レーザー加工機によるカットと彫刻技術

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発行日 5月 9, 2024

I.はじめに

レーザー切断・彫刻技術は、製造業における最も重要な技術の1つであり、高密度のレーザー光線を利用し、熱処理によって材料を蒸発または溶融させ、高精度の切断または彫刻を仕上げる。

従来の機械的切断や化学的エッチング法に比べ、レーザー加工は、高精度で高速、適用範囲が広い、熱影響部が小さい、柔軟性が高い、非接触で加工できるなど、多くの利点がある。

レーザー切断機と彫刻機は、その長所のおかげで、世界中でより広く適用されている。統計によると、世界のレーザー切断機の市場規模は2021年に45億ドルに達し、2028年には年率平均8%の成長が見込まれている。

川下用途の観点からは、自動車製造、家電、広告ディスプレイ、衣料・繊維、医療機器などの業界が、生産効率と製品品質の向上のためにレーザー加工装置を大量に採用している。

中国では、レーザー切断産業が大躍進を遂げた。2025年までに、中国のレーザー切断機の市場規模は200億元を超えると推定されている。レーザー加工技術は、製造業の高品質な発展を促進する上で、ますます極めて重要な役割を果たすことが予測される。

そこで、この記事では、レーザー加工機の切断と彫刻の動作原理、その種類、利点、用途を紹介し、業界の同僚や潜在的な顧客に参考資料を提供することを目的とする。

II.レーザー加工機はどのように切断・彫刻するのか?

レーザー切断または彫刻 は、レーザーの熱作用を利用して材料除去を仕上げる加工方法の一種である。その動作原理は似ていますが、加工方法や効果は異なります。その前に、まず短いビデオをご覧ください。

レーザー切断の原理

レーザー切断は、高出力密度のレーザー光線を被加工物の表面に照射し、被加工物を切断するために材料を加熱、溶融、蒸発させる。その工程は以下の通りである:

第一段階:レーザーは高出力密度のレーザービームを生成し、光学システムを通してワーク表面に集光する。

第二段階:集光されたレーザービームは、ワークピース表面に高熱ゾーンを形成し、材料を溶融・蒸発させる。

第三段階:CNC制御システムは、設計された経路に沿って移動し、切断プロセスを完了するために切断ヘッドを制御します。

レーザー切断機の主要なパラメータには、レーザー出力、スポット径、切断速度、補助ガス圧力などが含まれます。これらのパラメータを最適化することで、狭いスリット、少ないバリ、少ないリキャスト層などの高品質切断を達成することができます。

レーザー彫刻の原理

レーザー切断機

レーザー彫刻は、比較的低い出力密度のレーザー光線を利用して、被加工物の表面を選択的に除去し、必要なパターンや文字を彫刻します。レーザー切断と比較すると、レーザー彫刻は一般的に材料を完全に切断しません。

それ以外の場合は、レーザーパラメーターとスキャンパスを制御して、局所的な表面彫刻を実現する。プロセスは以下の通り:

最初のステップ:彫刻するパターンやテキストをデジタルベクターまたはビットマップ形式に変換します。

第二段階:レーザー光線が走査しながら材料を選択的に除去し、凹凸のある彫刻効果を形成する。

第三段階:レーザー出力、走査速度、線間隔などのパラメーターを調整し、彫刻の深さと精度をコントロールする。

レーザー彫刻は、様々な種類の材料の表面に様々な精密で精巧なパターン、テキスト、ロゴを作成することができます。彫刻効果と品質は、主にレーザーパラメータ、材料の特徴、およびパターン設計に依存します。

最高の効果を得るためには、さまざまな素材や用途に対応できるように改良する必要がある。

レーザー切断と彫刻の違い

レーザー切断と彫刻はどちらもレーザーの熱効果を利用して材料を除去するが、加工方法と切断効果に違いがある。主な違いは以下の通り:

処理の目的 レーザー切断は材料を切断することを目的とし、レーザー彫刻は材料に選択的に彫刻することを目的とする。

レーザーパラメーター: レーザー切断は高出力密度のレーザービームを使用し、彫刻は比較的低出力密度のレーザービームを使用する。

加工度: レーザー切断は材料を貫通するが、彫刻は一般的に表面から材料の層を取り除くだけである。

アシスト装置: レーザー切断では溶融した材料を吹き飛ばすために高圧の補助ガスが必要だが、彫刻では通常、補助ガスは必要ない。

加工精度: レーザー彫刻の精度は、一般的にレーザー切断よりも高く、マイクロレベルに達する。

これらはそれぞれ異なるが、より複雑なプロセスの要求に応えるため、実用的なアプリケーションで組み合わせて使用されている。

例えば、金属製のネームプレートを製作する場合、レーザー切断で形を切り抜き、レーザー彫刻でネームプレートの文字や模様を刻みます。

総じて、レーザー切断と彫刻の両方が、レーザー熱効果を利用して材料を除去し、加工を仕上げる。どちらもユニークな特性を持っており、特別な加工要求や材料の品質に基づいて最適化し、選択することができます。

したがって、レーザー切断と彫刻の動作原理を深く理解することは、レーザー加工の極めて重要な役割を活用し、製品の効率と生産品質を向上させるのに役立ちます。

III.レーザー装置の主な種類と用途

現在、レーザーの違いに応じて、CO2レーザーマシンとファイバーレーザーマシンを含む主流のレーザーマシンの2種類があります。この2つは、応用分野でそれぞれの特徴と機能を持っています。

非金属用CO2レーザー(木材、アクリル、織物、紙)

CO2レーザー加工機は、非金属が吸収しやすい10.6マイクロメートルの波長を発し、CO2レーザー加工機は非金属の加工に適しています。CO2レーザー加工機は、主に木材、アクリル、繊維、紙の切断や彫刻に使用されます。

木だ: CO2レーザーは、家具や装飾品などの木製品を正確に切断することができる。同時に、模様や文字などの精密な彫刻も可能です。

アクリル:広告および装飾業界では、CO2レーザーマシンは、看板、ディスプレイスタンド、ライトボックスを作るためにアクリル板を正確に切断することができます。

テキスタイル: CO2レーザー加工機は、衣服やカーテン、その他の装飾品を作るために、織物を切断したり彫刻したりするのに使うことができる。

紙だ: パッケージデザイン、グリーティングカードやその他の紙製品の製造において、CO2レーザーマシンは精密な切断や彫刻を行うことができ、パーソナライズされたデザインソリューションを提供します。

ファイバーレーザー 金属用

レーザー切断機

ファイバーレーザーマシンは、金属によく吸収される10.6マイクロ波のレーザーを放出するので、金属加工には賢明な選択です。ファイバーレーザーは、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム、銅など、あらゆる種類の材料を切断できます。

ステンレス鋼と炭素鋼: ファイバーレーザーマシンは、これらの材料を高速かつ正確に切断することができるので、自動車、航空宇宙、建設産業で広く適用されている。

アルミニウムと銅: これらの材料の反射率や熱伝導率は比較的高いが、技術的に進歩したファイバーレーザー加工機は、材料を正確に切断することができ、電子機器や電気産業で広く使用されている。

レーザー出力と作業エリアの考慮事項

レーザー加工機を選択する際、レーザー出力と加工エリアのサイズが考慮すべき上位2つの要素である。レーザー出力は切断または彫刻の速度と厚さに影響し、作業エリアのサイズは加工する材料のサイズを決定する。

レーザー出力: 高出力レーザー加工機は、比較的厚い材料の切断や高速加工が必要な用途に適している。低出力レーザー加工機は、薄い材料や精密な加工に適している。

仕事場: 大型レーザー加工機は大型の材料や大量生産に適しており、小型レーザー加工機は小型のワークピースやサンプル作成に適している。

レーザーの種類を材料とアプリケーションの要件に適合させる

さらに、レーザー加工機の選定は、材料の種類や特定のアプリケーションの要件に基づいて行う必要がある。

例えば、切断や彫刻が必要な非金属材料にはCO2レーザー加工機を選択し、金属材料加工にはファイバーレーザー加工機を選択する。さらに、レーザー出力と作業エリアも、特定の生産需要のニーズを満たす必要がある。

上記の紹介から、各タイプのレーザー加工機が独自の応用分野とエッジを持っていることは明らかである。したがって、レーザー加工機を正しく選択することで、生産性と加工品質を大幅に向上させることができる。

IV.レーザー切断と彫刻の利点

優れた性能と幅広い応用可能性により、レーザー切断・彫刻技術は現代の製造業において常に重要な位置を占めている。従来の機械的な加工方法と比較すると、レーザー加工は多くの面でエッジがあり、金属や非金属材料の加工に理想的な選択肢となっています。

レーザー切断機

高い精度と複雑なディテール

レーザー切断と彫刻の最も顕著な特徴の1つは、非常に高い精度と細部における優れた性能である。レーザービームは0.1mm以下に集光することができ、精密なCNC制御システムと組み合わせることで、精密部品の生産要件を満たすために±0.05mmの加工公差を達成することができます。

同時に、カッティングヘッドは、複雑なパターン、文字、テクスチャーを柔軟にカットし、彫刻することができ、デザインのための並外れた範囲を提供します。

材料の無駄が少なく、きれいなエッジ

レーザー切断は、通常0.1~0.5mm以内の狭いカットシルトのため、材料の無駄が最小限に抑えられます。従来の機械的な切断と比較して、レーザー切断と彫刻は、材料の使用率を向上させ、原材料を大幅に節約することができます。

さらに、レーザー切断と彫刻は、高品質のカットと滑らかな切断面を作り出し、二次加工を必要としないため、その後の研磨や洗浄工程を省くことができる。

高速処理と自動化

高効率のレーザー切断と彫刻、特に薄い板材の切断では、毎分100メートル以上の切断が可能です。CNC制御システムによって制御され、レーザー加工手順は自動的に操作することができ、生産性と生産品質の一貫性を大幅に向上させます。

例えば、レーザー切断機のローディング、アンローディング、供給、加工は自動化が可能で、手作業を減らし、人件費を節約することができる。

幅広い適合材料

レーザー切断および彫刻技術は、ほぼすべての種類の金属および非金属材料を含む、幅広い材料に対応しています。一般的な切断可能材料には、炭素鋼、ステンレス銅、アルミニウム合金、銅、チタンなどの金属と、木材、アクリル、織物、皮革、ガラス、セラミックなどの非金属がある。

さらに、レーザーは複合材料や硬質合金のような加工が難しい材料も扱うことができる。

デジタル設計入力と再現性

レーザー切断と彫刻は通常、CAD図面のベクトルファイルを直接読み取ることができるCNC制御システムを採用している。完全にデジタル化されたプロセスは、設計を修正し、パラメータを最適化することができます。適切な加工パラメータが決定されると、レーザー加工機は、工業生産で重要な大量生産の一貫性を確保するように、繰り返し安定的に加工する。

低コストのプロトタイピングとカスタマイズ

レーザー加工は、小ロットの生産やサンプル製作に適しています。高価な模型を作る必要がないため、レーザー切断と彫刻は、製品設計の検証と反復を迅速かつ経済的に仕上げることができます。

同時に、レーザー彫刻は、さまざまなパーソナライズされたパターン、単語、数字をワークピースの表面に追加することができ、中小企業や顧客が低コストで革新することができます。

環境にやさしい(化学薬品や工具を使用しない)

従来の切断や彫刻の方法と比較して、レーザー加工はより環境に優しいです。化学溶剤や化学インクを一切使用しないレーザー加工は、廃棄物の排出がなく、クリーン生産の要件を満たしています。

一方、非接触加工は工具の摩耗や交換、騒音や振動の公害をなくし、作業場の環境を大幅に改善する。

一般に、精度、効率、低コスト、環境保護に優れたレーザー切断・彫刻技術は、ますます多くの製造分野で開花している。

工業生産から個別設計、サンプル製作から大量生産まで、レーザー加工は製品設計と製造にさらなる可能性と柔軟性をもたらす。発展・成熟するレーザー技術は、レーザー切断・彫刻をより多くの分野にもたらすでしょう。

V.応用と実例

以下に、いくつかの実用的な応用分野と例を挙げたい:

看板・販促品

ビルボード、ディスプレイボード レーザー加工機は、アクリル、木材、その他の素材に複雑なパターンや文字を切断・彫刻し、精巧な看板や表示板を製作することができる。

トロフィーと記念品 レーザー彫刻家は、トロフィーや記念品に個人的な模様や言葉、絵を彫刻し、特別なカスタマイズ・サービスを提供することができる。

電子筐体とパネル

電話とコンピュータの筐体: レーザー切断・彫刻機は、金属やプラスチックなどの素材に精密な切断を施し、複雑な形状や正確なサイズの携帯電話やコンピューターのケースを作成することができます。

電子パネル: レーザーカッターは、ボタンホール、表示灯の穴など、電子パネル上のさまざまな穴や開口部を切断することができ、精度と美観を保証します。

自動車および航空宇宙部品

車両部品: レーザー切断機は、ボディパネルやエンジンフードなどの自動車部品を正確かつ迅速に切断し、生産性と製品品質を向上させることができる。

航空宇宙部品:レーザー切断機は、航空宇宙で使用される高強度合金材料の高精度切断が可能で、航空機のシェルやエンジン部品などの中核部品を製造している。

パッケージと店頭ディスプレイ

包装箱: レーザー加工機は、段ボールや段ボール紙の包装箱の複雑な構造を事前に切断することにより、包装箱を迅速かつ効率的に製造する。

販売用ディスプレイスタンド: レーザー切断機は、アクリルや木材などの素材にさまざまな形状のディスプレイ・スタンド・コンポーネントを切断することができ、その後、コンポーネントは魅力的で実用的な店頭用ディスプレイ・スタンドに再組み立てされる。

VI.結論

初心者にとって、レーザー切断・彫刻技術を理解するには、基本的な知識と操作技術の習得が必要です。ADH工作機械は、40年にわたりハイエンドのレーザー切断機に力を注いできた。 製品.

しかし、その秘密が何なのかご存じだろうか?それは ADH工作機械 技術革新に力を入れるだけでなく、製品の品質を極めて厳格に管理している。

行動は言葉よりも雄弁である。早速 ADH公式ウェブサイト お好きなものをお選びください。 レーザーカッター!または直接 営業チームへのお問い合わせそして、最もプロフェッショナルな選択ガイダンスを提供し、お客様の投資を価値あるものにします。

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