¿Qué es el torneado de diamante de punta única?

Cómo funciona el torneado de diamante

El torneado de diamante es torneado, como en cualquier torno: la pieza gira y una herramienta con un solo filo la recorre y arranca una viruta fina. Tres cosas lo diferencian del torneado corriente.

• La máquina. Un torno de ultraprecisión tiene el husillo sobre cojinetes de aire, guías hidrostáticas de aceite y una bancada aislada de vibraciones. Posiciona la herramienta en pasos de nanómetros y trabaja en una sala con temperatura controlada.
• La herramienta. El filo es un diamante monocristalino, pulido tan afilado y liso que es casi perfecto incluso al microscopio.
• El corte. La pasada final retira solo unas pocas micras, con un avance muy lento. El filo de la herramienta se copia en la pieza, vuelta tras vuelta.

El resultado es una superficie con una rugosidad de unos pocos nanómetros y una precisión de forma inferior a la micra. Refleja o transmite la luz directamente de la máquina.

Por qué la herramienta es un diamante monocristalino

Una superficie óptica solo puede ser tan buena como el filo que la cortó. Un diamante monocristalino es un único cristal continuo, sin granos ni aglutinante, así que su filo puede pulirse más afilado y liso que el de cualquier otro material de corte. También es el material más duro que se conoce y disipa el calor rápidamente, de modo que el filo conserva su forma durante un corte largo.

Las herramientas hechas de granos de diamante, como el PCD, son más tenaces, pero su filo está limitado por el tamaño de los granos y no puede cortar un acabado óptico. Las herramientas de torneado de diamante se fabrican en diamante natural o en monocristal cultivado, el MCD. Para ver en qué se diferencian, consulte nuestra guía sobre diamante natural, MCD y PCD.

Qué materiales se pueden tornear con diamante

Qué no se puede tornear con diamante:

• Acero y otros metales férricos. A temperatura de corte, el carbono del diamante reacciona con el hierro y el filo se desgasta tras un corte muy corto. Por eso los insertos de molde de acero se recubren primero con níquel químico: se tornea la capa de níquel, no el acero.
• Vidrio. El vidrio óptico es demasiado frágil para tornearse en la práctica normal. Las lentes de vidrio se rectifican y pulen, o se moldean por prensado.
• Materiales muy abrasivos, que desgastan el filo demasiado rápido para mantener una forma óptica.

Los cristales frágiles como el germanio y el silicio sí pueden tornearse, pero solo con cortes muy pequeños y una herramienta con ángulo de desprendimiento negativo. En esas condiciones el material sale como una viruta fina, como un metal, y no se agrieta.

Para qué se usa el torneado de diamante

• Óptica infrarroja. Lentes de germanio, silicio y seleniuro de zinc para cámaras térmicas y sensores.
• Espejos metálicos. Espejos planos, esféricos y fuera de eje en aluminio y cobre, para láseres, escáneres y telescopios.
• Insertos de molde. Los insertos niquelados que dan forma a las lentes de plástico de las cámaras de móviles, los faros y las pantallas head-up.
• Superficies asféricas, de forma libre y difractivas. Formas lentas y caras de pulir, pero para un torno solo una trayectoria de herramienta.
• Lentes Fresnel y ranuras finas, cortadas con una herramienta en V afilada.
• Lentes de contacto y lentes intraoculares, torneadas a partir de piezas de plástico en pequeños tornos de diamante.

Torneado, fly cutting y servos de herramienta

• Torneado. La pieza gira y la herramienta se mueve. Es el estándar para la óptica redonda y simétrica.
• Fly cutting. La herramienta de diamante gira en un brazo o cabezal grande y la pieza pasa bajo ella. Se usa para espejos planos y ranuras largas y rectas.
• Servo de herramienta lento y rápido. La herramienta avanza y retrocede durante cada vuelta del husillo, así que el torno puede cortar superficies que no son redondas ni simétricas: óptica de forma libre y matrices de lentes.

Qué tiene que hacer el filo

Como el filo se copia en la pieza, una herramienta de torneado de diamante se especifica con más detalle que una herramienta de torno corriente.

• Radio de punta. El radio de la punta, desde unas centésimas de milímetro hasta varios milímetros. Un radio mayor da una superficie más lisa con el mismo avance; uno menor llega a detalles pronunciados y pequeños.
• Ángulo de desprendimiento. Normalmente 0° para metales y plásticos, y negativo, a menudo en torno a −25°, para germanio, silicio y otros cristales frágiles.
• Ángulo de incidencia. El destalonado bajo el filo. Debe ser lo bastante grande para que la herramienta no toque la parte más inclinada de la superficie.
• Ondulación. Cuánto se aparta el filo redondo de un círculo perfecto. Ese error se imprime en la superficie, así que las herramientas ópticas se fabrican con una ondulación controlada, desde una micra hasta decenas de nanómetros.
• Ángulo incluido, en las herramientas en V que cortan ranuras y patrones Fresnel.

¿Torneado de diamante o rectificado y pulido?

La óptica tradicional se rectifica y después se pule, lo que funciona en vidrio y da las superficies más lisas de todas. El torneado de diamante es más rápido para series pequeñas y medianas, hace asféricas y formas libres con la misma facilidad que esferas, y funciona en metales, plásticos y cristales difíciles de pulir.

Su punto débil son las marcas de torneado: un dibujo muy fino y regular de surcos debido al avance de la herramienta. En óptica infrarroja no importa. En la óptica visible más exigente, a veces se da a las piezas un pulido ligero después del torneado.

Cuando la herramienta se desgasta

Un filo desgastado se nota primero en la pieza: la superficie se vela, aparecen líneas finas o la forma medida se desvía. En ese momento una herramienta de diamante monocristalino no se tira. El filo se relapea a su radio y su ondulación originales, y la herramienta puede reafilarse varias veces.

Herramientas para torneado de diamante

Bulunmaz fabrica herramientas de radio, herramientas en V, herramientas de fly cutting y herramientas de desprendimiento negativo en diamante natural y MCD, con el radio y los ángulos de su plano. Vea las herramientas de torneado de diamante para óptica y moldes de lentes, o envíenos su material y su plano.

No torneamos piezas con diamante para clientes.