nach oben
maschine+werkzeug 02/2017

Dreischneider neu gedacht

Werkzeuge

Bohren - Dreischneidigen Vollhartmetallbohrern wurde über Jahrzehnte eine nur sehr eingeschränkte Tauglichkeit attestiert. Mit konstruktiven Verbesserungen– vor allem an der Spitze und der Schneide– ist es der Hoffmann Group nun gelungen, das Potenzial der Dreischneider zu nutzen.

S-Schneide gibt Stabilität

Erstmals wurde die von Zweischneidern als ›S-Schneide‹ bekannte konvexe Schneidenausführung auf ein dreischneidiges Werkzeug appliziert. Bei einer konvexen Schneidenausführung wirkt die Schnittkraft Fc im Bereich der Schneidenecke zum Werkzeug hin, was einer Stabilisierung der Schneidenecke zugute kommt. Bei einer konkaven Schneidenausführung hingegen erfährt die Schneidenecke eine Belastung durch die Schnittkraft Fc vom Werkzeug weg. Diese Schneidenform ist daher anfälliger für Ausbrüche an der Schneidenecke.

Um die Vorteile des dreischneidigen Konzepts voll zu nutzen, kann der Vorschub pro Umdrehung tatsächlich um bis zu 50 Prozent erhöht werden. Bei Betrachtung dieses Eingriffsverhältnisses wird deutlich, dass sich nun drei statt zwei Späne ausbilden. Diese von den drei Schneiden prozesssicher abzuführen, ist eine Herausforderung. Dazu sind möglichst große Spannuten vorteilhaft. Da hier jedoch drei Nuten auf dem Umfang des Werkzeuges anzubringen sind, fallen diese konzeptbedingt kleiner aus. Um den Spanabtransport trotzdem sicherzustellen, wird das konstruktive Mittel der Kernverjüngung angewandt. Sie sorgt für zum Ende der Spiralisierung hin größer werdende Spannuten bei ausreichender Stabilität des Kerns.

Zur Unterstützung der Spanabfuhr ist es hilfreich, einen möglichst großen Kühlschmierstoffvolumenstrom bereitzustellen. Bei konstantem Druck, welcher durch die Werkzeugmaschine limitiert ist, kann dies nur durch eine Erweiterung des Kühlkanalquerschnitts ermöglicht werden. Andererseits reduzieren Kühlkanäle die Stabilität der Stollen des Bohrers. Bei der vorliegenden Konstruktion wurde ein Kompromiss aus Kühlkanalquerschnitt und Stabilität der Bohrerstollen gefunden.

Ziel der Neukonstruktion war für die Hoffmann Group ein breites Anwendungsspektrum des dreischneidigen Bohrers. Der Einsatzbereich sollte langspanende Stähle wie allgemeine Baustähle und Einsatzstähle umfassen. Zusätzlich waren auch herausfordernde Materialien wie rostfreie Stähle sowie Werkzeugstähle zu bearbeiten. Hoffmann hat das Bohren in diversen Werkstoffen getestet, wie zum Beispiel St37, C45, 42CrMo4, X155CrVMo12.1 und X5CrNi18-10. Dabei gab es keinerlei Auffälligkeiten bei der Spanabfuhr. Selbst ohne Zuhilfenahme von Kühlschmierstoff konnten bei allen Materialien die Späne prozesssicher abgeführt werden. Damit wird der Mastersteel Feed allen Anforderungen gerecht.

Neben der Sicherstellung einer optimalen Spanabfuhr ist bei einem dreischneidigen Bohrerkonzept die Kraft- und Drehmomententwicklung zu beachten. Durch den Eingriff der dritten Schneide während der Bohrbearbeitung wird einerseits ein höherer Vorschub pro Umdrehung ermöglicht, andererseits geht mit dieser Vorschuberhöhung auch eine Steigerung der Vorschubkraft einher. Diese Annahme bestätigte Hoffmann mit einer Messreihe.

Aus der Betrachtung von Vorschubkraft, Drehmoment und Leistungsaufnahme leitet Hoffmann Schlussfolgerungen zum optimalen Einsatzgebiet von dreischneidigen Bohrern ab. Bei Anwendungen, die auf maximales Zeitspanvolumen zielen, sollten verschiedene Randbedingungen durch den Prozess erfüllt sein. Dreischneidige Bohrer verlangen nach stabilen Werkstücken und Aufspannungen, damit den deutlich erhöhten Vorschubkräften standgehalten werden kann.

Darüber hinaus sollte die Maschinenspindel hohe Drehmomente bei niedrigen und mittleren Drehzahlen bereitstellen. Dies gilt insbesondere bei großen Werkzeugdurchmessern (12 bis 20 Millimeter). Im kleinen Werkzeugdurchmesserbereich können andererseits mithilfe von dreischneidigen Werkzeugen hohe Zeitspanvolumenwerte auch bei Maschinen mit begrenzten Drehzahlen erreicht werden.

  • Bild 1: Dreischneider neu gedacht

    Bild 1: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 2: Dreischneider neu gedacht

    Bild 2: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 3: Dreischneider neu gedacht

    Bild 3: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 4: Dreischneider neu gedacht

    Bild 4: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 5: Dreischneider neu gedacht

    Bild 5: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 6: Dreischneider neu gedacht

    Bild 6: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 7: Dreischneider neu gedacht

    Bild 7: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 8: Dreischneider neu gedacht

    Bild 8: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 9: Dreischneider neu gedacht

    Bild 9: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 10: Dreischneider neu gedacht

    Bild 10: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 11: Dreischneider neu gedacht

    Bild 11: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 12: Dreischneider neu gedacht

    Bild 12: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 13: Dreischneider neu gedacht

    Bild 13: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 14: Dreischneider neu gedacht

    Bild 14: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 15: Dreischneider neu gedacht

    Bild 15: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 16: Dreischneider neu gedacht

    Bild 16: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 17: Dreischneider neu gedacht

    Bild 17: Dreischneider neu gedacht

  • 1 Punktförmige Querschneide beim dreischneidigen Bohrer: Kontakt an definierter Position 2 Linienförmige Querschneide beim zweischneidigen Bohrer: Verschiebung entlang der Linie kann den Bohrer taumeln lassen.

    1 Punktförmige Querschneide beim dreischneidigen Bohrer: Kontakt an definierter Position 2 Linienförmige Querschneide beim zweischneidigen Bohrer: Verschiebung entlang der Linie kann den Bohrer taumeln lassen.

  • Bild 19: Dreischneider neu gedacht

    Bild 19: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 20: Dreischneider neu gedacht

    Bild 20: Dreischneider neu gedacht

  • 3 Krafteinwirkung bei konkaver Schneidenkontur. 4 Krafteinwirkung bei konvexer Schneidenkontur.

    3 Krafteinwirkung bei konkaver Schneidenkontur. 4 Krafteinwirkung bei konvexer Schneidenkontur.

  • Bild 22: Dreischneider neu gedacht

    Bild 22: Dreischneider neu gedacht

  • 5 Vorschubkraft und Bohrmoment werden mit diesem Versuchsaufbau ermittelt. Die Aufspannung der zugesägten Werkstoffproben erfolgt mittels Gripspanner. 6 Der Test läuft: Vertikale Bearbeitung mit Vollstrahlkühlung von innen (30 bar, Konzentration sechs Prozent). 7 Zur statistischen Absicherung fand jeder Bohrversuch fünffach statt. Je Einzelversuch wurden fünf Bohrungen mit einer Bohrtiefe von jeweils 42,5 Millimetern eingebracht.

    5 Vorschubkraft und Bohrmoment werden mit diesem Versuchsaufbau ermittelt. Die Aufspannung der zugesägten Werkstoffproben erfolgt mittels Gripspanner. 6 Der Test läuft: Vertikale Bearbeitung mit Vollstrahlkühlung von innen (30 bar, Konzentration sechs Prozent). 7 Zur statistischen Absicherung fand jeder Bohrversuch fünffach statt. Je Einzelversuch wurden fünf Bohrungen mit einer Bohrtiefe von jeweils 42,5 Millimetern eingebracht.

  • Bild 24: Dreischneider neu gedacht

    Bild 24: Dreischneider neu gedacht

  • Bild 25: Dreischneider neu gedacht

    Bild 25: Dreischneider neu gedacht

  • 8 Verschleißmarkenbreite über die Anzahl der erreichten Bohrungen

    8 Verschleißmarkenbreite über die Anzahl der erreichten Bohrungen

1 | 0

Anzeige - das nächste Bild wird in Sekunden angezeigt - überspringen

Anzeige - das nächste Bild wird in Sekunden angezeigt - überspringen


Inhaltsverzeichnis
Dokument downloaden
Diese Beiträge könnten Sie auch interessieren
keine Kommentare
Diesen Artikel kommentieren





Über die Verarbeitung Ihrer personenbezogenen Daten zum Zweck der Kommentierung von Inhalten informiert Sie unsere Datenschutzerklärung.
Aktuelle Videos

VisCheck: Cobots als Maschinenbediener


Zu den Videos

Newsletter

Sie wollen immer top-aktuell informiert sein? Dann abonnieren Sie jetzt den kostenlosen Newsletter!

Hier kostenlos anmelden

Aktuellen Newsletter ansehen

Basics
Zur Übersicht aller Basics