Ob in der Automobil-, der Medizin- oder der Elektrotechnik – die Miniaturisierung von Bauteilen und Komponenten schreitet immer weiter voran. Fortschritte in Bereichen wie medizinischen Implantaten und Wearables führen dazu, dass elektronische Komponenten zunehmend kleiner und filigraner sein müssen. Und auch für die Herstellung von Leiterplatten sind PKD-Mikrowerkzeuge gefragt, deren Durchmesser unter 0,45 mm liegen. Zerspanungsaufgaben im Mikrobereich stellen jedoch hohe und spezielle Anforderungen an Fräser, Bohrer und Co. Diese Miniwerkzeuge herzustellen und dabei Toleranzen im µm-Bereich einzuhalten, setzt zuverlässige Fertigungsprozesse und viel Know-how voraus – nicht zuletzt, weil sich die Geometrien normaler Zerspanwerkzeuge nicht einfach in den Mikrobereich verkleinern lassen.
Vor kurzem präsentierten zwei Maschinenbauer, deren Anlagen aufs Schärfen von Werkzeugen spezialisiert sind, neue Lösungen für die Produktion von Mikrowerkzeugen. Während Vollmer aus dem schwäbischen Biberach in seiner VHybrid 260 zwei Technologien integriert hat und es dem Nutzer so ermöglicht, in einer Maschine sowohl Hartmetall-Werkzeuge zu schleifen als auch PKD-Tools zu erodieren, hat der australische Schleifspezialist Anca ein spezielles Ultra-Paket für seine hochpräzisen Maschinen entwickelt, das gezielt auf die Anforderungen von Mikrowerkzeugen abgestimmt ist.
Generator macht Unterschied
Um in die Welt der Mikrowerkzeuge vorzudringen, hat Vollmer seine Schleif- und Erodiermaschine VHybrid 260 aufgerüstet. Dank des Vpulse EDM-Generators lassen sich laut den Biberachern Miniwerkzeuge mit Durchmessern von 0,45 mm und kleiner in höchster Präzision, Performance und Oberflächengüte herstellen. Die innovative Generator-Technologie erzielt beim Erodieren eine Oberflächengüte von bis zu 0,05 µm/Ra. Zudem ist es mit der VHybrid 260 möglich, Schneidkantenradien ab 1,5 µm zu erzeugen. Nachgelagertes Schleifen oder Polieren von Funktionsflächen des Werkzeuges kann dadurch entfallen. Das spart Arbeitsschritte, die meist mit anspruchsvoller Prozessführung verbunden sind, und senkt so die Produktionskosten für Mikrowerkzeuge.
Innovative Funktionen mit bewährter Technologie vereint
Um höchste Rundlaufgenauigkeiten von maximal 2 µm beim Bearbeiten von Mikrowerkzeugen zu gewährleisten, ist die VHybrid 260 mit einer isolierten Schaftlünette ausgestattet, die auch den Einsatz beim Erodieren erlaubt. Des Weiteren lassen sich mithilfe des integrierten Messsystems „Laser Check“ bei der vollautomatischen Rundbearbeitung im Closed-Loop-Verfahren geforderte Toleranzen von ±2 µm erzielen.
Dass die VHybrid 260 so präzise schärfen kann, liegt auch an der innovativen und robusten Kinematik der Maschine. Mit ihr können Werkzeughersteller sowohl Hartmetall- als auch PKD-Werkzeuge in einer Aufspannung zu je 100 % schleifen oder erodieren. Die Schärfmaschine hat zwei vertikal angeordnete Spindeln, wobei die untere sowohl zum Schleifen als auch zum Erodieren eingesetzt werden kann. Darüber hinaus lassen sich bis zu acht Schleif- und Erodierscheiben inklusive Kühlmittelzufuhr vollautomatisiert wechseln. Verschiedene Automatisierungsmöglichkeiten ermöglichen einen mannlosen Betrieb rund um die Uhr.
Tools ab 0,05 mm Durchmesser
Schleiftechnikspezialist Anca präsentierte auf der EMO in Hannover die 6-Achsen-Maschine MicroX Ultra, deren Fokus auf dem Fertigen von Mikrowerkzeugen liegt. Die Maschine verfügt über eine Nanometer-Steuerung und eine optimierte Kinematik, die einen schnellen Schleifscheibenwechsel, schnelles Einrichten und unterbrechungsfreies Schleifen der Werkzeuge ermöglicht.
Mikrowerkzeuge sind ein wichtiger und wachsender Industriezweig, der unter anderem die Medizin-, Automobil-, Uhren- oder Schmuckindustrie beliefert. Anca-Gründer Pat Boland sagt: „Durch den Einsatz unserer modernen Ultra-Schleiftechnologie und der MicroX-Kinematik bietet die intelligente Technologie außergewöhnliche Präzision sowie hohe Stabilität und Produktivität bei Werkzeugen mit Durchmessern von 0,05 bis 6 Millimeter.“
Ultra-Paket für höchste Präzision
Die Ultra-Technologie, die in der MicroX zum Einsatz kommt, wurde von Anca im letzten Jahr auf der Baureihe MX eingeführt. Neue Software-, Hardware- und Konstruktionsmerkmale verbessern die Oberflächengüte, die Genauigkeit und den Rundlauf maßgeblich und gewährleisten eine gleichbleibende Qualität vom ersten bis zum letzten geschliffenen Werkzeug. Zusätzlich zur MX stellte Anca nun die universell einsetzbare Baureihe FX als Ultra-Version vor. Die FX7 Ultra führt modernste Technologien ein, die das Präzisionsschleifen von Mikrotools bis zu einem Durchmesser von 0,1 mm ermöglichen.
Für die MicroX als spezialisierte Maschine für Mikrowerkzeuge wurden zudem weitere Entwicklungen eingeführt. Dazu gehören ein hinsichtlich des Schleifpunkts für Vollradien optimierter Linearachsenverfahrweg. Die C-Achse bezieht sich auf die Mittellinie der Scheibenschwenkachse, die am 9-Uhr-Schleifpunkt der Scheibe ausgerichtet ist. Das ist fürs Schleifen von Vollradius-, Eckenradius- und Profilwerkzeugen entscheidend.
Im Falle eines Vollradiuswerkzeugs sind die X- und Y-Interpolationen während des Schleifprozesses nahezu gleich dem Radius des Vollradiuswerkzeugs. Zusätzlich verfügt die MicroX über bis zu acht Schleifscheibenpakete sowie eine Werkzeugaufnahme fürs schnelle Rüsten verschiedener Durchmesser und eine einfach zu handhabende Lösung für die Werkzeugabstützung. Der Roboterlader unterstützt die automatisierte Fertigung von bis zu 2520 Werkzeugen.
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