Was ist ein Mikrobohrer?
Mikrobohrer sind sehr dünne Bohrer.
Sie werden hauptsächlich für die Feinbearbeitung von elektronischen Bauteilen, medizinischen Geräten und Schmuck verwendet und bestehen aus Werkstoffen mit hoher Härte und Verschleißfestigkeit, wie z. B. Hartmetall, da sie ein sehr hohes Maß an Präzision erfordern.
Mikrobohrer erfordern außerdem eine sehr sorgfältige Handhabung, um ein Abbrechen oder Ausbrechen der Schneide zu vermeiden, da die Schnittkraft aufgrund der extrem dünnen und scharfen Schneide gering ist. Je nach verwendetem Material müssen geeignete Bearbeitungsbedingungen und der Einsatz von Kühlmittel gewählt werden.
Anwendungen von Mikrobohrern
1. Halbleiterfertigung
Dazu gehören das Bohren von Leadframes, amorphem Silizium, Kondensatoren, Chip-Widerständen und Elektrolytkondensatoren. Leadframes sind Metallrahmen, die in Halbleitergehäusen verwendet werden, um Halbleiterchips zu befestigen und sie mit externen Schaltkreisen zu verbinden.
2. Mechatronik
Beispiele sind das Bohren von kleinen Zahnrädern, die Bearbeitung von Zahnradprofilen, das Bohren von Mikrospiegeln und Motorwellen. Bei Mikrospiegeln handelt es sich um sehr kleine Spiegel, die optische Signale erfassen und den Reflexionswinkel durch winzige Spiegelreflexionen steuern können.
3. Herstellung medizinischer Geräte
Beispiele hierfür sind das Bohren von Gelenken, Nadeln und Kathetern.
4. Herstellung von Automobil- und Flugzeugkomponenten
Beispiele hierfür sind das Bohren von Zylinderblöcken, Turbinenschaufeln und Drehgebern. Der Zylinderblock ist einer der Hauptbestandteile des Motors, der den Zylinder enthält, in dem sich der Kolben bewegt und in dem wichtige Teile wie die Verbrennungskammer und der Ventilmechanismus eingebaut sind.
5. Schmuckherstellung
Dazu gehören das Bohren von Schmuck, die Herstellung von Uhrenrädern und die Bearbeitung von Schmuck.
6. Optoelektronik
Hierunter fallen die Herstellung von LEDs, die Produktion von Lichtleitfasern und optischen Linsen.
7. Herstellung von elektronischen Bauteilen
Dazu gehören das Bohren von Leiterplatten, die Bearbeitung von Leadframes, die Bearbeitung von Steckern usw.
Arten von Mikrobohrern
Mikrobohrer können nach dem Durchmesser, der Schneidenform (zentriert, zweischneidig, dreischneidig usw.), der Anzahl der Schneiden oder nach dem Werkstoff eingeteilt werden. Bei der Einteilung der Mikrobohrer nach Material gibt es folgende Typen:
1. Sinterkarbid
Sinterkarbid ist eine Legierung mit Hauptbestandteilen wie Wolframkarbid und hat eine sehr hohe Härte und Verschleißfestigkeit. Sinterkarbid wird im Allgemeinen für die Schneiden von Mikrobohrern verwendet. Mikrobohrer aus Sinterkarbid sind sehr präzise und haben eine hohe Schneidkraftkomponente.
2. HSS
HSS ist ein Werkstoff, der sich aus Eisen und Legierungselementen wie Molybdän, Chrom und Vanadium zusammensetzt und eine ausgezeichnete Hitze- und Verschleißbeständigkeit aufweist. Mikrobohrer aus HSS sind weniger präzise als Hartmetall, aber relativ preiswert und daher für die Massenproduktion geeignet.
3. Andere Werkstoffe
Andere Werkstoffe wie Keramik, polykristalliner Diamant (PKD) und polykristalliner Diamant (PCBN) werden manchmal für die Schneiden von Mikrobohrern verwendet. Diese Werkstoffe haben eine sehr hohe Härte und Wärmebeständigkeit und können im Vergleich zu Hartmetall und HSS eine bessere Bearbeitungsleistung erbringen.
HSS (High Speed Steel) ist eine Abkürzung für Schnellarbeitsstahl, eine Stahlsorte, die häufig für Metallbearbeitungswerkzeuge und Schneidwerkzeuge verwendet wird.
Funktionsweise von Mikrobohrern
Mikrobohrer bohren Löcher durch die folgenden Prozesse:
1. Spanbildung
Wenn der Mikrobohrer mit dem Material in Berührung kommt, dreht sich die Schneide und zerspant das Material. Bei diesem Vorgang entsteht das abgetragene Material als Span.
2. Spanabfuhr
Die Späne werden durch die Spiralnuten der Mikrobohrer ausgestoßen. Diese Spiralnuten bieten Platz für die Späne, die aufgefangen werden.
3. Lochbildung
Durch die Drehung der Mikrobohrer entsteht nach und nach ein Loch, das Material wird geschnitten und die Späne werden ausgeworfen. Die Form des Lochs und die Bearbeitungsgenauigkeit können durch die Einstellung der Schnittgeschwindigkeit und des Vorschubs angepasst werden.
Weitere Informationen über Mikrobohrer
1. Bearbeitungsgenauigkeit
Mikrobohrer können durch die Verwendung sehr harter Werkstoffe wie Hartmetall und Diamant eine sehr hohe Bearbeitungsgenauigkeit erreichen. Es kann eine breite Palette von Werkstoffen bearbeitet werden, von Metallen wie Eisen und Edelstahl bis hin zu nichtmetallischen Werkstoffen wie Keramik und Glas.
Die in Mikrobohrern verwendeten Hartmetalle und Diamanten sind extrem hart, verschleißfest und verformungsbeständig, so dass sie über einen langen Zeitraum eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit beibehalten, und ihre scharfen Schneidkanten ermöglichen es, sehr kleine Löcher präzise zu bohren.
Hartmetall und Diamant sind Werkstoffe mit einer sehr hohen Wärmeleitfähigkeit. Daher wird die Wärme an der Schneidkante effizient abgeleitet, was die thermische Wirkung während der Bearbeitung minimiert und eine Umwandlung und Verschlechterung des Werkstücks verhindert. Die hohe Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffs macht ihn außerdem weniger anfällig für chemische Angriffe und Rost, so dass die Qualität des Werkstücks erhalten bleibt.
2. Steifigkeit
Die Klingen von Mikrobohrern sind sehr dünn, so dass sich die Schneide bei geringer Steifigkeit verbiegen oder vibrieren kann, was zu einer geringeren Bearbeitungsgenauigkeit führt. Die Steifigkeit der Klinge kann jedoch durch die Verwendung von Materialien mit hoher Härte, wie Hartmetall oder Keramik, in den Mikrobohrern verbessert werden.
3. Kompatible Werkstoffe
Mikrobohrer können mit verschiedenen Werkstoffen verwendet werden, darunter Hartmetall, Schnellarbeitsstahl, Keramik, PKD und PCBN.
4. Verwendung von Kühlschmierstoffen
Mikrobohrer haben sehr dünne Schneiden, so dass sich die beim Schneiden entstehende Wärme auf die Schneide konzentriert und zu Verschleiß und Verformung der Schneide führen kann. Schneidflüssigkeiten haben eine kühlende und schmierende Wirkung und sind außerdem wirksam bei der Entfernung von Schneidstaub und der Reinigung von Oberflächen.