El láser como herramienta de torneado y rectificado: tecnología de mecanizado a un nuevo nivel

El torneado es uno de los procesos de fabricación más importantes y antiguos para la fabricación de componentes en casi todos los sectores industriales. Sin embargo, la tecnología de mecanizado lleva a los productores al límite de lo técnicamente factible, especialmente en el caso de componentes pequeños en lo que respecta al desgaste de la herramienta, la vida útil, las fuerzas de mecanizado y la zona afectada por el calor. Los expertos en láser de GFH GmbH están llevando este método de producción a un nuevo nivel: la herramienta de torneado está siendo reemplazada por un láser sin contacto que vaporiza el material con pulsos de láser ultracortos.

Las desventajas tecnológicas relacionadas al proceso de ablación láser con pulsos ultracortos, en las que se tiene un proceso con volumen de extracción por unidad de tiempo muy pequeño en comparación con el proceso de mecanizado se eliminan mediante el concepto de doble husillo en una máquina especialmente diseñada para la tarea. La GL.smart está equipada con esta tecnología, junto con soluciones CAD / CAM integradas, representando un hito en la historia del torneado.

"Los componentes rotacionalmente simétricos son cada vez más pequeños y más exigentes en el curso de la miniaturización", informa Florian Lendner, director general de GFH GmbH. “Aquí es donde las tecnologías de fabricación convencionales llegan a sus límites, porque las fuerzas de corte que actúan sobre el componente y los pequeños tamaños de herramienta dificultan el mecanizado e incluso lo hacen imposible para geometrías especialmente sensibles. Esto es especialmente cierto cuando se requieren materiales que se consideran difíciles de mecanizar”.

Le puede interesar: IMPRESORAS 3D PARA MEJORAR PIEZAS DE VEHÍCULO ELÉCTRICO

Por esta razón, esta empresa demostró la posibilidad de tornear y rectificar con láser en sus sistemas de micromecanizado láser universal hace varios años y entregó las primeras soluciones productivas. Sin embargo, todo el potencial de la nueva tecnología de fabricación solo pudo explotarse parcialmente, ya que las máquinas no habían sido diseñadas para estas aplicaciones específicas. Había restricciones, por ejemplo, en la velocidad de rotación de los componentes, el uso eficiente de la radiación láser y en general en todo el flujo de trabajo. Estas restricciones finalmente se eliminaron: "Después de varios años de trabajo de desarrollo intensivo junto con clientes y con el apoyo de fondos de investigación europeos como parte del marco de trabajo Horizonte 2020, podemos presentar con orgullo nuestra nueva solución de torneado y rectificado", dijo Lendner. Está disponible como máquina de doble husillo en un diseño de torneado corto y/o largo, opcionalmente con una unidad giratoria y con capacidad de inclinarse como contrahusillo. Esto significa que no hay límites para la complejidad de los componentes. Incluso es posible realizar operaciones de mecanizado de acabado superficial.

Talento completo para componentes de precisión rotacionalmente simétricos

Además del torneado y rectificado, la máquina también es capaz de realizar operaciones de taladrado, corte y grabado, sin ningún trabajo de modificación. Esto hace que el GL.smart sea un talento completo para componentes de precisión rotacionalmente simétricos. Un factor clave para garantizar esto es la alta velocidad con absoluta precisión que se puede procesar. Para este propósito, el husillo principal con cojinetes de aire se acelera de manera controlada por posición en 0.4 segundos hasta 3500 rpm usando un motor de torque. La concentricidad radial y axial en el rango nanométrico permiten la producción con tolerancias de rectificado. Un sistema de pinza de agarre de la pieza controlado por fuerza con corrección de oscilación y alimentación automática de barra es la que sostiene los componentes que se van a trabajar.

Además de su diseño compacto, el sistema desarrollado presenta una innovadora carcasa de vidrio negro. Además de la protección total contra la radiación láser, esto también garantiza un blindaje seguro contra los rayos X. Al usar láseres de alta potencia en combinación con un sistema de división del haz de luz, es posible el procesamiento simultáneo en dos estaciones, lo que significa una salida doble simultánea. 

"Si se requiere, la máquina se puede equipar con un cargador de barras y un robot para fabricar 24/7 sin restricciones", explica Lendner.

Áreas de aplicación desde la tecnología médica a la industria relojera

Las áreas de aplicación de la máquina GL.smart son diversas y van desde la tecnología médica para la producción de micro herramientas como pinzas, micro cuchillas o implantes hasta la industria relojera para la producción de los denominados pivotes integrados en el mecanismo del reloj. Las ventajas del procesamiento con láser son, por un lado, los atractivos tiempos de producción, que se pueden lograr gracias al proceso de desbaste y acabado con un láser de pulso ultracorto. En un primer paso, se elimina la mayor cantidad de material posible mediante un desbaste con un elevado aporte de energía. Para el mecanizado fino, el proceso de acabado utiliza menos energía para lograr la calidad final. Por otro lado, casi cualquier material se puede utilizar para el mecanizado sin contacto y sin desgaste de incluso los componentes más pequeños.

Lea también: LA IMPRESIÓN EN 3D ES EL FUTURO DE LAS HERRAMIENTAS PARA LA MOVILIDAD ELÉCTRICA

"El torneado láser permite un nivel de precisión inusualmente alto, particularmente en la fabricación y procesamiento de piezas de precisión, de modo que se pueden ahorrar otros procesos más complejos, como el pulido convencional o el pulido con rodillo", explica Lendner. “Gracias a la remoción de material sin contacto, la pieza de trabajo permanece libre de fuerzas y de ​​deformación durante todo el tiempo de mecanizado. De esta forma, incluso con componentes muy delgados y de filigrana, no hay pérdida de precisión”. De esta forma, las piezas con una gran longitud de sujeción también se pueden procesar fácilmente.

---

CONOZCA LOS PROVEEDORES DESTACADOS DE CENTROS DE MECANIZADO, FRESADORAS Y MANDRINADORAS, AQUÍ.

---