Khả năng phi thường của máy cắt laser là nó có thể làm tan chảy hoặc bốc hơi kim loại, gỗ, nhựa và thậm chí cả vải trong nháy mắt, đồng thời cắt ra các hoa văn phức tạp một cách chính xác. Nó sử dụng chùm tia laser mật độ năng lượng cao làm "dao cắt nóng", và thông qua điều khiển máy tính chính xác, nó nhanh chóng làm nóng bề mặt vật liệu cục bộ, đạt được việc cắt không tiếp xúc tinh xảo và hiệu quả.
Cắt laser đạt được bằng cách áp dụng năng lượng mật độ cao được tạo ra sau khi hội tụ laser. Dưới sự điều khiển của máy tính, laser được xả thông qua các xung để xuất ra laser xung tần số cao lặp đi lặp lại được kiểm soát, tạo thành một chùm tia có tần số và độ rộng xung nhất định. Chùm tia laser xung này được dẫn và phản xạ thông qua đường dẫn quang học và hội tụ trên bề mặt của vật thể cần xử lý bằng nhóm thấu kính hội tụ, tạo thành một loạt các điểm sáng nhỏ, mật độ năng lượng cao. Điểm hội tụ nằm gần bề mặt cần xử lý. Làm tan chảy hoặc bốc hơi vật liệu được xử lý ở nhiệt độ cao tức thời. Cốt lõi của máy cắt laser nằm ở chùm tia laser mà nó tạo ra, có đặc điểm là tính đơn sắc tốt, tính định hướng mạnh và tính kết hợp cao.
Thành phần cốt lõi: Một hệ thống chính xác hoạt động phối hợp
Một máy cắt laser điển hình bao gồm một số bộ phận chính:
Máy phát laser: "Trái tim" tạo ra chùm tia laser. Các loại chính là:
Laser CO2: Laser khí có bước sóng 10,6μm, nó vượt trội trong việc cắt các vật liệu phi kim loại (gỗ, acrylic, da, vải, giấy) và một số kim loại.
Laser sợi quang: Laser thể rắn, có bước sóng khoảng 1,06μm, có hiệu suất chuyển đổi quang điện cao và chất lượng chùm tia tuyệt vời. Nó đặc biệt thành thạo trong việc cắt kim loại (chẳng hạn như thép không gỉ, thép carbon, nhôm, đồng, v.v.) và hiện là xu hướng chủ đạo trong việc cắt kim loại.
Laser Nd:YAG: Laser thể rắn, với phạm vi ứng dụng giữa CO2 và sợi quang.
Hệ thống dẫn sáng: "Đường dẫn quang học" truyền laser từ máy phát đến đầu cắt. Laser CO2 thường sử dụng gương, trong khi laser sợi quang được truyền qua sợi quang linh hoạt.
Đầu cắt: Nó bao gồm các thành phần chính như thấu kính hội tụ (để tập trung chùm tia laser thành một điểm cực nhỏ), vòi phun (để hướng khí phụ trợ và bảo vệ thấu kính), cảm biến chiều cao (để tự động duy trì khoảng cách tối ưu giữa đầu cắt và bề mặt vật liệu) và một kênh khí.
Hệ thống điều khiển số và hệ thống chuyển động: "Bộ não" và "tay chân" của máy. Hệ thống điều khiển số đọc các tệp thiết kế (chẳng hạn như DXF, DWG), điều khiển chính xác chuyển động của đầu cắt theo trục X và Y (được điều khiển bởi các thanh dẫn hướng chính xác và động cơ servo) và điều phối các thông số như công suất laser, loại/áp suất khí và tốc độ cắt.
Bàn làm việc: Hỗ trợ vật liệu cần xử lý, thường được trang bị các tấm tổ ong hoặc giá đỡ để hỗ trợ và cắt phôi thuận tiện.
Hệ thống làm mát: Khi laser hoạt động, nó tạo ra một lượng nhiệt lớn và yêu cầu hệ thống làm mát bằng nước hoặc làm mát bằng không khí để duy trì hoạt động ổn định của nó.
Hệ thống khí phụ trợ: Nó cung cấp oxy cần thiết để cắt (để hỗ trợ quá trình đốt cháy và tăng tốc độ, được sử dụng cho thép carbon), nitơ (bảo vệ trơ để ngăn chặn quá trình oxy hóa, được sử dụng cho thép không gỉ và nhôm), khí nén (chi phí thấp hơn, được sử dụng cho một số vật liệu phi kim loại và kim loại mỏng), v.v.
Công nghệ cắt laser được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nhờ những ưu điểm nổi bật:
Độ chính xác cao: Điểm laser cực nhỏ (tối đa 0,1mm hoặc nhỏ hơn), đường cắt hẹp (0,1-0,3mm) và độ chính xác vị trí cao, cho phép cắt đường viền cực kỳ tinh xảo và phức tạp.
Chất lượng cắt tốt: Bề mặt cắt nhẵn và phẳng, không có hoặc ít gờ, vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ và không cần hoặc chỉ cần một lượng nhỏ xử lý thứ cấp.
Tốc độ cao: Đặc biệt khi cắt các vật liệu tấm mỏng, hiệu quả vượt xa các phương pháp cắt cơ học truyền thống (chẳng hạn như plasma, ngọn lửa, tia nước và máy đột).
Xử lý không tiếp xúc: Chùm tia laser không tiếp xúc với bề mặt vật liệu, tránh ứng suất cơ học và cho phép xử lý các vật liệu dễ bị biến dạng hoặc giòn.
Tính linh hoạt cao: Các mẫu cắt có thể dễ dàng và nhanh chóng thay đổi thông qua phần mềm, thích ứng với sản xuất số lượng nhỏ và đa dạng, đặc biệt phù hợp với việc tùy chỉnh và tạo mẫu.
Khả năng thích ứng vật liệu mạnh mẽ: Nó có thể cắt kim loại (thép, nhôm, đồng, titan, v.v.), phi kim loại (gỗ, acrylic, nhựa, cao su, vải, da, gốm, đá, v.v.) và vật liệu composite của chúng.
Mức độ tự động hóa cao: Dễ dàng tích hợp với dây chuyền sản xuất tự động để đạt được quá trình xử lý không cần người giám sát.