レーザー切断加工の精度向上方法

レーザー切断精度は、切断工程の品質に大きく影響します。レーザー切断機の精度が変動すると、切断製品の品質も不合格になります。そのため、レーザー切断機の精度をいかに向上させるかが、レーザー切断技術者にとって最重要課題となります。

1.レーザー切断とは何ですか？
レーザー切断は、高出力密度のレーザービームを熱源として、ワークとの相対移動によって切断を行う技術です。その基本原理は、レーザーから高出力密度のレーザービームが発射され、光路システムによって集束された後、ワークの表面に照射され、ワー​​クの温度が臨界融点または沸点よりも高い温度まで瞬間的に上昇することです。同時に、レーザー放射圧の作用により、ワークの周囲に一定範囲の高圧ガスが発生し、溶融または気化した金属を吹き飛ばし、一定時間内に切断パルスを連続的に出力することができます。ビームとワークの相対位置が移動するにつれて、最終的にスリットが形成され、切断の目的が達成されます。
レーザー切断はバリやシワがなく、精度も高く、プラズマ切断よりも優れています。多くの電気機械製造業では、マイクロコンピュータプログラムを搭載した最新のレーザー切断システムは、さまざまな形状やサイズのワークピースを容易に切断できるため、パンチングやダイプレス加工よりも好まれる傾向があります。加工速度はダイパンチングよりも遅いですが、金型を消費せず、金型の修理も不要で、金型交換の時間を節約できるため、加工コストと製品コストを削減できます。そのため、一般的に経済的です。

2. 切断精度に影響を与える要因
（1）スポットサイズ
レーザー切断機の切断工程では、光線は切断ヘッドのレンズによって非常に小さな焦点に集束され、高いパワー密度に達します。レーザー光線が集束した後、スポットが形成されます。レーザー光線が集束した後のスポットが小さいほど、レーザー切断加工の精度は高くなります。
（2）作業台の精度
レーザー切断加工の再現性は、通常、ワークベンチの精度によって決まります。ワークベンチの精度が高ければ高いほど、切断精度も高くなります。
（３）ワークの厚さ
加工対象物が厚くなるほど、切断精度は低下し、スリットも大きくなります。レーザービームは円錐形であるため、スリットも円錐形になります。薄い材料のスリットは、厚い材料のスリットよりもはるかに小さくなります。
（4）ワーク材質
ワークピースの材質はレーザー切断精度に一定の影響を与えます。同じ切断条件でも、材質の異なるワークピースの切断精度はわずかに異なります。鉄板の切断精度は銅板よりもはるかに高く、切断面も滑らかです。

3. 焦点位置制御技術
集光レンズの焦点深度が浅いほど、焦点径は小さくなります。そのため、切断面に対する焦点位置の制御が非常に重要になり、切断精度を向上させることができます。

4. 切断・穿孔技術
熱切断技術は、板の端から切断を開始できる少数のケースを除き、一般的には板に小さな穴を開ける必要があります。従来のレーザースタンピング複合機では、まずパンチで穴を開け、その後、レーザーでその小さな穴から切断を開始していました。

5. ノズル設計と気流制御技術
鋼材をレーザー切断する場合、酸素と集束レーザービームがノズルを通して切断材料に照射され、気流ビームが形成されます。気流ビームの基本要件は、切断部に流入する気流が大きく、速度が速いことです。これにより、切断材料の十分な酸化反応が十分に起こり、発熱反応が起こり、同時に溶融材料を排出するのに十分な運動量が得られます。