레이저 기술이 터닝 도구로 변하다

이 비디오는 레이저 터닝의 작동 방식을 보여줍니다. 크레딧:GFH GmbH

정밀 가공 산업에서 레이저는 부품 마킹 및 제판 외에 중요한 역할을 하지 않았지만 주로 의료용으로 튜브 재료를 절단하기 위해 스위스형 선반에 추가되었습니다. 레이저는 작은 구멍을 만들고 슬롯, 나선, 나선 모양, 과부 및 기타 복잡한 형상을 기계의 캐뉼러에 삽입하는 데 유용했습니다.

이제 새로운 기술은 레이저를 사용하여 단단한 바스톡에서 부품을 "돌리는" 절단 도구 역할을 합니다. 독일 회사인 GFH GmbH에서 개발한 이 공정은 기존의 선삭 도구를 기존 선삭 방법보다 적은 에너지를 사용하면서 초단파 레이저 펄스로 재료를 증발시키는 비접촉 레이저로 대체합니다. 독일의 GFH를 통해 미국 고객이 사용할 수 있는 GL.smart 고속 정밀 터닝 머신은 미세 가공에 특히 유용하여 기존 터닝 프로세스를 구현할 때 종종 섬세하고 가공하기 어려운 작고 복잡한 부품에 대한 높은 정확도를 가능하게 합니다.

GFH의 CEO인 Florian Lendner는 "비접촉 재료 제거 덕분에 전체 가공 공정 동안 공작물에 힘과 변형이 생기지 않습니다."라고 설명합니다. "즉, 매우 얇고 섬세한 부품을 사용하더라도 정확도가 떨어지지 않습니다."

또한 이 기계는 하나의 레이저 소스에서 빔을 분리하여 두 개의 개별 헤드로 전달하므로 한 번에 두 부품을 밀링, 드릴 및 조각할 수 있습니다. 구조적으로는 각 스테이션이 선삭 및 5축 가공이 가능한 이중 스핀들, 이중 팔레트 수직 밀링 머신을 상상해 보십시오.

비접촉 처리

기계의 핵심은 공작물에 피코초 또는 펨토초 단위로 펄스를 전달하는 다이오드 펌핑 고체 레이저입니다. 이 "펄스 온디맨드" 기술을 사용하면 재료의 열 입력을 조정할 수 있어 공작물이 과열될 가능성이 줄어듭니다. 결과적으로 긴장이나 부분이 없습니다.

빔 분할과 함께 고출력 레이저를 사용하면 두 스테이션에서 동시에 처리할 수 있습니다. 사진 제공:GFH GmbH

변형이 발생합니다. 회사는 이 공정이 매우 단단하고 부서지기 쉬운 재료로 만들어진 부품에 매우 적합하다고 말합니다.

다이오드 펌프 레이저가 GL.smart의 표준 레이저이지만 고객의 요구에 따라 GFH는 파장, 레이저 출력 또는 펄스 폭이 다른 다양한 유형의 레이저 소스를 제공할 수 있습니다. 이러한 초고속 및 극초단 레이저 펄스를 사용하여 황삭을 통해 최대한 많은 재료를 제거합니다. 부품을 마무리할 때 최종 품질은 더 낮은 레이저 에너지로 달성됩니다.

레이저 빔은 작업에 따라 부품의 중간 또는 접선 방향으로 향할 수 있습니다. 예를 들어, 회전할 고정 직경이 부품에 있는 경우 레이저 빔이 접선 방향으로 재료에 닿습니다. 그러나 구멍과 같이 전체 직경에 걸쳐 특정 영역만 가공되는 경우 레이저 빔이 재료의 중간점에 도달합니다.

레이저가 한 번에 회전/제거할 수 있는 재료의 깊이 범위는 재료와 회전 프로세스 자체에 따라 다릅니다. 접선 제거의 경우 정삭에서 황삭까지의 범위는 1미크론에서 200미크론이고 레이저 빔이 가운데를 향하면 범위는 0.1미크론에서 10미크론(정삭에서 황삭까지)입니다.

가공 후 완성된 부품은 작업자가 수동으로 클램핑 시스템에서 꺼내거나 부품이 가공 영역 아래의 컨테이너로 떨어지는 방식으로 처리되고 수집됩니다. 기계에서 침식된 물질을 제거하기 위해 GL.smart에는 에어로졸과 먼지를 수집하기 위한 흡입 시스템이 장착되어 있습니다.

"스마트" 기능

GFH에 따르면 의료 및 시계 산업에 공급하는 기계 공장은 특히 GL.smart의 미세 가공 기능의 이점을 누릴 것입니다. 예를 들어, 이 기계는 집게, 마이크로블레이드 및 임플란트와 같은 마이크로 도구와 시계 장치에 설치된 피벗을 생산할 수 있다고 회사는 말합니다.

거의 모든 재료를 가공할 수 있는 레이저 터닝 머신은 회전, 드릴링, 절단 및 조각 작업을 고속으로 정밀하게 수행합니다. 기계는 조합 가공도 제공합니다.

GL.smart의 기능은 핀셋 및 마이크로블레이드와 같은 의료용 마이크로 도구는 물론 시계 장치에 설치된 피벗까지 다양합니다.

2개의 C축 워크홀딩 스테이션에서 동시에 병렬 처리하여 생산성을 두 배로 향상시킵니다.

5축 이동으로 모든 작업을 하나의 설정으로 수행할 수 있습니다. 따라서 공작물을 다시 클램핑하지 않고도 조각, 절단, 드릴링 또는 구조화할 수 있습니다.

에어 베어링 메인 공작물 스핀들은 부품을 인덱싱/포지셔닝하고 0.4초 만에 최대 3,500rpm까지 회전하는 데 사용할 수 있는 토크 드라이브가 특징입니다. 반경 방향 및 축 방향 동심도(나노미터)를 통해 연삭 공차로 생산할 수 있습니다. 이 기계는 또한 힘으로 제어되는 장력 콜릿 시스템을 제공합니다. GL.smart의 2,212mm(L) × 1,026mm(W) × 2,320mm(H)의 컴팩트한 설치 공간은 레이저 방사선으로부터 보호하는 검은색 유리 하우징에 들어 있습니다.

이 기계는 자체 개발 시스템인 GL.control에 의해 제어되는 최대 16개의 동시 축과 함께 사용할 수 있습니다. 각 작업 스테이션(Z축은 두 작업 스테이션에서 동일, Y축은 각 작업 스테이션에 대해 분리됨)에는 메인 스핀들(X 및 A축)과 회전 장치(X, B-축)를 장착할 수 있습니다. 및 C-축). 나머지 3개의 축은 빔 조작을 위해 광학 상자에 배치됩니다.

CNC는 레이저의 정밀도를 제어합니다

GFH에서 개발한 GL.control 소프트웨어를 사용하여 프로그래밍하고 제어하는 ​​기계의 CNC(컴퓨터 수치 제어)는 수치 제어 소프트웨어를 단독으로 담당하는 컴퓨터 한 대와 운영 소프트웨어를 담당하는 또 다른 장치로 구성됩니다. CNC는 CAD/CAM 기능과 모든 하위 시스템을 통합합니다. GL.smart의 고속 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)는 레이저 처리용으로 설계되었으며 레이저 제어를 위한 실시간 액세스를 제공하므로 전체 축 이동 범위에서 40나노미터의 정확도로 레이저를 켤 수 있습니다.

부품에 대한 절단 CAD/CAM 프로그램을 만드는 프로세스에는 다음이 포함됩니다.

1. 3D 파일을 기기의 소프트웨어에 업로드
2. 생성할 모든 도형 선택
3. 레이저 가공을 위한 G 코드 생성
4. 소재별 매개변수 편집
5. PLC에 업로드
6. 가공 작업 시작

Lendner에 따르면 가공할 새로운 유형의 부품에 대해 레이저 터닝 머신을 설정할 때 원자재의 크기에 따라 간단하거나 다소 복잡할 수 있습니다. "원재료가 같은 크기라면 소프트웨어 설정을 변경하기만 하면 새로운 디자인이 생성됩니다."라고 그는 말합니다. "새로운 유형의 원자재 크기라면 광학 설정 및 클램핑 시스템도 변경해야 합니다." 이 기계는 최대 직경 12mm, 길이 최대 2m의 원료를 수용합니다.

맞춤형 머신 구축

GFH는 GL.smart를 위한 수많은 추가 기능과 액세서리를 제공하여 사용자가 특정 응용 프로그램을 위한 맞춤형 기계를 구축하는 데 도움을 줍니다. 옵션에는 자동화, 모니터링 및 품질 보증을 위한 액세서리가 포함됩니다.

레이저 터닝 머신 GL.smart 제공<강한> 비접촉 제거. 이는 매우 얇고 섬세한 구성 요소에서도 정확도 손실이 없음을 의미합니다.

기계 공장 자동화의 인기와 필요성이 높아짐에 따라 GL.smart용 6축 로봇 공작물 핸들링 시스템과 바 피더를 추가할 수 있습니다. 이 옵션을 구현하면 소등 가공의 기회도 제공됩니다.

레이저 터닝 머신을 위한 다른 옵션에는 카운터 스핀들로서의 회전 스위블 유닛과 짧거나 긴 터닝 설계 또는 둘 모두가 포함됩니다. 콜릿과 부품 가이드의 설정은 기계의 선삭 설계가 짧은지 긴지를 정의합니다.

GFH는 GL.control을 통해 쉽게 프로그래밍할 수 있는 GL.smart용 옵션으로 다음 장비를 제공합니다.

저진동 레이저 빔: GL.beam에는 레이저에서 기계 내 공정 광학 장치까지의 완전한 빔 경로가 포함됩니다. 레이저는 저진동 작동에 대한 제조업체의 사양에 따라 화강암 베이스에 장착 및 정렬됩니다.

정밀 클램핑 시스템: 반복적인 부품 클램핑을 위해 Erowa의 정밀 클램핑 시스템인 GL.clamp를 장비에 장착할 수 있습니다. 요청 시 다른 제조업체의 클램핑 시스템 또는 진공 클램핑 장치도 사용할 수 있습니다.

모니터링 및 빔 조정 모드: 레이저 시스템은 작동 모드 GL.om3 및 GL.om4로 확장할 수 있습니다. 작동 모드 3은 공정 모니터링에 사용되며 작동 모드 4는 빔 조정에 사용됩니다.

스캐너 시스템: 부품의 정확한 생산 또는 깊은 조각을 위해 기계에 GL.scan이라는 스캐너 시스템을 장착할 수 있습니다. 두 개의 갈보 미러를 통해 공작물에 레이저 빔을 배치합니다.

광학 측정 시스템: 광학 측정 시스템인 GL.vision은 레이저 아래에서 구성 요소의 위치를 ​​쉽게 지정하고 현미경의 분해능으로 광학 측정의 가능성을 제공합니다.

고정 광학 모듈: GL.optifix 모듈은 레이저 드릴링, 정밀 절단 및 절제를 위한 고정 광학 장치를 제공합니다. 광학 장치에는 움직이는 부품이 없으므로 위치 오류가 축 시스템의 정밀도로 감소합니다.

거리 모듈: GL.distance 모듈은 미세 드릴링 및 정밀 절단에 대한 최고 정밀도 요구 사항에 사용할 수 있습니다. 가공 전에 부품 표면의 편차 및 허용 오차를 기록하고 수정할 수 있습니다.

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