現在、レーザー切断機は板金成形機業界で最も人気のある金属切断機です。 2010年からの中国におけるファイバーレーザー切断機の技術的進歩により、レーザー切断機の価格は劇的に下がり、プラズマ切断機、 プレートシャーリングマシン ウォータージェット切断機など
レーザー切断機の簡単な紹介
レーザー切断機は、レーザーから放射されたレーザーを光路システムを通じて高出力密度のレーザービームに集束させます。レーザービームがワークピースの表面に照射され、ワークピースが融点または沸点に達し、ビームと同軸の高圧ガスが溶解または蒸発した金属を吹き飛ばします。
光ビームがワークピースに対して移動すると、最終的に材料に切断継ぎ目が形成され、それによって切断の目的が達成されます。
レーザー切断加工は、従来の機械式ブレードを目に見えない光線に置き換えます。カットパターンの制限にとらわれない高精度・高速カット・材料の自動レイアウト・節約・スムーズなカット・低加工コストなどの特徴を持っています。従来の金属切断装置は徐々に改良または置き換えられます。
レーザー切断機の主な特長
- レーザー刃の機械部分がワークに接触しないため、動作中にワーク表面に傷がつきません。
- レーザー切断速度は速く、切り込みは滑らかで平坦であり、通常は後続の加工を必要としません。
- 切断熱影響部が小さく、板変形も少なく、切断継ぎ目も狭い(0.1mm~0.3mm)。
- 切開部には機械的ストレスやせん断バリがありません。
- 加工精度が高く、再現性が良く、材料表面にダメージを与えません。
- CNC プログラミングはあらゆる平面図面を処理でき、金型を必要とせずに大きな基板全体を切断できるため、経済的で時間の節約になります。
レーザー切断機の原理
レーザーは、他の自然光と同様、原子 (分子やイオンなど) の遷移によって生成される光の一種です。ただし、レーザーがごく短期間の自然放出にのみ依存し、その後のプロセスが励起放射線によって完全に決定されるという点で、通常の光とは異なります。したがって、レーザーは非常に純粋な色、発散する指向性がほとんどなく、非常に高い光度、および高いコヒーレンスを備えています。
レーザー切断は、レーザー集束によって生成される高出力密度エネルギーを使用して実現されます。コンピューターの制御下で、レーザーはパルスで放電され、制御された反復高周波パルスレーザーを出力し、特定の周波数とパルス幅の光ビームを形成します。パルスレーザー光は光路を透過・反射し、集光レンズ群により加工対象物の表面に集光され、微細でエネルギー密度の高い光スポットが形成されます。焦点は加工される表面の近くに位置し、加工された材料を高温で瞬時に溶解または蒸発させます。各高エネルギーレーザーパルスは、物体の表面に瞬時に小さな穴をスプレーします。コンピュータ制御の下、レーザー加工ヘッドと加工材料はあらかじめ描かれた形状に従って相互に連続的に移動し、対象物を所望の形状に加工します。
切断中のプロセスパラメータ(切断速度、レーザー出力、ガス圧力など)と運動軌跡はCNCシステムによって制御され、切断点のスラグは一定の圧力の補助ガスによって吹き飛ばされます。
レーザー切断機構成部
レーザー切断機システムは一般に、レーザー発生器、(外部)ビーム伝送コンポーネント、作業台(工作機械)、マイコン数値制御キャビネット、冷却器、およびコンピューター(ハードウェアおよびソフトウェア)で構成されます。
1) 工作機械ホスト部:レーザー切断機の工作機械部分であり、切断作業台を含むX、Y、Z軸の移動を実現する機械部分です。切断されたワークを配置し、制御プログラムに従って正確かつ正確に移動させるために使用され、通常はサーボモーターによって駆動されます。
2)レーザー発生装置:レーザー光源を発生する装置。レーザー切断の用途には、YAG固体レーザーが使用される少数の場合を除いて、2010年以前は電気光変換効率が高く、高出力が可能なCO2ガスレーザーが使用されることがほとんどでした。レーザー切断のビーム品質のため、すべてのレーザーを切断に使用できるわけではありません。ガウス モードは、1500W 未満の CO2 レーザー、100W ~ 3000W の低次モード CO2 レーザー、および 3000W を超えるマルチモード CO2 レーザーに適しています。しかし、2010年以降、中国でファイバーレーザーが開発されて以来、徐々にC02レーザー切断機に置き換わっていきました。 fアイバーレーザー切断機。現在、ファイバーレーザー切断機はレーザー市場の主流の選択肢となっています。
3) 外部光路: レーザーを目的の方向に導くために使用される屈折ミラー。ビーム経路が誤動作しないようにするには、すべてのミラーを保護カバーで保護し、レンズを汚染から保護するために清浄な陽圧保護ガスを導入する必要があります。一連の高性能レンズは、発散角のない光線を無限に小さなスポットに集束させます。一般的には焦点距離5.0インチのレンズが使用されます。 7.5 インチのレンズは、厚さ 12 mm を超える素材にのみ使用されます。
4) CNC システム: 工作機械を制御して X、Y、Z 軸の移動を実現すると同時に、レーザーの出力も制御します。
5) 安定化電源: レーザー、CNC 工作機械、電源システムの間に接続されます。主に外部電力網からの干渉を防ぐために機能します。
6) カッティングヘッド: 主に、キャビティ、集束レンズシート、集束ミラー、容量性センサー、補助ガスノズルなどのコンポーネントが含まれています。カッティングヘッド駆動装置は、プログラムに従ってカッティングヘッドをZ軸方向に移動させるための装置であり、サーボモータとネジやギアなどの伝達部品で構成されています。
7) 操作コンソール: 切断装置の作業プロセス全体を制御するために使用されます。
8) チラーユニット: レーザー発生器を冷却するために使用されます。レーザーは、電気エネルギーを光エネルギーに変換する装置です。たとえば、CO2 ガス レーザーの変換率は通常 20% で、残りのエネルギーは熱に変換されます。冷却水は余分な熱を奪い、レーザー発生器の通常の動作を維持します。また、チラーユニットは、工作機械の外部光路反射鏡と集光ミラーを冷却して、安定したビーム伝送品質を確保し、レンズの高温による変形や爆発を効果的に防止します。
9)ガスシリンダー:レーザー切断機の作動媒体ガスシリンダーと補助ガスシリンダーを含み、レーザー振動用の工業用ガスと切断ヘッドに供給する補助ガスを補充するために使用されます。
10) エアコンプレッサーと貯蔵タンク: 圧縮空気を供給し、貯蔵します。
11) 空冷乾燥機およびフィルター: レーザー発生器およびビーム経路にきれいな乾燥空気を供給し、経路および反射器の正常な動作を維持するために使用されます。
12) 排気集塵機: 加工中に発生する煙や粉塵を抽出し、排気ガスが環境保護基準を満たしていることを確認するために濾過します。
13)スラグ除去機:加工中に発生する残材や廃棄物を除去します。
レーザー発生器
CO2ガスレーザー
金属シートを切断するためのレーザー技術が導入されて以来、1995 年から 2005 年までは CO2 レーザーが市場を独占していました。 CO2 レーザー光源は、窒素分子を励起して CO2 分子 (レーザーガス) と衝突させるのに多大なエネルギーを必要とし、窒素分子から光子の放出を促し、最終的に金属を切断できるレーザービームを形成します。共振空洞内の分子活動により光と熱の両方が放出されるため、レーザーガスを冷却するための冷却システムが必要になります。これは、冷却プロセス中により多くのエネルギーを消費する必要があり、エネルギー効率がさらに低下することを意味します。
ファイバーレーザー
2010 年以降、ファイバー レーザー技術は画期的な進歩を遂げ、ファイバー レーザーがレーザー切断市場を支配し始めました。ファイバーレーザーを使用する機械は設置面積が小さく、レーザー源と冷却システムの体積も小さくなります。レーザーガスのパイプラインがなく、レンズを調整する必要もありません。出力が 2kw または 3kw のファイバー レーザー ソースは、同じパフォーマンスを達成するために、4kw または 6kw CO2 レーザー ソースのエネルギー消費量の 50% しか必要とせず、速度が速く、エネルギー消費量が少なく、環境への影響が少なくなります。現在、ますます多くのレーザー切断機工場が10000ワットレベルを発売しています シートファイバーレーザー切断機プラズマ切断機や火炎切断機の代替品となる可能性があります。
ファイバーレーザーはソリッドステートダイオードを使用して、ダブルクラッドイッテルビウムドープファイバー内の分子をポンピングします。誘導放出された光はファイバーコアを複数回通過し、伝送ファイバーを介して切断集束ヘッドへのレーザー出力を形成します。分子間の衝突はすべてファイバー内で発生するため、レーザーガスが不要となり、必要なエネルギーが大幅に削減されます (CO2 レーザーの約 1/3)。発生する熱が少なくなるため、冷却器の体積もそれに応じて減らすことができます。要約すると、同じ性能を達成した場合、ファイバー レーザーの全体的なエネルギー消費量は CO2 レーザーよりも 70% 低くなります。
レーザー切断機の市場展望
レーザー切断機の市場見通しは、主に次の要因により広範囲に及びます。
- 製造業における消費者の需要と技術開発: インダストリー 4.0 や人工知能などの技術の発展により、レーザー切断機は自動化とデジタル処理操作を実現し、処理効率と精度が向上します。
- レーザー光源技術の革新:レーザー切断機の切断速度とコストが向上し、産業用ファイバーレーザーやディスクレーザーの急速な発展により技術革新がもたらされます。
- 幅広い応用分野:レーザー切断機は、金属や非金属材料を含むさまざまな材料の切断に適しており、自動車、航空宇宙、電子通信、コンピュータなどの分野で広く使用されています。
- 4. 将来の市場予測:世界のレーザー切断機市場規模は2025年までに100億ドルに達し、中国市場規模は40億ドルに達すると予想されており、市場需要は今後も高い成長を維持すると予想されます。
要約すると、レーザー切断機の市場見通しは非常に幅広く、幅広い応用の見通しがあり、将来のインテリジェント製造時代の主要技術の 1 つになるでしょう。
産業用途
金属レーザー切断機の用途は非常に広範囲で、多くの業界をカバーしており、多くの企業にとって不可欠な機器の 1 つです。その中には、広告看板の製作(主にステンレス製のロゴや識別用の切断)、板金加工(板金加工には基本的に金属材料全般が含まれますが、一般的には曲げや研磨などが含まれ、切断は最も重要な工程の一つです) )、シャーシおよびキャビネット(通常は炭素鋼またはステンレス鋼が含まれ、主に曲げと切断の2つの切断工程が含まれます)、ばね板(精密機械加工工程に属する)、地下鉄部品、エレベータケーシング、機械設備ケーシングの製造、キッチン用品(主にステンレス製)。板金加工、広告看板製造、高低圧電気キャビネット製造、機械部品、台所用品、自動車、機械、金属工芸品、鋸刃、電気部品、ガラス産業、バネ刃、回路基板、電気ケトル、医療用に広く使用されています。マイクロエレクトロニクス、ハードウェア、ナイフや測定ツール、その他の産業。
広告業界におけるレーザー加工技術の応用には、主にレーザー切断とレーザー彫刻という 2 つの加工方法が含まれます。
レーザー彫刻
レーザー彫刻: 主にオブジェクトの表面に実行され、ビットマップ彫刻とベクター彫刻の 2 つのタイプに分けられます。
ビットマップ彫刻: まず、彫刻する必要があるグラフィックスを Photoshop にハングし、モノクロ BMP 形式に変換します。次に、専用のレーザー彫刻および切断ソフトウェアでグラフィック ファイルを開きます。処理する材料に基づいて、適切なパラメータを設定し、「実行」をクリックします。レーザー彫刻機は、グラフィック ファイルによって生成されたドット マトリクス効果に従って彫刻します。
ベクター彫刻: レイアウト設計には Coreldraw、AutoCad、Illustrator などのベクター ソフトウェアを使用し、グラフィックスを PLT、DXF、AI 形式、マーキング マシンにエクスポートし、専用のレーザー切断および彫刻ソフトウェアを使用してグラフィックス ファイルを開き、それをレーザー彫刻機に移して加工します。
広告業界では主に木製ボード、デュアルカラーボード、有機ガラス、色紙などの素材の加工に適しています。
レーザー切断
レーザー切断: エッジの分離として理解できます。このような処理を行うには、まず CORELDRAW および AUTOCAD でグラフィックスをベクター ラインに変換し、空気圧マーキング マシンを使用して、対応する PLT および DXF 形式で保存する必要があります。レーザー切断機操作ソフトウェアを使用してファイルを開き、加工する材料に応じてエネルギーと速度のパラメーターを設定し、実行します。コンピューターからの指示を受け取ると、レーザー切断機はソフトウェアによって生成された飛行経路に従って自動的に切断します。例えば、既存のレーザー切断機は、コンピューター上にテンプレートを描き、それをコンピューターに直接入力することで、自動的にパターンを切断することができます。既存のレーザー切断機は通常、大量のデータ ソースを入力できる独自のハード ドライブを備えています。
レーザー切断機には主に3つのタイプがあります。 シートレーザー切断機 金属板の切断に使用します。 チューブレーザー切断機 チューブやパイプを切断するプロのレーザー切断機です。 シートおよびチューブのレーザー切断機 上記2種類の機能を組み合わせ、1台で板材とパイプの切断が可能です。




