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激光微加工和微铣削中心:让零件达到亚微米的公差

http://www.b2b.hc360.com 中国金属加工网 信息来源:Author发布时间:2021年02月22日浏览:1693

Sunlight-Tech Inc.已使用GF机械加工解决方案的Microlution激光微加工和微铣削中心,并且生产了公差小于1微米的零件。

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Sunlight-Tech Inc.专长于使用激光加工和微铣削生产零件,其零件的公差在亚微米级别。

对于许多车间,零件公差为0.0003至0.0005英寸。在 伊利诺伊州莫科纳(Mokena)的Sunlight-Tech Inc.,例行工作的公差可能小于1微米(0.00003937英寸),而传统的CNC加工甚至是放电加工(EDM)很难满足这些要求。此外,商店的许多零件几乎都是微观的,或者需要微小,复杂的特征。据Sunlight Tech的总裁Grzegorz(Greg)Nowobilski所说,该车间只能使用激光微加工和微铣削技术来完成这项工作,而这些设备的移动精度恰好等于该车间需要保持的亚微米零件公差。

满足微观要求

这家拥有22名员工的企业于2010年开业,最初是一名工程顾问,专注于机械和自动化设计。2018年,Sunlight的业务范围从咨询业务扩展到了微激光和微铣削加工领域。因此,它现在为汽车、食品、消费品、航空、国防、电子、通讯和医疗行业的众多客户提供服务。

凭借其激光微加工功能,Sunlight可以满足客户的工作要求,例如产生3,200个孔(直径与直径之比为254微米,直径与直径的比率为11:1),或者产生顶部为正方形,底部为圆形,正向的特征。或负锥度,以及其他类型的孔洞和盲孔特征。它也将激光技术用于不得污染或与异物接触的那些零件,该车间表示这是常规铣削操作(涉及切削工具)中的常见风险。因为大多数零件都非常小且易碎,所以Sunlight使用激光对其进行微加工,以避免产生任何有害的切削力。

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Sunlight的Microlution ML-5机器具有完整的五轴激光移动功能,可以“弯曲”光束以产生传统钻孔无法实现的复杂形状。

当前,Sunlight拥有GF机械加工解决方案的两个超快激光微加工系统 :一台Microlution ML-5五轴机床和一台具有较大工作范围的Microlution ML-5三轴机床。

Microlution ML-5s能够提供±1μm的位置精度和±0.5μm的可重复性。ML-5的全五轴激光移动能力能够“弯曲”光束,以生成传统钻孔无法实现的高度复杂的形状,例如使用精确定位和加工的喷孔的GDI燃油喷嘴在发动机气缸内达到所需的流速和喷射方式。这些零件的客户通常需要约4度的负锥形孔,Ra小于0.3μm,直径可重复性约为±1μm和定位公差仅为几微米。

精密研磨的天然花岗岩底座和花岗岩安装导轨支撑了机器的高精度光束传输系统。这些底座旨在在延长的生产运行中提供高热稳定性,以保持零件质量。根据GF机械加工解决方案的介绍,高精度直线电机可使机器达到最高加速度,而不会产生黑斑,并显着缩短了循环时间和消耗品。其他功能包括高分辨率玻璃尺编码器以及在线工件测头,集成功率计和高速光学相机。

两台机器均使用飞秒激光技术-激光脉冲的范围为四分之一秒。它们消除了大多数毛刺的形成,其超短脉冲持续时间可防止材料在加工过程中进入熔融状态,GF机械加工解决方案公司表示,这些激光器适合于Sunlight的热敏零件。

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Sunlight的Microlution 5100微型铣削中心使车间能够处理高精度,小零件的应用,例如用于医疗微流体的应用。

在微铣削方面,Sunlight使用其Microlution 5100微型铣削中心和高速五轴微铣削技术来生产具有复杂几何形状的高精度零件。该机器旨在制造微小的零件,同时保持微米级的精度,使用直径范围为0.0004至0.124英寸的切削工具处理尺寸达4×4×4英寸的零件。GF机械加工解决方案的定位精度为±0.00004英寸,该高性能垂直桥式直线电机加工中心非常适合Sunlight的高精度,小零件应用,例如医疗微流体应用,要求将通道的几何公差保持在±3μm。

从研发到生产运行

Sunlight的许多激光微加工工作都涉及研发工作。根据Nowobilski的说法,由于超短脉冲激光加工的历史还不到十年,因此公司正在对该技术进行试验,以了解该技术如何使他们目前生产的零件受益。阳光帮助他们证明了这些概念。

这些原型练习通常从车间开始切割一个或两个样品零件,供客户评估。从那里,客户可以要求多达25到50件进行产品设计的实施测试。如果测试成功,则客户可以订购Sunlight的全部组件,批量大小每月从10到几百个零件。对于具有多个功能部件的零件,例如单个零件上有220个孔,典型的零件周期时间从几秒钟到4到5个小时不等;在高端,具有复杂功能部件的零件通常需要6个小时。

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大约三个月后,阳光应用工程师Kelsey Tschetter就可以轻松地对ML-5五轴机床进行编程了。

Nowobilski说:“有效进行激光加工的关键因素是确定正确的激光参数,为此,我们与GF机械加工解决方案的应用工程支持团队合作开发了这些参数。”

这种支持与Nowobilski以前的激光经验相结合,使Sunlight可以快速掌握Microlution机器的编程速度。正如他所说,“仅几周后,我们就了解了激光参数,以及如何更改激光参数以生成特定的零件形状和特征。”

对于应用工程师Kelsey Tschetter来说,能够轻松编程Microlution机器仅用了大约三个月的时间。她与同事一起编程,设置和运行ML-5五轴机床,以开发工作的运行方式。引用过去的项目帮助她在许多工作中大大缩短了交货时间。

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