用途に適した設定が決まります。

1.1 ファイバーレーザー切断設定表の読み方

一般的なファイバーレーザー金属切断設定表には、以下の情報が含まれています。

これらの値は相互に作用し、切断面の品質、切断溝の幅、ドロスの発生、加工効率など、切断性能全体に影響します。

例えば、厚さの異なる2枚のステンレス鋼板を同じファイバーレーザー切断機で加工する場合でも、それぞれ異なる切断速度、焦点位置、窒素圧力が必要になることがあります。

1.2 推奨ファイバーレーザー切断パラメータの確認方法

Thunder Laserでは、1500Wファイバーレーザー切断システム向けの参考設定をまとめた金属切断パラメータライブラリを提供しています。このライブラリには、304ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム、真鍮など、さまざまな厚さの材料が掲載されています。ユーザーは材料と厚さを選択することで、対応する切断パラメータを確認できます。これらの設定は、テスト加工を始める際の基準値として使用できます。実際のファイバーレーザー切断パラメータは、材料の材質グレードや表面状態、レーザー光源、切断ヘッド、アシストガスの供給条件、求める切断面の品質に応じて調整が必要になる場合があります。安定した加工結果を得るには、まずメーカー推奨の設定を使用し、サンプル材料でテスト切断を行い、本番加工の前に切断品質を確認してください。以下のセクションでは、各パラメータの評価方法と、さまざまな金属切断用途に適した設定の選び方を解説します。

2. アシストガスの選び方：空気、酸素、それとも窒素？

アシストガスは切断溝から溶融金属を排出し、切断速度、切断面の酸化、ドロスの発生、運用コストに影響します。ファイバーレーザーによる金属切断では、圧縮空気、酸素、窒素がそれぞれ異なる役割を果たします。

2.1 アシストガスの比較と一般的な圧力範囲

圧力範囲は、Thunder Laserのサポートセンターが提供する一般的な参考値です。実際の設定は、材料の厚さ、ノズル構成、切断ヘッド、ガス供給能力によって異なります。

2.2 適切なアシストガスの選び方

• 圧縮空気：切断コストと加工効率を重視する場合に適した実用的な選択肢です。安定した加工結果を得るには、適切なガスフィルタリングと水分管理が重要です。
• 酸素：炭素鋼の切断によく使用されます。酸化反応によって比較的低いガス圧力でも材料の除去を促進できますが、切断面には酸化皮膜が残ります。
• 窒素：酸化を最小限に抑えたい場合、特にステンレス鋼やアルミニウムの切断に適しています。厚い材料では、より高いガス流量と圧力が必要になる場合があります。

ガス圧力も切断品質に影響します。

例えば、Thunder LaserのAccuMetal 1500Wの試験設定では、2 mmの炭素鋼に対して15 barの圧縮空気を使用し、5 mmの炭素鋼には0.6 barの酸素を使用しています。それぞれの切断条件において、どちらもドロスのない結果が得られました。

ガス圧力の最適化、ガス消費量、トラブルシューティングについて詳しくは、Thunder Laserのアシストガス圧力最適化ガイドをご覧ください。

3. レーザー出力の選び方：どのくらいの出力が必要？

ファイバーレーザーの切断出力は、機械で加工できる金属の厚さの範囲を決定します。一般的に、出力が高いほど厚い材料に対応でき、切断速度も向上します。ただし、必要な出力は金属の種類、アシストガス、求める切断品質によって異なります。

3.1 ファイバーレーザー出力と切断可能な厚さ

以下の表は、ファイバーレーザーの出力レベルごとの一般的な最大切断厚さの目安を示しています。

これらは市場での参考値に基づく最大切断厚さの概算であり、ドロスのない切断結果を保証するものではありません。実際の加工能力は、機種や加工条件によって異なります。

3.2 最大切断厚さときれいに切断できる厚さの違い

最大貫通切断厚さとは、適切な条件下で機械が完全に切り離せる最も厚い材料を指します。一方、きれいに切断できる厚さとは、ドロスを最小限に抑えながら、安定した切断面を得られる、より実用的な厚さの範囲を指します。

例えば、Thunder Laserでは、標準構成の1500W AccuMetalについて、以下の切断能力を公表しています。

出典：Thunder Laser AccuMetal Seriesの技術仕様。貫通切断能力は、きれいな切断とは異なる品質基準を示しています。

3.3 適切なレーザー出力の選び方

ファイバーレーザーの出力は、以下の3つの要素を基準に選びましょう。

• 材料の種類：炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、真鍮では、それぞれ切断に必要な条件が異なります。
• 通常加工する材料の厚さ：日常的に加工することが多い厚さに十分対応できる出力を選びましょう。
• 生産要件：切断速度、切断面の品質、将来的な加工能力の拡張が必要かどうかを考慮しましょう。

例えば、1500Wのシステムは一般的な薄板金属の切断ニーズに対応できる場合があります。一方、3000Wのファイバーレーザーは、より高度な加工用途に対応するための追加出力を提供します。

Thunder AccuMetalは、標準構成として1500Wのファイバーレーザーを採用しており、オプションで3000W構成も選択できます。適切な構成は、加工する材料、厚さ、求める加工品質によって異なります。

1.5 kW、3 kW、6 kW、12 kWの切断能力を材料ごとの対応範囲も含めて詳しく比較するには、ファイバーレーザー切断厚さガイドをご覧ください。

4. 材料別ファイバーレーザー切断パラメータ表

以下のファイバーレーザー切断パラメータは、Thunder LaserのAccuMetal 1500Wの試験記録に基づいています。炭素鋼、304ステンレス鋼、アルミニウム、真鍮を対象に、切断速度、アシストガス圧力、焦点位置、ノズルサイズなどを掲載しています。

4.1 AccuMetal 1500Wの切断パラメータ表

出典：Thunder Laser AccuMetal 1500W Cutting Parameters、2026年9月。記載されているすべての試験条件で切断出力は100%に設定されています。SとDは、元のパラメータシートに記載されたノズルの種類を示します。数値は記録された試験条件と結果を表しています。

5. 焦点位置の解説：ゼロフォーカス、プラスフォーカス、マイナスフォーカス

焦点位置はデフォーカスとも呼ばれ、金属表面を基準としてレーザー光が最も小さく集光される位置を示します。焦点位置を調整すると、材料内部におけるレーザーエネルギーの分布が変化し、切断溝の幅、貫通性、ドロスの発生、切断面の品質に影響します。

5.1 ゼロフォーカス、プラスフォーカス、マイナスフォーカス

上記の定義は、ファイバーレーザー切断で一般的に使用される焦点位置の基準に基づいています。プラス方向とマイナス方向の定義は、使用する切断ヘッドおよび制御システムで必ず確認してください。

5.2 Thunder Laserの焦点位置設定例

Thunder LaserのAccuMetal 1500Wの試験データから、材料の厚さや切断ガスによって焦点位置の設定がどのように変わるかを確認できます。

出典：Thunder Laser AccuMetal 1500W Cutting Parameters、2026年9月。

ステンレス鋼の例では、材料が厚くなるにつれて、よりマイナス側の焦点位置が使用されています。一方、酸素アシストによる炭素鋼の切断ではプラス側の焦点位置が使用されており、異なる切断プロセスであることがわかります。

5.3 焦点位置の設定ミスは切断品質にどう影響する？

不適切な焦点位置は、貫通不足、切断溝幅の不均一、切断面の粗さ、または裏面への過剰なドロスの発生につながる可能性があります。

材料やアシストガスを切り替える際は、切断速度、ガス圧力、ノズル構成とあわせて、推奨される焦点位置も確認してください。

焦点位置、デフォーカスの調整方法、および切断品質への影響について詳しくは、Thunder Laser Support Centerの記事ファイバーレーザー切断における焦点位置（デフォーカス）をご覧ください。

6. ノズルの種類と直径の選び方

レーザー切断ノズルは、切断溝にアシストガスを送り込み、溶融金属を排出します。ノズルの種類、直径、切断高さは、ガスの流れ、切断の安定性、ドロスの発生、切断面の品質に影響します。

6.1 単層ノズルと二層ノズルの違い

ファイバーレーザーによる金属切断で一般的に使用されるノズルには、単層ノズル（S）と二層ノズル（D）の2種類があります。

適切なノズルの種類は、材料、アシストガス、材料の厚さ、切断ヘッドの構成によって異なります。

6.2 ノズル直径の選び方

ノズルの直径は、ガスの流量と切断溝から溶融材料を排出する能力に影響します。

• 小さい直径のノズルは、薄板やガスを集中して供給する必要がある加工で一般的に使用されます。
• 厚い材料や、より大きなガス流量が必要な切断条件では、大きい直径のノズルが必要になる場合があります。

適切な直径は、ガス圧力、焦点位置、切断速度とあわせて選定する必要があります。

Thunder LaserのAccuMetal 1500Wの試験データには、以下の例が記録されています。

出典：Thunder Laser AccuMetal 1500W Cutting Parameters、2026年9月。SとDはノズルの種類を示し、数値はノズルの公称直径（mm）を表します。10 mmの炭素鋼の試験結果ではわずかなドロスが記録され、その他の例ではドロスは発生していません。

これらの設定から、ノズルのサイズと種類が材料の厚さやアシストガスによって異なることがわかります。ノズルを選択または交換する際は、切断パラメータ一式を参考にしてください。

6.3 ノズルの高さと位置合わせ

切断高さはノズルスタンドオフ距離とも呼ばれ、ノズル先端から金属表面までの距離を指します。

適切な切断高さを設定することで、安定したガス供給を維持し、ノズルがワークに接触するリスクを低減できます。ノズルの位置ずれ、汚れ、損傷はガスの流れを乱し、切断面の不均一や裏面のドロスにつながる可能性があります。

切断品質が予期せず変化した場合は、特にノズル交換後に、ノズルの状態と中心位置を確認してください。

材料の厚さに合わせたノズル設定については、Thunder Laserの金属切断パラメータライブラリを参照してください。

7. ピアシングパラメータ：切断開始前に何が変わる？

ピアシングとは、レーザーが切断経路に沿って移動する前に、金属に最初の穴を開ける工程です。適切なファイバーレーザーのピアシング設定は、溶融金属の飛散を抑え、入口穴が大きくなりすぎるのを防ぎ、切断の安定性を向上させます。

連続切断とは異なり、ピアシングではレーザー出力、デューティ比、パルス周波数、ガス圧力、焦点位置、ピアシング遅延を組み合わせた専用の設定が使用されることが一般的です。

7.1 一般的なピアシング方法

適切なピアシング方法は、材料の厚さ、レーザー出力、切断システムで利用できる加工制御機能によって異なります。

7.2 Thunder Laserのピアシングパラメータ設定例

以下の設定は、Thunder LaserのAccuMetal 1500Wのパラメータ記録から抜粋したものです。

出典：Thunder Laser AccuMetal 1500W Cutting Parameters、2026年9月。この表は一部のピアシング設定を示しています。10 mmの炭素鋼の記録には、別のパラメータを使用する第2段階のピアシング設定も含まれています。

これらの例から、ファイバーレーザーのピアシングパラメータが材料や厚さによって異なることがわかります。厚い金属では、連続切断を開始する前に熱の蓄積や溶融金属の飛散を制御するため、追加のピアシング段階が必要になる場合があります。

7.3 周波数とデューティ比はピアシングにどう影響する？

• パルス周波数 (Hz)：パルス加工中にレーザーパルスが出力される頻度を決定します。
• デューティ比 (%)：各パルス周期のうち、レーザーが照射されている時間の割合を制御します。
• ピアシング遅延 (ms)：ピアシング工程に関連するプログラム上の時間設定を定義します。

これらの設定は、レーザー出力、焦点位置、アシストガス圧力と組み合わせて、ピアシング時のエネルギーと入口穴の品質を制御します。

ピアシングの詳細な方法、工程段階、トラブルシューティングについては、Thunder Laser Support Centerの「ファイバーレーザー切断における2段階ピアシング」をご覧ください。ピアシングの詳細な設定は、Thunder Laserの金属切断パラメータライブラリでも確認できます。

8. ファイバーレーザー切断でよくある問題とトラブルシューティング

ファイバーレーザーの切断パラメータが適切でない場合、裏面のドロス、粗い切断面、切断不良、過剰な酸化などが発生する可能性があります。同様の不具合は、ノズルの損傷、ガス供給の不安定さ、光学部品の汚れによっても生じることがあります。

切断設定を変更する前に、ノズルの状態、レンズの清潔さ、ガス供給、冷却システムを確認してください。

8.1 ファイバーレーザー切断のトラブルシューティング表

これらはトラブル診断を始める際の基本的な確認項目です。1つの切断不良に複数の原因が関係している場合もあります。

8.2 推奨されるトラブルシューティングの手順

ファイバーレーザーによる金属切断で安定した結果を得るには、次の順序で確認してください。

• 機械の状態を確認する：切断ヘッド、保護レンズ、ノズル、冷却システム、ガス供給を点検します。
• 材料の設定を確認する：材料の材質グレード、厚さ、アシストガス、選択した切断パラメータを確認します。
• 切断面を確認する：貫通不足、裏面のドロス、粗い縞状の跡、酸化の有無を確認します。
• 調整して再テストする：関連するパラメータを一度に1つずつ変更し、切断結果を比較します。

スラグ、バリ、粗い切断面の具体例については、Thunder Laserのレーザー切断でよくある問題と解決方法をご覧ください。

ガス圧力に関連する不具合については、「アシストガス圧力の最適化ガイド」を参照してください。

まとめ

適切なファイバーレーザー切断パラメータを選択するには、レーザー出力、切断速度、焦点位置、アシストガス、ノズル構成のバランスを取ることが重要です。また、材料の厚さ、切断面の品質要件、ピアシング条件も最終的な設定に影響します。

Thunder LaserのAccuMetal 1500Wの切断データには、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、真鍮に対応する実用的な参考設定が記載されています。金属切断パラメータライブラリを利用して、材料や厚さに応じた詳細な設定を確認してください。

装置の仕様や選択可能な構成については、Thunder AccuMetal Seriesをご覧ください。