Teknologi Laser Menjadi Alat Pembalik

Video ini mengilustrasikan cara kerja pembubutan laser. Kredit:GFH GmbH

Dalam industri pemesinan presisi, laser tidak memainkan peran penting selain penandaan dan pengukiran bagian, tetapi laser telah ditambahkan ke mesin bubut tipe Swiss untuk memotong bahan tabung terutama untuk aplikasi medis. Laser telah berguna untuk membuat lubang kecil dan menghasilkan slot, spiral, bentuk heliks, janda, dan geometri kompleks lainnya dalam stok kanulasi pada mesin tersebut.

Sekarang, teknologi baru menggunakan laser untuk bertindak sebagai alat pemotong untuk "memutar" bagian dari batangan padat. Proses ini, yang dikembangkan oleh perusahaan Jerman, GFH GmbH, menggantikan alat pemutar konvensional dengan laser tanpa kontak yang menguapkan material dengan pulsa laser ultrashort sambil menggunakan lebih sedikit energi daripada metode pembubutan tradisional. Mesin pembubutan presisi kecepatan tinggi GL.smart, tersedia untuk pelanggan A.S. melalui GFH di Jerman, sangat berguna untuk pemesinan mikro, memungkinkan akurasi tinggi untuk komponen kecil dan kompleks yang sering kali rumit dan sulit dikerjakan dengan mesin saat menerapkan proses pembubutan konvensional.

“Berkat pelepasan material non-kontak, benda kerja tetap bebas dari gaya dan deformasi selama seluruh proses pemesinan,” jelas Florian Lendner, CEO GFH. “Ini berarti tidak ada kehilangan akurasi, bahkan dengan komponen yang sangat tipis dan halus.”

Mesin juga memisahkan sinar dari satu sumber laser dan mengirimkannya menjadi dua kepala terpisah, sehingga dapat berputar serta menggiling, mengebor, dan mengukir dua bagian sekaligus. Dari segi struktur, bayangkan mesin penggilingan vertikal dual-spindle, dual-pallet dengan masing-masing stasiun mampu berputar dan pemesinan lima sumbu.

Pemrosesan Tanpa Kontak

Inti mesin adalah laser solid-state yang dipompa dioda yang mengirimkan pulsa dalam pikodetik atau femtodetik pada benda kerja. Teknik “pulsa sesuai permintaan” ini memungkinkan penyesuaian masukan panas pada material, membuat benda kerja cenderung tidak terlalu panas. Hasilnya, tidak ada ketegangan atau bagian

Penggunaan laser berdaya tinggi dalam kombinasi dengan pemisahan sinar memungkinkan pemrosesan simultan pada dua stasiun. Kredit foto:GFH GmbH

terjadi deformasi. Perusahaan mengatakan proses ini sangat cocok untuk komponen yang terbuat dari bahan yang sangat keras dan rapuh.

Meskipun laser yang dipompa dioda adalah laser standar di GL.smart, tergantung pada kebutuhan pelanggan, GFH dapat menyediakan berbagai jenis sumber laser yang berbeda dalam panjang gelombang, daya laser, atau lebar pulsa. Dengan menggunakan pulsa laser ultracepat dan ultrashort ini, sebanyak mungkin material dihilangkan dengan cara roughing. Saat menyelesaikan suatu bagian, kualitas akhir dicapai dengan energi laser yang lebih rendah.

Sinar laser dapat diarahkan di tengah bagian atau tangensial, tergantung pada operasi. Misalnya, jika komponen memiliki diameter tetap untuk diputar, sinar laser mengenai material secara tangensial. Namun, jika hanya area tertentu yang dikerjakan di seluruh diameter, seperti lubang, sinar laser mengenai titik tengah material.

Kisaran kedalaman bahan yang dapat diputar/dihapus laser dalam satu lintasan tergantung pada bahan dan proses pembubutan itu sendiri. Dengan penghilangan tangensial, rentang dari finishing hingga roughing adalah 1 mikron hingga 200 mikron, dan dengan sinar laser yang diarahkan ke tengah, rentangnya adalah 0,1 mikron hingga 10 mikron (finishing hingga roughing).

Setelah pemesinan, bagian yang sudah jadi ditangani dan dikumpulkan dengan cara dikeluarkan secara manual dari sistem penjepit oleh operator atau dengan bagian yang jatuh ke dalam wadah di bawah area pemesinan. Untuk menghilangkan material yang terkikis dari alat berat, GL.smart dilengkapi dengan sistem penghisap untuk mengumpulkan aerosol dan debu.

Kemampuan “Cerdas”

Toko mesin yang memasok ke industri medis dan jam tangan terutama akan mendapat manfaat dari kemampuan permesinan mikro GL.smart, menurut GFH. Misalnya, mesin tersebut dapat menghasilkan alat mikro seperti pinset, pisau mikro, dan implan serta poros yang dipasang pada jarum jam, kata perusahaan tersebut.

Dengan kemampuan untuk mengerjakan hampir semua bahan, mesin pembubutan laser melakukan operasi pembubutan, pengeboran, pemotongan, dan pengukiran dengan kecepatan dan presisi tinggi, kata perusahaan tersebut. Mesin ini juga menawarkan mesin kombinasi

Kemampuan GL.smart beragam dan berkisar dari alat mikro medis seperti pinset dan pisau mikro serta pivot yang dipasang di jarum jam.

serta pemrosesan paralel pada dua stasiun kerja sumbu C secara bersamaan, yang menggandakan produktivitas.

Karena gerakan lima sumbu, semua operasi dapat dilakukan dalam satu pengaturan. Oleh karena itu, benda kerja dapat diukir, dipotong, dibor, atau disusun tanpa pengencangan ulang.

Spindle benda kerja utama bantalan udara memiliki penggerak torsi yang dapat digunakan untuk mengindeks/memposisikan bagian dan berputar hingga 3.500 rpm dalam 0,4 detik. Konsentrisitas radial dan aksial dalam nanometer memungkinkan produksi dengan toleransi penggilingan. Alat berat ini juga menyediakan sistem collet tegangan yang dikontrol secara paksa. Jejak kompak GL.smart sebesar 2.212 mm (L) × 1.026 mm (W) × 2.320 mm (H) terkandung dalam rumah kaca hitam yang memberikan perlindungan dari radiasi laser.

Alat berat ini tersedia dengan hingga 16 sumbu simultan, dikendalikan oleh sistem yang dikembangkannya sendiri, GL.control. Setiap stasiun kerja (sumbu Z sama untuk kedua stasiun kerja; sumbu Y terpisah untuk setiap stasiun kerja) dapat dilengkapi dengan poros utama (sumbu X dan A) dan unit putar (X-, B- dan sumbu C). Tiga sumbu yang tersisa ditempatkan di kotak optik untuk manipulasi sinar.

CNC Mengontrol Presisi Laser

Diprogram dan dikendalikan menggunakan perangkat lunak GL.control yang dikembangkan oleh GFH, komputer kontrol numerik (CNC) mesin terdiri dari satu komputer yang bertanggung jawab penuh atas perangkat lunak kontrol numerik dan unit lain yang bertanggung jawab atas perangkat lunak pengoperasian. CNC mengintegrasikan fungsi CAD/CAM serta semua subsistemnya. Fast Programmable Logic Controller (PLC) GL.smart dirancang untuk pemrosesan laser dan menawarkan akses real-time untuk kontrol laser sehingga laser dapat dinyalakan dengan akurasi 40 nanometer pada berbagai gerakan sumbu.

Proses untuk membuat program CAD/CAM pemotongan untuk suatu bagian meliputi:

1. Mengunggah file 3D ke perangkat lunak mesin
2. Memilih semua geometri yang akan dibuat
3. Membuat kode G untuk pemesinan laser
4. Mengedit parameter khusus material
5. Mengunggah ke PLC
6. Memulai pekerjaan pemesinan

Saat menyiapkan mesin pembalik laser untuk jenis suku cadang baru yang akan dikerjakan, itu bisa sederhana atau agak lebih rumit, tergantung pada ukuran bahan baku, menurut Lendner. “Kalau bahan bakunya sama ukurannya, hanya perlu perubahan setting software untuk membuat desain baru,” ujarnya. “Jika itu adalah jenis ukuran bahan baku baru, pengaturan optik dan sistem penjepit juga harus diubah.” Mesin menerima bahan baku dengan diameter hingga 12 mm dan panjang hingga 2 m.

Membuat Mesin Kustom

GFH menawarkan banyak add-on dan aksesori untuk GL.smart yang membantu pengguna membuat mesin kustom untuk aplikasi spesifik mereka. Pilihannya mencakup aksesori untuk otomatisasi, pemantauan, dan jaminan kualitas.

Mesin pemutar laser GL.smart menyediakan penghapusan non-kontak. Ini berarti tidak ada kehilangan akurasi bahkan dengan komponen yang sangat tipis dan halus.

Karena semakin populernya dan seringkali kebutuhan otomatisasi bengkel mesin, tambahan sistem penanganan benda kerja robot enam sumbu dan pengumpan batang untuk GL.smart tersedia. Menerapkan opsi ini juga memberikan peluang untuk pemesinan mati lampu.

Pilihan lain untuk mesin pembubutan laser termasuk unit putar putar sebagai counterspindle dan desain putaran pendek atau panjang, atau keduanya. Pengaturan collet dan pemandu bagian menentukan apakah alat berat memiliki desain belokan pendek atau panjang.

GFH menawarkan peralatan berikut sebagai opsi untuk GL.smart yang mudah diprogram melalui GL.control.

Sinar laser getaran rendah: GL.beam mencakup jalur pancaran lengkap dari laser ke optik proses di dalam mesin. Laser dipasang dan disejajarkan pada dasar granit sesuai dengan spesifikasi pabrikan untuk pengoperasian dengan getaran rendah.

Sistem penjepitan presisi: Untuk penjepitan komponen berulang, alat berat dapat dilengkapi dengan GL.clamp, sistem penjepitan presisi dari Erowa. Berdasarkan permintaan, sistem penjepit dari produsen lain atau perangkat penjepit vakum juga tersedia.

Mode pemantauan dan penyesuaian sinar: Sistem laser dapat diperluas dengan mode operasi GL.om3 dan GL.om4. Mode operasi 3 digunakan untuk pemantauan proses, dan mode operasi 4 untuk penyesuaian pancaran.

Sistem pemindai: Untuk produksi suku cadang atau pengukiran dalam yang presisi, mesin dapat dilengkapi dengan sistem pemindai yang disebut GL.scan. Ini memposisikan sinar laser pada benda kerja melalui dua cermin galvo.

Sistem pengukuran optik: Sistem pengukuran optik, GL.vision, memfasilitasi pemosisian komponen di bawah laser dan juga menawarkan kemungkinan pengukuran optik dengan resolusi mikroskop.

Modul optik tetap: Modul GL.optifix menyediakan optik tetap untuk pengeboran laser, pemotongan presisi, dan ablasi. Tidak ada komponen yang bergerak di optik, sehingga mengurangi kesalahan pemosisian ke presisi sistem sumbu.

Modul jarak: Modul GL.distance tersedia untuk persyaratan presisi tertinggi untuk pengeboran mikro dan pemotongan presisi. Penyimpangan dan toleransi permukaan komponen dapat direkam dan dikoreksi sebelum pemesinan.

GFH GmbH | gfh-gmbh.de/en/