レーザー切断機の焦点を調整する3つの方法

1.NC点の位置決め レーザーフォーカス位置

レーザーの焦点位置を決めるには、作業台の上に平らで滑らかな白い厚紙を置き、その上にレーザー切断ヘッドを置きます。

最初に、フォーカシングレンズの高さを、レンズの焦点距離より約10mm厚紙に近づけます。例えば、焦点距離127mmのレンズの場合、段ボールの表面から約117mmの位置に合わせます。

一連の動作を実行するようにCNCシステムをプログラムする：

1. カッティングヘッドをX軸またはY軸に沿って10mm単位で動かします。
2. 同時にZ軸を1mmずつ上げる。
3. 20回の連続動作を行うように設定する。

各位置でレーザーをパルス照射し、20個のパーフォレーションを形成する。この工程により、シーケンス全体でZ軸の高さが20mm増加する。

出来上がったミシン目のパターンを見てください。穴の直径が徐々に変化し、最初は小さくなり、最小になった後、再び大きくなるのがわかるだろう。

絞りの直径が最も小さくなる位置を特定し、その位置を正確に記録します。この位置での厚紙表面からレンズまでの距離が、実際のレーザービームの焦点、つまり特定のセットアップに最適な焦点距離を表します。

この経験的な方法は、レンズの焦点距離のわずかなばらつきを考慮し、レーザー切断作業で最も正確な焦点を確保し、切断品質と効率を最適化します。

2.ベベルフォーカス焼灼法

レーザー切断の焦点校正方法は以下の通り：

まっすぐで平らな木の板を、正確に10度傾けて作業台の斜め上に置く。この角度により、高さが徐々に変化し、正確な焦点決定が可能になる。

カッティングヘッドを点Aで初期化し、スタンドオフ距離（集束レンズからワーク表面までの距離）をレンズの焦点距離より20mm短く設定する。このオフセットにより、焦点範囲を包括的にスキャンすることができます。

CNCシステムをプログラムし、カッティングヘッドをX軸またはY軸に沿って230mm移動させます。この移動により、焦点範囲の全変化を確実に捉えることができる。

レーザー出力をヘッドの動きと同期させる：動きが始まると200W連続波レーザーを起動し、カッティングヘッドが停止すると出力を終了します。この出力レベルは、材料を過度に損傷することなく、目に見えるマーキングを行うのに十分です。

木の表面にレーザー光線の焼き跡ができるのを観察する。パターンは幅の広いものから狭いものへ、そしてまた幅の広いものへと変化し、特徴的な砂時計の形を形成する。

トレースの最も狭い点を特定し、印を付ける。これは、レーザーのエネルギー密度が最も高くなる最適な焦点位置を示している。

集光レンズから木板までの距離を、この最も狭い位置で測定します。この測定値は、動作条件下でのレーザーシステムの実際の焦点距離を示します。

精度を高めるには、このプロセスを複数回繰り返し、結果を平均化することを検討してください。さらに、最適な切断性能を維持するために、この較正手順を定期的に、または重大なシステム変更の後に実施してください。

3.レーザー切断による直接焼灼法

レーザービームの焦点位置を決めるには、平らな未処理の木板をカッティングテーブル上に85度の角度で置きます。集光レンズの焦点距離がテーブル表面からの距離の約1.5倍になるように、カッティングヘッドの高さを調整します。

レーザーシャッターを作動させ、200Wのレーザービームを連続的に照射する。集光レンズの下にある木の板を、一定の速度を保ちながら徐々に水平に移動させる。

レーザービームは、焦点位置を通過するにつれて、幅の広いものから狭いものへ、また幅の広いものへと変化しながら、木の表面に焼き付けパターンを作ります。この軌跡は、レーザービームの集光プロファイルを正確に表しています。

焦点位置に対応する、バーンパターンの最も狭い点を特定する。この点と集光レンズの間の距離を測定・記録し、レーザービームの実際の焦点距離を決定する。

最適な結果を得るには、メープルやオークなど、木目の揃った広葉樹の板を使用する。安定した燃焼特性を確保するため、ボードの含水率は10%以下が望ましい。

この手順の間、適切な安全プロトコルを実施する：

1. ご使用のレーザーシステムの波長に合わせて、適切なレーザー安全ゴーグルを着用してください。
2. 薪を燃やす際に発生する有害なガスを除去するため、十分な換気を行うこと。
3. 微粒子を捕捉するために、燃焼場所の近くに設置した排煙装置を使用する。
4. 予期せぬ発火に備え、近くにCO2消火器を置いておくこと。
5. アクセス制限のある、指定されたレーザー安全エリアで処置を行う。

この手動方式は基本的な焦点距離の決定には有効ですが、重要な用途では自動ビームプロファイリングシステムやナイフエッジ測定技術を使用することで、より正確な結果を得ることができます。