วิธีการปรับปรุงความแม่นยำของการประมวลผลการตัดด้วยเลเซอร์

ความแม่นยำของการตัดด้วยเลเซอร์มักส่งผลกระทบต่อคุณภาพของกระบวนการตัด หากความแม่นยำของเครื่องตัดเลเซอร์คลาดเคลื่อน คุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ตัดก็จะไม่ได้มาตรฐาน ดังนั้น วิธีปรับปรุงความแม่นยำของเครื่องตัดเลเซอร์จึงเป็นประเด็นหลักสำหรับผู้ปฏิบัติงานด้านการตัดด้วยเลเซอร์

1. การตัดด้วยเลเซอร์คืออะไร?
การตัดด้วยเลเซอร์เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นกำลังสูงเป็นแหล่งความร้อนและทำการตัดโดยการเคลื่อนที่สัมพันธ์กับชิ้นงาน หลักการพื้นฐานคือ ลำแสงเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นกำลังสูงจะถูกปล่อยออกมาจากเลเซอร์ และหลังจากที่ถูกโฟกัสโดยระบบเส้นทางแสงแล้ว ลำแสงจะถูกฉายไปที่พื้นผิวของชิ้นงาน ทำให้อุณหภูมิของชิ้นงานเพิ่มขึ้นทันทีจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าจุดหลอมเหลวหรือจุดเดือดวิกฤต ในเวลาเดียวกัน ภายใต้การกระทำของแรงดันรังสีเลเซอร์ ก๊าซแรงดันสูงในช่วงหนึ่งจะถูกสร้างขึ้นรอบ ๆ ชิ้นงานเพื่อเป่าโลหะที่หลอมละลายหรือระเหยออกไป และสามารถส่งพัลส์การตัดได้อย่างต่อเนื่องภายในระยะเวลาหนึ่ง เมื่อตำแหน่งสัมพันธ์ของลำแสงและชิ้นงานเคลื่อนที่ ในที่สุดก็จะเกิดรอยแยกขึ้นเพื่อบรรลุวัตถุประสงค์ในการตัด
การตัดด้วยเลเซอร์ไม่มีเสี้ยน รอยย่น และความแม่นยำสูง ซึ่งดีกว่าการตัดด้วยพลาสม่า สำหรับอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องกลไฟฟ้าจำนวนมาก ระบบการตัดด้วยเลเซอร์สมัยใหม่พร้อมโปรแกรมไมโครคอมพิวเตอร์สามารถตัดชิ้นงานที่มีรูปร่างและขนาดต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย จึงมักได้รับความนิยมมากกว่ากระบวนการเจาะและกดแม่พิมพ์ แม้ว่าความเร็วในการประมวลผลจะช้ากว่าการเจาะแม่พิมพ์ แต่ก็ไม่สิ้นเปลืองแม่พิมพ์ ไม่จำเป็นต้องซ่อมแม่พิมพ์ และประหยัดเวลาในการเปลี่ยนแม่พิมพ์ จึงประหยัดต้นทุนการประมวลผลและลดต้นทุนผลิตภัณฑ์ ดังนั้น จึงประหยัดกว่าโดยทั่วไป

2. ปัจจัยที่มีผลต่อความแม่นยำในการตัด
(1) ขนาดจุด
ในระหว่างกระบวนการตัดของเครื่องตัดเลเซอร์ ลำแสงจะถูกโฟกัสให้มีขนาดเล็กมากโดยเลนส์ของหัวตัด ทำให้โฟกัสได้ถึงความหนาแน่นของพลังงานสูง หลังจากโฟกัสลำแสงเลเซอร์แล้ว จุดจะเกิดขึ้น ยิ่งจุดเล็กลงหลังจากโฟกัสลำแสงเลเซอร์แล้ว ความแม่นยำในการประมวลผลการตัดด้วยเลเซอร์ก็จะสูงขึ้น
(2) ความแม่นยำของโต๊ะทำงาน
ความแม่นยำของโต๊ะทำงานมักจะกำหนดความสามารถในการทำซ้ำของการประมวลผลการตัดด้วยเลเซอร์ ยิ่งความแม่นยำของโต๊ะทำงานสูง ความแม่นยำในการตัดก็จะสูงตามไปด้วย
(3) ความหนาของชิ้นงาน
ยิ่งชิ้นงานที่จะประมวลผลหนาขึ้น ความแม่นยำในการตัดก็จะยิ่งลดลง และรอยแยกก็จะใหญ่ขึ้น เนื่องจากลำแสงเลเซอร์มีรูปทรงกรวย รอยแยกจึงมีลักษณะกรวยด้วยเช่นกัน รอยแยกของวัสดุที่บางกว่าจะเล็กกว่ารอยแยกของวัสดุที่หนากว่ามาก
(4) วัสดุชิ้นงาน
วัสดุของชิ้นงานมีอิทธิพลต่อความแม่นยำในการตัดด้วยเลเซอร์ ภายใต้เงื่อนไขการตัดเดียวกัน ความแม่นยำในการตัดของชิ้นงานจากวัสดุต่างชนิดจะแตกต่างกันเล็กน้อย ความแม่นยำในการตัดของแผ่นเหล็กจะสูงกว่าวัสดุทองแดงมาก และพื้นผิวการตัดจะเรียบเนียนกว่า

3. เทคโนโลยีการควบคุมตำแหน่งโฟกัส
ยิ่งระยะโฟกัสของเลนส์โฟกัสเล็กลง เส้นผ่านศูนย์กลางจุดโฟกัสก็จะเล็กลง ดังนั้น การควบคุมตำแหน่งโฟกัสที่สัมพันธ์กับพื้นผิวของวัสดุที่ตัดจึงมีความสำคัญมาก ซึ่งสามารถปรับปรุงความแม่นยำในการตัดได้

4. เทคโนโลยีการตัดและการเจาะรู
เทคโนโลยีการตัดด้วยความร้อนทุกประเภท ยกเว้นบางกรณีที่สามารถเริ่มจากขอบแผ่นได้ โดยทั่วไปแล้ว จำเป็นต้องเจาะรูเล็กๆ บนแผ่น ก่อนหน้านี้ เครื่องปั๊มคอมโพสิตด้วยเลเซอร์จะใช้เครื่องเจาะเพื่อเจาะรูก่อน จากนั้นจึงใช้เลเซอร์เพื่อเริ่มตัดจากรูเล็กๆ

5. การออกแบบหัวฉีดและเทคโนโลยีการควบคุมการไหลเวียนอากาศ
เมื่อตัดเหล็กด้วยเลเซอร์ ออกซิเจนและลำแสงเลเซอร์ที่โฟกัสจะถูกยิงไปที่วัสดุที่ตัดผ่านหัวฉีด ทำให้เกิดลำแสงไหลผ่าน ข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับการไหลของอากาศคือ การไหลของอากาศที่เข้าสู่การตัดต้องมาก และความเร็วต้องสูง เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันที่เพียงพอกับวัสดุที่ตัดได้อย่างเต็มที่ ในขณะเดียวกัน ต้องมีโมเมนตัมเพียงพอที่จะดีดวัสดุที่หลอมละลายออก