Gehard staal in spiegelkwaliteit verspanen met diamantgereedschappen. Dat doet de Duitse start-up Son-x, een spin off van het Fraunhofer IPT dat een ultrasoon unit voor een standaard precisie bewerkingscentrum heeft ontwikkeld. Hiermee kan gehard staal direct bewerkt worden met diamantgereedschappen zonder overmatige gereedschapslijtage.
Precisie bewerken van gereedschappen met diamanttools
Son-x richt zich met deze technologie op de gereedschapmakers die precisiegereedschappen voor onder andere de optische industrie maken. Of zeer hoogwaardige spuitgietmatrijzen of medische componenten. Deze matrijzen worden tegenwoordig veelal uit gereedschapstaal gemaakt, dan voorzien van een nikkelfosforlaag om ze vervolgens zeer nauwkeurig af te werken met diamantgereedschappen. De gereedschapslijtage is namelijk te hoog als staal direct bewerkt wordt met diamantgereedschappen. Dit proces kost echter extra tijd, de nikkellaag is aan slijtage onderhevig en de totale doorlooptijd wordt langer.
Ultrasoon bewerken
De oplossing die Son-x biedt, is een ultrasoon unit, UTS2 (Ultrasonic Tooling System), die in principe op elke CNC precisie-bewerkingsmachine geplaatst kan worden. De UTS2 zorgt ervoor dat het monokristallijne diamantgereedschap met een frequentie van 100 kHz oscilleert in de snijrichting. Hierdoor is de draaibeitel amper 5 µs in het materiaal. Daardoor bedraagt de echte contacttijd van het gereedschap met het werkstuk slechts eenvijfde van de totale procestijd. Dit heeft meerdere positieve effecten. Zo wordt het gereedschap beter gekoeld, wordt een chemische reactie door het ontstaan van warmte voorkomen, is er minder wrijving en minder krachten op de draaibeitel. In de praktijk betekent dit dat het diamantgereedschap veel minder slijt dan normaal als je direct gehard staal gaat bewerken met diamantgereedschappen. Gehard staal kan op deze wijze direct bewerkt worden tot een zeer hoge nauwkeurigheid. De vormnauwkeurigheid van het aspherisch gereedschap is beter dan 1,5 µm en de oppervlakteruwheid bedraagt Ra 3 nm of beter. Het gebruikte materiaal op de foto is Stavax met een hardheid van 53 HRC. Son-x bewerkt met de eigen technologie HSS en gehard staal tot 62 HRC. Ook bepaalde glassoorten kunnen hiermee bewerkt worden.
Langere standtijd
Son-x komt voort uit een promotie-onderzoek bij het Fraunhofer IPT in Aken. Uitgebreide testen die in de ontwikkelingsfase bij het Fraunhofer IPT zijn gedaan, tonen aan dat optische gereedschappen direct vervaardigd uit gehard staal in de productie een langere levensduur hebben dan nikkelgecoate matrijzen. Ze zijn ook aanzienlijk minder gevoelig voor krassen. Daarnaast kunnen ze bij een eventuele beschadiging gerepareerd worden, wat bij een gereedschap met een nikkellaag niet mogelijk is, tenzij de hele coating wordt vervangen.
UTS 2 in elke precisiemachine
De ultrasoonkop UTS 2 kan geïntegreerd worden in bijna alle precisie- en ultraprecisie machines, ook in bewerkingscentra zonder verticale as. Hiervoor is een aanpassing voorzien. Omdat het om een plug and play oplossing gaat, kan een precisie machine in een mum van tijd omgebouwd worden in een machine voor het bewerken van harde materialen met standaard diamantgereedschappen.
Meer informatie
Son-x
