Mikron Tool SA Agno
Effizienz = Zeiteinsparung gepaart mit Präzision und Qualität

Ein Bohrer, ein Fräser, eine perfekte Bearbeitungsstrategie und maximal abgestimmte Parameter; das braucht es, um eine deutliche Effizienzsteigerung zu erreichen beim Bearbeiten von medizinischen Schrauben aus Titan oder rostfreiem Stahl. Mikron Tool hat eine schlĂĽsselfertige Lösung entwickelt, welche die Bearbeitung von Innensechsrund-Prägungen (besser bekannt unter dem Namen Torx®) gleichzeitig um 50% schneller macht, eine hohe Masshaltigkeit des Profils garantiert und ein nahezu gratfreies Resultat liefert.

Bild 1 Schrauben
Schrauben

Jährlich werden 900 Millionen medizinische Schrauben produziert, Tendenz klar steigend. Da zählt jede Sekunde, welche man bei der Herstellung einsparen kann. Der weitaus grösste Teil dieser Schrauben werden auf Landrehautomaten gefertigt, auf einer Spindel das Gewinde, auf der Gegenspindel die Torx-Prägung. Dieser Prozess ist in den meisten Fällen langsamer und bestimmt deshalb die Taktzeit. Kann hier die Effizienz verbessert werden, auch nur um wenige Sekunden, hat der Produzent gewonnen: Zeit und Geld.
Mit dem Hexalobe-Programm bietet Mikron Tool eine schlüsselfertige Lösung an, welche sich nicht auf Werkzeuge beschränkt, sondern im Paket auch die beste Strategie für deren Einsatz und die passenden Parameter mitliefert. Denn während der Entwicklung wurde schnell klar, dass beste Resultate erzielt werden können, wenn alle diese Faktoren zusammenspielen.

Bild 2 Torx-Form
Torx-Form

Titan oder Inox?
Die beiden Materialien, aus denen heute 90% aller medizinischen Schrauben gefertigt werden, sind Titan und rostfreier Stahl. Diese unterscheiden sich in ihrem Zerspanungsverhalten deutlich voneinander. So sehr, dass sich im Laufe der Entwicklung eine getrennte Betrachtung der Werkzeuge wie auch der Strategie als notwendig erwiesen  hat. Besonders Titan mit seiner hohen Elastizität erfordert eine hohe Scherkraft, was wiederum zu einer hohen Schneidenbelastung fĂĽhrt. So fängt denn der Unterschied auch bereits beim verwendeten Hartmetall an. 
Auch beim Bearbeitungsprozess sind beiden diese Materialien getrennt zu betrachten. Während beim Fräsen von Titan sowohl mit Spiralinterpolation als auch mit seitlichem Fräsen möglich ist, empfiehlt Mikron Tool nur das Wandungsfräsen bei den rostfreien Stählen. Auch wenn dieser Prozess generell etwas mehr Zeit beansprucht.

Die Strategie
Eine gut durchdachte Strategie gehört genauso zum Erfolg wie die perfekt passenden Werkzeuge und ist von Anfang an in die Entwicklung einzubeziehen. Denn wie die Werkzeuge ausgelegt werden, hängt massgeblich davon ab, wie diese eingesetzt werden sollen. Verschiedene Vorgehen wurden anfangs in Betracht gezogen, als besonders effizient hat sich dasjenige erwiesen, welches auch mit einem Minimum an unterschiedlichen Werkzeugen auskommt: Stufenbohren – Fräsen des Innensechsrund – abschliessendes Entgraten. Andere Strategien, zum Beispiel das Vorbohren der sechs äusseren Durchmesser sowie des Zentrums mit anschliessendem Fräsen und Entgraten stellte insbesondere fĂĽr die Titanbearbeitung einen echten Stolperstein dar in Bezug auf die Prozesssicherheit der Mikrobohrer. Der Fräsprozess, im gewählten Vorgehen die zeitintensivste Operation kann entweder mittels Spiralinterpolation (mit einer maximalen Steigung von 0.8 x d) durchgefĂĽhrt werden oder mittels Wandungsfräsen (mit einer Zustellung von max. 0.5 x d). Jedes Vorgehen hat seine Vor- und Nachteile: Bei der Spiralinterpolation entsteht am Fräser nur eine kleine seitliche Belastung (Fx), da gleichzeitig auch eine vertikale Kraft wirkt (Fz). DafĂĽr ist mit einer höheren Belastung der Schneidecken zu rechnen, welche deshalb geometrisch verstärkt wurden. Generell ist dieser Vorgang flĂĽssiger und auch schneller. Beim seitlichen Fräsen (oder Wandungsfräsen) erreicht man die Gesamttiefe ĂĽber mehrere Stufen, da pro Durchgang nur mit zwei Achsen gearbeitet wird. Die seitliche Zustellung bleibt ĂĽber den ganzen Vorgang unverändert, allerdings ist in diesem Falle die radiale Belastung des Fräsers grösser.       

Bild 3 Spiralinterpolation - Wandungsfräsen
Spiralinterpolation - Wandungsfräsen

Aus vier mach zwei
Die vier Operationen (Bohren - Anfasen – Fräsen – Entgraten) sind in drei Schritten mit zwei Werkzeugen zu bewältigen. Der Kombibohrer bringt in einem ersten Schritt sowohl die zentrale Bohrung wie auch eine Fase von 120° an, wobei die Oberfläche sofort eine hohe Qualität erreicht (Ra 0.2µm, Rz 0.8 µm). Nach dem Fräsen der definitiven Form wird er nochmals eingesetzt, er sorgt in diesem letzten Schritt fĂĽr eine nahezu gratfreie Oberfläche und eine ausgezeichnete Oberflächenqualität. Der Fräser mit 3 resp. 4 Zähnen – je nach Durchmesser - ist in zwei Standardlängen verfĂĽgbar, um so die je nach Schraubentyp unterschiedlichen Tiefen der Torx-Form bearbeiten zu können. Seine hohe Steifigkeit ermöglicht eine Bearbeitung mit hohen VorschĂĽben und massiven Zustellungen, und garantiert doch die notwendige Profilmasshaltigkeit. FĂĽr die hohe OberflächengĂĽte sorgt einerseits die spezielle Geometrie, andererseits die Tatsache, dass mit einer hohen Zustellung / Steigung gearbeitet werden kann und deshalb nur wenige Durchgänge notwendig sind.

Bild 4 Werkzeuge (Kombibohrer + Fräser)
Werkzeuge (Kombibohrer + Fräser)

Augenmerk auf die Qualität
Neben einer effizienten Bearbeitung, welche sowohl eine kurze Bearbeitungszeit wie eine lange Standzeit der Werkzeuge im Auge anvisiert, ist das Resultat in Sachen Qualität ein zentraler Faktor. Die Toleranzen sind sehr eng gesetzt und auf jeden Fall einzuhalten, damit die Profilmasshaltigkeit und Wandungs-Rechtwinkligkeit des Innensechskant bei der ersten wie der letzten gefertigten Schraube respektiert wird.

Bild 5 Profilmasshaltigkeit
Profilmasshaltigkeit

Auch Oberflächengüte und Gratbildung sind ein wichtiges Thema.
„Ein einziges, ideales Vorgehen fĂĽr alle Fälle gibt es nicht“, das bestätigt der Entwicklungsleiter Alberto Gotti. Wenn auch dieses schlĂĽsselfertige Programm mit einer Kombination von Werkzeugen und Empfehlungen zu Strategie und Parametern dem Anwender viel UnterstĂĽtzung bietet, ist er dennoch gefordert, „sein“ Gleichgewicht zwischen einer möglichst effizienten Bearbeitung und einer hohen Präzision und Qualität zu finden.

Die ersten Erfahrungen mit den neuen Werkzeugen CrazyDrill und CrazyMill Hexalobe auf einem Langdrehautomaten von DMG MORI Sprint 32/8 haben gezeigt, dass die Zykluszeit im Vergleich zu anderen empfohlenen Werkzeugen um 50 bis 60% reduziert werden kann und gleichzeitig sogar bei hohem Vorschub (0.03mm/U pro Zahn) eine hohe Oberflächengüte (Ra = 0.2µm) erreicht wird. Ein vielversprechendes Resultat!


Werkzeuge sind unsere Leidenschaft
Entstanden ist Mikron Tool 1998 aus der ehemaligen Werkzeugabteilung des Transfermaschinenherstellers Mikron SA Agno. Daraus resultiert eine jahrzehntelange Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von Zerspanungswerkzeugen. Als eigenständige Firma tätig seit 1998, angefangen mit 25 Mitarbeitern, sind wir heute ein global agierender Werkzeuganbieter mit Hauptsitz in der Schweiz (Agno, Tessin), einer Zweigstelle mit Verkauf und Fabrikation in Deutschland (Rottweil) sowie Verkaufsniederlassungen in USA und China. 175 Mitarbeiter setzen sich täglich ein für die Bedürfnisse der Kunden, ein weltweites Vertriebsnetz mit Partnerfirmen sichert die Kundennähe rund um den Globus.

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CH-6982 Agno

Tel. +41 91 610 40 00
Fax +41 91 610 40 10

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