ซีเอ็นซีเลเซอร์(CNC Laser) Cutting Laser หรือเครื่องตัดเลเซอร์คืออะไร

CNC (Computer Numerical) หมายถึงการควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ หรือเป็นการควบคุมการทำงานของเครื่องจักรกลโดยใช้คอมพิวเตอร์

ซีเอ็นซีเลเซอร์ “CNC Laser”  Cutting Laser หมายถึงการควบคุมเชิงตัวเลขของคอมพิวเตอร์เพื่อควบคุมการตัด หรือแกะสลักวัสดุชนิดต่างๆตามความต้องการ เลเซอร์สามารถมาจากแหล่งต่างๆโดยจะสร้างความร้อนและพลังงานเพื่อตัดผ่านวัสดุต่างๆ ซึ่งความร้อนและพลังงานจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการใช้งาน โดยมีขนาดตั้งแต่ 1 วัตต์ (1 W) – 10,000 วัตต์(10,000W) เลเซอร์ตัดหรือ ซีเอ็นซีเลเซอร์ สามารถเห็นได้ในผู้ผลิตที่หลากหลายเช่น ผู้ผลิตรถยนต์ การผลิตและตัดพลาสติก ผลิตเพื่อตัดหรือแกะสลักหนัง, ผ้า และอื่น ๆ

การใช้งาน ซีเอ็นซีเลเซอร์ “CNC Laser” จะต้องให้ความสำคัญกับระยะทางที่เหมาะสมกับวัสดุเพื่อให้ได้คุณภาพในการตัด, แกะสลัก หรือเจียระไน ที่ดีที่สุด ในบางครั้งเราจะพบว่ามีการใช้ก๊าซบางชนิดเช่น ออกซิเจน , ไนโตรเจและอื่นๆ ที่ช่วยในระหว่างกระบวนการตัด ซีเอ็นซีเลเซอร์ “CNC Laser” สามารถตัดรูปต่าง ขนาด รูปแบบตามการออกแบบของผู้ใช้งานทุกประเภท และสามารถตัดวัสดุที่มีความหนาและแข็งอย่างเหล็กได้ โดยจะขึ้นอยู่กับความร้อนและพลังงานของเลเซอร์ CNC , เครื่องตัดเลเซอร์  “CNC Laser” Cutting Laser สามารถตัดได้เร็วหรือช้า ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของเครื่องและส่วนประกอบไฟฟ้า

เพื่อให้เป็นเครื่องตัดเลเซอร์ซีเอ็นซีที่ยอดเยี่ยมผู้ผลิตจะต้องประกอบชิ้นส่วนที่ยอดเยี่ยมและกลไกที่ยอดเยี่ยมพร้อมกับการติดตั้งที่ยอดเยี่ยมเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมของเครื่อง ส่วนประกอบของเลเซอร์ซีเอ็นซีทุกชิ้นต้องทำงานร่วมกันเป็นหนึ่งเดียว ส่วนประกอบหลักของเลเซอร์เลเซอร์ CNC คือแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์, เลเซอร์แอมป์มิเตอร์, หัวเลเซอร์, เลเซอร์แรงบิดสูงคอนโทรลเลอร์, เลนส์เลเซอร์, เลนส์สะท้อนแสง, เลนส์โฟกัส, ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำสำหรับเครื่องเลเซอร์, เซอร์โวมอเตอร์, ไดรฟ์เซอร์โว, โครงสร้างฐาน CNC , รางเส้นตรง, แอคชูเอเตอร์เชิงเส้น, ตัวยึดสาย, เดินสาย, หม้อแปลง, กระปุกเกียร์ของดาวเคราะห์, สวิตช์และอื่น ๆ อีกมากมาย

วิธีการบำรุงรักษาการตัดด้วยเลเซอร์และเลนส์

หนึ่งในความต้องการการบำรุงรักษาสูงของเครื่องตัดเลเซอร์คือเลนส์ เลนส์เป็นเหมือนแว่นตาของคุณ ถ้ามันสกปรกหรือเก่าแล้วมันจะทำงานได้ไม่ดีเนื่องจาก พลังงาน, ทิศทาง, ความแม่นยำของเลเซอร์จะขึ้นอยู่กับเลนส์ เลนส์จะถูกกำหนดในการบำรุงรักษา

เลนส์เป็นหนึ่งในส่วนประกอบหลักของ CNC laser CO2 Cutter เมื่อเลนส์อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องและได้มาตรฐานมันจะทำการสะท้อนหรือโฟกัสในทิศทางที่ถูกต้องและส่งผ่านพลังงานรังสีที่ดีไปยังวัสดุ เลนส์ต้องสะอาด สามารถใช้เอทานอล 90% หรือแอลกอฮอล์ 100% ทำความสะอาดสิ่งสกปรกที่ติดอยู่บนเลนส์ ข้อพึงระวังอีกอย่าง วัสดุที่ใช้ทำความสะอาดเลนส์เลเซอร์ เช่นสำลี จะต้องไม่ตกค้างอยู่บนเลนส์เพราะความร้อนของเลเซอร์จะทำให้เกิดการเผาไหม้สิ่งที่ติดอยู่บนเลนส์และทำให้เลนส์เสียหายได้ง่าย ดังนั้นแนะนำให้ใช้ลมเป่าเพื่อทำความสะอาดและควรตรวจเช็คความสะอาดชองเลนส์อยู่ตลอดเวลา อีกสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เลนส์เสียหายได้นั้นเกิดจากการสะสมความร้อน ยิ่งคุณยิ่งเลเซอร์ไปที่เลนส์เรื่อย ๆ ความร้อนก็จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ดังนั้นเลนส์จะต้องมีการออกแบบการถ่ายเทความร้อนได้ดี  ถ้าพื้นผิวของเลนส์ใหญ่ การถ่ายเทความร้อนก็จะดีกว่า แต่ค่าใช้จ่ายของเลนส์ก็มากกว่าด้วย มีอีกวิธีหนึ่งในการปรับความร้อนให้กับเลนส์โดยปรับด้านหลังของเลนส์ด้วยระบบระบายความร้อนด้วยอากาศหรือระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ วิธีนี้เลนส์สามารถระบายความร้อนได้ดีกับอายุการใช้งานของเลนส์จะมีประสิทธิภาพมากขึ้น

แหล่งพลังงานของเลเซอร์ซีเอ็นซีคืออะไร

สำหรับแหล่งพลังงานเลเซอร์นั้นมีหลายแบบมาก แต่การใช้งานทั่วไปคือไฟเบอร์เลเซอร์, เลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ CO2, YAG yttrium aluminum garnet

ไฟเบอร์เลเซอร์ “Fiber Laser” จะใช้สำหรับตัดโลหะเช่นเหล็กเหล็กกล้า คาร์บอน อลูมิเนียม สแตนเลสไทเทเนียม ทองแดง อลูมิเนียมสังกะสี และอื่น ๆ นอกจากนี้ยังสามารถแกะสลักพลาสติกบางส่วน แต่ไม่สามารถตัดพลาสติกและวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ

เลเซอร์ ซีโอทู “CO2” สามารถใช้ในการตัดวัสดุทุกชนิดและส่วนใหญ่ใช้สำหรับอโลหะเช่นไม้, พลาสติก, อะคริลิค, abs, แก้ว, ผ้า, หนัง  เลเซอร์ซีโอทู “CO2” ที่มีกำลังสูงๆ(W)  สามารถนำมาใช้ในการตัดโลหะได้ แต่ก็ไม่ได้ใช้กันทั่วไปและในการตัดโลหะเช่นเหล็ก ไฟเบอร์เลเซอร์ “Fiber Laser” จะทำได้ดีกว่า

การใช้ YAG ในการตัดวัสดุ เป็นอีกประเภทหนึ่ง ที่เคยนิยมใช้ แต่ปัจจุบันจะไม่ค่อยพบเห็นการนำมาใช้ในการตัดแล้วเนื่องจากความไม่เสถียรของลำแสงเลเซอร์ YAG และความสวยงามของการตัดทำไม่ไม่ดีพอ เมื่อเปรียบเทียบกับ ไฟเบอร์เลเซอร์ “Fiber Laser” และ เลเซอร์ ซีโอทู “CO2” แต่จะพบเห็นได้มากในการใช้ YAG เชิงพาณิชย์สำหรับการเชื่อมส่วนต่างๆ

เลเซอร์ CNC Laser สามารถทำอะไรได้บ้าง

CNC เลเซอร์สามารถตัด, แกะสลัก, เชื่อม, เชื่อมต่อ, สร้าง 3D, ความร้อน, สีและอื่น ๆ การใช้งานของ CNC laser และ laser cutting นั้นมีความหลากหลายมาก แต่ที่พบมากที่สุด คือ “ตัด” “แกะสลัก” “เชื่อม”

เลนส์โฟกัสและเลนส์กระจกแตกต่างกันอย่างไร

เลนส์โฟกัสถูกใช้เพื่อโฟกัสลำแสงเลเซอร์จนเกือบจะถึงปลายหัวฉีด มันมีส่วนเว้าและโค้งนูนเพื่อรวมลำแสงเลเซอร์(ลักษณะจะคล้ายจานดาวเทียมบ้านเรานั้นแหละครับ) ดังนั้นลำแสงเลเซอร์จะมีกำลังสูงสุดไปยังวัตถุ การใช้งานทั่วไปสำหรับเลนส์โฟกัสจะมีขนาดของจุดโฟกัสคือ 30, 50, 63.6, 100, 101mm

เลนส์กระจกใช้เพื่อสะท้อนลำแสงเลเซอร์ไปยังตำแหน่งของเลเซอร์ที่ต้องชี้ไป เลนส์สะท้อนแสงเลเซอร์หรือเลนส์กระจกมีขนาดแตกต่างกันคือ 20, 30, 40, 50 มม. กระจกเลเซอร์ที่ใหญ่กว่านั้นใช้งานได้ดีกว่าในวิธีการถ่ายเทความร้อนที่ดีขึ้นและง่ายขึ้นในการสะท้อนลำแสงเลเซอร์

วิธีการสร้างซีเอ็นซีเลเซอร์(CNC Laser) ที่ดี

การสร้าง ซีเอ็นซีเลเซอร์ ”CNC Laser” หรือเครื่องตัดเลเซอร์ที่ดีนั้นเป็นเรื่องใหญ่ จะต้องมีการออกแบบระบบไฟฟ้าพร้อมการออกแบบระบบตัวโครงสร้างที่ดีเพื่อทำงานร่วมกัน และสร้างเครื่อง ซีเอ็นซีเลเซอร์  ”CNC Laser” ที่สมบูรณ์แบบ ตัวอย่างเช่น เลเซอร์ไฟเบอร์  “Fiber Laser” ที่สามารถวิ่งได้ 80 เมตร / นาที ซื่งถือว่าเร็วมาก ซึ่งการสร้างเครื่องที่มีความเร็วขนาดนี้ ถือเป็นเรื่องที่อยากเอามากๆโดยเฉพาะการที่สร้างขึ้นมาแล้ว สามารถตัดได้อย่างแม่นย่ำ และอายุการใช้งานของโครงสร้าง และระบบที่จะต้องมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน

เลนส์เลเซอร์ “Laser lens” สำหรับเครื่องซีเอ็นซี “CNC Machine” และการใช้งานเบื้องต้น

เลนส์เลเซอร์ โดยทั่วไปแล้ว จะแบ่งเป็น 2 ประเภท ใหญ่ คือ
1. เลนส์สะท้อน
2. โฟกัสเลนส์
โดยที่ ทั้ง 2 จะทำหน้าที่่ต่างกัน ดังนี้

เลนส์สะท้อน สำหรับเครื่องซีเอ็นซี “CNC Machine”

เลนส์สะท้อน สำหรับเครื่องซีเอ็นซีเลเซอร์ “CNC Laser CO2” จะทำหน้าที่สะท้อนแสงที่มีความเข้มข้น จนเกิดเป็นความร้อยจากหลอดเลเซอร์ (ให้ลองนึกถึง กระจก ที่ใช้สะท้อนแสงแดง จากจุดหนึ่ง ไปยังอีกจุดหนึ่ง) ดังตัวอย่างภาพต่อไปนี้

จากตัวอย่างภาพ เมื่อมีแสงจากหลอดเลเซอร์ มาตกกระทบที่เลนส์สะท้อน แสงก็จะถูกสะท้อนออกไปยังตั้งตำ
แหน่งเลส์ตัวต่อไปเพื่อทำการสะท้อนไปเรื่อยๆ จะถึง โฟกัสเลนส์

เลนส์สะท้อนแสงเลเซอร์ มีหลายขนาดและหลายชนิดมาก ซึ่งขึ้นอยู่กับความต้องการของผู้ใช้เอง โดยที่ขนาดของเลนส์เลเซอร์จะมีผลต่อการใช้งานอย่างแน่นอน ยกตัวอย่างเช่น เลนส์ที่มีขนาด ใหญ่กว่าจะสามารถทำงานได้ดีกว่า และสามารถระบายความร้อนได้ดีกว่าเลนส์ที่มีขนาดเล็ก ทำให้เลนส์ไม่แตกง่าย(เนื่องจากแสงมีความร้อนมาก) แต่ราคาก็จะสูงกว่าเลนส์ที่มีขนาดเล็กกว่า (เรียกได้ว่ายิ่งใหญ่ยิ่งแพง) และชนิดของเลนส์เองก็มีหลายแบบมากตามที่ได้กล่าวไว้เบื้องต้น ยกตัวอย่างเช่น Glass Lens, Miror Lens, Coated Lens, Combiners Lens, Couplers Lens, Meniscus Lens, Copper Lens, Carbon Lens ฯลฯ

โฟกัสเลนส์ สำหรับเครื่องซีเอ็นซี “CNC Machine for CO2”

โฟกัสเลนส์ จะทำหน้าที่ในการรวมแสงที่ได้รับมาจากเลนส์สะท้อน ให้อยู่จุดๆเดียว แล้วทำการยิงแสงออกมาเผื่อตัดวัสดุต่างๆ

การใช้งานเลนส์เลเซอร์ สำหรับเครื่องซีเอ็นซี “CNC Machine”

การปรับตั้งเลนส์สะท้อน ผู้ใช้จะต้องปรับให้จุดสะท้อนอยู่ตรงกลางมากที่สุดของเลนส์ โดยส่วนใหญ่แล้วจะมีตัวปรับเลนส์สะท้อนอยู่ 3 ตำแหน่ง ตามภาพ

การทดสอบว่าแสงสะท้อนของเลเซอร์สะท้อนออกมาได้จุดกึงกลางหรือไม โดยมีวิธีการดังนี้

1.นำเทปกาวติดไว้หน้าเลนส์ ตัวถัดมา

2. ทดลองยิงเลเซอร์ และสังเกตลอยไหม้ ว่าอยู่ตรงจุดกึงกลางหรือไม

จากตัวอย่างภาพด้านบน จะทำการตั้งเลนส์ตัวที่ 1 โดยจะต้องนำเทปกาวมาติดไว้ที่เลนส์ตัวที่ 2 ( “ห้ามนำเทปกาวสัมผัสโดยตรงกับเลนส์“ )

จากภาพตัวอย่างเส้นสีแดง คือแสงสะท้อนที่ยังไม่เข้าจุดกึงกลาง ผู้ใช้จะต้องใช้ตัวปรับตั้งเลนส์ ค่อยๆปรับ และทดลองยิงแสงเลเซอร์ออกมา ว่าได้จุดกึงกลางหรือไม

แสงสะท้อนเข้าจุดกลึงกลางของเลนส์
เมื่อได้จุดกึงกลางแล้ว ให้ทำการปรับเลนส์ต่อๆไป จนครบทั้งหมด

การติดตั้งโฟกัสเลนส์

ผู้ใช้จะต้องใส่เลนส์โฟกัสให้ถูกต้อง โดยที่เลนส์โฟกัสจะมีลักษณะคล้ายกับกระทะ ดังนั้นให้ผู้ใช้หันด้านที่เป็นก้นกระทะขึ้นด้านบน “หากใส่ผิดด้านจะทำให้แสงเลเซอร์ที่ยิงออกมาไม่มีประสิทธิภาพ”

เลนส์โฟกัสจะมีระยะการตัด หรือใช้แกะสลัก ที่แตกต่างกัน ยกตัวอย่างเช่น เลนส์ที่มีระยะโฟกัสที่ 38.1 มม. เราก็ควรจะให้วัสดุห่างจากตัวโฟกัสเลนส์ที่ 38.1 มมเช่นกัน ดังภาพด้านล่าง

เราลองมาดูกันนะครับ ว่าทำไมเราถึงควรให้ระยะห่าง ระหว่างโฟกัสเลนส์ กับวัสดุที่จะตัด พอดี “โดยเราจะยกตัวอย่างจากเลนส์ที่มีขนาด 38.1 มม.(ตามด้านบน)”

จากภาพ จะเห็นได้ว่าภาพด้านซ้าย จะวางระยะห่างระหว่างโฟกัสเลนส์ กับพื้นผิวที่ต้องการตัดไว้ที่ 38.1 มม. ส่วนภาพที่ 2 จะวางระยะห่างไว้ที่ 50 มม. ส่วนเส้นสีแดงคือแสงเลเซอร์ที่ยิงออกมา

จะเห็นได้ว่า ภาพแรกวางพื้นผิวที่ต้องการตัดไว้พอดีกับระยะโฟกัสเลนส์ จะทำให้มีความแรงมากกว่า ส่วนภาพที่สองจะวางห่างออกมาจากระยะโฟกัสเลนส์ ทำให้แสงเลเซอร์ กับพื้นผิวที่ต้องการตัดไม่ตรง กับจุดตัดของแสงเลเซอร์ ซึ่งผลที่ได้ก็คือความแรงของเลเซอร์จะหายไป เนื่องจากมีการแตกออกของแสงเลเซอร์ ก่อนที่จะโดนวัตถุ

การทำความสะอาดเลนส์ เครื่องเลเซอร์

การทำความสะอาดเลนส์เลเซอร์ ไม่ว่าจะเป็นโฟกัสเลนส์ หรือเลนส์สะท้อน โดยส่วนใหญ่แล้วจะใช้ผ้านุ่มที่สะอาด และไม่เป็นขน ผสมกับแอลกอฮอร์ เช็นทำความสะอาดเบาๆบริเวณเลนส์

บางคนอาจใช่สำลี แต่ก็มีข้อควรระวังคือ สำลีอาจทิ้งเศษไว้บนเลนส์ และแน่นอนเมื่อมีแสงจากหลอดเลเซอร์สะท้อนมาที่เลนส์ทำให้เกิดความร้อน เศษที่ติดอยู่บนเลนส์จะถูกเผ่าไหม้และทำให้เลนส์เสียหายได้เร็ว เศษผ้าที่เป็นขนก็เช่นเดียวกัน