アクリル加工に最適なレーザー加工機「Cut-Key」

アクリルの切断や彫刻加工に最適なレーザー加工機

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。

アクリル加工に最適な単色性レーザー

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。

アクリル加工に最適なレーザーの指向性

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”と呼びます。ある地点から同じ強さの光が発せられている場合、指向性が高い方が効率良く光が届きます。

アクリル加工に最適なレーザーの可干渉性

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。

アクリル加工に用いられる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レーザー加工機(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はフラットベッドタイプのレーザー加工機です。

アクリル加工に用いられるレーザー加工機の構造
レーザーの種類と加工用途

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が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?
Cut-Keyのレーザー出力とアクリルの切断加工可能厚

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が、アクリルはともに良好です。
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

アクリル加工が得意とされるCO2レーザー加工機ですが、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。

アクリル加工が得意なレーザー加工機「Cut-Key」シリーズのレンズの違い

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 -彫刻・切断で選べる2モデル-

Cut-Keyは、アクリル加工を筆頭に、様々な樹脂に対する彫刻加工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。

アクリル加工が得意なレーザー加工機 Cut-Key(彫刻向けモデル)
彫刻加工例
レーザー加工機 Cut-Keyによるアクリルの彫刻加工例
Cut-Key900N(切断向けモデル)

切断加工に最適なレンズと130W出力を備えた切断加工向けモデルです。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。

アクリル加工が得意なレーザー加工機 Cut-Key900N(切断向けモデル)
切断加工例
レーザー加工機 Cut-Key900N(切断向けモデル)にてレーザーカットしたアクリル加工のサンプル
多彩な装備とオプション
アクリル加工が得意なレーザー加工機 Cut-Keyのオプション 集塵機

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。

レーザー加工機 Cut-Keyのオプション 自動焦点・table電動リフトアップ

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。

レーザー加工機 Cut-Keyのオプション 回転軸

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)

レーザー加工機 Cut-Keyのハニカムテーブル・プレート

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。

レーザー加工機 Cut-Keyの切断加工例

簡単な加工設定で効率的にレーザー加工

図面からも画像からも加工できる
図面・画像からレーザー加工が可能

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。

ラスターによるレーザー加工方法
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。

ベクターによるレーザー加工方法
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、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
レーザー加工機 Cut-Keyはソフト内書き足し可能

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・イラストからもレーザー加工機 Cut-Keyはアクリル加工ができます
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。

レーザー加工機 Cut-Keyの彫刻設定 レーザー加工機 Cut-Keyの切断設定
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。

レーザー加工機 Cut-Keyの加工順レイヤー 加工効率

レーザー加工機Cut-key 仕様

仕様 Cut-Key Cut-Key 900N
本体寸法(W×H×D) 1,300×660×450(mm) 1,770×1,090×1,070
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
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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