Der Prozess bestimmt den Bohrer Praktische Tipps zum Vollhartmetallbohren

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Heute entfällt in der zerspanenden Metallbearbeitung auf das Bohren ein Grossteil der Bearbeitungen. Vielleicht ist Bohren deswegen auch die Anwendung, über die man sich seltener Gedanken macht, wenn ein neuer Bearbeitungsprozess geplant wird. Und noch viel weniger, wenn er bereits einigermassen erfolgreich läuft. Tatsächlich lohnt es sich aber, auch beim Bohren kritisch auf die laufenden Prozesse zu schauen.

Das Bohren gehört zu den ältesten und vielfältigsten Bearbeitungstechniken, die Menschen entwickelt haben, und ist wohl eine der ältesten Zerspanungstechniken überhaupt. Die ältesten Bohrungen, die wir kennen, sind rund 40 000 Jahre alt. Die spiralförmigen Bohrer, die wir heute nutzen, wurden aber erst in der Mitte des 19. Jahrhunderts entwickelt. Sie sind also ein Produkt der Industriellen Revolution, in der auch das Bohren in Metall erst wirklich seinen Aufschwung nimmt. In der modernen Fertigung gehören Bohrungen zu den anspruchsvolleren Bearbeitungen. Nicht zuletzt wegen der Ausbringung der Späne. Insofern ist es sinnvoll, Bohrprozesse sehr genau zu planen und die für die Anwendung optimalen Werkzeuge einzusetzen.

Vom Troubleshooting zur Prozessoptimierung

Die meisten Anwender tun das aber oft erst, wenn sich die Probleme im Prozess häufen: Die Bearbeitungsqualität der Bohrungen verschlechtert sich merkbar, die Bearbeitungszeit steigt deutlich an oder das Worst-Case-Szenario tritt ein: der Bohrer bricht. Als schnelle Problemlösungsstrategie setzen viele Prozessverantwortliche dann entweder auf ein anderes Werkzeug oder drehen im Trial-and-Error-Verfahren an den Bearbeitungsparametern. Das funktioniert zumeist auch über einen gewissen Zeitraum. Bleiben die grundsätzlichen Risikofaktoren des Prozesses aber ungelöst, werden sie sich auch irgendwann im Prozess wieder bemerkbar machen.

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Gesamten Bohrprozess analysieren

Der wichtigste Tipp lautet: Nicht (nur) den eingesetzten Bohrer analysieren, sondern den gesamten Prozess. Dazu gehört auch das Prüfen grundlegender Dinge wie der Angaben zur Zugfestigkeit des zu bearbeitenden Werkstoffs und der Angaben zur Schnittgeschwindigkeit (vc) und zum Vorschub (f). Passt der bisher eingesetzte Bohrer für diese Bearbeitung?

Check der Bearbeitungsbedingungen

Dazu kommt ein Check der Bearbeitungsbedingungen: Ist die Aufspannung stabil oder lässt sich durch die Komplexität des Bauteils oder wegen der vorhandenen Maschine der Bohrer nur labil spannen? Und für alles Folgende wohl die wichtigste Frage: Welche Parameter müssen oder sollen eigentlich optimiert werden? Will man eine höhere Standzeit der Bohrer erreichen oder die Bearbeitungszeit der Bohrungen optimieren? Muss die Qualität der einzelnen Bohrungen verbessert werden, damit sie wieder im Toleranzbereich liegen? Oder muss die Sicherheit des gesamten Prozesses erhöht werden?

Der Prozess bestimmt den Bohrer

Sind diese Fragen geklärt, ergeben sich daraus auch die Parameter, nach denen der Vollhartmetallbohrer ausgewählt wird: Ausschlaggebend sind die Eigenschaften des zu bearbeitenden Materials, die projektierte Bearbeitungszeit, Standmenge und die geforderte Bohrungsqualität. Anbieter von VHM-Bohrern geben in den technischen Spezifikationen üblicherweise die optimalen Vorschübe an (Vorschubrichtreihe).

Davon sollte im Prozess auch nicht abgewichen werden. Bei der Entscheidung für die Länge des Bohrers gilt: Die optimalen Ergebnisse lassen sich mit der kürzestmöglichen Ausführung erzielen. Unbedingt die Nachschleifreserve einkalkulieren! Überschreitet das Verhältnis von Durchmesser zu Bohrtiefe 12 × D muss mit einer Pilotierbohrung gearbeitet werden.

Walter wird Teil von Cyber Valley

Cyber Valley ist Europas führendes Kompetenzzentrum für künstliche Intelligenz und moderne Robotik mit Sitz in Stuttgart und Tübingen. Die Zusammenarbeit mit Cyber Valley zielt darauf ab, die Entwicklung und Anwendung von KI-Technologien im Bereich der Metallbearbeitung dynamisch voranzutreiben.
Jean-Daniel Fechter, Vice President für IT und Digital Transformation bei Walter, sagt: «Wir freuen uns sehr über die Zusammenarbeit mit Cyber Valley. Wir erhalten so Zugang zu einem starken Netzwerk führender Experten und Unternehmen im Bereich der künstlichen Intelligenz und moderner Robotik. Dadurch können wir unser Wissen und unsere Fähigkeiten in diesem Bereich erweitern, Ideen austauschen sowie unsere Sichtbarkeit und unser Verständnis des Feldes erhöhen.»
Rebecca C. Reisch, Geschäftsführerin von Cyber ​​Valley, ergänzt: «Die Unterzeichnung der Absichtserklärung (LOI) mit Walter ist ein wichtiger Schritt für uns, den Zusammenhang von Wissenschaft und Industrie am Standort zu stärken, insbesondere im Fertigungssektor. Diese Zusammenarbeit erweitert nicht nur unsere Netzwerke, sondern fördert auch wertvolle Gespräche und Innovationen, die sonst möglicherweise nicht zustande gekommen wären.»

KI-Methode in die Zerspanung integrieren
Cyber Valley ist ein bedeutendes Zentrum für die KI-Forschung und moderne Robotik. Das vom Land Baden-Württemberg und der Max-Plank-Gesellschaft gegründete Netzwerk sieht seine Aufgabe darin, Forschung, Entwicklung, Anwendung von Technologien im Bereich intelligente Systeme sowie deren Akzeptanz in Wirtschaft und Gesellschaft zu fördern.
Durch die Partnerschaft mit Cyber Valley ergeben sich für Walter neue Möglichkeiten zur Zusammenarbeit beim Vorantreiben der digitalen Transformation in der Metallindustrie. Das Unternehmen profitiert darüber hinaus vom Zugang zu einem umfangreichen Netzwerk von KI-Experten und -Organisationen.
Anastasios Eltzidis, Web Solutions Manager bei Walter, war ein wichtiger Treiber der Initiative mit Cyber ​​Valley. Er erwartet sich konkrete Ergebnisse aus der Partnerschaft: «Cyber Valley sitzt in Tübingen und in Stuttgart, einfacher bekommen wir kaum Zugang zu so viel KI- und Automatisierungsexpertise. Wir sind zuversichtlich, dass die Partnerschaft uns dabei voranbringen wird, innovative Lösungen für unsere Kunden zu entwickeln und unser Engagement für die digitale Transformation in der Metallverarbeitung zu stärken.»
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Kleinerer Kerndurchmesser verringert Schnittdruck

Auch die konkrete Bohrergeometrie hat Auswirkungen auf die Qualität der Bohrung: So verringert ein kleinerer Kerndurchmesser den Schnittdruck, was in Materialien wie z.B. rostfreien Stählen in Verbindung mit einer reduzierten Schneidkantenverrundung sinnvoll ist.

Kleinere Kerndurchmesser wirken sich aber in bestimmten Werkstoffen negativ auf die Stabilität der Bearbeitung aus. Ist das Ziel, Bohrungen mit hoher Produktivität, z. B. Stahlwerkstoffen, zu erzeugen, ist ein grösserer Kerndurchmesser mit grösserer Schneidkantenverrundung anzuwenden.

Ziel: Standmenge optimieren

Verringert sich die Standmenge nach einer bestimmten Einsatzdauer oder muss die Produktivität des Prozesses verbessert werden, empfiehlt es sich, schrittweise vorzugehen. Im ersten Schritt sollte die Schnittgeschwindigkeit (vc) reduziert werden, um den Freiflächenverschleiss zu verringern. Nächster Ansatzpunkt ist der Vorschub (f): Erhöht man diesen, verringert sich die Zeit, während der die Bohrschneiden im Eingriff sind. Wichtig: Nicht über die vom Hersteller angegebenen Richtwerte hinausgehen.

Beim dritten Schritt ist es das Ziel, den Fasenverschleiss zu minimieren. Dafür müssen die Abdrängkräfte reduziert werden, denen der Bohrer beim Ein- und Austritt aus dem Material ausgesetzt ist. Das erreicht man am besten durch die Reduzierung des Vorschubs bei Ein- und Austritt der Bohrung.

Nachschleifreserve einberechnen

Ein grosser Vorteil von VHM-Bohrern ist die Möglichkeit, sie nachschleifen zu können und damit ihre Einsatzdauer zu erhöhen. Das Unternehmen Walter bietet diesen Reconditioning-Service bereits seit Jahren. Ein Walter VHM-Bohrer lässt sich standardmässig drei Mal nachschleifen. Walter garantiert dabei die volle Leistungsfähigkeit des Bohrers. Das führt zu einer Reduktion der Werkzeugkosten um rund die Hälfte.

Weil das Nachschleifen bestimmte Abmessungen des Bohrers verändert, muss es in die Prozessgestaltung eingehen. Als Faustformel lässt sich die Länge des Bohrers bestimmen: Bohrtiefe + 1,5 × D + 2 mm je geplantem Nachschliff.

Last, but not least: das Spannmittel

Im wahrsten Sinne des Wortes ist die Basis jeder erfolgreichen Bohrung die Aufspannung des VHM-Bohrers: Alles Suboptimale (z. B. Rundlaufabweichungen) hat direkte Auswirkungen auf die Qualität der Bohrungen, im schlechtesten Fall sogar auf das gesamte Bauteil oder die Maschine. Absolut bewährt haben sich für VHM-Bohrer Hydrodehnspann- oder Schrumpffutter. Sie sichern hohe Rundlaufgenauigkeit und bieten hohe Spannkräfte.

Sind viele unterschiedliche Bohrer im Einsatz, kann ein Spannzangensystem die sinnvollere Lösung sein, weil es mehr Flexibilität bietet. Der Nachteil von Spannzangensystemen: Je nach Prozessparametern kann es hier zum Teil zu Abweichungen von den Rundlauftoleranzen kommen. Nicht zu empfehlen als Spannmittel zum Bohren sind Weldon-Aufnahmen.

Zum Schluss noch ein Hinweis: Die Spannmittel von Bohrern regelmässig reinigen. Bei verschmutzten Aufnahmen können sich Partikel und Reste von Schmiermitteln festsetzen, was sich irgendwann auf Rundlauf und Spannkräfte auswirken kann.

Walter gehört zu den Top-1-Prozent der besten Arbeitgeber Deutschlands

Walter gehört zu den «Leading Employer 2024» in Deutschland. Damit hat es das Unternehmen unter die Top-1-Prozent der Arbeitgeber in Deutschland geschafft. Erarbeitet wird das «Leading Employer»-Ranking vom Institute of Research & Data Aggregation. Für das Ranking 2024 hat das Institut etwa 12 Millionen Daten aus über 250 Quellen analysiert. Für die Auszeichnung in Deutschland 2024 wurden mehr als 200 000 Unternehmen berücksichtigt.
Andreas Greiner, Vice President and Head of Human Resources, sagt: «Das ist eine grossartige Auszeichnung für Walter, denn sie beruht auf einer extrem breiten Datenbasis, auf die wir selbst nur begrenzt Einfluss haben. Das Institute of Research & Data Aggregation bezieht für seine Meta-Analyse fast ausschliesslich Quellen ein, die nicht von uns selbst stammen. Das macht die Bewertung für uns, unsere Mitarbeitenden und für unser Recruiting so wichtig: Sie erzeugt einen ganzheitlichen Eindruck von uns als Arbeitgeber.»

Vielfalt und Weiterbildung im Fokus
Die umfassende Untersuchung für das «Leading Employer»-Ranking aggregiert und gewichtet Daten nach unterschiedlichen Kriterien, und ermittelt daraus einen ganzheitlichen Score. Sie berücksichtigt unter anderem Faktoren wie Mitarbeiterzufriedenheit, Unternehmenskultur, Nachhaltigkeit, Karrieremöglichkeiten und mehr.
Bei Walter arbeiten aktuell über 3800 Menschen weltweit zusammen. In der Diversität und Internationalität der Walter Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sieht das Unternehmen einen wichtigen Faktor, um auf den ganz unterschiedlichen Märkten weltweit erfolgreich zu sein. Deswegen investiert Walter kontinuierlich in Weiterbildungsmassnahmen und Tools, die es den Mitarbeitenden ermöglichen, optimal zusammenzuarbeiten und ihre Potenziale zu verwirklichen.

(böh)

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