車削之“痛”

車削這種工藝自中世紀(jì)開始發(fā)展，幾個世紀(jì)以來經(jīng)過多次調(diào)整，是最古老的制造工藝之一。車削過程中，工件帶動刀輪沿著材料輪廓移動并進(jìn)行切割。這種施加在工件上的力被稱為“切削力”。然而，在精密的微加工領(lǐng)域，簡單粗暴的“切削力”并無優(yōu)勢——這就造成了微加工機(jī)械工具面臨的持續(xù)已久的痛點(diǎn)。精雕刀輪越精密，磨損越快，這意味著需要持續(xù)更換工具。并且，即使是最小的精雕刀輪也有工藝極限，面對極小型零件的加工只能“望而卻步”。

在處理精密零件時，機(jī)械車削并不常用

破局之策

面對種種局限，GFH公司的 Lendner 團(tuán)隊在20年前就開始思考如何用超短脈沖激光器（USP）取代機(jī)械工具。超短脈沖激光是一種通用工具，整個激光加工過程沒有物理接觸，足夠短的脈沖可以實(shí)現(xiàn)“冷加工”工藝。即使在微米級別的精度，它也能精確地清除需要清除的材料。

現(xiàn)在，他們已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了用超短脈沖激光蒸發(fā)工件材料，并將這種新車削技術(shù)整合入一個專門設(shè)計的生產(chǎn)設(shè)備中——GL.Smart。

GL.Smart集四種超短脈沖激光微加工工藝于一體：切割、鉆孔、結(jié)構(gòu)化、精密車削，擁有多達(dá)16個同步軸，是一套完整的激光微加工系統(tǒng)。非接觸式切削使工件在整個加工過程中保持不受力和不變形，即使加工非常脆弱的部件也不會損失精度。

解決方案

1.雙主軸共同作業(yè)

GFH 的 GL.Smart 系統(tǒng)結(jié)合了 CAD/CAM 功能。除了精密車削，該機(jī)器還能進(jìn)行鉆孔、切割和結(jié)構(gòu)化作業(yè)。這使 GL. Smart 成為旋轉(zhuǎn)對稱精密部件加工的全能選擇。除了精度，Lendner 團(tuán)隊同樣重視加工速度。GL.Smart 高精度的空氣軸承旋轉(zhuǎn)軸使工件可以每分鐘旋轉(zhuǎn) 3500 次。這樣的速率材料磨損速度能夠緩解，從而節(jié)約成本。

鉆孔光學(xué)裝置還有更多的功能。激光束能從各種角度接觸工件表面并環(huán)繞工件工作，在微加工層面的切割和鉆孔會更加有效。目前，GL.Smart 能精準(zhǔn)地確定切口和鉆孔的壁面角度，甚至可以產(chǎn)生向下擴(kuò)張的孔洞。

激光旋轉(zhuǎn)原理：（左側(cè)）支撐工件的空氣軸承旋轉(zhuǎn)軸；鉆孔光學(xué)裝置從上方進(jìn)行作業(yè)。工件以每分鐘 3500 次的速度旋轉(zhuǎn)，其中聚焦頻率是每分鐘 30,000 次

2.雙工位持續(xù)生產(chǎn)

GL.Smart 通過使用高功率激光器與光束分流相結(jié)合，可以在兩個工位上同時進(jìn)行加工，實(shí)現(xiàn)雙倍產(chǎn)出。“該機(jī)器還可以配備一個棒材送料機(jī)作為裝載單元。” Lendner 解釋道，“與通過機(jī)器人進(jìn)行的綜合部件處理相結(jié)合，我們提供了一個完全自動化的解決方案，可以不受限制地全天候生產(chǎn)部件。并且，SPC 和 N.O.K. 部件是分開的，可以通過機(jī)器人取件而不中斷生產(chǎn)。”

GL.Smart 可實(shí)現(xiàn)雙重加工

系統(tǒng)雙重處理示意圖

作為 GL 系列的最新機(jī)器，GL.Smart 的尺寸（2,212x2,320x1,026 毫米，長x高x寬）在最小的空間里也能提供生產(chǎn)力。據(jù)開發(fā)商稱，由于有幾十年的工藝經(jīng)驗(yàn)，許多設(shè)備部件可以縮小尺寸而不損失性能

3.基于工藝經(jīng)驗(yàn)的控制軟件

系統(tǒng)可以使用 GL.control software 進(jìn)行控制。該軟件由 GFH 開發(fā)且不斷改進(jìn)和發(fā)展。操作概念直觀簡單，CAD-CAM 功能集成以及所有子系統(tǒng)的完全集成，如激光器、掃描儀或鉆孔光學(xué)系統(tǒng)，使用戶更容易操作機(jī)器，真正實(shí)現(xiàn)了“只用一個軟件控制一切”。GL.Smart 的 PLC 是市場上最快的數(shù)控系統(tǒng)，專門為激光加工而設(shè)計。這種控制實(shí)現(xiàn)了實(shí)時激光控制，可以在軸的全動態(tài)下以 40 納米的精度開啟激光。

結(jié)語

通快的入局終止了車削工藝無法應(yīng)用于微加工領(lǐng)域的時代。在激光的幫助下，4 種加工工藝能夠集于一體：鉆孔、結(jié)構(gòu)化、切割、精密車削，不僅完美滿足了客戶對精加工的需求，更促進(jìn)了精密車削工藝在微加工領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。

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