Drehende Bearbeitung
Drehende Bearbeitung
Laserdrehen und Zylinderbearbeitung mit µm-Präzision
Rotationssymmetrische Bauteile exakt bearbeitet
Mit dem Ultrakurzpuls-Laser können auch rotationssymmetrische Bauteile präzise bearbeitet werden. Herzstück ist dabei eine Drehachse mit hochgenauem Rundlauf. Beim Laserdrehen werden kleinste Durchmesser bis 50 µm erreicht. Bei der Bearbeitung von Zylindern werden durch einen Strukturierungsprozess bei drehendem Bauteil vorgegebene Strukturen mit einer Genauigkeit von wenigen µm aufgebracht.
Die Vorteile der drehenden Bearbeitung mit dem UKP-Laser sind:
Berührungslose Bearbeitung
- das Werkstück erfährt keine Kräfte und somit auch keine Verformung. So können auch kleinste Durchmesser realisiert werden.
Minimaler Wärmeeintrag dank Pulse-on-demand, wodurch die Anzahl an Laserpulsen an den aktuellen Durchmesser des Werkstücks angepasst wird.
Hohe Bearbeitungsqualität mit Rauigkeiten bis <1 µm.
Minimaler Wärmeeintrag dank Pulse-on-demand, wodurch die Anzahl an Laserpulsen an den aktuellen Durchmesser des Werkstücks angepasst wird.
Hohe Bearbeitungsqualität mit Rauigkeiten bis <1 µm.
Automatisierter Prozess
für höchste Maßhaltigkeit.
Bearbeitbare Materialien
Mit dem UKP-Laser können verschiedenste Materialien drehend bearbeitet werden wie Eisen-
und Nichteisenmetalle
(Stahl, Aluminium, Messing, Kupfer, Edelmetalle, …), Keramiken, Gläser
oder Verbundwerkstoffe
wie zum Beispiel Carbonfaser verstärkte Kunststoffe (CFK). Im linken Bild ist ein lasergedrehtes Saphirteil zu sehen. Die bearbeitete Oberfläche weist eine geringere Rauigkeit als die ursprüngliche Oberfläche auf.
Aktuell können Rohlinge mit einem maximalen Durchmesser von 10 mm
bearbeitet werden.
Die Technologie der drehenden Bearbeitung
Bei der drehenden Bearbeitung wird das Werkstück auf eine Drehsachse mit hochgenauem Rundlauf eingespannt. Es gibt im Wesentlichen zwei Arten der drehenden Bearbeitung: das Laserdrehen
und die Zylinderbearbeitung.
Bei beiden Bearbeitungsmethoden wird das Werkstück mit einer konstanten Umdrehungsgeschwindigkeit gedreht. Der Unterschied findet sich in der Positionierung des Laserstrahls relativ zum Werkstück. Bei der Zylinderbearbeitung wird der Laserstrahl auf die Oberseite des Zylinders fokussiert und durch Laserabtrag die gewünschte Geometrie erzeugt. Beim Laserdrehen wird der Laserstrahl seitlich (tangential) zum Werkstück positioniert. Durch Verringerung oder Vergrößerung des Abstands des Laserstrahls zur Drehachse können unterschiedliche Durchmesser realisiert werden. Dieses Verfahrensprinzip gleicht klassischen Drehprozessen, daher der Begriff Laserdrehen als Bezeichnung für dieses Bearbeitungsverfahren.
Gestaltungsfreiheit und Präzision
Die Verwendung des Ultrakurzpuls-Lasers für die drehende Bearbeitung eröffnet eine Vielzahl an Möglichkeiten für die Herstellung von rotationssymmetrischen Bauteilen. Dabei ergeben sich eine Vielzahl von Vorteilen:
Der Ultrakurzpuls-Laser ist ein kraftfrei
arbeitendes Werkzeug. Dadurch kommt es bei der Bearbeitung zu keinen Verformungen und es können auch Teile mit einer großen Ausspannlänge bearbeitet werden. Aufgrund der fehlenden Kräfte bei der Bearbeitung sind Durchmesser bis kleiner 50 µm
realisierbar.
Die gute Automatisierbarkeit
ist ein weiteres Merkmal der Ultrakurzpuls-Laser. Somit können die zu erzeugenden Strukturen und Durchmesser über ein CAD-File vorgegeben werden und werden von der Maschine direkt übernommen. So ist eine höhere Präzision als beispielsweise bei manuellen Schleifprozessen möglich. Desweiteren bietet sich so eine große Freiheit in der Gestaltung des Drehteils bzw. der Struktur.
Der Ultrakurzpuls-Laser an sich ist ein hochpräzises Werkzeug. Diese lässt sich auch auf rotationssymmetrische Bauteile übertragen. So können Strukturen mit einer Genauigkeit von <5 µm
auf Zylindern erzeugt werden.
Des Weiteren ist der Wärmeeintrag minimal
bei der Bearbeitung mit Ultrakurzpuls-lasern. Somit wird es möglich, rotationssysmmetrische Bauteile ohne eine Beeinträchtigung des Gefüges oder thermische Spannungen durch einen Wärmeeintrag herzustellen. Bei Abnahme des Durchmessers beim Laserdrehen kann ein zu hoher Wärmeeintrag durch eine Anpassung der Repetitionsrate des Lasers erreicht werden (Pulse-on-demand). Somit ist eine gleichbleibend hohe Bearbeitungsqualität gewährleistet.
Beispiele drehende Bearbeitung (Detailansicht)
© LightPulse
LASER PRECISION 2023