Bleikristall
ist ein sehr
gut bearbeitbarer Werkstoff. Die Bildfolge zeigt die Herstellung
einer 200 mm langen Bohrung mit 20 mm Durchmesser in einen Bleikristallblock
unter Einsatz einer Sonotroden – Werkzeugkombination 3x Lambda /2
lang. Das Werkzeug ist ein Cr-Ni Rohr mit einer Wandstärke von 2,5
mm. Die Bearbeitung wird unter Verwendung einer Schleifmittelsuspension,
25 Vol.% Borcarbid, in einer Suspension mit Wasser durchgeführt.
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Werkstückpräparation
Zur Vorbereitung wird das Werkstück, ein Glasblock mit den Abmessungen
80 mm x 80 mm x 200 mm auf eine Trägerplatte aufgekittet. Beim Kitten
ist darauf zu achten, daß die Kittstelle in der Umgebung der späteren
Austrittstelle des Werkzeugs möglichst keine Blasen aufweist. Das
Werkzeug, ein 2 x l/2 langes Cr-Ni-Rohr wird mit Hilfe des Sonotrodenmessgeräts
durch Kürzen auf die entsprechende Länge auf die Resonanzfrequenz
von 20 kHz abgestimmt und auf eine Kegelsonotrode mit Zentralabsaugung
aufgelötet. Da der Werkstoff gut bearbeitbar und bei dieser Bearbeitungsaufgabe
ein wesentlicher Werkzeugverschleiss, (< 2%) nicht zu erwarten ist
erfolgt die Abstimmung auf eine Resonanzfrequenz von 19,7 kHz. |
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Die
Sonotrode wird mit dem Schallkopf verschraubt und in der Bearbeitungsachse
ausgerichtet. Das Werkstück wird durch Verfahren des Kreuztisches
vor dem Werkzeug positioniert.
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Das
Werkzeug wird gegen das Werkstück gefahren um den Nullpunkt der Bohrung
zu suchen und in das Programm zu übernehmen. Die Zuführung der Schleifmittelsuspension
wird zur Einbohrfläche ausgerichtet. Anschliessend wird der Generator
auf die Resonanzfrequenz der Sonotrode / Werkzeugkombination abgestimmt.
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Das
Programm wird gestartet. Die Leistungsregelung ist zu Beginn des
Bohrvorgangs auf einen kleinen Wert eingestellt. Nachdem das Werkzeug
einige Millimeter in das Werkstück eingearbeitet ist, wird die Leistung,
(Schwingweite) hochgeregelt und der Bohrvorgang beschleunigt sich.
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Nach
etwa 3 Minuten ist das Werkzeug zu ca. 50% durch das Werkstück gedrungen.
Ein Werkzeugverschleiss oder eine deutliche Verrundung der Profilkante
des Werkzeugprofils ist nicht erkennbar. |
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Nach
etwa 8 Minuten ist das Werkzeug durch das Werkstück in die, als
Unterlage dienende Glasplatte gedrungen. Das Programm wird beendet
und das Werkzeug zurückgefahren.
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Ein
wesentlicher Werkzeugverschleiss ist nicht erkennbar. Die Kante des
Werkzeugs weist einen Radius von etwa 0,4 mm auf. Die Umfangsfläche
der Bohrung ist rissfrei und besitzt eine gleichmässige Strukturierung.
Die Umfangsfläche des Werkzeugprofils ist auf eine Länge von 205 mm
durch die Schleifmitteleinwirkung gleichmässig mattiert was auf eine
exakte Ausrichtung schliessen lässt. |
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Auf
die gleiche Weise werden weitere Teile bearbeitet. Das Bild zeigt
zwei der bearbeiteten Glasblöcke und im Vordergrund die Sonotrode
mit dem Werkzeug. Der Glasblocl links ist noch aufgekittet. Der
Bohrkern steht in der Bohrung. Der Bohrkern, der auf dem rechten
Glasblock liegt weist ebenfalls keinerlei Risse auf und kann, wie
die Blöcke weiterverarbeitet werden.
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Bei der Bearbeitung
von Glas oder glasähnlichen Werkstoffen beträgt der Werkzeugverschleiss,
abhängig von der Sprödigkeit des Materials und der Qualität des,
für das Werkzeug gewählten Werkstoffs zwischen 0,5% und 2,5%. Die
erzielbare Bearbeitungsgeschwindigkeit ist > 1 mm/sec. bei einigen
Pressglassorten werden Werte > 2 mm/sec. erreicht. Die hier gezeigte
Bearbeitungsaufgabe ist eine der einfachen Übungen und soll einen
der vielen Anwendungsbereiche der Ultraschallbearbeitungstechnik
demonstrieren. Wir hoffen, daß Ihnen die hier gezeigten Beispiele
gefallen haben und laden Sie ein, die übrigen Seiten zu besuchen.
Die Anwendung der hier gezeigten Bearbeitungstechnik erfordert vom
Anwender nicht nur eine ausgeprägte Erfahrung in der Anwendung der
Ultraschallbearbeitungstechnik und der Werkstoffe, sondern auch
in der Anpassung der Programmierung von Maschinen, da die Bearbeitungsparameter
zwischen der Glasbearbeitung und der Bearbeitung harter Keramikwerkstoffe
schon mal um den Faktor 1000 oder mehr auseinanderliegen können.
Mit der weiteren Entwicklung noch besserer Werkstoffe spitzt sich
dieses Thema weiter zu.
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