レーザー加工機の仕組み

レーザー加工機は「レーザー発振器系」「加工光学系」「加工物質系」の3つのパートで構成されています。こちらでは、レーザー加工を活用するうえで覚えておきたい、レーザー加工機の構成や仕組みについてご説明します。

基本構成

切断や穴あけなどを行う一般的なレーザー加工機は、下図のような基本構成になっています。こちらでは、それぞれの特徴や仕組み、確認項目などをご紹介します。

基本構成

レーザー発振器系

レーザー光を発振する装置です。加工する材料や板厚、求められる加工精度などによってレーザー光の種類(波長)や出力を選ぶ必要があります。切断用の熱源としてはCO2レーザーが一般的ですが、YAGレーザーが用いられることもあります。

レーザー発振器系

加工光学系

レーザー発振器から発生したレーザー光を集光してテーブルに照射するための装置です。レーザー発振器からレーザー光を伝送する「光路」、そして伝送されたレーザー光を集光して対象物へ照射する「集光系」から構成されています。反射ミラーを利用してレーザー光を伝送するタイプと光ファイバーを利用して伝送するタイプにわけられます。

また、レーザー光によって融解・蒸発した金属を除去するための「アシストガス」、溶接の場合はシールドガスなどの噴射装置も加工光学系に含まれます。

加工光学系

加工物質系

加工物を固定するためのテーブルおよび加工物です。切断などでレーザー光の照射位置を移動させる場合、集光系もしくはテーブル、あるいはその両方を動かす必要があります。その際にはテーブルに駆動システムを組み込みます。

レーザー加工では、レーザーに対する加工物の光学的性質(反射率や吸収率、透過率など)に加えて熱的性能なども重要な要素になります。また、加工物を動かす場合は、テーブルの送り速度なども非常に重要なパラメータです。高出力のレーザー加工機を使えば送り速度は早くできますが、低出力の場合は適切な送り速度に設定しなければ精密な加工ができません。

加工物質系

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