레이저기술/ 레이저 절단기 정밀한 마이크로 머시닝의 세계
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제2회부산국제용접&절단&레이저설비산업전시회
레이저 절단기 정밀한 마이크로 머시닝의 세계
한국프레씨텍㈜
현대의 Micromachining 분야에서 laser가 도구로써 인정을 받아온 지는 꽤 오래다. laser가 가진 대표적인 장점은 두 가지가 있다.
첫째, 가공 중인 제품에 어떠한 물리적인 영향도 주지 않고 작업을 수행할 수 있다는 것이다.
둘째, 열에 의한 충격을 매우 최소화했다는 점이다. laser 도구는 기술적인 부품(engineered components), cutting lens와 그 자체의 광선으로 이루어져 있다. 이것은 매우 정확한 axes(축)을 가져야 하며 CNC control과 조금도 틀림없이 상호 작용을 이뤄야만 한다.
그리고 급속한 변화 상태에도 불구하고 그 기계는 매우 높은 수준의 정확함에 이르기 위해 자유로운 흔들림을 유지해야만 한다. Solid-state와 CO₂ laser는 그것 자체가 광원임이 오래 전부터 검증되었다.

- Nd:YAG, fiber와 disk laser는 1.03~1.07 마이크로 미터의 파장을 가진 laser 광선을 만든다. laser 빛은 laser 광선으로부터 optical fibers에 의해서 processing lens로 전달된다. laser 빛이 processing 렌즈에 도달하기 전에 laser 광선은 collimation 렌즈를 통과한다.
그리고 그것은 또한 beam expansion device(광선 확장 장치)와 결합할 수 있다. collimation 렌즈의 기능은 cutting head로부터 최대의 수행을 달성하기 위해 평행의 laser 광선을 만들고 그 열린 통로(먼저 설치된 렌즈의 구경을 통해)를 사용하는 것이다. 초점 렌즈 위의 broad beam diameter는 작은 초점을 위해 반드시 필요한 것이다.
이것은 렌즈의 초점 길이가 laser 도구 시스템 디자인에서 중요한 요소이기 때문이다. 광학의 법칙에서는 다음과 같이 말한다. 짧은 초점 길이일수록 더 작은 초점을 만든다고. 그리고 이 둘의 관계는 Precitec의 cutting head의 발전 단계에서 자연스럽게 참작되었다. 50㎜와 80㎜의 초점 길이가 가능하다.
그리고 렌즈 홀더는 같은 축의 중심점을 맞추기 위해 X와 Y방향 모두로 움직일 수 있다. 초점 위치는 0.01㎜에 놓여있는 렌즈 위치에 따라서 조절될 수 있다. 만약 Micromachining stents을 생산하기 위해 사용된다면, 정확하고 평평한 요소 혹은1.2와 1.8㎜ 사이 직경의 치수로 잴 수 있게 정확한 관들이 일반적으로 가공된다. 이러한 적용은 렌즈와 가공 대상물(Z axis) 사이의 어떤 거리 조절도 요구되지 않는다.
그러나 만약 울퉁불퉁한 가공대상에 진행되어야 한다면 센서와 Lasermatic® Z로 조절해야만 한다. Fine-cutting head는 센서의 유무에 관계없이 두 가지 초점 길이에 모두 이용된다.



- CO₂ laser의 적용에 있어서, Precitec은 2”와 3” 초점 길이를 가지고 있다. 그리고 manual adjustment axis, mirror tilter, monitoring optics와 같은 더 많은 구성성분들을 가지고 있다. bender는 또한 위로부터의 카메라로 모니터링 과정을 살피기 위해 사용될 수 있다. 모니터링 시스템에 장착되어 있는 coaxial lighting은 사용자로 하여금 정밀한 조정을 가능하게 해 준다.
빛은 노즐과 가공 대상물 사이의 0.2㎜의 작업거리와 0.3~0.4㎜ 직경 구멍에 충분할 정도로 밝다. Laser beam coupling은 수평의 방향에서 수행된다. 그리고 이것을 위해 유효한 여러 가지 유도장치가 있다. 그러나 그것은 안전의 이유로 광선 통로에 잠금장치(안전장치)의 설치가 필요할 수도 있다. 잠금장치도 모든 구성성분과 같이 5000W에 이르는 공정 작업에 맞게 디자인되었다.
발달하는 기계.기술의 발전 덕분에, Micromachining에 있어서 laser의 사용이 점점 더 확산될 것이라는 것은 의심의 여지가 없다. 심지어 오늘날에는 예를 들면 10㎛보다 더 작은 cutting clearance가 fine-cutting head, collimator 그리고 laser의 조화에 의해서 가능할 수 있다. 그리고 0.4㎜ 외구경에 대한 매우 기대할만한 시도가 이미 이루어지고 있다.

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