ישנם שני סוגים של טכנולוגיית חיתוך בלייזר: חיתוך לייזר דופק, המתאים לחומרים מתכתיים, וחיתוך לייזר בגל רציף, המתאים לחומרים שאינם מתכתיים. האחרון מייצג אזור יישום משמעותי עבור טכנולוגיית חיתוך לייזר.
מכונות חיתוך בלייזר מסתמכות על טכנולוגיות משולבות המשלבות אופטיקה, מכניקה ואלקטרוניקה. הפרמטרים של קרן הלייזר, יחד עם הביצועים והדיוק של המכונה ומערכת ה-CNC שלה, קובעים ישירות את יעילות החיתוך ואיכותו. בפרט, בעת חיתוך חלקים הדורשים דיוק גבוה או כרוכים בעובי משמעותי, יש לשלוט בטכנולוגיות המפתח הבאות ולהתייחס אליהם:
טכנולוגיית בקרת מיקום מוקד
אחד היתרונות של חיתוך בלייזר הוא צפיפות האנרגיה הגבוהה של הקרן, בדרך כלל 10 W/cm². מכיוון שצפיפות האנרגיה עומדת ביחס הפוך לאזור, קוטר הנקודה המוקדית צריך להיות קטן ככל האפשר כדי לייצר גרף צר; עם זאת, קוטר נקודת המוקד עומד גם ביחס ישר לעומק הפוקוס של העדשה. עומק רדוד יותר של מיקוד מביא לקוטר נקודת מוקד קטן יותר. עם זאת, חיתוך מייצר ניתזים, והצבת העדשה קרובה מדי לחומר העבודה עלולה לפגוע בה; כתוצאה מכך, מכונות חיתוך לייזר CO2 תעשייתיות בעלות הספק גבוה משתמשות בדרך כלל באורכי מוקד בין 5 ל-7.5 אינץ' (127-190 מ"מ). קוטר נקודת המוקד בפועל נע בדרך כלל בין 0.1 ל-0.4 מ"מ. לחיתוך איכותי, עומק המיקוד האפקטיבי תלוי גם בקוטר העדשה ובחומר הנחתך. לדוגמה, בעת חיתוך פלדת פחמן עם עדשה של 5 אינץ', עומק המיקוד המוגדר כטווח בתוך ±2% מאורך המוקד - הוא כ-5 מ"מ. לכן, שליטה במיקום המוקד ביחס למשטח החומר היא קריטית. בהתחשב בגורמים כגון איכות חיתוך ומהירות, הכלל הכללי הוא כדלקמן: עבור חומר מתכת 6 מ"מ, המיקוד מוגדר על פני השטח; עבור פלדת פחמן 6 מ"מ, המוקד מוגדר מעל פני השטח; ועבור נירוסטה 6 מ"מ, הפוקוס נקבע מתחת לפני השטח. מידות מדויקות נקבעות באמצעות ניסויים.
ישנן שלוש שיטות פשוטות לקביעת מיקום המוקד בייצור תעשייתי:
(1) שיטת הדפסה: הזז את ראש החיתוך אנכית כלפי מטה וירה את קרן הלייזר על לוחית פלסטיק; הנקודה שבה הסימן המודפס הוא בעל הקוטר הקטן ביותר מציינת את נקודת המוקד.
(2) שיטת צלחת משופעת: הניחו צלחת פלסטיק בזווית לציר האנכי והזיזו אותה אופקית; הנקודה שבה סימן קרן הלייזר הקטן ביותר מציינת את נקודת המוקד.
(3) שיטת ניצוץ כחול: הסר את הזרבובית, נשף אוויר וירה את הלייזר הדופק על לוחית נירוסטה תוך הזזת ראש החיתוך אנכית כלפי מטה; הנקודה שבה הניצוץ הכחול העז ביותר מציינת את נקודת המוקד.
עבור מכונות חיתוך אופטיות מעופפות, זווית סטיית האלומה גורמת לשינויים באורך הנתיב האופטי בעת חיתוך בקצה הקרוב לעומת הקצה הרחוק, וכתוצאה מכך הבדלים בגודל האלומה לפני המיקוד. קוטר קרן בולטת גדול יותר מניב קוטר נקודת מוקד קטן יותר. כדי למזער תנודות בגודל נקודת המוקד הנגרמות כתוצאה משינויים בממדי קרן מוקדמת, יצרני מערכות חיתוך לייזר מציעים מכשירים מיוחדים:
(1) קולימטור (מרחיב קרן): זוהי שיטה נפוצה הכוללת התקנה של קולימטור בפלט לייזר CO2 להרחבת הקרן. הרחבת האלומה מגדילה את קוטר האלומה ומקטינה את זווית הסטייה, ומבטיחה שממדי האלומה שלפני המיקוד נשארים עקביים יחסית על פני הקצוות הקרובים והרחוקים של טווח החיתוך.
(2) תוספת של ציר עדשה זזה עצמאית על ראש החיתוך: ציר זה פועל בשילוב עם המנגנון השולט על מרחק הנחיר לחומר (מרחק עמידה-אוף)... ציר ה-Z מורכב משני מרכיבים עצמאיים. כאשר טבלת המכונה או הציר האופטי נעים, האלומה נעה מהקצה הקרוב לקצה הרחוק; ציר ה-F זז בו-זמנית כדי להבטיח שקוטר נקודת הקרן הממוקדת יישאר עקבי על פני כל אזור העיבוד, כפי שמוצג באיור 2.
(3) שליטה בלחץ המים של אופטיקה המיקוד (בדרך כלל מערכת מיקוד רפלקטיבית מתכת). אם גודל האלומה פוחת לפני המיקוד - מה שגורם לקוטר נקודת המוקד להגדיל - המערכת מתאימה אוטומטית את לחץ המים כדי לשנות את העקמומיות של אלמנט המיקוד, ובכך מקטינה את קוטר הנקודה המוקדית.
(4) שלבו מערכת נתיבים אופטיים לפיצוי בכיווני X ו-Y עבור מכונות חיתוך אופטיות מעופפות. באופן ספציפי, נתיב הפיצוי מתקצר כאשר אורך הנתיב האופטי לקצה הרחוק גדל, ומתארך כאשר הנתיב לקצה הקרוב פוחת, ובכך שומר על אורך נתיב אופטי כולל קבוע.
