レーザー彫刻機による彫刻塗装加工の原理と特徴
レーザー彫刻機塗装加工原理
レーザー彫刻機塗装加工の原理を理解することで、より優れた彫刻効果を得ることができます。レーザー加工は、高輝度、高出力、高指向性といった特性を持つレーザービームを用いた技術です。その基本原理は、十分な出力（またはエネルギー）を持つレーザービームを材料に照射し、適切な材料に対してレーザー照射開始後10秒から11秒以内に光エネルギーを熱エネルギーに変換し、急速に加熱することです。照射パラメータによっては、材料が気化・溶融し、微細構造が変化し、大きな熱応力が発生するため、加工対象物の除去、接合、改質、分離といった加工目的が達成されます。
レーザー彫刻機による彫刻塗装加工の特徴：
(1) 高い適応性。高硬度、高融点、高強度、脆性、軟質材料など、様々な材料の加工が可能です。また、大気中での加工はもちろん、真空中での加工も可能です。
(2) 高い加工精度と優れた品質。レーザーは高エネルギー密度で非接触かつ柔軟な加工が可能であり、瞬時に加工を完了できるため、ワークピースの熱変形や機械的変形がなく、先端の小さな部品の加工も非常に良好です。
(3) 高い加工効率と優れた経済性。場合によっては、レーザー切断効率を8～20倍向上させることができ、レーザー穴あけ加工の直接コストを25～75%削減できます。
レーザー彫刻機にはプレス加工装置が不要です。
あらゆる種類の熱彫刻技術において、板の端から加工を開始できる一部の例外を除き、一般的には板に小さな穴を開ける必要があります。従来のレーザーパンチング複合加工機では、まず穴あけ加工を行い、その後、その穴からレーザー彫刻を開始します。プレス加工装置のないレーザー彫刻機には、2種類の基本的な穿孔方法があります。
(1) 破断穿孔：材料にレーザーを連続照射した後、レーザービームとピットを形成し、同軸酸素流によって溶融した材料を急速に穴に押し出します。一般的に、穴のサイズと厚さは均一で、穴の直径は厚さの半分になります。そのため、厚板の破断穿孔では、穿孔口が大きく、円形になりません。そのため、要求の高い部品（オイルふるい管など）には使用できず、廃棄物としてのみ使用できます。また、穿孔時の酸素圧力と彫刻時の酸素圧力が同じ場合、飛散が大きくなります。
(2) パルス穿孔：パルスレーザーのピークパワーによって少量の材料を溶融または沸騰させます。一般的に、補助空気または窒素ガスを使用して穴の膨張蒸気圧を下げ、発熱酸化によって彫刻します。酸素圧力は小さくなります。パルスレーザーは微細な粒子を徐々に噴射するため、厚板の穴あけには数秒しかかかりません。穴あけが完了したら、補助ガスを酸素に置き換える必要があります。穴あけ径が小さいため、ブラスト穴あけよりも品質が優れています。したがって、レーザーを使用するには、高出力だけでなく、ビームの時間的・空間的特性がより重要になります。そのため、一般的に当社の保有するレーザーは、レーザー彫刻機の要求を満たしていません。
パルス穴あけには、ガスの種類、ガス圧、開口時間制御を実現するための信頼性の高い空気圧制御システムも必要です。パルス穴あけを使用する際は、加工品質を高めるために、ワークピースを静止させた状態でのパルス穴あけから、ワークピースを一定時間連続して彫刻する技術への移行をクリアする必要があります。理論的には、焦点距離、ノズル位置、ガス圧などの彫刻の加速期間の前提条件を変更することが一般的ですが、時間が短すぎるため、これらの前提条件を変更することは困難です。
特殊な騒音防止対策を施した彫刻機の運転
彫刻機の運転中に、通常とは異なる異音（主軸からの音）が発生した場合は、特に注意が必要です。彫刻工場の技術者は長年の経験と実践的な検証を通して、異常の原因を以下の2点に絞り込んでいます。
(1) 異音の原因：まず、軸モーターから点検し、損傷がないか、またはXガイドの潤滑油不足、汚れ、接触不良、ボールの摩耗、ボールの脱落などによって異音が発生していないかを確認します。点検の結果、問題が見つかった場合は、速やかに対処し、作業への影響をあらゆる手段で回避する必要があります。
(2) 彫刻機の経年劣化も異音の原因となることがあります。特に深刻な場合は、主軸ベアリングの品質問題、または長期間の使用による摩耗や損傷が原因です。主軸ベアリングの交換を検討してください。
