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maschine+werkzeug 02/2010

Verträglich, aber schwierig

EXTRA - Medizintechnik

Werkzeuge Bei der Herstellung medizintechnischer Geräte wird wegen der Verträglichkeit meist rostfreier Stahl oder Titan verwendet. Know-how und Werkzeuge von Horn geben entscheidende Impulse für aufgabenorientierte Lösungen.

Beim Zerspanen hochlegierter Edelstähle und Titanlegierungen stoßen handelsübliche Werkzeuge wegen der hohen Verschleiß- und Hitzebeständigkeit dieser Werkstoffe schnell an ihre Grenzen. Empfehlenswert sind deshalb Werkzeugsysteme mit einer anwendungsorientierten Abstimmung von Hartmetall, Geometrie und Beschichtung. Darauf aufbauend lässt sich das Potenzial jeder Komponente noch einmal optimieren, wenn der Werkzeughersteller alle in der Prozesskette anfallenden Arbeiten und Tests im eigenen Hause durchführen kann.

Reduzierte Belastung

Hohe Legierungsanteile wie Chrom, Nickel, Kobalt, Molybdän und Titan erschweren die Formbarkeit der Späne. Mit zunehmender Spanformung etwa wächst die Gefahr von Ausbrüchen an der Hauptschneide und in der Geometrie der Wendeschneidplatte. Diesem Risiko können die verschiedenen Horn-Geometrien mit speziell abgestimmten Span- und Freiwinkeln in Verbindung mit einer weichschneidenden, hochbelastbaren Hauptschneide begegnen, wie etwa der Geometrie .3. mit Spanformrille. Ihre Spanverjüngung von je nach Vorschub fünf bis zehn Prozent der Schneidenbreite sichert auch beim Ein- und Abstechen bis 25 mm Tiefe eine problemlose Spanabfuhr.

Den Nutzen einer solchen hochwirksamen Spanformrille beweisen die Wendeplatte Typ 229 und das modulare Werkzeugträgersystem 220 bei der Bearbeitung von Prothesenteilen. Im Verhältnis zu den Abmessungen der beiden Prothesenteile Kugelkopf und Spreizzange stellte sich nach mehreren Versuchen eine Wendeschneidplatte mit 4 mm breiter Schneide als optimal heraus. Sie wird von einem prismatischen über seine ganze Länge konkav geformten Sitz in der Kassette gehalten. Die Anlagefläche von 22 mm gewährleistet vor allem beim Einstechen paralleler Nutflanken und beim Abstechen gerader Stirnflächen einen sicheren Sitz. Die zweite Hauptschneide liegt geschützt um 180° nach unten gedreht in der formschlüssigen Aufnahme des Plattensitzes. Mit Schnittgeschwindigkeiten von 50 m/min und einem Vorschub von 0,08 mm/U, der Beschichtung mit Supernitrit TH36 und einer Schneidkantenverrundung im CVD-Bereich erhöhte sich die Standzeit gegenüber der bisherigen Fertigung je nach Hauptzeitanteil um das 2,5- bis 3-Fache.

Eine andere Anforderung stellen Kiefer-, Knochen- und andere chirurgische Schrauben dar. Sie lassen sich durch Wirbeln auf Drehautomaten mit guten Standmengen wirtschaftlich herstellen. Wegen der feinen Spanabnahme ist dieses Verfahren auch bei kleinen Kerndurchmessern einsetzbar. Weitere Vorteile sind gratarme bis gratlose Gewinde mit höchster Oberflächengüte und Genauigkeit. Die speziell für die engen Platzverhältnisse in Langdrehautomaten entwickelten Gewindewirbelköpfe M 302 verfügen standardmäßig über sechs geschraubte Wendeschneidplatten für ein- oder zweigängige Gewinde mit einem Innenkreis von 10 mm.

Ein durch ein Langloch und 16 kleine Bohrungen mehrfach unterbrochener Schnitt bei Werkstücken aus Werkstoff 1.4301 mit einer Wandstärke von nur 0,1 mm beschreibt einen weiteren Teil der Schwierigkeiten, die beim Bearbeiten von Werkstücken für die Optik chirurgischer Instrumente zu bewältigen sind. Die Lösung dieser Aufgabe ist das zum Ausdrehen, Einstechen, Innengewindedrehen und Axialeinstechen entwickelte Werkzeugsystem Supermini. Trotz des mehrfach unterbrochenen Schnittes bewies das Werkzeug seine Stabilität und Prozesssicherheit. Beim anschließenden Vor- und Fertigdrehen der 45°-Fase und des Innendurchmessers kommt ebenfalls eine Schneidplatte des Systems Supermini mit einem Spitzenradius von 0,2 mm zum Einsatz. Beide Schneidplatten in der Standard-Hartmetallbeschichtung TH35 sind extrem temperaturbeständig und überzeugen durch einen sehr guten Reibungskoeffizienten. Beides sind Eigenschaften, die bei der Bearbeitung von V2A entscheidend zur Produktivitätssteigerung des Langdrehautomaten beigetragen haben.

Auch für die Herstellung der Greifer von Bandscheiben-Rongeuren musste eine wirtschaftlichere Lösung gefunden werden. Ein Greifer verfügt über durchschnittlich 10 bis 15 Zähne, die mit einem Winkel von 60° gerade und ohne Drall bislang mit einem HSS-Fräser mit 20 Zähnen gefräst wurden. Der Vorteil der kurzen Hauptzeiten hat aber den Nachteil, dass jede Zahnteilung den passenden Fräser erfordert. Mit dem Nut-Frässystem 313 wurde ein neuer Bearbeitungsweg beschritten, bei dem jeder Zahn einzeln gefräst wird. Dadurch erhöht sich die Hauptzeit, die höhere Flexibilität überwiegt jedoch, da sich mit einem Fräser verschiedene Teilungen herstellen lassen. Gratfrei und mit deutlich höherer Profiltreue gefräst, wurden die hohen Qualitätsansprüche erfüllt und durch den insgeamt stabileren und wirtschaftlicheren Prozess weitere Pluspunkte zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit erreicht.

Ein anderer Optimierungsschritt galt der Herstellung von Hohlmeißelzangen aus Edelstahl 1.4021 und dabei besonders dem Schlitzfräsen in der linken und rechten Ausführung von Maulteil und Branche, dem Handgriff. Die Nuten zur Führung der Hebelgelenke mussten mit Ra ≤ 0,8 µm in einem Durchgang aus dem Vollen gefräst werden. Für diese funktions- und kostenentscheidenden Arbeitsgänge kamen die Nut-Zirkularfräser 332 und 636 zum Einsatz. Letztlich erfüllte die sechsschneidige Platte 636 beim Zirkularfräsen mit einer Drehzahl von 1400 U/min und einem Vorschub vf = 200 m/min alle Vorgaben und erreichte gegenüber dem bislang eingesetzten HM-Fräser die doppelte Standzeit.

  • Medizintechnische Zangenausführungen nach dem Fräsen.

    Medizintechnische Zangenausführungen nach dem Fräsen.

  • Der Nut-Zirkularfräser M636 fräst Nuten in die linken und rechten Maulteile der Hohlmeißelzangen.

    Der Nut-Zirkularfräser M636 fräst Nuten in die linken und rechten Maulteile der Hohlmeißelzangen.

  • Der modular aufgebaute Wirbelkopf M302 eignet sich auch bei engen Platzverhältnisse.

    Der modular aufgebaute Wirbelkopf M302 eignet sich auch bei engen Platzverhältnisse.

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Unternehmensinformation

Paul Horn GmbH Hartmetall Werkzeugfabrik

Unter dem Holz 33-35
DE 72072 Tübingen
Tel.: 07071-7004-0
Fax: -72893

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