Probleem op deze pagina?

Project: Technologie van het microfrezen

VIS/CO: Collectief onderzoek van Vlaamse Innovatiesamenwerkingsverbanden
01/09/2004
31/08/2006
24 Maanden

Dit project is gericht op het verkennen van het microfrezen, waarbij voor de verschillende deelaspecten zowel de problematiek als de bestaande oplossingen in kaart gebracht worden en als resultaat richtlijnen en aandachtspunten worden geformuleerd. Op gebied van de machine, wordt nagegaan in hoeverre hogesnelheidfreesmachines bruikbaar zijn voor het microfrezen, en bij welke productvereisten men moet overgaan tot de aankoop van een speciale microfreesmachine. In dit onderzoeksproject worden objectieve criteria vastgelegd voor de aankoop van een microfreesmachine. Op gebied van procestechnologie is bij het microfrezen een correcte instelling van de verspaningscondities cruciaal. Microfreesjes (diameter <1mm) laten niet veel toe wat betreft de freesbelasting en breken meteen. Voor grotere frezen bestaan vuistregels om vanuit de freesdiameter de toelaatbare freesbelasting en verspaningscondities te bepalen. Ook de freesgeometrie en het gebruik van slijtvaste deklagen zijn voor grotere diameters goed gekend. In dit project wordt nagegaan welke relaties er bestaan tussen freesdiameter en verspaningsconities voor een zestal meterialen. Er wordt onderzocht welke wijzigingen noodzakelijk zijn voor de freesgeometrie naarmate de diameter verkleint, en welke deklagen daarbij nog bruikbaar zijn zonder dat deze de geometrie teveel vervormen. De mogelijkheden van de nieuwe simulatiesoftware die het spaanvormingsproces simuleert worden hierbij ook onderzocht. De opspanmethode bij microfrezen verdient bijzondere aandacht aangezien de werkstukken zelf klein zijn in afmeting, en er bovendien materiaal wordt weggenomen bij de bewerking. Deze werkstukken zijn zeer gevoelig aan vervorming en trillingen. Een vijftal mogelijke opspanmethodes voor kleinere werkstukken zullen worden uitgetest en hun voor- en nadelen vergeleken. De procesbewaking wordt bij het microfrezen bemoeilijkt doordat een visuele controle van het verspaningsproces zeer moeilijk is vanwege de afmetingen van het gereedschap. Vaak is het zelfs niet mogelijk om te controleren of de frees nog niet gebroken is en dus nog effectief verspaant. Klassieke systemen voor procesbewaking zijn gebaseerd op meting van het gevraagde spindelvermogen, een alternatief systeem is gebaseerd op geluidsmeting. Beide systemen zullen in het voorliggende project worden vergeleken. In de loop van het collectief onderzoeksproject zal aan de industriële leden van de gebruikerscommissie een vijftal concrete werkstukken gevraagd worden die in de verschillende werkpakketten zullen gebruikt worden. Hierdoor kan het invoeren van het microfrezen bij de bedrijven uit de gebruikerscommissie gestimuleerd worden. Op het einde van het project wordt de opgebouwde kennis in een publicatie samengevat en wordt een studiedag georganiseerd die voor iedereen toegankelijk is.

De doelgroep van dit collectief onderzoeksproject bestaat uit bedrijven die kleine mechanische precisieonderdelen (afmetingen van enkele millimeters met maattoleranties van enkele micrometer) frezen. Tot deze doelgroep worden bedrijven gerekend die vandaag de dag zulke producten maken of die dat in de nabije toekomst zullen doen, zoals matrijzenbouwers, fijnmechanische werkplaatsen, gereedschapsmakerijen en aan de productieafdelingen van grote bedrijven. Bedrijven uit de doelgroep zien zich genoodzaakt om zich te gaan specialiseren om zo een product met een hoge toegevoegde waarde te kunnen afleveren. Veel van deze bedrijven beschikken vandaag de dag immers over ervaren vaklui die het frezen onder de knie hebben maar voor het "gewone" freeswerk (eenvoudige vormen, seriewerk, …) te duur geworden zijn en het bijgevolg moeten afleggen tegen de lageloonlanden. Zich specialiseren in het microfrezen is voor deze bedrijven dan ook een manier om te overleven. WTCM beschikt over een lijst van circa 150 bedrijven in Vlaanderen die de doelgroep vormen voor dit project en aaruit de gebruikerscommissie zal worden gevormd. Bij de samenstelling van de gebruikerscommissie zal worden gezorgd voor minstens 80% KMO's. Innovatiepotentieel Momenteel past het merendeel van de verspanende bedrijven het frezen toe bij werkstukafmetingen in het macrogebied ( > 10 mm). De resultaten van voorliggend onderzoeksproject zullen deze bedrijven toelaten om ook werkstukken met afmetingen in het mesogebied (10 µm tot 10 mm) te frezen. Om dit te bereiken zal het kennisniveau omtrent het microfrezen binnen de bedrijven verhoogd worden. De laatste jaren is er een sterke trend naar miniaturisatie merkbaar in vele technologische sectoren. Bovendien is de markt van de microsystemen één van de sterkst groeiende markten van de afgelopen jaren en wordt voor 2004 nog een marktgroei van 21% voorspeld. Het microfrezen is de specialisatie die de bedrijven uit de doelgroep kansen kan bieden om loonkostenhandicap tegenover opkomende industrielanden enigszinds te compenseren.

Onderstaande aspecten van de microfreesmachine werden onderzocht: frame, spindel, lagering, bereik van de assen, voedingssnelheden/toerentallen, besturingssystemen, lasermeetsysteem, koelsystemen en de opname van de gereedschappen. De voornaamste conclusies m.b.t. simulatiesoftware voor het microfrezen zijn: waarheidsgetrouwe simulatieresultaten, langdurige simulaties (te lang), eigen kennis inbrengen zeer moeilijk. Er zijn testen gebeurd met verschillende frezen. Alle frezen hadden 2 snijtanden, waren bedoeld voor (gehard) staal en de diameters waren 0,4 en 0,8 mm. Er bestaan grote verschillen: kleine werkstukken zijn moeilijk op te spannen, de beschikbare mechanische klemmen zijn niet altijd toe te passen en complexe vormen maken een standaard opspansysteem soms onbruikbaar. Een aantal systemen werden vergeleken: mechanische klemming, ijs, vacuüm, smeltlegering, magnetisch, bijenwas en kleefband. Een groot probleem bij het microfrezen is de detectie van gereedschapsbreuk. De klassieke methodes bieden echter niet altijd een oplossing voor deze afmetingen. Een accoustische sensor is het meest geschikt om gereedschapsbreuk te detecteren.

-

Sirris (Peter Perremans)
Sirris
Universitaire Campus, Wetenschapspark 9 B-3590 DIEPENBEEK
011/85.91.80
Neen
Raf Snoekx
Materiaalbewerking - fijn (slijpen, lapping)
Ria Bruynseels, Kurt Peys, Bert Bellens (Werken en Leren vzw), Sebastiaan Schelfaut (Bureau Bouwtechniek), Luc Verhoeven (Just Innovation), Sara Shafaq (Info Support NV), Luc Larmuseau (iLLumoo)
http://www.sirris.be
Share this on