レーザー切断機による仕事の進め方

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発行日 4月 12, 2024

I.はじめに

製造業におけるオートメーションとインテリジェンスの発展、 レーザー切断機 は、精度、効率性、柔軟性において、従来の切断方法を凌駕している。そのため、金属や非金属の加工に最適な選択肢となっている。

現在、レーザー切断機は、自動車、航空宇宙、エレクトロニクス、半導体、医療機器などさまざまな分野に応用され、高精度の部品や製品を生産している。

統計によると、切断機の世界市場規模は毎年20%の成長率で10億ドルに達している。

レーザー切断技術の急速な発展と大きな可能性に直面し、製造企業や個人は、その動作原理、羽、およびアプリケーションを学ぶことが重要です。

もっと詳しく知ろう。

II.レーザー切断機部品

レーザー光源(CO2、ファイバーなど)

レーザー切断機の中核をなすレーザー光源は、高出力のレーザービームを発生させる。一般的には、CO2レーザー、ファイバーレーザー、YAGレーザーなどがある。変換効率20%を達成したCO2レーザーは出力効率が高く、厚い材料に適している。

ファイバーレーザーは光電変換効率が高く、高品質なレーザービームが得られ、メンテナンスコストも低いため、市場の主流となっている。

ビーム伝送システム(ミラーとレンズ)

ビームと伝送システムの機能は、必要な方向にレーザービームを導くことです。集光レンズは、レーザー切断を仕上げるために、高出力密度で小さな光スポットにレーザービームを集光します。

レンズの焦点距離は一般的に5インチで、7.5インチのレンズは12mm以上の厚い材料を切断するために使用される。光路にはレンズの汚染を防ぐ保護ガスと、破損を防ぐ保護カバーが必要。

カッティングヘッドとノズル

カッティングヘッド

カッティングヘッドには、ニズル、フォーカシングレンズ、追従システムなどが含まれる。

ノズルの形状は平行型、収束型、円錐型に分けられ、その機能は補助切断ガスを導くことである。

以下の方式は、カッティングヘッドと材料表面の距離を一定に保つもので、静電容量式(非接触式)と誘導式(接触式)に分けられる。

カッティングヘッドの駆動装置は、サーボモーター、リードスクリューなどで構成され、カッティングヘッドをZ軸方向に移動させる。

CNC制御システム

レーザー切断機の頭脳として、CNC制御システムはX、Y、Z軸に沿って移動する切断ベッドを制御します。同時に、レーザーカッターの出力を制御し、正確な切断パターンを実現します。

コンポーネントの品質は、切削の精度と安定性を決定する。一般的なCNC制御システムには、ベッコフ、PA、フランクなどがあります。

カッティング・ベッドまたはテーブル

切削ベッドまたはテーブルは、切削する材料を置くために使用され、CNC制御システムに従って移動する。剛性と安定性が切断精度に影響する。

切断ベッドの構造には、ガントリー、カンチレバー、ビームなどがある。その他、特殊な切断機もある。例えば、3次元5軸マシンは、車両産業用の特別なものです。

その他の部品

そのほか、レーザー切断機には、冷却装置、ガス供給装置、エアーコンプレッサー、エアー乾燥フィルター、除塵・排気装置、スラグ排出装置など、機械の安定稼働を維持するための補助装置も装備されている。

このように、レーザー切断機が高精度の機器で構成されていることは明らかである。すべての部品は機械全体と一体であり、組み立て工程と製造技術に高い要求が課される。

III.レーザー切断機の種類

CO2レーザーカッター

動作原理:CO2レーザー切断機は、電流を利用してCO2、窒素、水素、ヘリウムを励起し、波長10.6ミクロンのレーザーを発生させる。

特徴:CO2レーザー切断機は、最も一般的で費用対効果の高い切断機器のひとつで、出力は25~100Wです。

特徴:CO2レーザー切断機は、最も一般的で費用対効果の高い切断機器のひとつで、出力は25~100Wです。

適用材料: 金属材料には、薄いアルミニウム板のような非鉄金属が含まれる。非金属材料には、木材、紙、アクリル、皮革、布地、壁紙などがある。

応用分野 非金属材料の切断やチーズ、栗加工などの食品加工に広く応用されている。

ファイバーレーザーカッター

動作原理: ファイバーレーザーカッターは、シードレーザーと特殊光ファイバーを利用して、波長1.064ミクロンの高密度出力レーザービームを生成する。

特徴ファイバーレーザー切断機は固体レーザーに属するので、頻繁にメンテナンスする必要はありません。そのサービス寿命は25000hを超えた。その切断効率は、CO2レーザー切断機の3倍である。その上、ファイバーレーザーカッターのカッティングヘッドは、連続光またはパルス光を可能にし、適応性に優れた性能を発揮します。

適用材料: 金属、合金、非金属(ガラス、木材、プラスチック)。薄い素材に適している。

応用分野 金属マーキング、彫刻、プラスチックマーキングおよび他の分野。ファイバーレーザーの比較的大きな出力は、より広範囲に適用されます。

相違点と具体的な用途

特徴CO2レーザーカッターファイバーレーザーカッター
適用材料非金属素材:木、アクリル、カーテン金属と非金属
効率性比較的低いより高い
精度一般より高い
メンテナンス簡単簡単
費用対効果より高いより高い
市場動向一般的にファイバーレーザーに取って代わられる主流

全体として、費用対効果の高いCO2レーザーカッターは主に非金属の切断に使用され、適応性と効率の高いファイバーレーザーカッターはメンテナンスが容易である。

レーザー切断機を選ぶ際には、切断する材料、効率、メンテナンス、コストを考慮する必要がある。

しかし、完璧な性能を持つファイバーレーザー切断機は、徐々にCO2レーザー切断機に取って代わり、市場の主流になりつつある。

技術が発展し、コストが下がるにつれて、レーザー切断機は産業界に広く普及していくだろう。

IV.レーザー切断の仕組みステップ・バイ・ステップ

レーザー生成

レーザーはレーザー切断機の中核部品である。一般的には、CO2レーザー、ファイバーレーザー、YAGレーザーが含まれている。CO2レーザーを例にとってみましょう。

CO2、窒素、ヘリウムなどの固定ガスで満たされたガラスパイプで構成されている。これらのガスに高圧電流を流すと、CO2分子が触発されて高いエネルギーレベルに達する。

エネルギー準位の高いCO2分子が低いエネルギー準位に戻る間に、波長10.6μmの赤外光が放出され、これがCO2レーザーとなる。

ビーム集束と方向

レーザーで発生した光は、まず一連の反射鏡で反射され、照射方向を変える。その後、集光レンズでレーザー光を直径0.3mm以下の小さな光スポットに集光する。

最後に、高い出力密度で集光されたレーザービームは、材料を急速に融点または蒸発点まで加熱することができる。

材料の溶融、燃焼、気化

高出力密度のレーザービームが照射されると、エネルギー吸収材料は高温に達する。

しかし、材料によってレーザーに対する反応が異なるため、一般的に1~6kwの異なるレーザー出力が必要となる。

温度が融点を超えると材料は溶け始め、沸点を超えると蒸発して蒸気が発生する。溶けて気化した材料は、切削シルトから取り除かれ、ノッチを形成する。

材料除去用アシストガス

溶けて気化した材料の除去を早めるため、レーザー切断機では切断中に酸素や窒素などの高圧ガスを噴射する。ガスはシルトから溶融物を吹き飛ばして、ノッチの再溶着を防ぎ、集光レンズを損傷から保護することができる。

ステンレスのような酸素を嫌う素材では、ノッチの酸化を防ぐために窒素などの不活性ガスが使われる。

CNC制御による正確なカッティングパス

CNC制御システムの制御の下で、カッティングヘッドは、事前にプログラムされたカッティングパッチに従って正確に移動します。

レーザー切断機の最新の位置決め精度は0.052mmに達している。したがって、複雑で精密なパターンを切断することができます。

さらに、CNC制御システムは、レーザー出力、切断速度、ガス流量などのパラメーターを調整し、全自動運転を実現することもできるため、生産性が大幅に向上する。

V.レーザー切断の利点

高い精度と正確さ

レーザービームの直径が小さいため、正確にパターンを切り取ることができます。集光スポットの直径は0.33mm以下です。

非接触加工を採用することで、レーザー切断では切断工具を装着する必要がない。そのため、切断時間が長くなっても切断精度が低下することはない。

CNC制御システムと統合されたレーザーカッターは、自動的に操作することができます。位置決め精度は0.05mmに達し、従来の機械加工よりはるかに低い。

熱影響領域が狭いため、切削シルト周辺の材料はほとんど影響を受けません。そのため、ワークの変形が小さく、寸法精度が保証されます。

様々な素材の切断に対応する汎用性

レーザーカッターは、金属、非金属、さまざまな複合材料を含む複数の材料を切断することができます。

材料の吸収率が異なるため、それに応じて切削パラメータを調整する必要があります。ただし、切削工具を変えずに、出力パラメーターだけを調整する必要があることに注意してください。

三次元レーザー切断機は、人為的な角度調整なしにあらゆる面で切断できるため、適用できる材料の範囲が広がる。

材料の無駄を省き、きれいなカットを実現

高品質と柔軟性のおかげで、レーザー切断は廃棄物をできる限り減らし、きれいな切断を行うことができる。

0.1~0.3mmの狭いカットが可能で、稼働率が高い。CNC制御システムとの統合により、自動組版が可能となり、無駄を省くことができる。

切断中に高圧ガスを噴射して溶融物を吹き出し、切り口に付着しないようにする。そのため、切断面は滑らかできれいです。

不活性ガスは、ステンレス鋼のような酸化しやすい素材を保護するために使用し、酸化による切り口の変色を防ぐことができる。

生産時間の短縮

レーザーカッターは切断速度が速く、効率が高いため、生産時間を大幅に短縮することができる。レーザーカッターの切断速度は1分間に数メートルに達し、これは従来の切断方法の数倍に相当する。

レーザーカッターは、ワークピースを設置しクランプすることなく、時間を節約するために材料をロードし、アンロードすることから解放されます。自動ローディング・アンローディング・システムにより、レーザー切断機はより高い効率を有する。

レーザーカッターを使えば、2度加工することなく1度きりの成形が可能で、その後の加工時間を節約できる。

自動化と再現性

レーザーカッターは簡単に自動化・標準化できるので、バッチ生産に向いている。

CNC制御システムを搭載した最新のレーザー切断機のほとんどは自動運転が可能で、人件費を削減できる。

切削プログラムを格納したCNC制御システムは、迅速なコールを実現し、加工の再現性と一貫性を保証します。

低メンテナンスとは、冷却水の交換と光学システムの定期的なメンテナンスだけでよいため、追加の労働力が必要ないことを意味します。

一般的に言えば、レーザー切断機は、高精度、効率性、柔軟性と低コストを羽毛製造業によって支持され、製造業のインテリジェントでグリーン開発を推進しています。

VI.レーザー切断の応用

自動車産業

車体部品の切断レーザーカッターは、ドア、フック、トランクリッドなどのボディパネルを迅速かつ正確に切断することができる。高品質な切断が可能で、変形も小さい。

室内装飾のカッティング: インストルメント・パネル、センター・コントロール・パネル、シート・フレームを含むほとんどのインテリア・デコレーションは、複雑で精密なパターンを作り出すことができるレーザー切断機によって製造される。

航空宇宙・防衛

飛行機の皮の切断: レーザーは、特に複雑な曲線や特殊な形状の穴を持つ航空機の皮を、正確かつ効率的に切断することができる。

軍事製品をカットする: 銃器部品、弾薬、装甲車、軍艦など、軍事製品の中核部品を生産することができる。

エレクトロニクスと半導体

半導体チップの切断: レーザーカッターは、ウェハーの切断やチップの分離など、半導体パッケージングに使用でき、損傷も少なく、スピードも速い。

電子部品の切断 抵抗器、コンデンサー、コネクターなどの電子部品のセラミックスやプラスチック基板を加工できる。

医療機器

医療機器の切断: メス、整形外科用のこぎり、医療用はさみ、その他の器具は、レーザー切断機で製造することができ、刃先の酸味と滑らかさが保証される。

医療用インプラントの切断: 人工関節、骨固定フレーム、その他のインプラントは通常、チタンのような硬い加工材料で作られているため、レーザー切断はインテリジェントな成形方法である。

レーザー切断機

VII.結論

記事全体で、私は機械のための完全なガイドを提供する定義、動作原理、種類、アプリケーション、および利点oのレーザー切断機を説明した。

中国最大の輸出業者の一つとして、当社は40年のレーザー切断機の研究開発の歴史を誇っています。優れた性能を持つ当社のレーザーカッターは、あなたのための賢明な選択です。私達のプロダクトに興味があったら、できます 製品ページを見る.ようこそ ご連絡ください。

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