Từ điển thuật ngữ laser ngắn gọn

MOPA là kiến trúc nguồn laser tách riêng bộ tạo xung (oscillator) và bộ khuếch đại (amplifier), nhờ đó độ rộng xung và tần số xung chỉnh được độc lập với nhau — khác nguồn fiber xung thông thường vốn khoá cứng hai thông số này theo nhau. Điểm này cho phép khắc màu trên thép không gỉ (đổi màu do nhiệt), xử lý nhôm ít bị bạc bề mặt và khắc nhựa ít bị cháy mép. MOPA gần như chỉ gặp ở máy KHẮC/đánh dấu chứ không phải máy cắt tấm — nếu bạn đang chọn máy cắt kim loại thì laser fiber chế độ phát liên tục mới là thứ cần quan tâm. Máy MOPA có giá cao hơn máy khắc fiber tiêu chuẩn cùng công suất; mức chênh tuỳ hãng và tuỳ cấu hình nên cần hỏi báo giá cụ thể, không áp một tỷ lệ chung.

CW (continuous wave) là chế độ phát tia liên tục không ngắt quãng, giữ mức công suất ổn định suốt đường cắt — đây là chế độ mặc định khi cắt kim loại trên máy fiber. Ưu điểm là tốc độ cắt cao và vết cắt đều; nhược điểm là nhiệt đưa vào vật liệu nhiều hơn chế độ xung. Khi cần hạn chế nhiệt (chi tiết nhỏ, nhiều góc nhọn, tấm mỏng dễ cong vênh), phần mềm điều khiển thường cho chuyển sang chế độ modulated — bật tắt tia rất nhanh theo tần số thay vì phát liền mạch. Nói ngắn gọn: CW dùng để cắt xuyên suốt, chế độ xung dùng khi cần kiểm soát nhiệt chặt hơn.

M² là con số cho biết chùm tia laser hội tụ gần mức lý tưởng đến đâu: M² bằng 1 ứng với chùm Gaussian lý thuyết, số càng lớn thì chùm càng khó hội tụ về một điểm nhỏ. M² thấp nghĩa là điểm hội tụ nhỏ hơn, mật độ công suất tại điểm cắt cao hơn, nên mép cắt sắc nét và tốc độ cao hơn ở cùng công suất. Trong ba loại nguồn thì laser fiber có M² tốt nhất, CO2 kém hơn và diode kém nhất — đó là lý do máy diode không cắt được kim loại dày dù ghi công suất lớn. Khi so báo giá, M² là thông số nên hỏi kèm chứ không chỉ hỏi số W; nó gắn với nguồn laser (xem Raycus / IPG / MAX) chứ không phải khung máy.

BPP là tích của bán kính chùm tia tại tiêu điểm và góc phân kỳ của chùm, đơn vị mm·mrad — cùng họ ý nghĩa với M² và liên hệ qua bước sóng theo công thức BPP = M² × λ/π. BPP là đặc trưng cố định của nguồn laser: quang học phía sau có thể đổi kích thước điểm hội tụ nhưng không làm BPP nhỏ đi được. BPP nhỏ cho phép dùng thấu kính tiêu cự dài mà vẫn giữ điểm hội tụ đủ nhỏ, tức là vẫn cắt được vật liệu dày với mép gọn. Người mua máy hầu như không phải làm việc trực tiếp với BPP — nó chủ yếu xuất hiện trong tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất nguồn laser.

Duty cycle là phần trăm thời gian tia thực sự bật trong mỗi chu kỳ xung: duty cycle 50% nghĩa là tia bật nửa chu kỳ và tắt nửa còn lại. Công suất trung bình đưa vào vật liệu bằng công suất đỉnh nhân với duty cycle, nên đây là núm chỉnh nhiệt trực tiếp nhất khi vật liệu bị quá nhiệt. Duty cycle thấp thường dùng lúc đục lỗ mồi (pierce) vật liệu dày để năng lượng dồn vào từng xung mạnh thay vì nung nóng cả vùng; duty cycle cao dùng cho đường cắt dài cần tốc độ. Trên máy cắt tấm, thông số này nằm trong bảng tham số của phần mềm điều khiển như CypCut, chỉnh kèm công suất và áp suất khí chứ không chỉnh riêng lẻ.

Lead-in là đoạn chạy thêm từ điểm đục lỗ mồi vào đường cắt thật, lead-out là đoạn chạy tiếp ra ngoài sau khi khép đường cắt. Mục đích là đẩy vết pierce (thường rộng và xấu hơn rãnh cắt bình thường) ra khỏi biên chi tiết, để cạnh thành phẩm không mang dấu bắt đầu và kết thúc. Đoạn dẫn có thể là đường thẳng hoặc cung tròn, dài ngắn tuỳ độ dày vật liệu và khoảng trống quanh chi tiết. Phần mềm điều khiển (CypCut) và bước nesting tự thêm đoạn dẫn theo thiết lập; khi các chi tiết xếp sát nhau, vị trí lead-in cần kiểm lại bằng mắt để không đâm sang chi tiết bên cạnh.

Argon là khí trơ hoàn toàn, dùng làm khí hỗ trợ trong số ít trường hợp mà ngay cả nitơ cũng chưa đủ trơ — điển hình là cắt titan, nơi nitơ có thể phản ứng tạo lớp titan nitride ở nhiệt độ cao. Vì vậy argon gắn với nhóm ứng dụng đặc thù (hàng không, thiết bị y tế cấy ghép) chứ không phải xưởng cơ khí thông thường. Chi phí argon cao hơn hẳn nitơ, nên gần như mọi công việc cắt inox và nhôm hằng ngày đều dùng nitơ, còn thép carbon dùng oxy. Nếu bạn đang chọn khí cho xưởng mới, argon là thứ có thể bỏ qua cho tới khi thực sự nhận đơn hàng titan.

Taper là chênh lệch bề rộng rãnh cắt giữa mặt trên và mặt dưới tấm: nhìn nghiêng, mép cắt hơi vát thay vì vuông góc tuyệt đối. Nguyên nhân là chùm tia có dạng hình nón quanh điểm hội tụ, nên khi vật liệu dày hơn vùng hội tụ hữu ích thì phần dưới nhận năng lượng ít hơn phần trên. Taper lộ ra rõ nhất khi hai chi tiết cần ghép khít hoặc khi mép cắt sẽ được hàn tiếp. Cách giảm gồm hạ tiêu điểm vào giữa bề dày, chọn thấu kính tiêu cự dài hơn và cân lại áp suất khí — cùng nhóm thao tác dùng để xử lý xỉ bám và độ nhám mép cắt, nên thường chỉnh chung một lượt trên mẫu thử.

CAM là lớp phần mềm biến bản vẽ CAD (DXF, DWG, AI, SVG) thành lệnh máy chạy được: sắp xếp chi tiết trên tấm, thêm đoạn dẫn vào và ra, gán thông số cắt cho từng lớp rồi xuất file điều khiển. CAM cho máy cắt laser đơn giản hơn CAM phay tiện vì đường chạy nằm trên mặt phẳng, không phải tính đường dao 3D. Trong thực tế, phần việc CAM của máy laser thường nằm luôn trong phần mềm điều khiển — LightBurn cho máy khắc và máy CO2, CypCut cho máy cắt tấm fiber. Tay nghề CAM ảnh hưởng trực tiếp tới tỷ lệ hao phôi qua bước nesting, nên đây là kỹ năng đáng đầu tư đào tạo hơn là mua thêm phần mềm.

Interlock là cơ cấu tự ngắt tia laser khi cửa buồng máy mở hoặc khi mạch an toàn bị hở — bắt buộc với máy laser vỏ kín xếp Class 1 theo IEC 60825-1. Trên máy cắt thường có ba lớp: công tắc cửa, nút dừng khẩn cấp nối cứng tới nguồn laser, và cảm biến báo tia thoát ra ngoài vỏ. Cách kiểm nhanh mỗi đầu ca là mở cửa và xác nhận máy không cho phát tia; nếu interlock tự ngắt bất thường giữa ca thì nên soi mạch điện thay vì bỏ qua. Vô hiệu hoá interlock để chạy máy khi mở cửa là điều tuyệt đối không làm — cùng nhóm rủi ro với vận hành thiếu hệ hút khói khi cắt vật liệu sinh khói.

Servo là loại động cơ có encoder phản hồi vị trí thực tế về bộ điều khiển (điều khiển vòng kín), khác động cơ bước chạy vòng hở theo số xung phát ra. Máy cắt laser dùng servo cho các trục X, Y, Z vì cần gia tốc lớn khi nhảy giữa các đường cắt và vì không được phép mất bước — mất bước giữa tấm nghĩa là hỏng cả tấm phôi. Encoder độ phân giải cao cho phép giữ sai số vị trí ở mức micromet, là điều kiện nền để đạt dung sai mà bản vẽ yêu cầu. Servo cũng là bộ phận quyết định độ đồng bộ khi máy chạy thêm trục xoay rotary để cắt ống.

Ray dẫn tuyến tính là cặp ray cứng và con trượt bi tuần hoàn, giữ cho đầu cắt chạy thẳng và lặp lại đúng vị trí qua hàng vạn hành trình. Đây là chi tiết cơ khí quyết định độ thẳng đường cắt và khả năng giữ dung sai của máy về lâu dài, cùng với động cơ servo ở mục ngay trên. Khi so máy, ba thứ đáng hỏi là hãng ray, cấp chính xác và mức preload (độ căng bi, ảnh hưởng độ cứng chuyển động). Bảo trì rất đơn giản nhưng hay bị bỏ quên: bơm mỡ định kỳ theo hướng dẫn của hãng — ray thiếu mỡ mòn và rỉ nhanh hơn hẳn, và đây là hỏng hóc tốn kém vì phải căn chỉnh lại cả trục.

Gantry là dầm ngang bắc qua bàn máy, chạy dọc theo hai ray trục Y và mang đầu cắt trượt ngang trên trục X. Khối lượng và độ cứng của gantry quyết định máy tăng tốc được đến đâu mà không rung: gantry nhẹ (nhôm, vật liệu composite) tăng tốc nhanh, hợp với chi tiết nhỏ nhiều đường cắt ngắn; gantry thép nặng thì cứng hơn, ít rung, thiên về cắt tấm dày. Rung dư của gantry hiện ra thành gợn trên mép cắt ở đoạn đổi hướng, tức là nó ảnh hưởng trực tiếp độ nhám mép cắt chứ không chỉ là chuyện kết cấu. Với máy khổ lớn, nhà sản xuất còn phải bù thêm sai lệch do nhiệt và độ võng của dầm, nên khổ bàn càng lớn thì phần cơ khí càng đắt.