DD254904A1 - Verfahren zur bearbeitung von eingearbeiteten bohrungen in diamanten mittels laserstrahlen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft insbesondere die Herstellung von kegelfoermigen Bohrungen hoher Manteloberflaechenguete mittels Laserstrahlen in Diamanten fuer den Drahtzug. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass ein vollstaendiger Kegel in den Diamanten eingearbeitet wird, dessen Mantelflaeche mit einem Laserstrahl bearbeitet wird. Erfindungsgemaess wird nach dem Bohren ein Laserstrahl mit konstanter Leistung und feststehendem Fokuspunkt am Kegelbasisdurchmesser zentriert. Waehrend der Diamant eine rotationssymmetrische und horizontale Bewegung ausfuehrt, gleitet die Mantelflaeche der kegelfoermigen Bohrung entlang des Laserstrahles.
Description
Verfahren zur Bearbeitung von Diamanten, insbesondere zur Herstellung von Mikrobohrungen mittels Laserstrahlen sind bekannt. Die Einarbeitung kegelförmiger Bohrungen in Diamanten wird in der Regel so gestaltet, daß mehrere aus Kegelstümpfen bestehende Einzelbohrungen zu einem vollständigen Kegel erweitert werden. Derartige Verfahren werden in der DE-OS 2740755; Industriediamantenrundschau, 4(1970) 2, Seite 91 bis 96; 5(1971) 1, Seite 38 bis 43 von STRASCHEK, beschrieben.
Das charakteristische Merkmal dieser Verfahren besteht darin, daß entsprechend der Bearbeitungstiefe die Fokuspunktlage korrigiert werden muß.
Modernste Laseranlagen für diesen Anwendungszweck werden durch kostenaufwendige Rechner gesteuert, wobei die Rechnersteuerung insbesondere eine koordinierte Bewegung in der vertikalen und horizontalen Achse ermöglichen und somit genaue Übereinstimmung von Fokuspunktlage und Einarbeitungstiefe herstellen soll. Diese mehrstufigen Laserbohrverfahren sind aufwendig und kompliziert.
Sie beruhen darauf, daß durch Veränderung des optischen Aufbaus der Laseranlage zu kleinerem Kegelspitzendurchmesser vorgegangen wird.
Nach einem anderen mehrstufigen Verfahren zur Bearbeitung von Diamanten mittels Laserstrahlen, DD-PS 133023, werden an einem bestimmten Kreisumfang ineinandergreifende, kegelförmige Einzelbohrungen eingebracht, wobei ein Mittelkegel stehenbleibt, der ebenfalls mittels Laserstrahlen zertrümmert wird. Auf diese Art und Weise wird bis zur vorgesehenen Tiefe eine kegelstumpfförmige Bohrung eingebracht.
Der entscheidende Nachteil der nach diesen bekannten Laserverfahren hergestellten Bohrungen besteht darin, daß die Oberflächengüte der Mantelfläche eine zu große Rauhigkeit aufweist und eine Rauhtiefe von ca. 0,050 mm nicht unterschreitet.
Dies ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, daß nach den bisher praktizierten Verfahren es zu mikroskopisch feinen, absatzförmigen Ausbildungen der Mantelfläche an den einzelnen eingearbeiteten Kegelstümpfen bzw. an den kreisförmig ineinandergreifenden Einzelbohrungen kommt.
Aufwendige Polierverfahren sind deshalb notwendig, um die Absätze derartiger Bohrungen zu glätten und für den Drahtzug praktisch einsetzbar zu gestalten.
Deshalb ist für Mikrobohrungen ein Verfahren mit feststehendem Fokuspunkt vorgeschlagen worden.
Nach diesem Verfahren wird ein vollständiger Kegel in den Diamanten eingearbeitet, dessen Basisfläche und Höhe kontinuierlich bis zur vorgesehenen Tiefe vergrößert wird.
Allen bisherigen Verfahren haftet insbesondere der Nachteil an, daß sie für kegelförmige Bohrungen mit einem Bohrungsdurchmesser größer gleich 0,5mm und einer Bohrungstiefe größer 1 mm ungeeignet sind.
Ein Grund besteht darin, daß mit zunehmender Bohrungstiefe die Schichtdicken des Materialabtrags vergrößert werden müssen.
Erfolgt dies nicht, so würde sich die Bearbeitungszeit vervielfachen und es besteht die Gefahr, daß die Bohrung asymmetrisch
Die Vergrößerung der Schichtdicke führt aber zu noch größerer Rauhigkeit der Manteloberfläche mit entsprechend hohem Polieraufwand.
Als weiterer Grund ist zu sehen, daß bei feststehendem Fokuspunkt die Laserleistung mit jedem Bearbeitungsschritt bis zur vorgesehenen Bohrungstiefe erhöht werden muß.
Dies führt zu hohem Energieverbrauch, so daß bei Dauerstrichlasern kleiner Leistung die maximale Laserausgangsleistung schnell erreicht ist.
Wird die erforderliche Laserleistung unterschritten, so tritt eine Verschlechterung der Manteloberflächengüte durch Strahlendivergenz auf.
Nach einem Fachartikel von EDER in Draht 37 (1986) 3, S. 113f., werden deshalb neuerdings elektroerosive Verfahren dem Laserbohrverfahren vorgezogen, da sie zu einer wesentlich geringeren Rauhigkeit führen.
Elektroerosive Verfahren sind aber nur für synthetische polykristalline Diamanten anwendbar und außerdem sehr zeitaufwendig.
Ziel der Erfindung ist es, ein einfaches, zweistufiges, kostengünstiges Verfahren zu schaffen, mit dem kegelförmige Bohrungen in Diamanten mit hoher Manteloberflächengüte hergestellt werden können und mit dem der Aufwand an Nachpolierarbeiten auf ein Minimum gesenkt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das die Einarbeitung von kegelförmigen Bohrungen mit einem Kegelspitzendurchmesser größer gleich 0,5 mm, einer Bohrungstiefe größer 1 mm und einer Rauhtiefe der Manteloberfläche kleiner 0,005mm in Diamanten gewährleistet.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein vollständiger Kegel in den Diamanten eingearbeitet wird und die Manteloberfläche anschließend mit dem Laser bearbeitet wird.
Erfindungsgemäß wird nach dem Bohren ein Laserstrahl mit konstanter Leistung und feststehendem Fokuspunkt am Kegelbasisdurchmesser zentriert, wobei der Diamant eine rotationssymmetrische und horizontale Bewegung ausführt und die Mantelfläche der kegelförmigen Bohrung entlang des Laserstrahls gleitet.
Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Ein synthetischer Diamant mit einer Höhe von ca. 3 mm in einer gesinterten Fassung wird in einer Dreipunkthalterung zentriert.
Das Eingangsziehhol wird mit einem YAG-Dauerstrichlaser kleinerer Leistung eingearbeitet.
Der Laser arbeitet mit einer Pulsfrequenz von 5KHz.
Die Brennweite des Laserobjektivs beträgt 40 mm.
Während der Konusbohrung wird die Laserausgangsleistung konstant auf 6 bis 8W gehalten.
Der Diamant wird mit einer Geschwindigkeit von 10 mm min"1 von außen nach innen bewegt, wobei der Fokus nachgeführt wird.
Begonnen wird mit einem Bohrungsdurchmesser, von 0,20 mm bis auf einen Kegelbasisdurchmesser von 2,5mm mit einem Bohrungsdurchmesser von 1,5 mm erweitert.
Die Rauhtiefe beträgt nach der Bohrung etwa 0,050mm.
In einem anschließenden Arbeitsgang wird die Mantelfläche wie folgt bearbeitet:
Es werden ein um 10% kleinerer z-Wert als der Ausgangswert zur jeweiligen Einarbeitungstiefe und einx-Wert, der um 3,33% größer ist als der x-Ausgangswert für den Kegelbasisdurchmesser in den Rechner eingegeben.
Der Laserstrahl wird am Kegelbasisdurchmesser zentriert und der Diamant führt eine rotationssymmetrische und horizontale Bewegung aus.
Bei einer um 12,2% höheren Laserausgangsleistung als beim Bohren, die während der Bearbeitung konstant bleibt, und feststehendem Fokuspunkt gleitet die Mantelfläche für die Dauer von 25 bis 30s entlang des Laserstrahles.
Die Rauhtiefe der Manteloberfläche ist nach der Bearbeitung kleiner 0,005mm.
Anschließend wird der Ausgangskegel eingearbeitet und der Ziehstein mit Feinstpoliermitteln poliert.
Claims (1)
- Verfahren zum Herstellen von kegelförmigen Bohrungen hoher Manteloberflächengüte für den Drahtzug, bei dem bekannte Dauerstrichlasertypen kleiner Leistung, beispielsweise ein YAG-Laser, eingesetzt werden, wobei ein vollständiger Kegel in den Diamanten eingearbeitet wird, gekennzeichnet dadurch, daß nach dem Bohren ein Laserstrahl mit konstanter Leistung und feststehendem Fokuspunkt am Kegelbasisdurchmesser zentriert wird, der Diamant eine rotationssymmetrische und horizontale Bewegung ausführt und die Mantelfläche der kegelförmigen Bohrung entlang des Laserstrahles gleitet.Anwendungsgebiet der ErfindungDie Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Diamanten, insbesondere zur Herstellung von kegelförmigen Bohrungen für den Drahtzug mittels Laserstrahlen.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DD29780486A DD254904A1 (de) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | Verfahren zur bearbeitung von eingearbeiteten bohrungen in diamanten mittels laserstrahlen |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| DD254904A1 true DD254904A1 (de) | 1988-03-16 |
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Family Applications (1)
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| DD (1) | DD254904A1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3638546A1 (de) * | 1986-11-11 | 1988-05-19 | Helmut Hornung | Fahrzeugreifen |
| EP0749799A3 (de) * | 1990-10-11 | 1997-10-15 | Winston Harry Sa | Strangpressmatrizeinsatz und Verfahren zur Herstellung |
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1986
- 1986-12-17 DD DD29780486A patent/DD254904A1/de unknown
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