Rillen fräsen

  • Hi,

    ich bin neu hier, habe 10 Jahre CO2 Lasererfahrung und setze Laser für alles mögliche in einer Produktion ein.


    Meine Frage:

    Ich möchte in eine 1mm Edelstahlröhre mit 1mm Wnaddicke, 16cm Durchmesser, kleine Rillen Fräsen., aber nicht durchschneiden.

    Die Rillen sollen 0.25mm breit sein am Rohrumfang. Im Material sollen sie mit 50-70 Grad spitz zulaufen. Ich möchte das quasi automatisch duch den Laser erzeugen, also entweder über die 'Focusverjüngung' oder über die Gaussche Leistungsverteilung im Strahl, so dass der gewünschte Keil quasi 'ganz von allein' entsteht.

    Mit wieviel Laserleistung muss ich rechnen?

    Grüsse

    Tüftelt mit Lasern herum...

    2 Mal editiert, zuletzt von Elex ()

  • Wow...


    Ich bin kein Maschinenbauingenieur, aber mein erstes Bauchgefühl.... heftig.


    Wenn mir jetzt mein Cheffe so eine "Aufgabe" stellen würde, würde ich wahscheinlich eher Richtung CNC-Zentrum schielen, wo das Rohr unter dem passenden Fräser durchflitzt.


    Da das Material nur eine Wandstärke von 1mm aufweist, erreicht hier ein 1KW Faserlaser genug Leistung zum reinen Schneiden. Da du aber wahrscheinlich eine andere Optik braucht, wird auch die Leistung nach oben gehen. Ich schätze mal 3 bis 5 KW so aus dem Bauch raus. Das soll ja wahrscheinlich auch mit einer verträglichen Geschwindigkeit geschehen.


    Frag doch einfach mal bei folgender Firma nach :



    Sabko baut Faserlaser Schneidanlagen, auch optimiert für den Kunden.

    Gruß

    Michael


    Vom Handwerk kann man sich zur Kunst erheben. Vom Pfuschen nie.

    Johann Wolfgang von Goethe

  • Hallo Gewindestange,


    da hast Du prinzipiell natürlich Recht: Drehen liegt nahe.

    Aber übliche Drehmeißel, z.B. Hartmetallwendeplatten, haben zumeist einen Spitzenradius von 0,15...0.25mm. Damit fallen die eigentlich alle raus.

    Vor allem aber brauchen wir richtig viele dieser Rillen. Es sollen 200 Stk. in einen Zylinder mit 12cm Zylinderlänge.

    Jede der zu entwickelnden Maschinen enthällt zwei dieser Zylinder, pro Maschine also 400 Rillen.

    Das ist spanabhebend kaum wirtschaftlich zu machen, noch dazu, dass man eine Diamantspitze zum Drehen benötigt.

    Fräsen ist, würde ich mal schätzen, noch komplizierter und verschleißintensiver.


    EDM geht, ist aber zu langsam, da wird man "nie" fertig. Damit haben wir gerade in analogen Maßen ein paar Hartmetallwalzen herstellen lassen.


    Bleibt also der Laser, am besten dann als "Verdampfer".

    Die Zylinder können in einer Drehvorrichtung beliebig oft/lange durchgedreht werden. Daher ist es ja nicht nötig, einen "sehr großen" Laser zu nehmen, sondern durchfährt halt ein paar mal mehr die 360°-Rotation.


    Sabko:

    Danke für die Info, ich habe auch einen Faserlaser 20W von Sabko, damit entwickle ich derzeit eine große Laserablationsmaschine für die Glasentschichtung. Geht sehr gut, aber die 20W richten auf Edelstahl eher nichts an, außer zu markieren.

    Abgetragen wird da fast nichts.


    Da kann ich schon eher mit einem 30W Zing CO2 tiefer rillen....der hat nämlich eine sehr gute Strahlqualität, so geht das damit auch, obwohl CO2 für diese Art Anwendung eher ungeeignet ist, könnte man meinen...


    Ich bin übrigens Maschinenbau-Ing, habe aber noch keine verbindliche Idee dazu, nur so Schätzungen.

    Mein Hoffnung war, dass hier evtl. schon mal jemand mit dem Laser in Edelstahl was kleines gefräst hat.


    Gruss

    Peer

    Tüftelt mit Lasern herum...

  • Hi Peer,


    ... aber die 20W richten auf Edelstahl eher nichts an, außer zu markieren.

    Abgetragen wird da fast nichts.

    ... das wundert mich aber - ich "schneide" Edelstahl bis 0.4mm Dicke mit einem 20Watt-Faserlaser per mehrfach drübergravieren -- möglichst kleine PWM-Frequenz, eher "langsam" drüberscannen (um 100mm/s) und natürlich perfekt im Fokus :/


    Viktor

  • Hi Viktor,


    OK?

    Das schaue ich mir aber nochmal an. Bislang entschichte ich nur eine 80-Atomlagen dicke Sputterschicht von Fensterglas. Das geht also immer und ohne Probleme.

    Aber beim Stahl sieht das anders aus: Ich habe mal ein paar V4A-Edelstahlplatten zur Beschriftung drunter gehabt, da war nicht wirklich was zu spüren, wenn man mit dem Finger drüber ging (also nicht beim Lasern ;-).
    Ich gucke mir die Ansteuerung per EZ-Cad noch mal an.


    Aber, in der Folge würde dass dann ja bedeuten, dass ich mit einem 20W-Faser-Laser auch meine Rillen in den Edelstahl bekomme, oder?

    Ich glaube, ich habe immer die höchste Frequenz gewählt. Das ist also kontraproduktiv?

    Ich kenne die Frequenz vom CO2-Zing, aber da ist sie 1:1 Leistungssteigernd, weil letztlich der quasi-CW-Betrieb immer gepulst ist. Die Länge kann ich da gar nicht verstellen, nur die Pulsanzahl und damit dann halt auch die Leistung.


    Ist das beim Normal-Faserlaser anders? Ich habe schon mehrfach gelesen, dass niedriege PWM-Werte eingestellt werden sollen, wenn man Leistung benötigt.

    Wenn ja, warum ist das so?

    Ist der Faserlaser dann eigentlich ein echter CW-Laser, den ich im Umkehrschluss mit Pulsung also eher in der Leistung reduziere?

    (Wenn dem so ist, hätte ich ja noch einige Möglichkeiten bei meinem Ablationslaserprojekt...)


    Gruss

    Peer

    Tüftelt mit Lasern herum...

  • ... je nach Faserlaser-Typ, den ich da hatte (Hersteller JPT) hatte der 20Watt seinen "Schneid-Bereich" bei etwa 2-4kHz PWM (die meisten Hersteller erlauben nicht unter 30kHz, weil sonst die Optik intern explodiert), während mein aktueller 30W bei 2kHz kam was macht und ich den auf 30-40kHz erhöhen muß, weil die Firmware ab unter 35kHz die Leistung mit Abnahme der PWM-Frequenz mit reduziert.

    Warum der 20Watt bei 2kHz am meisten "gebrutzelt" hat, kann ich dir nicht sagen - das könnte von der Leistungsverteilung über den 200ns langen Puls her kommen -- Anfangs ein hoher Lesitungspeak, dann abfall auf etwa 5%, dann nach etwa 50ns ein "Bauch" bis auf etwa 20-30%, wo eine größere mittlere Leistung herkommen könnte ... beim 30Watt ist dieser "Bauch" praktisch nicht vorhanden, das fällt nach dem Leistugspeak am Anfang etwas ungleichmäßig ab, bis der Puls aufhört.


    Wenn dein 20Watt diese "Leistungsreduktion" von 30kHz bis 1kHz nicht hat, dann probier die kleinste PWM-Frequenz aus, die erlaubt ist ...

    Hier hatte ich mal mit dem 20Watt von JPT aus 0.5mm Stahllblech kleine "Hakenlineale" graviert und "geschnitten":

    9c_800x400.png  6c_800x400.png

    Ergebnis1.jpg  Ergebnis1_detail.jpg


    ... und hier auch was in Richtung "Tiefgravieren" in Automatenstahl, was dann eher in Richtung der "Rillen" gehen würde:

    QR2a.jpg  QR2b.jpg



    ... und hier ein Video vom Gravieren eines Edelstahl-Rings da hätte ich mit etwas Zeit auch tiefer gravieren oder die Löcher mit ausschneiden können:

    https://www.youtube.com/watch?v=qUTitgpE4lA


    Viktor

  • ...also Deine tiefgravierten QR-Codes sind völlig ausreichend, was die Tiefe angeht.

    Wenn ich meine Faser-Kiste so programmieren könnte, hätte ich ja schon die bestmögliche Lösung...


    Viele Dank für die vielen Infos, das gehe ich jetzt mal an.


    Gruss

    Peer

    Tüftelt mit Lasern herum...

  • Hi, das ist eine spannende Idee, hatte auch schon mal gedacht ich müsste meinen Laser auf die Drehbank packen#bier. Für Serienfertigung brauchst Du sicher bisschen mehr als 20Watt und bei 12cm Zylinderlänge würde ich vorschlagen, nach jedem Durchgang den Zylinder entsprechend zu verschieben anstatt den Laser flitzen zu lassen.

    Ob Du mit dem Schneidlaser auf die Kegelform kommst, wage ich zu bezweifeln (CW!). Mit einem starken Galvo kommst Du bestimmt eher zum Ziel.

    Gruß

    Lasern ist ein tolles Hobby und ich helfe generell gerne Leuten mit Klasse 1 und zur Not auch Chinaböllern, wenn sie sich deren Gefahren bewusst sind. An die Forumseintagsfliegen: Stellt Euch bitte vernünftig vor und beschreibt Euer Problem und Eure Vorkenntnisse.

  • ... ja, für die "Rillen" würde ich eine Drehachse auf eine Linearachse setzen und dann jeweils ein Segment einer Rille "ausgravieren", dann die Linerachse zum jeweils nächsten Segment zustellen, bis die Rille "abgefahren" ist ... dann die Drehachse zur nächsten Rille drehen lassen und das dann für alle Rillen wiederholen.

    Bei meinem Programm (Beamconstruct) geht das über "Kacheln" (heißen da "splits"), die ich dann als Dreh- oder Linearachse deklariere und in passende Winkel- und Strecken-Segmente aufteile ...


    Viktor

  • Hi,


    das ist richtig, die 12cm verfahre ich den Zylinder, das habe ich auch vor.

    Der Laser lasert, der Rest dreht, fährt oder was auch immer.

    Für Serie würde ich -sollte das Vorhaben funktionieren- evtl. einen stärkeren Laser verwenden.

    Endscheidend ist am Ende, welche Qualität die Rillen haben.

    Ob dann mehrere schwache Laser, oder ein starker ist mir eigentlich egal.

    Hauptsache, die Kegelrille ist am Ende möglichst gleichförmig.

    Ob mit Laserfocusform oder Galvo, wir werden sehen.


    Gruss

    Peer

    Tüftelt mit Lasern herum...

  • Bin noch am rätseln, was man mit 1mm Wandstärke anfängt. Als Walze auch zu dünn, es sei denn es steckt ein Kern drin.:noidea:


    Was für einen Ablationslaser hast Du denn?

    Lasern ist ein tolles Hobby und ich helfe generell gerne Leuten mit Klasse 1 und zur Not auch Chinaböllern, wenn sie sich deren Gefahren bewusst sind. An die Forumseintagsfliegen: Stellt Euch bitte vernünftig vor und beschreibt Euer Problem und Eure Vorkenntnisse.

  • das ist ein einfacher, 20W Sabko Faserlaser.

    Ich "missbrauche" den auf einem X-Y-Tisch (3x4m) als Ablationslaser und steuer ihn über einen Controller an, der die ganze Ablations-Prozedur steuert.

    Der Laserkopf vermisst das zu lasernde Glas und erkennt, ob es richtig ausgerichtet ist usw. mit einer Vermessungs-Eigenkonstruktion aus Laserdiode und PIN-Diode als Emfpänger. Dann fährt er ein Programm ab, bei dem ein bestimmtes Profil abgefahren wird, dass die Sputterschicht ablasert.

    Das ist aber eine gänzlich andere Anwendung, als die mit den Zylindern.

    Das Rohr, also der Zylinder, kann auch etwas dickwandiger sein. Aber ich wollte es so schlank wie mäglich halten, schon aus Kostengründen.

    Evtl. zeigt sich, dass die Wandstärke rein statisch in der späteren Maschine nicht ausreicht, dann müsste ich auf eine dickere Wand ausweichen...


    Aber das alles zeigt sich, wenn ich die ersten Teile in der Hand halte, sie im Demonstartor eingebaut sind und laufen.


    Gruss

    Peer

    Tüftelt mit Lasern herum...

  • Die richtige Einstellung bei Faserlasern erlaubt beachtliche Resultate.

    Hätte ich früher auch nicht für möglich gehalten.

    Ist allerdings sehr komplex und erfordert eine Menge Lernaufwand.


    Die Hatcheinstellungen sind für den Materialabtrag, zumindest was Flächen angeht ziemlich wichtig.

    Um die Rillen in vertretbarer Zeit einzubringen, wären 50 oder gar 100W bestimmt besser.

    Aber gehen sollte es auch mit 20 W, hängt natürlich auch von der verwendeten Linse ab.

    Gebräuchlich bei 20 W Lasern sind z. B. Objektive für 150 mm Feldgröße.

    Wenn du eine Linse für 50 mm Feldgröße nimmst, erreichst du schon eine ganz schöne Energiedichte.


    Ob das mit dem Winkel funktioniert, müsste man versuchen.

    Hier hilft möglicherweise die Wobbelfunkton.

    Ansonsten wäre natürlich ein 3D-Faserlaser was Nettes :)