Microbohren in kleinster Dimension

Es lassen sich zwei Entwicklungstendenzen feststellen

•    Zunehmende Miniaturisierung der Bauteile
•    Erhöhte Anforderungen von Werkstücken an Genauigkeit

      und Oberflächengüte

Hier setzt die Mikrozerspanung ein.
In diesem Bereich werden zunehmend neu entwickelte, moderne und teilweise schwer zerspanbare Werkstoffe eingesetzt.
Die so produzierten Mikrosysteme werden in nächster Zukunft eine wesentliche Rolle in unserem täglichen Leben spielen. Denken wir nur an die Medizintechnik.
 

 

 

Definition

Unter Mikrozerspanung verstehen wir Bearbeitungen die im kleinen und kleinsten Zerspanungsvolumen stattfinden. Es sind Zerspanungen mit geringem Spanabtrag pro Eingriff oder Operation. Hier geht es selten um Hochleistungszerspanung, eher um Hochpräzisionszerspanung.
Die Toleranzen sind in diesem Grössenbereich sehr eng. Anforderungen an Werkzeug und Maschinen sind ausserordentlich hoch. In der Mikrozerspanung ist ein ruhiger Lauf der Spindeln und Vorschubachsen gefordert.  

Wo beginnt das Mikrobohren

Sphinx Werkzeuge AG definiert die Mikrozerspanung ab dem Durchmesserbereich
Ø 0.05 bis Ø 2.50 mm. Das Standardprogramm ist von Sphinx Werkzeuge AG in diesem Bereich abgestimmt. Bis zu einem Ø von 0.05 mm wird durch konventionelle Bearbeitung vorgegangen (z.B. Bohren). Für kleinere Dimensionen werden andere Verfahren, wie unter anderem Laser, angewendet.
 

Werkzeuge und Voraussetzungen für das Mikrobohren

Auch an die Werkzeuge sind sehr hohe Qualitätsanforderungen gestellt. Das beginnt bereits beim Rohmaterial. Es werden hier vorwiegend Hartmetalle mit Ultrafeinkorn bis Nanograde eingesetzt. Dies garantiert eine hohe Verschleissfestigkeit und auch eine hohe Biegebruchfestigkeit ist gewährleistet. Es handelt sich hier oftmals um Werkzeuge mit grossem Ø – Längenverhältnis.
Die Konzentrizität und der Rundlauf zum Schaft müssen perfekt sein. In der Regel werden die Werkzeuge mit Einheitsschaft zum Schrumpfen ausgelegt, z.B. Ø 3-h6.
Die Oberflächengüte an den Werkzeugen muss eine sehr feine Struktur aufweisen.  
Das Resultat ist ein gleichmässiger Verschleiss über alle Schneiden am Mikrobohrer, ein optimaler Spänefluss sowie eine feine Oberflächengüte am bearbeiteten Werkstück. Die Nutzlängen werden den Anforderungen entsprechend gewählt. Beim Bohren ist in der Regel ein zentrieren oder eine Pilotloch-Bohrung unumgänglich.
Auch hier ist das Ziel mit möglichst wenigen Werkzeugen die gestellten Anforderungen zu erfüllen. Die Arbeit mit Mikrobohrern verlangt neben Know-how, gute Maschinen und Personal mit dem nötigen “Fingerspitzengefühl fürs Kleine“.
 

Voraussetzungen an die Maschinen

Für den Einsatz in der Mikrozerspanung braucht es “feinläufige“ Maschinen. Das heisst Spindeln mit besten Laufeigenschaften. Es kann durchaus auf gängigen, kleineren Bearbeitungszentren gearbeitet werden. Für Kleinstbohr-Durchmesser existieren auf dem Markt spezielle Mikrobearbeitungsmaschinen.
Die Schnittdaten bewegen sich eher im niedrigen Bereich. Aufgrund der kleinen Durchmesser werden aber trotzdem hohe Drehzahlen verlangt. Die Achsvorschübe müssen äusserst präzise steuerbar sein.
Ein grosses Augenmerk ist auch auf das Spannsystem für die Werkzeuge zu richten. Hier sind Schrumpffutter sicher eine sehr gute Wahl, damit wird ein perfekter Rundlauf der gespannten Werkzeuge garantiert.
 

Anwendungsbeispiele

Es sind vorwiegend Bereiche die in der Automobil-, Elektronik- Optik-, Textil-, Uhren- und auch in der Medizintechnik Verwendung finden. Die Anforderungen an Position-, Form- Lage- und Durchmessertoleranzen sind sehr gross.

Beispiel Mikrobohrer Ø 0.15 mm, Sieb in der Medizintechnik

In ein Titan Werkstück (Material Titan Grade 5) müssen Bohrungen Ø 0.15 x 0.8 mm tief gebohrt werden. Pro Werkstück sind 400 Bohrungen einzubringen.

Maschine: gearbeitet wurde auf einem Kern Mikro Bearbeitungscenter

Vorgang: es wurde direkt ins Volle gebohrt (ohne Zentrieren und ohne Entspänen)

Gefahrene Daten:     Drehzahl: n = 6300 U/min
Vorschub: f = 0.0025 mm/U

 

Erfahrung zahlt sich aus

Sphinx Werkzeuge AG hat in der Branche höchstes Ansehen als Hersteller von Kleinstbohrer. Seit Jahrzenten entwickelt und produziert Sphinx in der Schweiz Zerspanungswerkzeuge. Das Standardprogramm bietet Bohrer im Durchmesser Bereich von 0,05 – 20.00 mm an. Das Programm wird laufend erweitert. In Zusammenarbeit mit den Kunden / Partner hat Sphinx schon X-tausend Sonderwerkzeuge entwickelt und hergestellt. So konnten schon viele tausende Produktionsstunden bei dem Anwender eingespart werden und die Wirtschaftlichkeit sowie Wettbewerbsposition verstärkt werden.

 

Mehr Informationen erhalten Sie bei unserem Team oder unter www.sphinx-tools.ch