高精度レーザー穴あけ技術と産業用途

レーザー ドリリングは、高出力密度のパルス レーザー エネルギーを使用して材料を溶融および蒸発させ、正確な穴を形成する高精度の製造プロセスです。{0}{1}{2}非常に短いパルス持続時間で強力な熱エネルギーを供給することにより、レーザー穴あけ加工は、熱影響を最小限に抑えながら効率的な材料除去を実現します。

従来の機械的穴あけ、放電加工（EDM）、電気化学的方法と比較して、レーザー穴あけは、特に浅い微細穴の場合、非常に費用対効果の高いソリューションです。{0}{1}一般的なレーザー ドリル穴の直径は 0.075 mm ～ 1.5 mm (0.003 ～ 0.060 インチ) です。-

超-高精度で-サブミリメートルスケール以下の微細な形状の製造のために、これらの技術は高度な技術に広く統合されています。-マイクロ・ナノ精密レーザー加工装置.

穴あけプロセス中に、高圧-アシスト ガス-と組み合わせられた高{0}}ピーク-出力レーザー パルス-が材料表面に当たります。局所的に存在した物質が急速に溶融・蒸発し、溶融金属がアシストガスによって排出され、きれいな穴が形成されます。

• アスペクト比:標準的なレーザー ドリル穴では、アスペクト比（深さ対直径）は約 6:1 になります。{{0}
• 厚いセクションの貫通力:より厚いコンポーネントの場合は、マルチパルス技術が適用されます。-高度なレーザー システムは、最大 25 mm の厚さの材料に穴を開けることができます。
• 穴あけから切断への移行:より大きな開口が必要な場合、レーザーは最初に穴あけモードで動作してパイロット穴を作成し、次に切断モードに切り替えて (多くの場合、ピーク出力を下げるか、連続波に移行します)、穴の形状をプロファイルします。
• 穴の品質とリキャストレイヤー:レーザー穴あけ加工では、リキャスト層 (内壁に再凝固した溶融金属の薄膜) を最小限に抑えた正確な穴を生成します。

レーザー光源の選択は、主にワークピースの材質によって決まります。

• 固体レーザー（Nd:YAG、Nd:Glass、Ruby）:より短い波長と高いピーク出力を特徴とする固体レーザー--特に Nd:YAG レーザー-は、金属や合金の穴あけにおける業界標準です。
• CO₂ レーザー:CO₂ レーザーは長波長で動作するため、セラミック、複合材料、ポリマー、ゴムなどの非金属材料の穴あけに優れています。{0}

穴-壁の品質とリキャスト層が合否を決定する場合、パルス幅が決定的な変数になります-フェムト秒とナノ秒の掘削品質同一ワークの違いを示します。

必要な電力密度を達成するには、-通常 105 W/mm² を超えます -光学セットアップを正確に構成する必要があります。

• 短焦点距離レンズ:短焦点距離の光学系はビームを 0.6 mm (またはそれ以下) の小さなスポット サイズに集中させ、エネルギー集中を最大化します。
• 低発散共振器:特殊なレーザー共振器は低発散ビームを生成し、ビーム伝播、穴の深さ、テーパーの品質を向上させます。{0}
• 絞り制御:ビーム開口部を調整することで、オペレーターは特定の穴の形状に合わせてエネルギー分布と強度プロファイルを調整できます。

レーザー加工の一般的な利点を共有するだけでなく、レーザー穴あけ加工には次のような明確な生産上の利点があります。

• -非接触加工:機械的ストレス、工具の摩耗、ドリルビットの破損を排除します。
• 角度があり-届きにくい-穴あけ:傾斜した角度で​​の見通し内アクセスが可能になり、機械的干渉なしに狭い内部形状に穴を作成できます。
• 優れた効率:従来の機械式または EDM 方式よりも大幅に速いサイクル時間を実現します。
• 機械加工が難しい--材料:超合金、焼入れ金属、セラミック、脆性材料の穴あけが簡単に行えます。
• シームレスな自動化の統合:多軸 CNC システムやロボット生産ラインに簡単に統合できます。{0}