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maschine+werkzeug 05/2012

Herausforderung für Werkzeuge

Technik - Werkzeuge

Zerspanung - Um bohrende Fragestellungen ging es auf dem Technologieforum ›Zukunftsfähige Zerspanprozesse‹. Experten lieferten Antworten rund um das tiefe, eisgekühlte, präzise, prozesssichere, effiziente und integrative Bohren.

Hohe Anforderungen

Im Kommen sind außerdem Werkzeuge zum Bohren von Großbauteilen etwa für Flugzeuge oder Kraftwerke. Hier hat Mapal Helixfräser für vorgegossene Bohrungen entwickelt, welche die Bearbeitungszeiten deutlich senken sollen. Dabei taucht der Fräser in einer helixförmigen Bahn (Schruppbearbeitung von Bohrungsdurchmessern > 150 mm) in die Bohrung ein. Ein Beispiel: Ein auf 690 mm verlängerter Helixfräser (Durchmesser: 112 mm) bohrt ein 160-mm-Loch auf 410 mm auf. Die Schnittgeschwindigkeit beträgt dabei 700 m/min und das Vorschubtempo 2400 mm/min (Eingriffbreite ae: 70 mm; Spiralsteigung: 70 mm). Laut Dr.Sellmer ist das Verfahren deutlich produktiver als traditionelle Techniken wie Ausspindeln oder Zirkularfräsen.

Mit Mehrspindelbearbeitung erhöht die Chiron-Werke GmbH & Co. KG aus Tuttlingen die Produktivität beim Bohren. In einem Fall ging es um die Finishbearbeitung von Pleueln, deren Anforderungen sehr hoch ausfielen. Zylinderform und Rundheit sollten Toleranzen von weniger als 5 µm aufweisen – bei einer Rauheit von Ra 0,8, H7-Qualität beim Durchmesser (86 mm) und einer hohen Prozessanforderung (CMK > 1,67). Erschwerend kamen eine schräge, sehr ungünstige Anbohrsituation sowie eine integrierte Messingbuchse mit Schmiernuten hinzu.

»Die Herausforderung bestand darin, das kleine und das große Auge zu bearbeiten«, erklärte Roger Schöpf, Leiter Applikation. »Wir setzten ein doppelspindliges Zentrum mit Sonderwerkzeug und abstimmbarer Spannvorrichtung ein, deren Spannkraft sich an die jeweilige Bearbeitung anpassen ließ.« Chiron verwendet ein Kombiwerkzeug mit zweimal 12 Werkzeugschneiden für die beiden Augen. Der Erfolg kann sich sehen lassen: Dank des Kombischneiders liegen die Toleranzen mit 1,6 µm und die Oberflächengüte mit Ra 0,4 deutlich unter den vom Automobilhersteller geforderten Zielvorgaben.

An schwierige Anwendungsfälle wagt sich auch der Werkzeughersteller Gühring oHG aus Albstadt. Auf der Metav-Veranstaltung stellte Dr. Stefan Sattel, Leiter Forschung und Entwicklung, einen Bohrer für einen CFK-Titan-Aluminium-Verbund vor. Im Mittelpunkt standen bei der Entwicklung eine spezielle Spanbrechergeometrie und nanostrukturierte Hartstoff-Signum-Beschichtungen (Härte: 5400 HV, Titan-Aluminium-Nitrid). »Der Span rollt sich ganz unmittelbar nach dem Ablösen vom Werkstück in sich zusammen und zerbricht in kleine Fragmente«, berichtete der FuE-Leiter.

»Die Spanung selbst weitet sich zum Schaftende auf, sodass sich der Span leicht und gut abtransportieren lässt.« Gühring hat seine Nano-Beschichtung gegen zwei Diamantbeschichtung bei der CFK-Bearbeitung antreten lassen: Alle drei Schichten wiesen ähnlichen Verschleiß auf – mit einem Unterschied. »Das Signum-beschichtete Werkzeug lässt sich nachschleifen oder neu beschichten«, sagte Dr. Sattel. »Allerdings sehe ich die Signum-Schichten nicht als Allheilmittel für alle Anwendungen an. Sie eignen sich für Spezielles wie CFK.« Allerdings sei auch das Aufbringen dieser Schicht nicht ohne: So falle der Herstellaufwand sehr viel höher aus, und die Schichten seien auch sehr viel teurer als konventionelle.

Spezialist für das Nachschleifen ist TBT Tiefbohrtechnik GmbH + Co. aus dem Dettingen an der Erms. Das Mitglied der Nagel-Gruppe (Hon-Maschinen und -Werkzeuge) bietet Maschinen, Werkzeuge und Dienstleistungen für das Tiefbohren an. Die Tiefbohrwerkzeuge lassen sich fünf- bis sechsmal nachschleifen. Die Kunden der Süddeutschen wünschen sich oft Maschinen für große Bohrtiefen. Auf der Tagung wurde beispielsweise eine Maschine zum Bohren eines fast zehn Meter langen Loches mit einem Durchmesser von 85 Millimetern in ein massives Edelstahlbauteil vorgestellt. Der Bohrvorschub betrug 36 bis 42 mm/min und die Spindeldrehzahl 115 bis 130 U/min (bei einem Anlegedruck von 20 KN).

  • Gefragt sind Werkzeuge, die auch schwierige Materialien wie Composites bohren.

    Gefragt sind Werkzeuge, die auch schwierige Materialien wie Composites bohren.

  • »Die Zusammensetzung der Stacks bestimmt die Auslegung des Werkzeugs.« Prof. Dr.-Ing. Frank Barthelmä, Geschäftsführer GFE Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V.

    »Die Zusammensetzung der Stacks bestimmt die Auslegung des Werkzeugs.« Prof. Dr.-Ing. Frank Barthelmä, Geschäftsführer GFE Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V.

  • »Ich sehe nanostrukturierte Beschichtungen nicht als Allheilmittel für alles an. Sie eignen sich aber sehr für spezielle Anwendungen wie CFK.« Dr. Stefan Sattel, Leiter Forschung und Entwicklung Gühring oHG

    »Ich sehe nanostrukturierte Beschichtungen nicht als Allheilmittel für alles an. Sie eignen sich aber sehr für spezielle Anwendungen wie CFK.« Dr. Stefan Sattel, Leiter Forschung und Entwicklung Gühring oHG

  • »Unser neues Feinbohrwerkzeug ist eine Schweißkonstruktion mit einem extrem niedrigen Biegemoment.« Dr. Dirk Sellmer, Leiter Forschung und Entwicklung Mapal Dr. Kress KG

    »Unser neues Feinbohrwerkzeug ist eine Schweißkonstruktion mit einem extrem niedrigen Biegemoment.« Dr. Dirk Sellmer, Leiter Forschung und Entwicklung Mapal Dr. Kress KG

  • Der Helixfräser kann vorgegossene Bohrungen von Großbauteilen produktiv bearbeiten.

    Der Helixfräser kann vorgegossene Bohrungen von Großbauteilen produktiv bearbeiten.

  • »Es lassen sich mit der Stickstoff-Kühlung beispielsweise beim Zylinderbohren in GGV Leistungssteigerungen erzielen.« Dr.-Ing. habil. Wolfgang Horn, Vice Chairman Technology Global MAG Europe GmbH

    »Es lassen sich mit der Stickstoff-Kühlung beispielsweise beim Zylinderbohren in GGV Leistungssteigerungen erzielen.« Dr.-Ing. habil. Wolfgang Horn, Vice Chairman Technology Global MAG Europe GmbH

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