Optimierte Werkzeuge treiben die Mikrosystemtechnik voran

Anbieter zum Thema

GGB Heilbronn GmbH

COSCOM Computer GmbH

trivid GmbH

Leibniz Universität Inst. für Fertigungstechnik u. Werkzeugmaschinen (IFW)

TU Braunschweig Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik

Für die Einbringung und Bearbeitung von Bohrungen in sprödharten Werkstoffen waren bisher nur galvanisch belegte Diamant-Hohlschleifstifte mit minimalem Durchmesser von 0,9 mm verfügbar. Deshalb wurden CVD-Diamantwerkzeuge entwickelt, die zu einer Verbesserung der Bohrungsqualität und einer Minimierung der Kantenausbrüche führen.

Die Kopfform des Schleifstiftes ist eine wesentliche Einflussgröße auf den Bohrschleifprozess und das Bearbeitungsergebnis. Sowohl beim Bohrschleifen ins Volle als auch beim Aufbohren zeigt sich, dass eine schonende Aufweitung auf das Endmaß zu geringeren Kantenausbrüchen führt. Die systematische Variation des Kopfbereiches der Stifte ist in Bild 4 dargestellt.

Schleifstift mit spitzer, konischer Form erzeugt hohe Bohrungsqualität

Eine sehr spitze, konische Form mit einem Winkel von 15°, die den Schleifstift beim Eintauchen in den Werkstoff gut zentriert und gleichzeitig langsam die Bohrung auf das gewünschte Maß aufschleift, ist die beste der untersuchten Geometrien bezüglich der Bohrungsqualität und der Werkzeugstandzeit. Schleifstifte mit einem minimalen Durchmesser von 250 µm bei einem Aspektverhältnis von 1:40 ermöglichen das erfolgreiche Einbringen von Bohrungen.

Das Mikrobohren erlaubt die Herstellung von hochwertigen Bohrungen in unterschiedlichen Werkstoffen. Die Untersuchungen wurden mit Zwei-Schneiden-Mikrobohrern aus Ultrafeinstkornhartmetall im Durchmesserbereich D von 0,05 bis 0,5 mm durchgeführt. Außer unbeschichteten Werkzeugen wurden ebenfalls Bohrer mit einer TiN- sowie TiAlN-Beschichtung verwendet.

Das Ziel der Untersuchungen war es, die Bohrertypen bezüglich ihres Standzeitverhaltens und ihrer Schnittkräfte zu vergleichen sowie die erzielbaren Aspektverhältnisse und Oberflächenqualitäten zu ermitteln. In diesem Kapitel werden insbesondere die beim Bearbeitungsprozess entstehenden Kräfte dargestellt.

Große Schneidkantenradien führen zu schlechter Spanbildung

Die Untersuchungen verdeutlichen, dass abhängig von der gewählten Beschichtung die Prozesskräfte unterschiedlich hoch sind (Bild 5). Eine wesentliche Ursache ist die unterschiedliche Größe des Schneidkantenradius.

Werkzeuge aus unbeschichtetem Hartmetall haben einen Schneidkantenradius von etwa 1 µm. Mit einer TiN-Beschichtung versehene Werkzeuge weisen dagegen einen Schneidkantenradius von etwa 5 µm, bei einer TiAlN-Beschichtung sogar von 8 µm auf. Diese großen Schneidkantenradien stellen somit die Ursache für eine schlechter ablaufende Spanbildung im Vergleich zu einem Werkzeug mit einem sehr kleinen Schneidkantenradius dar.

TiAl6V4 und Inconel 718 erlauben prozesssicheres Mikrobohren

Über die vorgesehen Arbeiten zum Mikrobohren von NE-Metallen hinaus wurden die Untersuchungen auf die Werkstoffe TiAl6V4 sowie die Nickelbasislegierung Inconel 718 ausgedehnt, um das Materialspektrum und das Prozesswissen zum Mikrobohren zu erweitern. Es zeigt sich, dass in diese Werkstoffe mit ihren besonderen mechanischen Eigenschaften ebenfalls durch das Verfahren Mikrobohren prozesssicher kleinste Bohrungen im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm eingebracht werden können [3].

(ID:309756)