Beim Bohren in tiefen Löchern ist das Teilehandling möglicherweise das sichtbarste Automatisierungselement, aber nicht unbedingt das wirkungsvollste. Oft ist es die interne Prozessautomatisierung, die selbst mit einer manuell geladenen Bohrmaschine die wichtigsten Ergebnisse liefert.
19

Dez

Automatisierung im Tiefbohren ist mehr als Beladen / Entladen von Teilen

VON ANTHONY FETTIG, CEO — UNISIG DEEP HOLE DRILLING SYSTEMS

Beim Tiefbohren ist die Werkstückhandhabung vielleicht das sichtbarste Automatisierungselement, aber nicht unbedingt das wirkungsvollste. Oftmals ist es die interne Prozessautomatisierung, die selbst bei einer manuell beschickten Bohrmaschine die bedeutsamsten Ergebnisse liefert.

Bei der Automatisierung des Tiefbohrens gibt es prozessspezifische Herausforderungen. Dazu gehören die Komplexität der (Auf-)Spannvorrichtung – zur Sicherstellung der Werkzeugausrichtung erforderliche Elemente wie Führungsbuchsen und Lünetten, die in einer herkömmlichen Dreh- oder Fräsmaschine nicht vorhanden sind – und Werkstückeigenschaften wie Länge und Gewicht.

Lange Werkstücke bedeuten eine lange Bohrzykluszeit, und die Aufrechterhaltung der Produktionsgeschwindigkeit erfordert oft mehrspindlige Tiefbohrsysteme. Leider bedeutet das Anhalten einer zwei- oder vierspindligen Maschine, dass zwei oder vier Spindeln stillstehen, bis die Teile geladen und entladen werden. Je mehr Teile sich in diesen Fällen gleichzeitig in der Maschine befinden, desto mehr kann die Automatisierung die Zykluszeit bei laufender Maschine beeinträchtigen.

Die Lösung dieses Problems in Mehrspindelmaschinen erfordert eine interne Automatisierung, um die Ziele von Lean Manufacturing und Ein-Stück-Fluss zu erreichen. Die in die Maschine integrierten Lader vereinzeln Prozesse, sodass Sie selbst innerhalb einer kleinen Charge von vier Stück den One-Piece-Flow beibehalten. Der Bediener oder die Automatisierungsausrüstung legt ein Teil ein und nimmt ein Teil heraus, und die Maschine manövriert im Inneren, um diese vier Teile so zu sequenzieren, dass die Spindelstillstandszeiten minimiert werden und gleichzeitig vor- und nachgelagerte Prozesse für den One-Piece-Flow beibehalten werden. Zum Beispiel könnten Teile auf ein intelligentes Förderband geladen, indexiert und für den Bohrzyklus in Spannfutter gehoben werden, bevor sie auf der Auslaufseite durch Roboter entladen werden, damit es keine Engpässe für einen kontinuierlichen Produktionsfluss gibt.

Werkzeug-Standzeitmanagement ist eine weitere Form der internen Automatisierung. Durch die Rückmeldung an die Maschine kann der Tiefbohrprozess bei Bedarf angepasst oder gestoppt werden, bevor Werkzeuge und Teile beschädigt werden.

Die Werkzeugstandzeitverwaltung ist in die Maschinensteuerung integriert, und die Maschine erfasst Drehmoment, Vorschub und Kühlmittel. Der Spänezustand ist in der Regel der erste Indikator für Verschleiß, für dessen Erkennung ansonsten ein Bediener anwesend sein müsste, so dass die Maschine den Prozess tatsächlich überwacht und den Verschleiß der Werkzeuge vorhersagen und erkennen kann wann sie ausgetauscht werden müssen. Ein Standzeit-Management-System kann auch die Bohrlänge und die Anzahl der Zyklen zählen und dann zum richtigen Zeitpunkt einen Werkzeugwechsel veranlassen.

Diese Art der maschineninternen Automatisierung ebnet den Weg für die externe Automatisierung. Im weiteren Verlauf des Prozesses erleichtern hochstandardisierte Optionen für Maschinen mit Robotervorbereitung wie eine automatische Tür, Werkstück-Sensoren und programmierbare Werkstückaufnahmen das spätere Hinzufügen eines Roboters. Diese Maschinen mit Robotervorbereitung schaffen bereits Effizienz, bevor sie vollständig automatisiert sind. Auch bei manueller Beladung machen die automatischen Türen und die programmierbare Werkstückspannung den Prozess effizienter.

Nach UNISIGs Erfahrung ermöglicht ein integrierter Reibahlen-Werkzeugwechsler Betrieben erhebliche Durchsatzsteigerungen sogar mit einem (menschlichen) Bediener. Mit dieser Technologie können Anwender das Produktionstempo beim Beladen der Maschine beibehalten, während das Einlegen von Reibwerkzeugen für jeden Zyklus entfällt. Dies ermöglicht es dem Bediener sich auf andere Aufgaben wie zusätzliche Qualitätsprüfungen und Werkzeugsetups außerhalb der Maschine zu konzentrieren.

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Der moderne Gundrill ist ein Wunder der Technik, ein gut gestaltetes Gerät, das eines außergewöhnlich gut kann. Ein neuer Gundrill erzeugt runde, gerade Löcher mit verbesserter Zylinderform auch an den tiefsten Stellen.
01

Apr

Es ist Zeit den Einlippenbohrer-Nachschliff zu überdenken

Von Eric Krueger und Ryan Funk, Engineering Team, UNISIG
Zuerst veröffentlicht in Manufacturing News

Der moderne Einlippenbohrer ist ein Wunderwerk der Ingenieurskunst, ein gut durchdachtes Werkzeug, das eines außergewöhnlich gut kann: Ein neuer Einlippenbohrer erzeugt runde, gerade Bohrungen mit verbesserter Zylindrizität selbst in den größten Tiefen. Und das alles bei einer feinen Bohrungsoberfläche und gleichzeitig hervorragender Standzeit.

Wie alle Werkzeuge verschleißen Einlippenbohrer typischerweise nach etwa 25 Bohrmetern ( 1.000″). Während ein geübter Bediener mit einem abgenutzten Einlippenbohrer immer noch ein Loch bohren kann, führt dies häufig zu einem Verlust der Bohrungstoleranz und im besten Falle der Oberflächengüte. Mit zunehmendem Verschleiß erfordern Einlippenbohrer mehr Schub und Drehmoment, während sie mehr Rundlauf erzeugen und einen größere Verlauf. Eine stumpfe Schneidkante erzeugt unregelmäßige Späne, die wiederum zu Spitzen im Kühlmitteldruck führen – sichere Anzeichen dafür, dass ein Ausfall unmittelbar bevorsteht.

Im Gegensatz zu einigen anderen Werkzeugen sind Einlippenbohrer ausgezeichnete Kandidaten zum Nachschärfen. Bei korrekter Ausführung kann der gleiche ELB-Bohrer 8 bis 10 Mal nachgeschärft werden und arbeitet stets so gut wie ein Neuer. Der einzige wesentliche Unterschied zwischen einem nachgeschärften Einlippenbohrer und einem frisch produzierten Werkzeug vom Hersteller, ist eine leichte Rückverjüngung, ein Problem nur für Fertiger die Toleranzen erfordern, die weit über die Anforderungen der meisten Hersteller hinausgehen – alle anderen Betriebe können den minimal reduzierter Werkzeugdurchmesser hinnehmen. Ansonsten ist als einziger sichtbare Unterschied die Länge des Vollhartmetalls an der Spitze des Einlippenbohrers zu sehen.

Selbst beschichtete Bohrer können geschärft werden. Dadurch wird natürlich das rohe Hartmetall auf der Stirnfläche sichtbar, aber dies hat keinen Einfluss auf die Leistung. Die Beschichtung bleibt auf den Führungsleisten und verbessert weiterhin die Durchmesserkontrolle des Bohrers ebenso wie die Fähigkeit, eine optimale Oberfläche zu hinterlassen. Die Werkzeugstandzeit wird zwar beeinträchtigt, aber die einzige andere Möglichkeit bestünde darin, ihn vom Hersteller vollständig nachschärfen und neu beschichten zu lassen, was wahrscheinlich deutlich kostenintensiver ist.

Anwender haben mehrere Möglichkeiten, ihre Tiefbohrwerkzeuge nachzuschärfen. Bei speziellen Bohrern, wie z. B. zweischneidigen Werkzeugen und solchen, die für Anwendungen mit ultrahohem Vorschub mit Spanbrechern unter einer Beschichtung vorgesehen sind, ist das Nachschärfen etwas, das nur der Hersteller des ELB-Bohrers ausführen kann. Ein lokaler Schärfdienst wird wahrscheinlich über die richtige Ausrüstung verfügen, aber dies erfordert redundante Werkzeuge und die Berücksichtigung von Vorlaufzeit und Transportkosten.

Beide Methoden führen jedoch zu einem Verlust an Prozessintelligenz. Der Schleifprozess kann Fertigern wertvolle Informationen zur Optimierung ihrer Tiefbohranwendungen bieten. Infolgedessen entscheiden sich immer mehr Betriebe, die Tiefbohrmaschinen einsetzen, dafür ihre Werkzeuge im eigenen Haus nachzuschärfen.

Das Hauptrisiko beim Nachschärfen im eigenen Haus sind schlecht geschärfte Tiefbohrwerkzeuge. Ohne die richtige Spitzengeometrie machen Einlippenbohrer alles nur schlimmer: Maßhaltigkeit, Rundheit, Zylindrizität, Finish, Spankontrolle, Geradheit und Tiefe wirken sich alle negativ auf die Werkstückqualität aus und führen zu erheblich geringeren Standzeiten. Dies führt dazu, dass Bediener die Vorschübe reduzieren oder Werkzeuge häufiger wechseln, um die erforderlichen Toleranzen zu erreichen und aus Angst vor einem katastrophalen Werkzeugausfall.

Moderne Einlippenbohrer-Schleifsysteme machen es leicht, diese Folgen zu vermeiden. Um alle Vorteile zu genießen benötigt man das komplette System. Das bedeutet eine Schleifmaschine, die passende ELB-Spannvorrichtung und Ausrüstung zum Kalibrieren und Prüfen der Bohrerspitze.

Eine einfache, hochpräzise manuelle Werkzeugschleifmaschine dient als Plattform für diese Systeme, wenngleich die Länge einiger Bohrer einen verstärkten Tisch für eine ausreichende Genauigkeit erfordert. Die Auswahl einer Vorrichtung kann komplizierter sein, da Einlippenbohrer auf zwei verschiedene Arten geschliffen werden können. Der Gleitschliff sorgt für einen allmählichen Übergang zwischen den Elementen der Geometrie der Spitze, während der Facettenschliff eine unterschiedliche Geometrie erzeugt. UNISIG empfiehlt in der Regel das Facettenschleifen, da die leichte Erhöhung der Spitzenfestigkeit bei einem Gleitschliff durch die Wiederholbarkeit und einfachere Inspektion des Facettenanschliffs aufgewogen wird.

Das letzte Stück fortschrittlicher Einlippenbohrer-Schleifsysteme besteht aus einer digitalen Inspektionskamera, die vergrößerte Bilder anzeigen und speichern kann. Im Idealfall ermöglicht dies dem Benutzer, direkte Messungen auf dem Bildschirm durchzuführen und Fehler zu identifizieren, ohne das Werkzeug aus der Vorrichtung zu nehmen. Neben dem hochpräzisen Schleifen ist diese Inspektion entscheidend für die Prozessoptimierung.

Die Fähigkeit zur Prozessoptimierung ist der eigentliche Mehrwert, den das Nachschärfen von Tiefbohrern im eigenen Haus bietet. Häufige Inspektionen ermöglichen eine Maximierung der Werkzeugstandzeit. Fertiger machen sich mit den Verschleißmustern vertraut, die von einer bestimmten Anwendung erzeugt werden, und stellen möglicherweise fest, dass sie die Einlippenbohrer zu oft ersetzen. Wenn eine Bohrerspitze über ihre gesamte Schneidkante hinweg gleichmäßig abgenutzt ist, kann sie leicht noch viele Meter Lebensdauer haben, was sich nur bei wiederholten Inspektionen zeigt.

Das interne Nachschärfen von Tiefbohrwerkzeugen stellt auch sicher, dass die Fertigung die beste Spitzengeometrien für ihre jeweiligen Anwendungen erhalten. Ob ungleichmäßiger oder unerwarteter Verschleiß oder das plötzliche Auftreten von Spänen an der Schneidkante: Sobald eine Werkstatt eine Unregelmäßigkeit erkennt, können Drehzahlen und Vorschübe angepasst werden, um den Prozess zu optimieren. Die Inspektionsausrüstung erleichtert sogar die Zusammenarbeit mit Werkzeugherstellern, da die Anwender ihnen nun ein Maßblatt und ein Bild eines Werkzeugs zusenden können, um Ratschläge zur Verbesserung der Geometrie einzuholen.

Und mit etwas Erfahrung wird es möglich, einen Verschleißzustand an den Prozess zurück zu binden. Wenn sich beispielsweise entlang der Schneidkante sichtbare Anhaftungen bilden, liegt dies häufig an einer zu geringen Drehzahl. Umgekehrt, wenn die Schneide schneller verschleißt, als die Daten des Werkzeuglieferanten vermuten lassen, dreht sich das Werkzeug wahrscheinlich zu schnell. Unterdessen deutet eine abgeplatzte Schneidkante darauf hin, dass der Vorschub zu hoch war. Mit diesem Know-how können Fertiger den Prozess optimieren und zukünftige Probleme vermeiden.

Erfreulicherweise unterstützen moderne Tiefbohr-Schleifsysteme die Entwicklung dieses Know-hows; Tatsächlich dauert die Beschreibung des Prozesses normalerweise länger als die Durchführung. Nach dem Einspannen der Einlippenbohrers kann ein Bediener Geometriedaten des Werkzeuglieferanten verwenden, um die Kamera zu kalibrieren. Mit der neuesten Softwareschnittstelle kann dies so einfach sein wie das Zeichnen einer Linie auf dem Bildschirm, um den bekannten Bohrerdurchmesser zu Zwecken der Wiederholbarkeit aufzunehmen.

Nach Abschluss der Kalibrierung kann mit dem Schleifen begonnen werden. Die in Richtung Bohrerkante drehende Schleifscheibe berührt die Bohrerspitze, nachdem der Bediener die korrekte Rotations- und X- und Z-Achsen-Ausrichtung bestätigt hat. Ein Standard-Startpunktschliff beginnt mit einem Winkel von +30° horizontal und +15° vertikal mit einer Drehung von +5°. Die Y-Achse wird verwendet, um die Spitze an der Schleifmaschine zu halten, während der Vorschub entlang der Z-Achse mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,05 mm (0,002″) pro Durchgang erfolgt.

Einige ELB-Bbohrer weisen einen äußeren Sekundärwinkel parallel zur vorderen Schneidkante auf, wo sich Primär- und Sekundärwinkel treffen. Es ist entscheidend, dass diese primäre Facette relativ schmal ist, da eine zu große Breite die Wärmeproduktion erhöht und folglich die Werkzeugstandzeit verringert. Als nächstes bewegt sich der Bediener zur inneren Freifläche, indem er die Schleifvorrichtung -20° vertikal in die entgegengesetzte Richtung vom Primärwinkel bewegt. Diese Bewegung führt zur Bildung einer Punktposition mit einer Länge, die genau 1/4 des Bohrerdurchmessers beträgt, oder der Position „D/4″, aber je nach Material können auch andere Längen erforderlich sein.

Als nächstes bewegt sich der Bediener zum vorderen Freiraum, einer Facette mit einer Spitze nahe der vorderen Schneide, die sie jedoch nicht berührt. Bei der Standardgeometrie der Einlippenbohrerspitze sorgen ein horizontaler Winkel und eine Drehung von 0° sowie ein vertikaler Winkel von +26° für die richtige Position. Während sich die Schneidleistung verbessert, je näher sich dieser Punkt der Schneide nähert, erfordert eine optimale Kantenfestigkeit eine Platzierung der Spitze etwas hinter der Kante. Wenn die Geometrie einer Spitze einen äußeren Sekundärwinkel erfordert, sollte die Spitze der vorderen Freiraumfacette diesen treffen. Andernfalls wird die Spitze der Facette zwischen 0,50 und 0,75 mm (0,02″ und 0,03”) hinter der vorderen Schneide platziert.

Der letzte Schritt auf der Schleifmaschine ist die Ölüberstromfläche, eine Facette mit einer tangentialen Kante zur Spannut des Tiefbohrwerkzeugs. Anwender positionieren die Schleifvorrichtung bei -30° horizontal, +25° vertikal und +65° rotatorisch. Die Tiefbohrerspitze wird dann mit einer Geschwindigkeit an der Schleifmaschine vorbeigefahren, die ein Einschneiden in die vordere Schneidkante verhindert. Der optimale Winkel trifft auf den inneren Freiwinkel an der Ecke gegenüber dem Außendurchmesser des ELB-Bohrers.

Nach dem Schleifen kann der Bediener mit einem Handendgrater zusätzlichen Freiraum für eine optimale Leistung schaffen. Der Tiefbohrer ist nun fertig nachgeschärft und einsatzbereit – ein Vorgang, der weniger als 10 Minuten dauert. Angesichts der Benutzerfreundlichkeit und der erheblichen Möglichkeiten zur Prozessoptimierung ist es an der Zeit, das Nachschärfen von Einlippenbohrern zu überdenken.

Nachdruck mit Genehmigung.

Informationen zur ELB-Werkzeugschleifmaschine
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02

Jun

UNISIG ELB-Werkzeugschleifmaschine | Video

Die Komplettlösung für das Nachschleifen von Einlippenobhrern besteht aus der Schleifmaschine, einer universellen Spannvorrichtung für ELB-Werkzeuge, einer digitalen Kamera, Messsoftware sowie einem Computer inkl. Monitor. Das System ist auf einer Platte montiert und kann auf einem Arbeitstisch oder Wagen eingesetzt werden.
Beenden Sie das Rätselraten und schärfen Sie Ihre Einlippenbohrer in 5 Minuten mit verlässlicher und wiederholbarer höchster Präzision da die ELB-Spitze auf einem großen Monitor inspiziert werden kann während sie für das Schleifen eingespannt bleibt.
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Match Grade Machine, ein Spezialhersteller von Standard- und kundenspezifischen Single-Shot-Gewehr- und Pistolenläufen, zeichnet sich in seiner Branche durch außergewöhnliche Genauigkeit und Liebe zum Detail aus, ergänzt durch einen nachgewiesenen Rekord für die schnelle Lieferung an Kundenhände.
05

Apr

Mehr Fertigungskontrolle durch Produktion von Laufrohlingen | Fallstudie

Branche: Schusswaffen

Kundenprodukt: Spezial-Gewehrläufe

UNISIG Lösung: Produktionszelle für die Schusswaffenindustrie

Match Grade Machine, ein Spezialhersteller von Standard- und kundenspezifischen einschüssigen Gewehr- und Pistolenläufen, zeichnet sich in seiner Branche durch außergewöhnliche Genauigkeit und Liebe zum Detail aus, ergänzt durch eine nachgewiesene Erfolgsbilanz für schnelle Lieferung an die Kunden. Der Ruf ihrer Produkte sowie ihr hohes Maß an Kundenservice und Reaktionsfähigkeit sind entscheidend für ihren langjährigen Erfolg und ihre Markenintegrität.

Bildnachweis: Match Grade Machine

Dylan Sip, Inhaber von Match Grade, ist sich immer der Möglichkeiten bewusst, sein Unternehmen zu voranzubringen und das Gleichgewicht zwischen Marken- und Produktwerten zu verbessern. Die Möglichkeit, Laufrohlinge von höchster Qualität zu einem wettbewerbsfähigen Preis mit den kürzesten Vorlaufzeiten auf dem Markt anzubieten, hat Match Grade seinen Platz auf dem Markt eingebracht.

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Stellen Sie sich vor, sich vor einer Knieoperation zu befinden, unter der Obhut eines erfahrenen orthopädischen Chirurgen. Präzisionsinstrumente, modernste Überwachungsgeräte und jahrzehntelange Erfahrung
01

Mai

Wie man gerader bohrt: Konzentrizität beim Tiefbohren

Stellen Sie sich vor, sie stehen vor einer Knieoperation, unter der Obhut eines erfahrenen orthopädischen Chirurgen. Präzisionsinstrumente, modernste Überwachungsgeräte und jahrzehntelange Erfahrung liegen vor, da sie ein Verfahren durchführen, das idealerweise wieder zu mehr Mobilität führen wird. Das chirurgische Team arbeitet geduldig und sorgfältig auf ein erfolgreiches Ergebnis hin, setzt auf Werkzeuge, um ihre Bewegungen präzise zu steuern, indem es Instrumente genau dort platziert, wo sie im Körper sein müssen, und nicht einmal einen halben Millimeter daneben. Damit tiefe Bohrungen in Bauteilen genau sind – einschließlich chirurgischer Werkzeuge – müssen sie enge Konzentrizitätstoleranzen einhalten, und beim Einlippen-Tiefbohren geschieht dies am besten mit gegenläufiger Rotation. Für einen Hersteller ist dies von entscheidender Bedeutung. Für einen Endanwender, oder in diesem Fall einen Patienten, der vor einer Operation steht, kann dies einen riesigen Unterschied bedeuten.

Diese Präzisionswerkstücke sind eine von mehreren Anwendungen, die tiefe Bohrungen aufweisen, bei denen die Konzentrizität für die Funktion des Bauteils entscheidend ist. Konzentrizitätstoleranzen werden erreicht, wenn die Bohrung der gewünschten Achse des Teils folgt, wodurch eine Abweichung des Eintrittspunkt zum Austrittspunkt vermieden wird. In einem runden Werkstück mit Bohrungen im Zentrum ist dies leicht zu veranschaulichen; Einige Anwendungen können tiefe Bohrungen enthalten, die außerhalb der Mitte oder in nicht runden Teilen liegen, aber dennoch enge Anforderungen an die Konzentrizität haben.

Eine geringe Konzentrizität kann in einigen Anwendungen zu Werkstücken mit zu schwachen Wandstärken, nicht übereinstimmenden Bohrungen oder sogar Ausschussteilen führen. In anderen Fällen können die Hersteller die Fertigung dieser Komponenten aufgrund der angenommenen Unmöglichkeit oder Unproduktivität ablehnen. Mit der Einführung des Bohrens im Gegenlauf auf Tiefbohrgeräten können kritische Geradheitstoleranzen sowohl erreichbar als auch wirtschaftlich werden.

Wie gegenläufige Rotation die Konzentrizität verbessert

Das Einbringen einer tiefen Bohrung wird üblicherweise erreicht, indem die Schnittfläche eines Werkzeugs mit zwei gegensätzlichen Spindeln in einem horizontalen Aufbau gegen den Werkstoff eines Werkstücks dreht wird. In einem typischen Bohrprozeß wird mit einem stationären Werkstück und rotierendem Werkzeug gearbeitet, er kann aber auch mit einem rotierenden Werkstück und stationärem Werkzeug oder einer dritten Option mit einem gegenläufigen Werkzeug und Werkstück konfiguriert werden.

Herkömmliche Bearbeitungszentren verwenden ein rotierendes Schneidwerkzeug, wie beispielsweise eine Fräse, und ein feststehendes, stationäres Werkstück. Eine Drehmaschine dreht alternativ ein Werkstück und schneidet mit einem stationären Werkzeug. In den meisten Fällen reicht diese Herangehensweise aus, um die Ziele und Toleranzen der meisten Zerspanungsaufgaben zu erreichen, ihre Möglichkeiten sind jedoch begrenzt, wenn es um extremere Toleranzen und Tiefen-zu-Durchmesser-Verhältnisse geht.

Eine Konfiguration mit ausschließlicher Werkzeugrotation ist am wenigsten genau, wenn es um Konzentrizität geht. Von dieser Prozeßvariante nimmt man an, dass die Schwerkraft auf die Basis und den Schaft des Werkzeugs wirkt, nicht auf die Bohrspitze und zusammen mit der Drehung des Werkzeugs. Aufgrund der relativen Position des Werkzeugs und der Schwerkraft zum Werkstück führt diese Konfiguration zu den schlechtesten Ergebnissen. Diese Arbeitsweise mit drehendem Werkzeug ist üblich für flachere Bohrungen auf einem Bearbeitungszentrum, aber wenn Bohrungen tiefer werden und Toleranzen enger werden, funktioniert dies nicht mehr als Lösungsansatz.

Eine Konfiguration mit rotierendem Werkstück erzeuget Bohrungen, die etwa doppelt so konzentrisch sind wie bei reiner Werkzeugrotation. Ein rotierendes Werkstück verändert die relative Schwerkraft im Vergleich zur Werkstückposition und kompensiert einige der Auswirkungen auf die fertige Bohrung. Ein rotierendes Werkstück kann auf einer Drehmaschine mit begrenzter Leistung durchgeführt werden, wird aber idealerweise auf einer speziellen Tiefbohrmaschine ausgeführt.

TieflochbohrdiagrammDas gegenläufige drehende Werkzeug und Werkstück verbessern sich bei beiden deutlich, da die Kräfte nie statisch sind – die wechselnde relative Schwerkraft und Ausrichtung sorgt für Bohrbedingungen ohne eine einzige konstante Nettorichtung, der das Werkzeug folget. In diesem Setup ist das Werkzeug am Abweichen gehindert und erzeugt eine viel konzentrischere fertige Bohrung.

Die Gegenrotation ist mit der richtigen Ausrüstung und Einrichtung leicht erreichbar, egal ob es sich um kleinere Einlippenbohrungen oder um größere, längere BTA-Bohrungen handelt.

Tiefbohrungen werden in der Regel als alles mit einem Tiefen-zu-Durchmesser-Verhältnis (D:d) von etwa 10:1 oder höher klassifiziert und können sogar extreme Tiefenverhältnisse von 100:1 erreichen. Sobald die Tiefbohrungen Tiefenverhältnisse von 20:1 oder mehr überschreiten, ist ein Bohren mit Spezialwerkzeugen auf speziellen Maschinen optimal. Moderne Tiefbohrmaschinen wurden entwickelt, um das Potenzial von Werkzeugen in ELB-  und BTA-Prozessen zu maximieren.

Die Daten

Um den Einfluss des Gegenlaufs darzustellen, wurde ein Test an einem 4140HT Werkstück, 760 mm Länge, 19 mm Außendurchmesser und einer 6,4 mm Bohrung durchgeführt. Das Tiefe zu Durchmesser Verhältnis (D:d) dieses Tests beträgt 120:1. Dieses Werkstück steht repräsentativ für eine Kraftübertragungswelle oder ein Verbindungsgestänge in der Luft- und Raumfahrt.

Das Bohren dieser Prüfmuster ergab folgende Ergebnisse (mit Ultraschall gemessen):

  • Rotierendes Werkzeug, stationäres Werkstück: 0,66 mm Mittenverlauf bei 760 mm Bohrtiefe
  • Stationäres Werkzeug, Rotierendes Werkstück: 0,38 mm Mittenverlauf bei 760 mm Bohrtiefe
  • Rotierendes Werkzeug, Gegenläufiges Werkstück: 0,22 mm Mittenverlauf 760 mm Bohrtiefe
    *Die Ergebnisse können je nach Material, Tiefenverhältnis, Werkzeugen usw. variieren.

Bohrungen mit einem Tiefenverhältnis von 40:1 oder weniger können mit begrenzter Mittenverlauf mit Standardbohrverfahren durchgeführt werden. Jenseits von 40:1 beginnt der Gegenlauf seine Vorteile mit minimalem Mittenverlauf auszuzspielen.

Vergleich Mittenverlauf nach Arbeitsweisen [in]

Erste Schritte mit gegenläufigem Tiefbohren

Bearbeitungszentren sind üblicherweise nicht in der Lage, tiefere Bohrungen als mit einem 20:1 D:d-Verhältnis zu bohren, und sind nicht für eine gegenläufige Arbeitsweise ausgerüstet. Hierbei sind dedizierte Tiefbohrmaschinen haushoch überlegen, da sie speziell entwickelt wurden, um einen präzisen Gegenlauf bei ELB- und BTA-Tiefbohrprozessen zu gewährleisten.

Tiefbohrmaschinen benötigen für eine erfolgreiche Arbeitsweise mit Gegenlauf einige wichtige Maschinenkomponenten, die präzise bearbeitet und montiert werden müssen, um eine hervorragende Ausrichtung zu garantieren. Diese reichen von der Maschinenbasis über rotierende Lagergruppen und Spindeln bis hin zu Werkzeug- und Werkstückträgern – alle tragen zur perfekten Ausrichtung bei und arbeiten als ein System. Dies ermöglicht es der Maschine, die Genauigkeit während der Bewegung beizubehalten und die Rundlauftoleranzen über die gesamte Tiefe der Bohrung einzuhalten.

Für Tiefbohrmaschinenhersteller beginnt die Berücksichtigung der Ausrichtung bereits mit dem Maschinenbett. Jede Komponente wird im Hinblick auf die Ausrichtung sowie auf Bearbeitungs- und Umgebungsfaktoren wie Temperatur und Schwerkraft entwickelt. Bei Maschinen, die mit einer zweiten rotierenden Baugruppe nachgerüstet wurden, ist zwar möglicherweise ein Gegenlauf möglich, es muss jedoch häufig eine Ausrichtungskorrektur stattfinden, was zusätzliche Herausforderungen mit sich bringt. Speziell entwickelte Tiefbohrgräte bieten hingegen eine Reihe wichtiger Vorteile, um Rundlauftoleranzen für nahezu jeden Bediener handhabbar zu machen.

Auf einer gegenläufigen Tiefbohrmaschine liefert eine gute Bedienerschnittstelle jederzeit ein vollständiges Abbild der Prozessinformationen sowie die Kontrolle über die Prozessparameter zur Feinabstimmung und Prozesswiederholung. Fertiger können so ihre Gegenlaufanwendung optimieren und zu einer hochpräzise und effiziente Produktion übergehen.

Ein guter Ausgangspunkt für den Gegenlauf ist, wenn ca. ein Drittel der Gesamtdrehzahl vom Werkstück und zwei Drittel der Drehzahl vom Werkzeug kommen. Anschließend können Bediener ihre spezifische Anwendung anpassen, um mit von Industriepartnern empfohlenen Parametern die Tiefbohrziele noch schneller zu erreichen.

Produktivitätsüberlegungen

Gegenlauf in einem Tiefbohrprozess bietet den Bedienern einen zusätzlichen Faktor zur Optimierung sowohl für die Spezifikations- als auch für die Produktionsanforderungen. Die Fähigkeit, verbesserte Rundlauftoleranzen mit Gegenlauf einzuhalten, ermöglicht Vorschübe mit optimalen Geschwindigkeiten und verlängert die Werkzeugstandzeit. Fertiger können mit weniger Werkzeugwechseln und geringerem Werkzeugverschleiß zuverlässig mehr Werkstücke pro Stunde produzieren.

Bei Anwendungen, bei denen Konzentrizität entscheidend ist, sind die Produktivitätsvorteile erheblich und rechtfertigen leicht die zusätzliche Leistungsfähigkeit. Der Gegenlauf erzeugt konsistent eine konzentrischere Bohrung, typischerweise mit höheren Schnittgeschwindigkeiten, was den Herstellern klare Vorteile sowohl in Bezug auf Genauigkeit als auch Effizienz bietet.

Fertiger können ihre Produktionsmöglichkeiten erweitern, Bohrungstoleranzen verbessern und die Produktivität optimieren, was letztendlich Kosten senkt und einen Wettbewerbsvorteil bei der Herstellung bietet. Mit den richtigen Ressourcen ist das Einbringen tiefer Bohrungen mit extremer Konzentrizität wirtschaftlich, wiederholbar und rentabel.