Fraunhofer IPK

Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik

Konstruktion, Herstellung und Erprobung von anwendungsoptimierten Mikrozerspanwerkzeugen

Von Mikrowerkzeugen spricht man bei Werkzeugdurchmessern D ? 1 mm. Anwendung finden zum Beispiel Fräser dieser Größenordnung in der Werkzeugherstellung für replikative Verfahren, beispielsweise beim Fräsen von Elektroden für ?-EDM-Verfahren oder der direkten Herstellung von Formeinsätzen, bei der Mikrostrukturierung von Oberflächen sowie in der Direktbearbeitung von Mikrobauteilen.

Am Fraunhofer IPK wird die Prozesskette zur Mikrowerkzeugherstellung, bestehend aus der Geometriegenerierung, der schleifenden Herstellung und der Schneidkantenpräparation, analysiert und stetig optimiert. Bei herkömmlichen Mikrowerkzeugen tritt oft ein nicht reproduzierbarer Werkzeugbruch im Bereich des Nutauslaufs auf. Eine Herabskalierung aus der Makrozerspanung ist aufgrund von Größeneffekten unzulässig.  Auch der Mikrogeometrie an der Schneidkante gilt besonderes Interesse. Aufgrund der geringen Spandicken h in der Mikrozerspanung können schon geringe Rundlauffehler dazu führen, dass ein Eingriff nur durch eine Schneide stattfindet; zusätzlich hat die Schneidkanten-gestalt einen großen Einfluss, da sich das Größenverhältnis von der Spandicke h zum Schneidkantenradius r? drastisch verringert. Die Mikrogeometrie der Schneidkante ist daher Gegenstand verschiedener Untersuchungen. Insgesamt ist die Prozesssicherheit beim Einsatz von mikrowerkzeugen heute noch nicht ausgereift und es besteht großes Potential zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit, indem der Verschleiß und Werkzeug-ausfall durch Bruch vermindert werden.

Unser Angebot

Zur Entwicklung von anwendungsoptimierten Mikrozerspanwerkzeugen können am Fraunhofer IPK umfangreiche Untersuchungen zur Werkzeuggeometrie, zum Schleif-prozess und zur Schneidkantenpräparation, die einer gezielten Gestaltung der Mikro-geometrie dient, durchgeführt werden.

Anwendung

  • Konstruktive Optimierung der Makrogeometrie
  • Optimierung der schleifenden Herstellung Werkzeuge
  • Optimierung der Schneidkantenmikrogeometrie

Technische Ausstattung

  • Schütte Schleifmaschine zur Herstellung von Mikrowerkzeugen
  • Otec DF3 Tools zur Schneidekantenpräparation
  • Verschiedenen 3-Achs und 5-Achs Mikrofräsmaschinen
  • 3-Komponenten Dynamometer zur Zerspankraftanalyse
  • Maschinenintegriertes Kamerasystem zur Verschleißanalyse