Accessible Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag April 7, 2017

Multi-component force measurement in micromachining

Mehrkomponenten-Kraftmessung in der Mikrobearbeitung
Rafael R. Marangoni, Jan Schleichert, Ilko Rahneberg, Rostyslav Mastylo, Eberhard Manske and Thomas Fröhlich
From the journal tm - Technisches Messen

Abstract

An experimental setup for performing micro-scratching tasks and measuring the forces involved in the process is presented in this paper. The main component of the system is a multi-component force and torque sensor based on the principle of electromagnetic force compensation (EMFC). With this device it is possible to perform the micromachining process itself while simultaneously measuring the interaction forces between the tool tip and the test specimen. Experiments were performed with specimens of polished steel, silicon and glass. Planar micro-structures could be produced and tool point interaction forces in the order of some millinewtons were measured during the process.

Zusammenfassung

In diesem Beitrag wird ein Versuchsaufbau für die Ausführung von Mikrobearbeitungsaufgaben bei gleichzeitiger Messung der Prozesskräfte präsentiert. Der Hauptbestandteil des Systems ist ein Mehrkomponenten-Kraft- und Drehmomentsensor, der auf dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation (EMK) basiert. Mit diesem Gerät ist es möglich, die Mikrobearbeitung durchzuführen und gleichzeitig die Iterationskräfte zwischen der Werkzeugspitze und dem Probekörper zu messen. Untersuchungen mit Probekörpern aus poliertem Stahl, Silizium und Glas wurden durchgeführt. Planare Mikrostrukturen konnten gefertigt werden, und die Iterationskräfte der Werkzeugspitze in der Größenordnung einiger Millinewton wurden während des Prozesses gemessen.

Acknowledgement

The authors gratefully acknowledge the support by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) in the framework of Research Training Group Lorentz force velocimetry and Lorentz force eddy current testing (GRK 1567) at the Technische Universiät Ilmenau, Germany.

Received: 2017-1-17
Accepted: 2017-2-11
Published Online: 2017-4-7
Published in Print: 2017-9-26

©2017 Walter de Gruyter Berlin/Boston