BegrippenSoort begrip: VakbegripUltraprecisieverspaning
Wat is ultraprecisieverspaning?
Ultraprecisieverspaning haalt vormafwijkingen onder de micrometer en ruwheid in nanometers, meestal met diamantdraaien in een geconditioneerde ruimte.
De nauwkeurigheid ligt voorbij wat een gangbaar CNC-bewerkingscentrum haalt; de ruwheid wordt dan uitgedrukt als een Ra van enkele nanometers. Het bekendste proces is diamantdraaien met een monokristallijne diamant; diamantfrezen, vliegfrezen en ultraprecisieslijpen horen er ook bij. De grens met gewone precisieverspaning schuift mee met de stand van de techniek en ligt niet in een norm vast.
Waar komt de nauwkeurigheid van ultraprecisieverspaning vandaan?
De nauwkeurigheid komt uit het hele systeem: spillen en geleidingen op lucht- of hydrostatische lagers, een stijve en goed gedempte machine, een temperatuur die tot op fracties van een graad geregeld is en een snijkant die vrijwel volmaakt scherp is. Niet elk materiaal laat zich met diamant verspanen. Aluminium, koper, messing, chemisch nikkel met hoog fosforgehalte, veel kunststoffen en infraroodmaterialen zoals germanium en silicium wel. Bij ijzer, nikkel en titanium slijt de diamant chemisch snel, omdat de koolstof van de diamant bij snijtemperatuur in het metaal diffundeert of ermee reageert. Een stalen mal krijgt daarom vaak een laag chemisch nikkel die daarna diamantgedraaid wordt.
Hoe werkt ultraprecisieverspaning in de praktijk?
Het werk komt uit optiek, spiegels, mallen voor lenzen en precisiemechanica. Machine, geconditioneerde ruimte en meten met interferometers maken het uurtarief van zo'n machine doorgaans aanzienlijk hoger dan dat van een gewone draaibank. Voor veel werkplaatsen is diamantdraaien daarom een uitbestede stap, net als het chemisch vernikkelen ervoor. Gemeten wordt bij voorkeur in een even goed geconditioneerde omgeving als die waarin gemaakt is, soms op de machine zelf: de vorm met een interferometer of een contactprofielmeter, de ruwheid optisch, bijvoorbeeld met witlichtinterferometrie.
Waarmee wordt ultraprecisieverspaning vaak verward?
Ultraprecisie is iets anders dan hoge precisie op een gangbaar bewerkingscentrum, waar enkele micrometers al krap zijn. En diamantdraaien is geen polijsten: polijsten verlaagt de ruwheid en kan de vorm aantasten, diamantdraaien maakt vorm en oppervlak in dezelfde snede, langs een vastgelegde gereedschapsbaan.
Veelgestelde vragen
Welke materialen kun je diamantdraaien?
Onder meer aluminium, koper, messing, goud, chemisch nikkel met hoog fosforgehalte, kunststoffen zoals PMMA en polycarbonaat, en infraroodmaterialen zoals germanium en silicium. Bij staal, titanium en nikkellegeringen lukt het nauwelijks; glas en de meeste keramiek worden geslepen en gepolijst.
Waarom kun je staal niet diamantdraaien?
Omdat bij snijtemperatuur de koolstof van de diamant in het ijzer diffundeert, waardoor de snijkant chemisch snel slijt. Een stalen deel krijgt daarom vaak een laag chemisch nikkel die wel diamantgedraaid kan worden.
Wat is het verschil tussen microverspaning en ultraprecisieverspaning?
Microverspaning gaat over kleine kenmerken, gemaakt met gereedschap onder een millimeter diameter. Ultraprecisie gaat over vormnauwkeurigheid en ruwheid, en geldt op een grote spiegel net zo goed als op een klein lensje.