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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.

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.
Die Sonotrode wird mit dem Schallkopf verschraubt und in der Bearbeitungsachse ausgerichtet. Das Werkstück wird durch Verfahren des Kreuztisches vor dem Werkzeug positioniert.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

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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