レーザー加工機とは

レーザー加工機とは、不可視レーザーでさまざまな素材を彫刻・切断・穴あけ・マーキングする板金機械です。

世の中ではさまざまな分野でレーザー光を用いた機器が使われています。紙、布、皮などの比較的柔らかいものから、アクリルや金属の切断、医療用に使われているもの、更には脱毛にも使われたりしています。金属加工用レーザー加工機の種類としては、主に「ファイバーレーザー」「CO₂レーザー」「YAGレーザー」の3種類があり、切断用として代表的な装置は「ファイバーレーザー」「CO₂レーザー」となります。

ファイバーレーザー

近年登場したレーザー加工機で、従来のCO₂レーザーとは全く異なる仕組みでレーザー光を発生させる発振器（レーザー光を作る発振器）を備える装置です。

特徴としては、ランニングコストがCO₂レーザーよりはるかに安く抑えられること、銅や真鍮など高反射材を加工できることが挙げられます。

ランニングコストを抑えることができる理由は、①レーザーガスが不要であること　②エネルギー効率の上昇により電気代が節約できること　③発振器がメンテナンスフリーであることにあります。

ただし、その反面イニシャルコストが高い機械でもあります。従来のCO₂レーザー加工機と比べて何割か高い価格で販売されていますので、稼働時間が短いとランニングコストの安さを活かすことができません。長時間稼働で高い効果を発揮します。

CO₂レーザー加工機

レーザーガスを媒体にして放電し、ミラーやレンズを経由して材料を切断する原理です。ファイバーレーザーに比べ導入コストが安く、特に厚板を加工する場合に良質な切断面を得ることができます。シート材をメインに加工する２次元レーザー加工機, 立体成型品への切断加工から溶接加工まで可能な３次元レーザー加工機が存在します。

板金加工のスタンダードとして最も普及しているレーザー加工機です。

YAGレーザー加工機

レーザー光を発生させるのに使用されている元素それぞれの頭文字をとり、YAGと呼ばれています。 各種金属の溶接・切断に適している他、医療分野でも多く使われています。

YAGレーザーはTIG熔接と比較して、非常に狭い範囲に熱が集中し、溶接スピードも速いため母材に対して入熱が少なくなり、 特に薄板溶接で問題になる「熱歪み、溶接焼け」が極めて少ない溶接が可能になります。更に後処理がほとんど不要になりますので、工程の短縮に貢献します。

レーザー切断加工の仕組み

アシストガスの役割

レーザー切断加工では、光と同軸でアシストガスを同時噴射します。切断はアシストガスの種類と条件（圧力、流量）に大きく影響されます。このアシストガスには以下に示すような役割があります。

1. レーザー照射で生じた溶融物や蒸発ガスを速やかに除去し、切断溝を形成するとともに下面の溶融付着物（ドロス）を取り除きます。
2. 酸素ガスをアシストガスに用いた溶融切断における切断では、酸化反応によって生じる酸化反応熱とレーザエネルギーの相乗効果によって、切断の高速化と切断面品質が向上します。一方不活性ガスを用いた場合には切断可能な板厚や速度は抑えられますが、切断面の酸化が抑制されます。
3. 切断溝を形成するその外側を冷却し、熱の影響部の拡大を抑える効果があり、同時に切断によって生じる溶融物や飛散物（スパッタ）から加工用のレンズ（集光光学系）を保護する役割があります。

PSA設備導入例