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Cut-Key

アクリルに最適なレーザー加工

レーザー加工の仕組み

レーザーの特性

LASER(レーザー)とは、Light Amplification by Stimulated Emission of Radtiation(誘導放出による光の増幅)の頭文字を並べた言葉で、自然光とは異なる特性を持った人工的な光を意味します。 自然光とレーザーの大きな違いは以下の3点です。

単色性

単色性
光は、目に見える可視光と、目に見えない赤外線や紫外線など、“波長”によって様々分類できます。自然光は様々な波長の光が混ざり合っているため波長がバラバラですが、レーザーは波長が単一です。この特性は“単色性”と呼ばれます。

指向性

指向性
自然光は、あらゆる方向に拡がりますが、レーザーは一方向に進みます。この光の空間への拡がり方を“指向性”と呼ばれます。ある地点から同じ強さの光が発せらている場合、指向性が高い方が効率良く光が届きます。

可干渉性

可干渉性
複数の波が重なり合った場合、波は互いに影響しあいます。波同士の山と谷が一致していれば、互いの波が強めあいますが、一致していなければ弱まります。この相互に波が強めあう状態を“可干渉性”が高いと言います。レーザーは波の山と谷が一致する光なので、互いに強めあい自然光よりも長い距離を伝播することができます。

レーザー加工の原理

レーザーをレンズで集光して対象に照射することがレーザー加工の基本的な原理です。 レーザーは自然光よりも①単色性②指向性③可干渉性に優れることから、下図のように効率的にレンズで集光することができます。
レーザーの出力、対象物とレーザーとの距離をコントロールすることで、様々な加工が可能となります。

レーザー加工の原理

レーザー加工機の構造

レーザーを発生させる発信器から出力されたレーザーを、反射鏡などでコントロールしてレンズで集光します。
集光部分(ヘッド)が加工する形状に合わせてX・Y方向に動き材料にレーザーを照射して加工します。フラットベッドタイプと呼ばれるこの方式では、マシンの筐体に応じて加工エリアも大きくすることができます。
ヘッドの移動でなくミラーの反射でレーザーを走査するタイプの加工機(ガルバノタイプ)もあり、微細な加工に多く用いられますが ヘッド移動式の加工機よりも加工範囲は小さくなります。
Cut-Keyはヘフラットヘッドタイプの加工機です。

レーザー加工機の構造
レーザー種類と用途

レーザー加工に用いられるレーザーを大きく分けると、CO2(10.6μm)、YAG(1.06μm)、ファイバー(1.06μm)、半導体(0.65~0.905μm)の4つです。 これらレーザーの種類は、レーザーを生み出す際の媒質の名称に基づいており、各レーザー毎に波長が異なります。 レーザー加工の種類を大別すると、マーキング、彫刻、切断、容着・溶接となります。

レーザー種類と用途
樹脂加工に適したレーザー方式は?

用途だけで見た場合、ほとんどのレーザー方式が様々な加工が可能ですが、対象物により加工の可否は異なります。
対象物とレーザーの相性を決める大きな要素の1つが材質がもつ光の「吸収率」です。 レーザーの波長に対して材料の「吸収率」が高い程、相性が良いとされています。 樹脂はCO2レーザーの吸収率が他のレーザーよりも高いため、CO2レーザーが樹脂加工に適したレーザーとなります。
材料との相性に加え、各レーザーの中でCO2レーザーの発信器が低コストであることから、樹脂の切断や彫刻向けのレーザー加工機にはCO2レーザーが多く用いられています。

また、CO2レーザーは金属の吸収率は他のレーザーよりも低下しますが、高出力な大型の加工機が金属加工に多く用いられています。
マーキングでは、彫刻や切断よりも出力を必要としないため、様々なレーザー方式が採用されています。

どんな樹脂を加工できるの?
出力と切断可能厚

アクリルはCO2レーザーの加工に適した代表的な樹脂で、切断、彫刻ともに加工結果は良好です。
レーザーの吸収率や熱に対する反応などが樹脂毎に異なるため、樹脂により切断の可否や厚み、彫刻の再現度は異なります。
また、ポリ塩化ビニル樹脂などの塩素系プラスチックは、加工時に人体に有害なガスが発生することと、腐食性により加工機自体の寿命を縮めるため、取扱いには注意が必要です。
その他、木材やガラス、皮革製品、ボール紙などの樹脂以外の素材にも加工が可能です。

素材と用途により加工の可否は異なりますので、レーザー加工機導入前には是非ご希望の素材でテストカットをご依頼ください。


レンズで変わる得意な加工

CO2レーザでは、アクリルに対しての加工を得意としますが、レンズにより得意とする加工の種類が異なります。
彫刻、切断どちらを得意かを決めるのが、対象物の加工のために光が絞られる箇所=焦点深度と、その太さを示すレーザー径です。

レンズ

彫刻向け
焦点深度が浅いレンズが彫刻加工に適しています。 焦点距離が浅いとレーザー径が小さくなります。レーザー径が小さくなることで、レーザーが対象に当たるエリアが狭まり、彫刻に必要な細かな表現が可能になります。

切断向け
切断加工に適しているのは、焦点深度が深いレンズです。焦点距離が深いと、レーザーの集光距離が長くなり厚みのある対象物を切断できるようになります。また、レーザが対象物に当たる角度が鋭角になるため切断面の傾斜は緩やかなものになります。レーザー径は彫刻向けレンズよりも大きくなります。

Cut-Key -選べる2モデル-

Cut-Keyは、樹脂の彫刻と切断加工に最適なCO2レーザー加工機です。 各加工に最適な2モデルをご用意しています。

Cut-Key(彫刻向けモデル)

彫刻加工に最適なレンズと60W出力を備えた彫刻向けモデルです。
最大で板厚7mm前後のアクリルの切断も可能です。
1300×350×660mm(W×D×H)の卓上設置可能な本体サイズでありながら500×300mmの加工範囲を持つ、低価格な卓上サイズのレーザー加工機です。加工機本体は専用スタンドから取り外すこともできます。

Cut-Key(彫刻向けモデル)

加工例

彫刻加工例
Cut-Key900N(切断向けモデル)

切断加工に最適なレンズと130W出力を備えた切断向けモデルです。最大15mm厚のアクリル板を切断できます。 900×600mmとA1サイズを超える加工範囲で、数量の多い加工などの効率化が可能です。 また、大きなサイズを必要とするディスプレイや治具など幅広い活用が可能です。

Cut-Key900N(切断向けモデル)

加工例

切断加工例
多彩な装備とオプション

選択した線や画像毎に加工設定が可能です。加工設定は数値入力だけの簡単操作です。

彫刻設定

オプションの集塵機で、機械トラブルの原因にもなる
加工時に発生する粉塵やガスを排気できます。集塵機
能に加え、活性炭にのフィルタリングによる脱臭機能
も備えています。また、本体から施設内の排気口にダ
クトを接続し排気対策をすることも可能です。
 

切断設定

本体のコントローラパネルでテーブルを昇降できる電動
リフトアップ機能と、接触式のセンサにより、ワークと
の焦点距離を自動で合わせられます。加工準備にかかる
時間を短縮できます。また、レーザー照射箇所を視覚的
に把握できるレッドポインタを標準装備。位置決めも効
率的に行えます。

彫刻設定

回転軸を使用することで、ボトルなどの円筒状の対象
物へ360度回転して彫刻加工が可能です。
Y軸方向の制御を360度回転に変更して加工を行います。
(後付け不可)
 

切断設定

ブレードテーブルは、ワークとの接触面を減らすことで、
切断加工時のレーザー反射を最小限にとどめる切断向け
のテーブルです。ハニカムテーブルはハニカム構造の金網
でワークを支えるため、小型の対象物でも安定して支える
ことができる彫刻・小型ワークの切断向けテーブルです。

切断加工例

簡単加工設定で効率加工

図面からも画像からも加工できる
LaserCut

付属の専用ソフト「LaserCut」を使用して加工設定を行います。 Lasercutでは、線データ(dxfやai)と画像データ(bmp)から加工設定が可能です。 図面からの切抜きや彫刻、画像データからの彫刻と多様な加工が可能です。

ラスター

ラスター(画像)
ラスターはピクセル単位の色情報を持ったデータです。 色のついた部分をレーザーで塗りつぶすことで、表面と高低差をつけた彫刻が可能になります。 Cut-Keyでは、白黒2色の画像データを読込み彫刻すること可能です。

ベクター

ベクター(図面)
ベクターデータは、2次元のCADやグラフィックソフトウェアで描かれた色情報を持たない直線や曲線です。 線に沿って高い出力でレーザーを照射することで、素材を切断できます。また、低いレーザー出力に設定すれば場合は、線の内側を塗りつぶす彫刻や線に沿った彫刻が可能となります。

ソフト内で線の書き足しが可能

ソフト内書き足し

外形のカット線が必要な場合は、ソフト内の作図機能を使い、加工用の線を書き足すことができます。文字入力も可能です。
読込んだデータに、加工に対しての不備があった場合も、元の画像編集ソフトに戻る必要がないので効率的に加工設定が可能です。

写真やイラストの彫刻

イラストや写真もillustraterなどの画像処理ソフトを用いて、白黒の2色データに調整・変換することで、LaserCutに読込み、加工することができます。

写真・イラストの場合
選択と数値入力の簡単加工設定

選択した線や画像毎に加工設定が可能です。加工設定は数値入力だけの簡単操作です。

彫刻設定

ヘッドの移動速度、レーザーの出力、レーザー走査
の間隔を材料に応じて設定します。

切断設定

ヘッドの移動速度、レーザーの出力を材料に応じて
設定します。

任意の加工順設定で効率化

加工設定は色つきのレイヤーとして管理し、加工順の変更が可能です。切断、彫刻と複数の加工が混在するワークに対しても思い通りの順番で加工指示が可能です。

加工順レイヤー
加工効率

複数の切抜きが必要な加工に対しては
レイヤーで加工順を設定することで、
ヘッドの移動時間を短縮し効率向上に
繋がります。

内側から加工

内側に切断や彫刻を伴う外周を切断する場合、
外側から切断してしまうと、内側の加工部分が保持
されず不安定になります。内側から加工をすること
で、安定した加工ができます。

Cut-key 仕様

モデル
Cut-Key(彫刻向けモデル)
Cut-Key900n(切断向けモデル)
本体寸法(W×H×D)
1,300×660×450 (mm)
1,770×1,090×1,070 (mm)
加工範囲(W×D)
500×300 (mm)
900×600 (mm)
レーザタイプ
密閉型CO2レーザ管
レーザ出力
60W (10%~100%)
130W (10%~100%)
冷却方式
水冷式
稼働方式
ステッピングモーター
加工速度
100~54,000mm/min
100~60,000mm/min
繰返し位置決め精度
±0.05(mm)
最小文字サイズ
漢字2mm 英数1mm
 ‐
切断可能最大厚み
アクリル:7mm厚前後
アクリル:15mm厚前後
対応データ形式
BMP,PLT,DST,DXF,AI
対応OS
Windows XP以降
動作温度
0℃~45℃
動作湿度
5%~95%
電源
AC110-200V±10%,50-60Hz
総電力
1,000W
1,500W
重量
100kg
250kg
設置環境
屋内
付属品
水冷用ポンプ、送風ファン、 排気ファン+ダクト、 制御ソフトウェアCD、
USBケーブル(2m) 、鍵類、キャスター付き専用台(※彫刻向けモデルのみ)

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