レーザー加工のパラメータ

レーザー加工機は大きく分けて「レーザー発振器系」、「加工光学系」、「加工物質系」の3つの系で構成されている。それぞれの系には多くの制御パラメータがあり、加工目的に応じてここのパラメータを最適化する必要がある。図１に各パラメータを示す。

レーザー加工のパラメータ

図１　レーザー加工のパラメータ

なお、これらのパラメータ全てを自由に選択できることは無い。例えばレーザー発振器を選択した段階で加工光学系はある程度制限される。

各種パラメータ

以下に、図１中に示したパラメータを抜き出し、各項目を簡単に解説する。

レーザー発振器の波長の種類や方式によって光の性質が異なり、材料の反応や光吸収が異なってくる。パルスレーザーの場合は１パルスの持続時間もプロセスの種類を決定する重要なパラメータとなる。

伝送システムやビーム形状、レンズによってワークの空間的なフレキシビリティや、加工物質の一定面積内にどれだけのエネルギーやパワーが投入されるかが決まる。以下に、加工光学系のパラメータを示す。

鋼板のレーザー切断などでは、シングルモードの連続発振CO2レーザーを、O2ガスをアシストガスとして吹き付けながら走査する方法が一般的である。

加工物（材料）はそれぞれ特有の分子・原子の結合状態を持っており、これらが熱に対する性質を決める。そしてレーザー加工ではこれらの性質を現す反射率、吸収率、熱伝導率が重要なパラメータとなっている。

高出力のレーザーを用いれば、加工物の送り速度が早くても確実に加工が行える。しかしレーザーの出力がそれほど高くない場合は送り速度を適切に決めなければならない。