การทำงานของเครื่องตัดเลเซอร์ CNC (CNC Laser Cutter) เป็นกระบวนการผลิตแบบไม่สัมผัส (Non-contact) ที่ใช้พลังงานความร้อนสูงจากลำแสงเลเซอร์ในการตัด, หลอม, หรือเผาไหม้วัสดุให้ขาดออกจากกันอย่างแม่นยำ โดยทั้งหมดนี้ถูกควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์เชิงตัวเลข (CNC)
หัวใจสำคัญคือการควบคุมการเคลื่อนที่ของลำแสงเลเซอร์ให้เป็นไปตามรูปแบบที่ออกแบบไว้ในโปรแกรมคอมพิวเตอร์
1. หลักการทำงานของเครื่องตัดเลเซอร์ CNC
การสร้างลำแสงเลเซอร์ (Laser Generation):
ลำแสงเลเซอร์ความเข้มสูงถูกสร้างขึ้นจากแหล่งกำเนิดเลเซอร์ (Laser Source) ซึ่งมีหลายประเภท เช่น CO2 Laser (เหมาะกับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะและโลหะบาง) หรือ Fiber Laser (เหมาะกับการตัดโลหะความหนาและต้องการความเร็วสูง)
หลักการคือการกระตุ้นโมเลกุลในตัวกลาง (ก๊าซหรือเส้นใยแก้วนำแสง) ให้ปล่อยโฟตอนออกมาเป็นลำแสงที่มีความยาวคลื่นเฉพาะและมีพลังงานสูง
การส่งและโฟกัสลำแสง (Beam Delivery and Focusing):
ลำแสงที่ออกมาจากแหล่งกำเนิดจะถูกส่งผ่านระบบกระจก (Mirrors) และ/หรือสายใยแก้วนำแสง (Fiber Optic Cable) ไปยังหัวตัดเลเซอร์ (Cutting Head)
ภายในหัวตัดจะมี เลนส์โฟกัส (Focusing Lens) ทำหน้าที่บีบลำแสงเลเซอร์ขนาดใหญ่ให้กลายเป็นจุดเล็ก ๆ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงเสี้ยวของมิลลิเมตร ทำให้พลังงานความร้อนถูกรวมศูนย์และมีความเข้มข้นสูงมากพอที่จะตัดวัสดุได้
การตัดเฉือนด้วยความร้อน (Thermal Cutting):
เมื่อลำแสงเลเซอร์ที่มีความเข้มสูงตกกระทบผิววัสดุ วัสดุบริเวณนั้นจะได้รับความร้อนอย่างรวดเร็วจนเกิดการ หลอมละลาย (Melt), เผาไหม้ (Burn) หรือ ระเหย (Vaporize) ทันที
การใช้แก๊สช่วย (Assist Gas):
หัวตัดเลเซอร์จะมีหัวฉีด (Nozzle) ที่ปล่อย แก๊สช่วย (Assist Gas) ออกมาพร้อมกับลำแสงเลเซอร์
แก๊สนี้อาจเป็นออกซิเจน (Oxygen - สำหรับการตัดโลหะบาง), ไนโตรเจน (Nitrogen - สำหรับการตัดคุณภาพสูงหรือโลหะสแตนเลส) หรืออากาศอัด
หน้าที่ของแก๊สคือ:
เป่าไล่วัสดุที่หลอมเหลว: พ่นวัสดุที่ถูกตัดออกจากร่องตัด (Kerf)
ป้องกันเลนส์: ป้องกันเศษวัสดุกระเด็นไปทำความเสียหายให้กับเลนส์โฟกัส
ช่วยให้เกิดปฏิกิริยา: ในกรณีที่ใช้ออกซิเจน จะช่วยให้เกิดปฏิกิริยาเคมีกับโลหะที่กำลังถูกตัด ทำให้ตัดได้เร็วขึ้น
การควบคุมด้วย CNC (Computer Numerical Control):
ระบบ CNC จะรับคำสั่ง G-code และควบคุมการเคลื่อนที่ของหัวตัดเลเซอร์ตามแนวแกน X และ Y (และแกน Z สำหรับการปรับระยะโฟกัสหรือการตัดแบบ 3 มิติ) เพื่อให้ลำแสงเลเซอร์เคลื่อนที่เป็นเส้นทางตามรูปทรงที่ออกแบบไว้
ระบบจะควบคุมพารามิเตอร์อื่น ๆ เช่น กำลังเลเซอร์ (Laser Power), ความเร็วในการตัด (Cutting Speed), และแรงดันแก๊สช่วย ให้เหมาะสมกับชนิดและความหนาของวัสดุ
2. ขั้นตอนการทำงานโดยสรุป
ออกแบบ: สร้างไฟล์ดิจิทัล (เช่น .DXF, .DWG) ของชิ้นงานที่ต้องการ
แปลงโปรแกรม: ใช้ซอฟต์แวร์ CAM แปลงไฟล์ออกแบบเป็น G-code
ตั้งค่า: นำวัสดุวางบนโต๊ะทำงาน และตั้งค่าพารามิเตอร์การตัดที่แผงควบคุม CNC
เริ่มการตัด: ระบบ CNC สั่งให้แหล่งกำเนิดสร้างลำแสง และควบคุมหัวตัดให้เคลื่อนที่ตาม G-code ลำแสงจะตัดผ่านวัสดุตามรูปทรงที่กำหนดไว้
สิ้นสุด: ชิ้นงานที่ถูกตัดจะหลุดออกมาจากแผ่นวัสดุ โดยขอบตัดจะมีคุณภาพสูงและแม่นยำ
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น