Ultraprezisionsbearbeitung

Question 1

Ultrapräzisionsdrehbearbeitung

=> Dreharten

Answer 1

Slow-Side-Servo:

• Osszillation: max 60 Hz
• Hub: max 25 nm
• Oberflächenrauheiten: Ra < 7 nm

Fast-Tool-Servo:

• O.: max 1 kHz
• Hub: max 6 mm
• O.r.: Ra < 15 nm

Eigener Antrieb beschleunigt nur Werkzeug

Question 2

Ultrapräzisionsbearbeitung: Vorteile

Answer 2

• Hohe Oberflächenquali. ohne weiteren Prozessschritt
• Große Geometriefreiheit
• Wirtschaftliche Herstellung von Einzelteilen/Prototypen, Kleinserien und Werkzeugeinsätzen
• Gefertigte Abformwerkzeuge können für alle Abformprozesse eingesetzt werden

Question 3

UP-Zerspnnung von Stahl

• > Problem; extrem hoher Diamantverschleiß
• > Lösung- und Umsetzungsansatz

Answer 3

LA1: Verkürzung der Kontaktzeit
U: Drehen mit Fast-Tool-Servo
————–
LA2: Werkstoffmodifikation
U: Nitrieren der Randschicht (aber !: hier korrosiert danach Werkstoff, also eig, weniger Optimal)
—————
LA3: Werkzeugkühlung
U: Stickstoffspühlung (-> aber !: WS hat zuerst normale Temp. wird dann v. Stickstoff extrem abgekühlt => Bauteil und Werkstoff gehen kaputt)
—————
LA4: Schneidstoffauswahl
U: Alu-Oxid, Monokriszallinen CBN, Beschichtung der Werkzeugschnitt

Question 4

Beispiel für Verfahren der UP

Answer 4

• Drehen
• Fräsen
• Fly.cutting
• Ultrapräzisionsschleifen

Question 5

UP: Schleifen

• > Werkzeuge
• > Anwendung
• > Oberfläche

Answer 5

WZ: Diamant, Edelkorund, CBN
AW: Verfahren erweitert das bearbeitbare Spektrum aus Stahl, Keramik und Glaswerkstoffe
OF: Ergebnisse für Rauheit und Formgenauigkeit erreichen (v.a. in Stahl) noch nicht Werte des UP-Drehens

Question 6

UP: Fly-cutting

• > Werkzeuge
• > Anwendung
• > Oberfläche

Answer 6

WZ: Naturdiamant, monokristallin
AW: Herstellung planer oder torischer Fläcjhen von Grabenstrukturen unterschiedlichster Form
OF: Ra < 20 nm

Question 7

UP: Fräsen

• > Werkzeuge
• > Anwendung
• > Oberfläche

Answer 7

WZ: Naturdiamant, monokristallin
AW: Fertigungvon Strukturen als 2 ½D oder 3D Geometrie
OF: - globale Formgenauigkeit von PV < 1μm
- erreichbare Rauheiten von Ra < 5nm

Question 8

Ultrapräzisionsbearbeitung

-> Nachteile

Answer 8

• Investitionsaufwand hoch (teuer) -> MAschinen, Messtechnik & Prozessumgebung
• Erfordert hoch qualifiziertes Personal
• lange Spanzeiten
• Nur wirtschaftl. für die Einzelteil-/Prototypen- und Werkzeugfertigung

Question 9

UP: Schneide & Bauteilformen & Anwendungsbeispiele

Answer 9

BT-formen:
Sphären, Asphären oder Freiformen -> als Spiegel oder Linsen, Passflächen, Führungselemente
BT-bsp:
- Infrarot-Linsen
- Mikrooptiken
- Fresneloptiken
- Passflächen und Formeinsätze für Abformung
- Kontaktlinsen
Schneidkantverrundungen -> ca. 50 nm

Question 10

UP: Bearbeitbare Werkstoffe

Answer 10

• Buntmetalle
• Kunststoffe, Halbleiter mit Einschränkungen
• nicht Karbid-Bildner (z.B. Stahl) weil Schneidstoff Diamant -> somit nicht wirtschaftl.

Question 11

Aufbau der Maschinen in der UP-Zerspannung

Answer 11

• Gedämpfte MAschinenbetten aus Granit
• Grundaufbau als T-Konfiguration zweier Achsen
• Hydrostatische LAgerung der Bewegungsachsen
• Linear-, Direktantriebe bzw. Torque-Antriebe
• Luftgelagerte Hauptspindel
• Zusatzspindeln in Luft- oder hydrostatische Lagerung zum Fräsen oder Schleifen verfügbar
• Integrierte hochgenaue Wegmesssysteme
• Aufstellung in klimatisierten Räumen (+/- 0,1K)