Lazerlenmiş kesme açılarının tanıtılması, alet geliştirmede tamamen yeni bir yapısal ve üretimsel yaklaşımın ortaya çıkmasını sağlıyor. Geleneksel, çıkarıcı işleme yöntemleri olan taşlama süreçlerinin yerine, lazerleme negatif bir tasarım gerektiriyor; burada alet geometrileri, lazerle malzeme kaldırma amacıyla özel olarak tasarlanıyor. Bu, artan bir tasarım çabasına yol açmakta, özel CAD süreçleri gerektirmekte ve veri yapılandırması için yeni gereksinimler ortaya çıkarmaktadır.
"Laserlemenin sert metal aletlerdeki entegrasyonu, tasarım ve üretimde temel bir değişimi işaret ediyor," diyor SIMTEK'in mühendislik müdürü Alexander Seifermann. "Önceden çoğunlukla taşlama yaparken, bugün sıklıkla lazer kullanılıyor - bu da geometri, tasarım ve uygulama üzerinde önemli etkiler yaratıyor. Klasik, geniş alanlı malzeme çıkarımından, negatifte karmaşık geometrilerin noktasal ve üç boyutlu tasarımına geçiş."
Ayrıca, teknolojik ilerleme işletmelere avantajlar sunmaktadır: "Avantajlar açıkça ortada: Yüksek hassasiyetle, döner kesim geometrileri üretebiliyoruz - optimize edilmiş talaş kontrolü ve genellikle genişletilmiş işlevsellik ile," diye ekliyor SIMTEK Genel Müdürü Norbert Seifermann. Üstesinden gelinmesi gereken başlangıç engellerine rağmen, bireysel aletlerin çoğu uygulama durumu için ek çabanın karşılığını verdiği belirtiliyor. "Talaş sonuçları o kadar ikna edici ki, artık lazerle işlenmiş geometrileri kademeli olarak standart alet katalogumuza dahil ediyoruz."
Yapısal Dönüşüm: Malzeme Kaldırmadan Negatif Yapılandırmaya
Klasik alet tasarımı, klasik, geniş alanlı malzeme çıkarımı ilkesine dayanıyordu. Tasarım, üretimde bir bloktan taşlama ile tanımlı kesme açıları ve serbest yüzeylerin oluşturulabileceği şekilde yapılmıştı. Oysa lazerle kesim, tamamen farklı bir düşünce gerektiriyor - artık, daha sonra çıkarılacak olan şekil modelleniyor.
Bu "negatif yapı" CAD'de belirgin bir şekilde daha fazla çaba gerektirir ve her alet için birkaç ek veri seti oluşturur. Tasarımcı, hangi alanların kaldırılacağını kesin olarak belirlemek zorundadır - bu, enjeksiyon kalıplama alanında alet yapımına benzer bir prensiptir, ancak uygulamada çok daha karmaşıktır. "Lazerle çalışırken gerçekten bir negatif ile çalışıldığı için, tasarlanan model yalnızca iç kontrol için hizmet eder," diye açıklıyor tasarım müdürü Alexander Seifermann.
"Üretim, negatif modele doğrudan erişir, sanal olarak kesme alanına yerleştirir ve ardından önceden tasarımsal olarak tanımlanan malzemeyi tam olarak çıkarır."
Lazerler yeni talaş alanları açar - ancak daha yüksek gereksinimler getirir.
Lazerle şekillendirme, son derece karmaşık yapılar oluşturmayı mümkün kılar: Tasarruflar, çıkıntılar, tümü üç boyutlu olarak planlanır ve hassas bir şekilde uygulanır. Bu, talaş kontrolü ve alet optimizasyonunda yeni olanaklar yaratır. Ancak, tasarım üzerindeki talepler de artmaktadır: Sağlam bir bilgi birikimi ve müşteri ile çok daha yakın bir uyum süreci gerekmektedir. Ayrıca, SIMTEK'in kullandığı piyasa standartlarına uygun CAD programları bu süreç için sınırlı bir şekilde tasarlanmıştır - temiz geçişler ve hatasız geometriler sağlamak için özel çalışma yöntemlerine ihtiyaç vardır. Alexander Seifermann ve ekibi sorunun farkındadır: "Şekillendirme sürecinde deneyim değerleri ve standart formlar ile çözebildiğimiz şey, lazerle kesim sırasında yapısal bir zorluk haline geliyor."
CAD, üretim ve müşteri iletişimi üzerindeki gereksinimler önemli ölçüde artıyor - ve yılda 3.500'den fazla farklı müşteri özel yeni geliştirme ile bu küçük bir iş değil. Aynı zamanda, lazerlenmiş geometrilerle tamamen yeni olanaklar açıyoruz: daha iyi talaş kontrolü, daha uzun ömür, daha stabil süreçler ve bir tek alet içinde birden fazla işleme adımının entegrasyonu.
Deneyimden gelen yetkinlik
SIMTEK'te parça geometrilerinin lazerle işlenmesine giriş, deneme, yanılma ve deneyimle zorlu bir öğrenme süreciydi - yıllar içinde derin bir uzmanlık gelişti. Bugün hem özel hem de standart aletler lazerle işlenmiş geometrilerle donatılabiliyor. Bu aletler, özellikle küçük parça işleme, bakır, alüminyum veya diğer kurşunsuz malzemelerde talaş yönetimi ve yüzey kalitesi açısından büyük avantajlar sunmaktadır.
Buna rağmen, lazer geometrilerinin uygulanmasında genellikle bir açıklama ihtiyacı vardır. Bu noktada SIMTEK'in uzmanları, müşterilerine danışmanlık yaparak lazerle işlenmiş bir geometrinin getirdiği avantajları gösterir. Bu durumlarda, planlanan geometri öncelikle görselleştirilir ve açıklanır, böylece yapısal niyetin şeffaf hale gelmesi sağlanır. Bu uyum süreci genellikle sorulara yol açar ve onay sürecini biraz uzatabilir, ancak çoğu durumda daha iyi bir anlayış ve nihayetinde daha iyi sonuçlar elde edilmesini sağlar.
Lazer her zaman aynı şeyi ifade etmez.
Konuşmalarda, alet geometrilerinin lazerle işlenmesinin yıllardır yerleşik olduğu zaman zaman belirtilmektedir. Ancak burada ayrım yapmak önemlidir: Bu teknoloji, PKD aletleri (polikristal elmas) alanında kendini kanıtlamışken, sert metalin lazerle işlenmesi - özellikle mikro üretim için aletler bağlamında - çok daha büyük bir zorluk teşkil etmektedir.
Teknolojik nedenlerden dolayı, malzemeler lazerle işleme sırasında farklı davranışlar sergiler: PKD parçacıkları yaklaşık 700°C'den itibaren grafit haline dönüşmeye başlar. Oksijen altında, oksidatif bozulma ve ayrışma yaklaşık 600°C'den itibaren başlar, vakum altında ise ayrışma 1300°C'den itibaren gecikir. Grafit ayrışır, giderek daha kararsız hale gelir ve nispeten kolayca çıkarılabilir. "Bu süreç özellikle kesici takımlarda çok önemli olan tane sınırlarında başlar - burada genellikle kesme kenarı veya tanımlı talaş yönlendirme aşamaları bulunur," diye belirtiyor Alexander Seifermann. Buna karşılık, sert metalde tungstenin erime noktası yaklaşık 3400°C'dir, buharlaşma noktası ise 5000°C'nin üzerindedir. Ancak bu sıcaklıklarda, kobalt ve karbon gibi diğer bağlayıcı bileşenler buharlaşmaya başlar - bu da işleme sürecini oldukça zorlaştırır.
SIMTEK, lazerlenmiş geometrileri ilk kez AMB 2024'te kamuoyuna tanıttıktan sonra, artık diğerleri de bu trende katıldı. Norbert Seifermann, "Başka alet üreticilerinin de bunun işe yaradığını gördükten sonra lazer konusuna daha yoğun bir şekilde çalışacaklarını biliyorduk" diyor. Başlangıçta daha basit yapılar ve ana kesimden uzakta olan geometriler varken, şimdi geometriler daha karmaşık hale geldi.
Ayrıca, sinterlenmiş veya enjeksiyonla şekillendirilmiş ISO formları da eklenmektedir. "Lazerle, artık sinterlenemeyen veya enjeksiyonla şekillendirilemeyen mikro geometrileri lazerle kesiyoruz - hedefli ve yüksek hassasiyetle, kesme kenarına kadar." Sonuç, son derece keskin kesme kenarlarıdır. "Görsel olarak bazen bir koruma fazı gibi görünen şey, aslında tam olarak tanımlanmış, çevresel bir açıdır; bu açı hassas bir şekilde yerleştirilmiş ve işlevsel olarak tam olarak ayarlanmıştır," diye belirtiyor tasarım müdürü Alexander Seifermann.
Spankontrolü diyalog gerektirir - neden iletişimin önemli olduğu.
Lazerlenmiş geometriler, talaşlı imalat alanında tamamen yeni olanaklar sunar - hedefe yönelik talaş kırılmasından yönlendirmeye ve tanımlı sarım işlemine kadar. Bu potansiyellerin tam olarak kullanılabilmesi için, kullanıcı ile üretici arasında yakın bir iletişim şarttır. "Ne kadar çok bilgiye sahip olursak, geometrimizi o kadar hassas bir şekilde tasarlayabiliriz," diyor Norbert Seifermann. Bu, C10 derin çekme çeliği, kurşunsuz alüminyum veya bakır gibi zorlu malzemeler için özellikle geçerlidir. Burada, uyumlu parametreler ve lazerlenmiş geometriler ile süreç güvenilir talaş kırılmaları gerçekleştirilebilir - fiziksel sınırların tam bir talaş kırılmasına engel olduğu yerlerde bile.
Optimal sonuçlar için pratik bilgiler
Bir aletin tam potansiyelini ortaya çıkarabilmesi için, malzeme, kesim değerleri ve kullanım koşulları hakkında kesin bilgiler gereklidir. Pratikte, ilerleme veya malzeme kalitesindeki küçük sapmaların talaş davranışı üzerinde büyük bir etkisi olabileceği gösterilmiştir. "Bu parametreleri erken bilirse, geometrimizi buna göre en iyi şekilde ayarlayabiliriz," diyor Alexander Seifermann. Genellikle yalnızca küçük miktarlarda veya tek seferlik uygulamalarda kullanılan özel aletlerde, yapıcı geri bildirim özellikle değerlidir. Böylece başarılı geometriler hedefli bir şekilde geliştirilebilir. "Müşterilerimizle yakın bir işbirliği, tamamen dijital simülasyon olmadan pratik çözümler geliştirmemizi sağlıyor - bireysel, güvenilir ve uygulamaya yönelik."
Özel durumdan standart alete
Özel üretim ile karşılaştırıldığında, SIMTEK'in standart alanında iç test serileri gerçekleştirilebilir. Bugün kullanılan birçok standart geometri, daha önce başarılı bir şekilde uygulanmış özel çözümlere dayanmaktadır. "Özel geliştirmeden elde edilen bilgileri, örneğin tam yarı çaplı geometriler hakkında, standart aletlere aktardık ve burada büyük bir başarı ile kurduk," diyor tasarım müdürü uygulama sürecini.
Tam yarı çaplı kesicilerde lazerle üretilen geometri özellikle etkilidir: Bu, kesim alanı boyunca homojen bir talaş akışı sağlar - klasik taşlama yönteminde, ilerleme ve giriş derinliğine bağlı olarak talaş açısı istenmeyen şekilde değişir.
Hedefli geometri ayarlaması ile daha fazla verimlilik. Somut bir uygulama örneği, lazerlenmiş geometrilerin avantajını özellikle açık bir şekilde gösteriyor: Eskiden radial girintiler ve ayrılmalar yapmak için iki alet ve ek bir tutucuya ihtiyaç varken, bugün pratikte bir tek lazerlenmiş alet yeterli olmaktadır. Bu, sadece alet değişimlerini ve enerjiyi tasarruf etmekle kalmaz, aynı zamanda makine ve alet üzerindeki aşınmayı da önemli ölçüde azaltır.
Bir başka pratik örnek, birden fazla çap ve eksenel boşaltma deliği olan bir yağ boşaltma vidasının işlenmesi ile ilgilidir. Taşlama yönteminde, bu tür görevler için genellikle sınırlı geometriye sahip iki ayrı alet kullanılması gerekirken, lazer ile kesim ve talaş açısı öyle bir şekilde entegre edilebilir ki, tüm iş adımları yalnızca bir alet ile gerçekleştirilebilir - talaş akışında herhangi bir taviz vermeden.
Norbert Seifermann buna şöyle yanıt veriyor: "Taşlama ile ana talaş yönünde bir talaş yönlendirme aşaması eklemiş olacaktık - ama böyle bir durumda ana talaş yönü nedir? Muhtemelen 0° talaş açısını seçerdik, bu da son derece suboptimal olurdu. Ancak lazerle, geometri sürece tam olarak uyumlu bir şekilde ayarlanabilir."
Yapısal değişim ile etkiler
Tasarım başlangıçta her yeni aleti bireysel olarak değerlendirirken, bu artık kanıtlanmış bir tasarım ilkesine dönüşmüştür. İlk adım: beklenen ilerlemelere göre ayarlanmış, çevresel, kesim dostu bir geometri. "Bu, makine davranışı üzerinde doğrudan bir etki yapar: Aletler daha sessiz çalışır, kesim kuvvetleri azalır, titreme azalır - ve aynı zamanda daha yüksek kesim değerleri gerçekleştirilebilir," diyor Norbert Seifermann.
Somut bir durum bu etkiyi gösteriyor: İyi talaşlanabilir bir malzeme için lazerlenmiş bir alete geçiş yapıldığında, yüzey kalitesi yalnızca önemli ölçüde iyileşmekle kalmadı, aynı zamanda bir tam yeniden işleme adımı da tasarruf edildi.
Pariser kesimi lazer ile değiştirildi
Talaş kontrolü genellikle ana hedef olsa da, daha yüksek kesim değerleri, daha kısa işleme süreleri ve daha iyi yüzey kaliteleri de lazerlenmiş geometrilerin kullanımını desteklemektedir. Anlaşılır bir örnek, "Pariser kesimi" olarak bilinen - giriş ve uzunlamasına torna işlemleri için karmaşık, taşlanmış hibrit geometridir. Ancak bu geometri kontrolsüz akış talaşları üretiyor ve alet üreticisi için üretimi daha zahmetli hale getiriyordu. Lazerli bir çözüme geçiş ile SIMTEK bu sorunu tamamen çözebildi. Önceki taşlama versiyonu artık katalogdan çıkarıldı ve lazerli versiyon ile değiştirildi.
Sistematik standart geometriler - ve sınırlarla
Tüm ilerlemelere rağmen, standart alanı, örneğin kaba işleme ve ince işleme gibi evrensel geometrilerle sınırlıdır. Bunlar, çok sayıda malzeme için çalışmalıdır. Bu kaçınılmaz olarak hedef çatışmalarına yol açar: Bir müşteride mükemmel çalışan bir şey, başka birinde uygun olmayabilir. Tüm uygulama durumlarının standartta tamamen kapsanması gerçekçi değildir - burada özel alet daha iyi bir seçimdir.
Gözle ölçüm ile lazerleme - ekonomik verimlilik belirleyici
Teknolojik olanaklara rağmen, lazerleme her durumda ekonomik olarak mantıklı değildir. Özellikle küçük seriler veya basit işlemler için lazerlenmiş bir geometri, gerçek ihtiyacı aşabilir. Karar her zaman bireysel olarak, malzeme, işleme görevi, döngü ve hazırlık süreleri ile beklenen parça sayısına bağlı olarak verilmelidir. Ayrıca, lazerlenmiş bir versiyon ikna edici olsa da, taşlanmış bir versiyonun müşteri döngü zamanları ile daha iyi entegre edilebileceği durumlar da vardır. Bu nedenle kural şudur: Teknik olarak mümkün olan her şeyi lazerle yapmayın - yalnızca ekonomik ve süreç güvenliğine değer katan şeyleri lazerleyin.
Sonuç: Özel durumdan seri üretime uygun çözüme
Lazerleme, aletleri belirli müşteri taleplerine tam olarak uyacak şekilde kesim yapmayı mümkün kılar - örneğin, giriş ve kopyalama süreçleri için çevresel geometriler aracılığıyla. Bu, alet değişimlerini azaltır, işleme süresinden tasarruf sağlar ve süreç güvenliğini artırır. Daha önce zor kontrol edilebilen sorunlar, örneğin diş açma boşluklarında karmaşık talaşlar veya negatif talaş açılarıyla oluşan birikmeler, lazerle işlenmiş geometrilerle başarıyla çözülebilir. SIMTEK'te deneysel bir yaklaşım olarak başlayan bu durum, bugün net tanımlanmış süreçlerle yerleşik bir teknoloji haline gelmiştir. Lazerle işlenmiş alet geometrileri, güvenilir talaş kontrolü, yüksek ömür süreleri sağlar ve alet geliştirmede yeni olanaklar sunar. Yaklaşık %80-90 uygulama için 3D lazerle işlenmiş aletler, geleneksel taşlamaya karşı gerçekçi - ve çoğu zaman üstün - bir alternatif sunar - hem teknik hem de ekonomik açıdan.
Yazar: Ralf M. Haassengier
İletişim:
