SMM InnovationsForum 2017

Kühlen, kühlen, kühlen

| Redakteur: Silvano Böni

Eine Sonderanfertigung für Bohrtiefe 15 x d erreicht eine Standzeit von über 100 000 Teilen in rostfreiem Stahl (hier ein Ventilteil eines Haushaltgerätes).
Bildergalerie: 3 Bilder
Eine Sonderanfertigung für Bohrtiefe 15 x d erreicht eine Standzeit von über 100 000 Teilen in rostfreiem Stahl (hier ein Ventilteil eines Haushaltgerätes). (Bild: Mikron)

14 000 Bohrungen und noch immer im Einsatz. So die Rückmeldung eines Kunden, der den neuen Inox-Bohrer von Mikron Tool bei der Bearbeitung einer Benzineinspritz-Komponente aus authentischem Stahl 304L getestet hat. Bisher musste er sich mit 5000 Teilen pro Werkzeug zufriedengeben. Was macht den Unterschied aus?

Rost-, säure- und hitzebeständige Materialien zeichnen sich aus durch eine schlechte Wärmeleitfähigkeit und zäh-elastisches Verhalten. Eine Herausforderung für jedes Werkzeug, da das Risiko von Überhitzung und Schneideckenausbruch gross ist. Gute Standzeiten sind schwer zu erreichen, was den Werkzeugbedarf erhöht und damit die Kosten. Da beim Bohren aber die Entstehung von Wärme nicht vermieden werden kann, ist deren Abführung eines der Hauptthemen beim Bearbeiten.

Höhere Kühlleistung ein Muss

Mikron Tool hat sich bei der Entwicklung eines Inox-­Bohrers als Erstes des Faktors Kühlung angenommen. Zwar gibt es ab Ø 1mm bereits Bohrer mit internen Kühlkanälen, doch die Erfahrung hat gezeigt, dass die üblich runden Kanäle in kleinen Durchmessern nicht genügend Kühlleistung bringen. Ein Umdenken war notwendig und tatsächlich gab es Möglichkeiten für Optimierungen in Bezug auf Form, Position und Grösse. Anhand von Simulationen und Belastungstests wurde ermittelt, welches die maximal zulässigen Abmessungen sind, um eine hohe Kühlleistung zu erzielen, ohne die Stabilität des Werkzeuges zu beeinträchtigen.

Als beste Lösung hat sich dabei eine Tropfenform erwiesen, welche bis zu vier Mal mehr Kühlmittel bei gleichem Druck an die Spitze des Werkzeuges bringt als ein vergleichbares Werkzeug mit rundem Kanalquerschnitt. Dennoch ist bei den kleinsten Durchmessern ein Druck von minimal 60 bar empfohlen, um stabile Schnittbedingungen zu schaffen.

Der Span muss weg

Die zweite und ebenso wichtige Herausforderung ist das zäh-elastische Verhalten. Es entstehen lange Späne, die gerne in den Nuten verklemmen oder einen Spanknäuel um das Werkzeug bilden. Ein vorzeitiger Werkzeugbruch ist die typische Folge. Was tun, wenn eine geschlossene Nutenform zwar die Späne bricht, sie aber nicht gut aus der Bohrung abführt? Und umgekehrt eine offene Nutenform zwar prinzipiell gut ist für die Späneausfuhr, doch die Späne nicht gebrochen werden und in den Nuten stecken bleiben? Eine Kombination dieser beiden Strategien führt zum Erfolg: eine «Spanbrecherform» im vorderen Teil des Werkzeuges, eine offene Nute hinten, um die Späneausfuhr zu erleichtern.

So schafft der neu entwickelte Bohrer in allen Materialien (rostfreie Stähle, hitzebeständige Legierungen und CrCo-Legierungen) die volle Bohrtiefe bis 10 x d in einem Bohrstoss bei mittleren Schnittgeschwindigkeiten von 40 bis 80 m/min und Vorschüben, welche von 0,01 bis 0,24 mm/U gehen können – abhängig von Material, Durchmesser und Bohrtiefe. Berücksichtigt für die Empfehlung der idealen Schnittdaten wurden neben einer möglichst langen Standzeit auch die erreichte Qualität in Bezug auf Rechtwinkligkeit der Bohrung und Rauheit der Oberfläche. Bei Bohrtiefen über 6 x d tut der Anwender dennoch gut daran, die tiefe Bohrung mittels einer Pilotbohrung vorzubereiten.

Was bedeutet das im konkreten Einsatz?

  • Lebensmittelindustrie: Bei der Bearbeitung des Dampfventils einer Kaffeemaschine aus rostfreiem Stahl AISI 340 (Sonderanfertigung Ø 2,75 mm, L = 41 mm) erreicht das Werkzeug eine Standzeit von 105 000 Bohrungen, jede in einem Bohrstoss durchgeführt bei 3900 U/min, vc = 33 m/min und f = 0,04 mm/U.
  • Automobilindustrie: Für ein Kupplungsstück aus martensitischem Stahl AISI 430F wird auf einem Langdrehautomaten eine spezielle Bohrstrategie angewandt: Bei Ø 3,9 mm und Bohrtiefe 18 mm fährt das Werkzeug mit vc 100 m/min in einem Bohrstoss zuerst mit f = 0,03 mm bis Bohrtiefe 2 mm, erhöht dann den Vorschub auf 0,08 mm/U bis 7 mm, um schliesslich mit f = 0,2 mm/U bis in die volle Tiefe zu bohren. So wird auch ohne Zentrierung eine gute Bohrqualität erreicht.
  • Energietechnik: Bei einer Gasturbine aus Inconel 625 wird die Bohrung von Ø 4 mm und Bohr­tiefe 40 mm nach einer Pilotbohrung in einem Bohrstoss mit vc = 35 m/min und f = 0,04 mm/U ausgeführt.
  • Uhrenindustrie: Für ein Uhrenteil in rostfreiem Stahl 316L bohrt die Maschine mit den maximal möglichen Drehzahlen in Ø 1 mm bis Bohrtiefe 3 mm mit einem Öldruck von 100 bar. Das Werkzeug erreicht eine Standzeit von mehr als 30 000 Bohrungen, wobei für eine höhere Prozesssicherheit nach der halben Bohrtiefe einmal entspänt wurde.

www.mikrontool.com

Informationen und Anmeldung zum SMM Innovationsforum Fertigungstechnik

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

Anonym mitdiskutieren oder einloggen Anmelden

Avatar
Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de/ (ID: 44559633 / Spanende Fertigung)