Các loại máy cắt laser phổ biến và cách lựa chọn

Máy cắt laser được phát triển với nhiều cấu hình khác nhau về nguồn laser, kết cấu máy, vùng làm việc và công suất. Mỗi loại phù hợp với một nhóm vật liệu, dạng phôi và yêu cầu sản xuất riêng. Vì vậy, trước khi đầu tư, doanh nghiệp cần hiểu rõ các loại máy cắt laser và xác định đúng bài toán sản xuất thay vì chỉ so sánh công suất hoặc giá thiết bị.

1. Máy cắt laser là gì?

Máy cắt laser là thiết bị sử dụng chùm tia laser có năng lượng cao để cắt, khắc hoặc tạo hình trên bề mặt vật liệu. Tia laser được hội tụ thành điểm nhỏ với nhiệt độ cực lớn, giúp vật liệu nóng chảy và bốc hơi tại vùng cắt, tạo ra đường cắt chính xác và mịn đẹp. Hiện nay, các loại máy cắt laser thường được phân loại theo ba tiêu chí, cụ thể:

• Theo nguồn laser: Fiber, CO2, diode, UV, YAG.
• Theo kết cấu máy: Máy cắt tấm, máy cắt ống, máy cắt kết hợp tấm – ống, laser xả cuộn.
• Theo công suất: Nhóm công suất nhỏ/phổ thông và nhóm công suất lớn.

Tìm hiểu thêm chi tiết về cắt laser là gì: TẠI ĐÂY

2. Phân loại máy cắt laser theo nguồn laser

Sau đây là các loại máy cắt laser phân loại theo nguồn laser phổ biến hiện nay gồm:

2.1. Máy cắt laser sợi quang

Máy cắt laser fiber hoạt động bằng cách sử dụng nguồn laser do sợi quang phát ra, chiếu qua hệ thống thấu kính hội tụ lên bề mặt vật liệu. Chùm tia laser này làm nóng chảy khu vực cần cắt, tạo ra đường cắt chính xác. 

Ưu điểm của máy cắt laser sợi quang

• Tốc độ cao, đặc biệt hiệu quả khi gia công kim loại tấm.
• Hệ dẫn tia bằng sợi quang gọn và ít bộ phận quang học cần căn chỉnh.
• Chi phí bảo trì thấp hơn so với hệ laser CO2 truyền thống.
• Gia công tốt thép carbon, inox, nhôm, đồng, đồng thau và nhiều kim loại phản xạ.
• Nguồn laser dễ mở rộng lên dải công suất lớn phục vụ cắt tấm dày.

Nhược điểm của máy cắt laser sợi quang

• Chi phí đầu tư ban đầu tăng nhanh đối với máy công suất lớn và cấu hình tự động hóa cao.
• Hiệu quả cắt phụ thuộc mạnh vào công suất nguồn laser, đầu cắt, quang học, khí cắt

Ứng dụng của máy cắt laser sợi quang

 Laser Fiber phù hợp với phần lớn hoạt động gia công kim loại hiện nay như:

• Sản xuất tủ điện, vỏ máy, máng cáp.
• Gia công bản mã và chi tiết kết cấu thép.
• Máy móc công nghiệp.
• Nội thất kim loại.
• Công nghiệp phụ trợ.
• Đóng tàu, điện gió và kết cấu công nghiệp nặng đối với các máy công suất lớn.

2.2. Máy cắt laser CO2

Máy cắt laser CO2 là thiết bị gia công sử dụng tia laser được tạo ra từ khí CO2 kích thích bởi điện trường để cắt, khắc hoặc đánh dấu trên nhiều loại vật liệu. Nhờ khả năng hội tụ tia laser tại một điểm rất nhỏ, máy tạo đường cắt mảnh, chính xác, bề mặt sắc nét và hạn chế công đoạn gia công lại.

Nguyên lý hoạt động: Máy hoạt động bằng cách tập trung tia laser năng lượng cao vào bề mặt vật liệu, làm nóng chảy, đốt cháy hoặc bốc hơi vùng cắt, tạo ra đường cắt sắc nét với độ chính xác micromet.

Ưu điểm của máy cắt laser CO2

Máy cắt laser CO2 nổi bật nhờ khả năng gia công đa dạng vật liệu phi kim như acrylic, gỗ, vải, da, giấy, nhựa, polymer và một số loại kính. Công nghệ này phù hợp với nhiều ứng dụng cắt, khắc và tạo hình, đồng thời đã được sử dụng lâu năm trong công nghiệp nên có mức độ phổ biến cao.

Nhược điểm của máy cắt laser CO2

• Hệ thống dẫn tia sử dụng gương phức tạp hơn Fiber Laser.
• Yêu cầu bảo dưỡng và căn chỉnh hệ quang học nhiều hơn.
• Hiệu suất sử dụng điện thấp hơn laser Fiber.
• Đối với các dây chuyền gia công kim loại hiện đại, laser CO2 ngày càng ít được ưu tiên so với Fiber Laser.
• Gia công kim loại phản xạ như đồng và nhôm đặt ra nhiều yêu cầu hơn đối với nguồn và hệ quang.

Ứng dụng của máy cắt laser CO2

Máy cắt laser CO2 được sử dụng rộng rãi để gia công acrylic, gỗ, da, vải, giấy, nhựa và polymer. 

2.3. Laser DIODE, UV và YAG

Ngoài Fiber và CO2, ngành laser công nghiệp còn sử dụng nhiều nguồn khác cho các ứng dụng chuyên biệt.

• Laser Diode nổi bật về hiệu suất năng lượng và thiết kế nhỏ gọn. Tuy nhiên, nguồn diode trực tiếp hiện được ứng dụng mạnh hơn trong hàn, gia nhiệt, brazing và cladding thay vì đóng vai trò công nghệ cắt kim loại tấm chủ lực.
• Laser UV và laser xung siêu ngắn tập trung vào gia công chính xác và micro-processing. Bước sóng ngắn cùng khả năng kiểm soát năng lượng tốt giúp xử lý các chi tiết rất nhỏ, vật liệu nhạy nhiệt, điện tử, thiết bị y tế, màng pin, kính và linh kiện bán dẫn.
• Nd/YAG thuộc nhóm laser trạng thái rắn và từng được sử dụng nhiều trong hàn, cắt và gia công chính xác. Trong các nhà máy gia công kim loại tấm hiện đại, Fiber Laser đã thay thế phần lớn vai trò của YAG ở các ứng dụng cắt công suất lớn.

Bảng so sánh nhanh các loại nguồn laser

3. Phân loại máy cắt laser theo kết cấu máy 

Xét theo kết cấu, máy cắt laser kim loại thường chia thành ba nhóm chính.

3.1. Máy laser cắt tấm

Máy laser cắt tấm là thiết bị được thiết kế chuyên biệt cho cắt tấm thép và kim loại dạng tấm.

Nguyên lý hoạt động của máy laser cắt tấm

Tấm vật liệu được đặt trên bàn cắt, đầu laser chuyển động theo các trục X, Y và Z dựa trên chương trình CNC, trong khi hệ thống điều khiển duy trì tiêu cự và khoảng cách phù hợp giữa đầu cắt với bề mặt phôi. Ở các giải pháp tự động hóa, máy cắt laser kết hợp bàn chuyển đổi tự động giúp đưa tấm mới vào vị trí gia công trong khi thành phẩm ở bàn còn lại được thu dỡ, từ đó giảm thời gian máy chờ.

Ưu điểm của máy laser cắt tấm

• Năng suất cao khi gia công tấm.
• Phù hợp với nesting và tối ưu sử dụng vật liệu.
• Gia công biên dạng phức tạp với độ chính xác cao.
• Dễ tích hợp hệ thống cấp – dỡ tấm tự động.
• Dải kích thước bàn và công suất rất rộng.

Nhược điểm của máy laser cắt tấm

• Máy khổ lớn yêu cầu diện tích lắp đặt lớn.
• Nếu doanh nghiệp sản xuất cả tấm và ống với sản lượng cao, cần thêm thiết bị chuyên dụng cho ống.

Ứng dụng của máy laser cắt tấm

Tủ điện, vỏ máy, thang máy, máy móc công nghiệp, bản mã, kết cấu thép, ô tô, xe máy, nội thất kim loại, HVAC và công nghiệp phụ trợ.

Tham khảo: 3 Máy cắt laser nhôm tấm tốt nhất hiện nay

3.2. Máy cắt laser ống 

Máy cắt ống laser là thiết bị được thiết kế chuyên biệt cho ống tròn, ống vuông, ống hộp và thép hình. Khác với máy cắt tấm, phôi được gá bằng mâm cặp và xoay trong quá trình gia công.

Nguyên lý hoạt động của máy cắt laser ống

Sau khi phôi được kẹp, hệ CNC phối hợp chuyển động của đầu laser với chuyển động quay và tịnh tiến của ống. Nhờ đó, máy xử lý được các lỗ, khe, rãnh, mộng ghép và đường cắt chạy quanh chu vi phôi. Các hệ thống nhiều trục còn xử lý biên dạng ống phức tạp và hỗ trợ gia công ở nhiều góc khác nhau.

Ưu điểm của máy cắt laser ống

• Gia công trực tiếp nhiều mặt trên ống.
• Tạo lỗ, rãnh và mộng lắp ghép ngay trong một nguyên công.
• Giảm các bước cưa, khoan, phay hoặc lấy dấu thủ công.
• Độ lặp lại tốt khi sản xuất hàng loạt.
• Phù hợp với sản xuất tự động và cấp phôi liên tục.

Nhược điểm của máy cắt laser ống

• Chi phí đầu tư cao hơn nếu nhu cầu cắt ống chỉ phát sinh ít.
• Giới hạn đường kính, chiều dài và tải trọng phụ thuộc từng cấu hình mâm cặp.
• Yêu cầu phần mềm lập trình và phương án gá đỡ phù hợp với từng loại profile.

Ứng dụng của máy cắt laser ống

kết cấu thép, khung xe ô tô và xe máy, trang trí nội thất kim loại, lan can, tay vịn, giá kệ, thiết bị thể thao, ống thép có nhiều lỗ, rãnh hoặc mộng lắp ghép.

3.3. Máy cắt laser kết hợp tấm và ống

Máy cắt laser tấm – ống tích hợp bàn cắt tấm và cụm mâm cặp gia công ống trên cùng một hệ thống, tận dụng chung nguồn laser và nhiều thành phần điều khiển.

Nguyên lý hoạt động của máy cắt laser kết hợp tấm và ống

Ở chế độ cắt tấm, máy vận hành tương tự máy laser bàn phẳng. Khi chuyển sang cắt ống, phôi được gá trên mâm cặp, hệ điều khiển phối hợp chuyển động đầu cắt với chuyển động quay của ống.

Ưu điểm của máy cắt laser kết hợp tấm và ống

• Một thiết bị xử lý cả tấm và ống.
• Tiết kiệm diện tích so với đầu tư hai hệ thống riêng.
• Phù hợp với xưởng nhận nhiều loại đơn hàng.
• Tăng mức độ linh hoạt khi cơ cấu sản phẩm thay đổi.

Nhược điểm của máy cắt laser kết hợp tấm và ống

• Khả năng gia công ống thường không chuyên sâu bằng máy cắt ống chuyên dụng.
• Hai công đoạn phải chia sẻ nguồn lực của một máy nếu sản lượng lớn.
• Cấu hình phức tạp hơn máy cắt tấm đơn thuần.

Ứng dụng của máy cắt laser kết hợp tấm và ống

Xưởng gia công tổng hợp, sản xuất máy móc, nội thất kim loại, kết cấu nhẹ, thiết bị công nghiệp và doanh nghiệp có tỷ trọng đơn hàng tấm – ống thay đổi thường xuyên.

3.4. Máy cắt laser xả từ cuộn

Máy cắt laser xả cuộn là giải pháp kết hợp giữa máy cắt laser sợi quang và hệ thống xả cuộn kim loại tự động, tạo nên một dây chuyền gia công với hiệu suất vượt trội. 

Nguyên lý hoạt động của máy cắt laser xả cuộn

Quá trình vận hành bắt đầu từ việc đặt cuộn tôn lên bộ xả cuộn, sau đó vật liệu được kéo vào cụm nắn phẳng để loại bỏ độ cong. Tiếp theo, hệ thống cấp liệu đưa tấm kim loại đến vùng cắt để thực hiện cắt chi tiết trực tiếp trên dải vật liệu đang được cấp liên tục. Sau đó thành phẩm được tách và đưa ra khỏi khu vực gia công.

Ưu điểm của máy cắt laser xả cuộn

• Theo số liệu của Weldcom, giải pháp này mang lại những lợi ích vượt trội cho chủ đầu tư như: 
• Cấp phôi liên tục, giảm thời gian chờ giữa các chu kỳ cắt, giúp 5-10% hiệu quả sử dụng phôi so với tấm.
• Tiết kiệm 6-10% chi phí sử dụng vật liệu, tiết kiệm 80% diện tích trữ phôi so với tấm.
• Tối ưu nhân công khi chỉ cần 1 người để thực hiện các công đoạn cấp phôi đến khi tạo ra sản phẩm đầu ra.

Nhược điểm của máy cắt laser xả cuộn

• Giá thành đầu tư cao.
• Tính linh hoạt còn hạn chế do phụ thuộc vào quy cách vật liệu dạng cuộn, vì vậy thiết bị phù hợp hơn với sản xuất hàng loạt, sản phẩm có quy cách ổn định và sản lượng lớn.

Ứng dụng của máy cắt laser xả cuộn

phù hợp với sản xuất hàng loạt như cửa thép chống cháy, tủ điện, thang máng cáp.

Bảng so sánh máy cắt laser theo kết cấu

4. Phân loại máy cắt laser theo công suất

Trong thực tế, công suất nguồn laser cần được lựa chọn theo chiều dày vật liệu và yêu cầu sản xuất.

Các dòng công suất nhỏ, khoảng 1–6 kW, phù hợp hơn với nhu cầu cắt tấm mỏng và các ứng dụng gia công phổ thông, nơi tốc độ và chi phí vận hành là yếu tố quan trọng. 

Với những doanh nghiệp thường xuyên gia công thép tấm dày, bản mã hoặc chi tiết cho công nghiệp nặng, các dòng laser công suất lớn từ 12 kW trở lên sẽ phù hợp hơn nhờ khả năng cắt chiều dày lớn và duy trì năng suất cao.

4.1. Máy cắt laser công suất nhỏ và phổ thông

Nhóm này thường nằm trong khoảng 1–6 kW, tập trung vào gia công tấm mỏng và tấm có chiều dày trung bình.

Nguyên lý hoạt động của máy cắt công suất nhỏ/phổ thông

Nguyên lý không khác máy công suất lớn: chùm laser được hội tụ lên bề mặt kim loại, kết hợp khí hỗ trợ để tạo đường cắt. Điểm khác biệt nằm ở lượng công suất quang học sẵn có, từ đó ảnh hưởng đến tốc độ xuyên thủng, tốc độ cắt và chiều dày xử lý kinh tế.

Ưu điểm của máy cắt công suất nhỏ/phổ thông

• Chi phí đầu tư dễ tiếp cận hơn.
• Cắt hiệu quả với sản phẩm tấm mỏng.
• Phù hợp với doanh nghiệp bắt đầu chuyển từ plasma, đột CNC hoặc gia công thuê sang cắt laser chủ động.

Nhược điểm của máy cắt công suất nhỏ/phổ thông

• Năng suất giảm rõ khi chiều dày vật liệu tăng.
• Không phù hợp với sản xuất tấm dày số lượng lớn.

Ứng dụng: Tủ điện, vỏ máy, thang máy, HVAC, inox trang trí, nội thất kim loại, linh kiện, chi tiết máy và sản phẩm công nghiệp hỗ trợ.

4.2. Máy cắt laser công suất lớn

Theo cách phân nhóm Weldcom đang sử dụng, máy cắt laser Fiber từ 12 kW trở lên thuộc nhóm công suất lớn. Nhóm máy cắt laser công suất lớn hướng đến cắt vật liệu dày, gia tăng tốc độ trên tấm trung bình và đáp ứng sản lượng công nghiệp cao.

Nguyên lý hoạt động của máy cắt công suất lớn

Công nghệ nền tảng vẫn là Fiber Laser, nhưng toàn bộ hệ thống phải được thiết kế đồng bộ cho công suất cao hơn: nguồn laser, đầu cắt, thấu kính bảo vệ, hệ làm mát, hút bụi, hệ khí, khung máy và thuật toán điều khiển quá trình đục lỗ – cắt.

Ưu điểm của máy cắt công suất lớn

• Tăng tốc độ gia công ở nhiều dải chiều dày.
• Xử lý tấm dày tốt hơn máy công suất thấp.
• Rút ngắn thời gian đục lỗ.
• Phù hợp sản xuất số lượng lớn và vận hành nhiều ca.
• Mở rộng phạm vi ứng dụng sang kết cấu thép, đóng tàu và công nghiệp nặng.

Nhược điểm của máy cắt công suất lớn

• Chi phí đầu tư lớn.
• Yêu cầu hạ tầng điện, khí, làm mát và hút bụi cao hơn.
• Chi phí vận hành không chỉ phụ thuộc công suất nguồn mà còn phụ thuộc khí cắt, tỷ lệ sử dụng máy và cơ cấu sản phẩm.
• Đầu tư công suất quá cao so với nhu cầu thực tế dễ làm kéo dài thời gian hoàn vốn.

Ứng dụng của máy cắt công suất lớn

Bản mã và chi tiết kết cấu thép, máy móc công nghiệp nặng, đóng tàu, bồn bể và thiết bị áp lực, kết cấu điện gió.

Bảng so sánh nhanh theo công suất

5. Cách chọn máy cắt laser theo nhu cầu sản xuất thực tế

Đầu tiên, doanh nghiệp phải xác định rõ “đề bài” sản xuất: mình đang làm sản phẩm gì, vật liệu nào, độ dày chủ yếu là mỏng hay dày và sản lượng thực tế thế nào?

Nếu doanh nghiệp chủ yếu gia công thang máng cáp, tủ điện, vỏ tủ hay các chi tiết kim loại tấm, thì dòng laser cắt tấm công suất vừa và nhỏ sẽ phù hợp hơn. Nếu sản phẩm chủ yếu là ống, hộ nên ưu tiên máy cắt ống laser. Còn với những doanh nghiệp thường xuyên gia công bản mã, thép tấm dày cho kết cấu thép và công nghiệp nặng, các dòng laser công suất lớn sẽ đáp ứng tốt hơn về tốc độ và năng lực cắt.

Dạng phôi đầu vào cũng là một yếu tố cần tính ngay từ đầu. Nếu nhà máy sử dụng nhiều tôn cuộn và sản xuất hàng loạt, laser xả cuộn sẽ giúp nối liền các công đoạn xả cuộn, nắn phẳng và cắt. Ngược lại, khi đơn hàng đa dạng, nhiều loại chi tiết từ tấm, máy laser cắt tấm vẫn là lựa chọn linh hoạt hơn.

Và một điểm rất quan trọng nữa là việc lựa chọn đơn vị cung cấp thiết bị. Thị trường hiện nay có khá nhiều lựa chọn, nên ngoài cấu hình và giá máy, doanh nghiệp cần nhìn thêm vào kinh nghiệm của nhà cung cấp, những dự án họ đã triển khai, năng lực tư vấn – lắp đặt, khả năng xử lý sự cố cũng như dịch vụ bảo hành, bảo trì sau bán hàng.

Tham khảo: Thông số kỹ thuật của máy cắt CNC laser cần biết

6. WELDCOM tư vấn máy cắt laser theo nhu cầu sản xuất 

Với 20 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực cơ khí và tự động hóa, Weldcom hiện cung cấp nhiều dòng máy cắt laser Fiber cho cắt tấm, cắt ống, tấm – ống và các ứng dụng công suất lớn, đáp ứng đa dạng nhu cầu từ xưởng gia công đến doanh nghiệp sản xuất quy mô lớn. Một số dòng máy cắt laser nổi bật tại Weldcom có thể kể đến như:

6.1. Máy cắt laser Kruman KSL – Giải pháp kinh tế tối ưu chi phí đầu tư

Dòng máy cắt laser Fiber Kruman KSL dành cho các doanh nghiệp gia công tấm mỏng, nổi bật với tốc độ cắt nhanh, độ chính xác ổn định và khả năng duy trì năng suất tốt, đồng thời có mức chi phí hợp lý, phù hợp doanh nghiệp lần đầu trang bị laser hoặc các đơn vị muốn mở rộng năng lực sản xuất.

6.2. Máy cắt laser Yawei HLX – máy cắt laser tốc độ cao

Máy cắt laser HLX là mẫu máy cao cấp, kế thừa những công nghệ nổi bật trên các thế hệ máy Yawei và được phát triển theo định hướng tốc độ cao. 

Với thiết kế mới, máy đạt tốc độ cắt tối đa 200 m/phút và gia tốc lên tới 2,5G, phù hợp cho các doanh nghiệp yêu cầu năng suất gia công cao. 

Hệ thống điều khiển, driver và động cơ được đồng bộ từ Siemens – Đức, giúp máy vận hành chính xác, ổn định và hạn chế nhiễu trong quá trình làm việc.

6.3. Máy cắt ống laser BRUCO LPC80-B5 – máy cắt ống laser 5 trục

BRUCO LPC80-B5 được thiết kế cho ống vừa và nhỏ, sử dụng hệ thống điều khiển BUS, mâm cặp khí nén và cơ cấu servo kéo. 

Máy xử lý đường kính ống Φ6–80 mm, độ chính xác cắt ±0,05 mm và hỗ trợ nhiều phương án cấp phôi. 

Dòng máy này phù hợp với doanh nghiệp sản xuất khung, kết cấu ống và các chi tiết có nhiều lỗ, khe hoặc biên dạng lắp ghép.

6.4. Máy cắt laser Kruman xả từ cuộn

Là giải pháp gia công kim loại tấm tích hợp đồng bộ các công đoạn xả cuộn – nắn phẳng – cấp liệu – cắt laser trên cùng một hệ thống. 

Vật liệu từ cuộn được đưa trực tiếp vào máy, làm phẳng và cắt theo chương trình nesting mà không cần chia tấm hay cấp phôi thủ công, qua đó giúp tăng hiệu quả sử dụng vật liệu, giảm lượng phế liệu và tiết kiệm đáng kể diện tích lưu trữ phôi. 

Hệ thống sử dụng bộ điều khiển BOCHU cùng đầu cắt BOCI chuyên nghiệp, phù hợp với các doanh nghiệp sản xuất số lượng lớn từ tôn cuộn và yêu cầu quá trình gia công liên tục, ổn định.

6.5. BRUCO LC26035XD 20 kW – laser công suất lớn cho tấm dày

Đối với kết cấu thép và công nghiệp nặng, BRUCO LC26035XD sử dụng nguồn laser 20 kW với vùng làm việc 26.000 × 3.500 mm. 

Máy xử lý thép có chiều dày 35 mm và chiều dày tối đa 70 mm trên thép Q235/Q345. 

Đây chắc chắn là hướng đầu tư phù hợp với doanh nghiệp thường xuyên xử lý tấm lớn, bản mã và chi tiết thép dày với yêu cầu sản lượng cao.

Trên đây là những thông tin về các loại máy cắt phổ biến trên thị trường mà Weldcom đã chia sẻ tới các bạn. Nếu bạn đang tìm hiểu và cân nhắc trong việc đầu tư máy cắt laser, hãy liên hệ với Weldcom theo hotline hoặc để lại thông tin dưới phần comment để được tư vấn chi tiết và phù hợp với nhu cầu thực tế

Công ty Cổ phần Công Nghiệp Weldcom

• Địa chỉ: 285 Ngô Gia Tự, Phường Việt Hưng, Hà Nội
• Hotline: 1900 9410
• Website: weldcom.vn
• Email: sales@weldcom.vn