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WB Werkstatt + Betrieb 12/2015

Unrund läuft's besser

Schwerzerspanung, Kühlkanäle, Standzeitmaximierung

Unrund läuft's besser

Spanbildung und Spänetransport haben das größte Potenzial, beim Bohren schwieriger Werkstoffe die Schneiden thermisch zu entlasten. Dem folgt ein neuer Gestaltungsansatz für Kühlkanäle: nicht mehr rund, sondern polygonförmig. Die Effekte werden nun praxiswirksam.

Eine der größten Herausforderungen beim Bohren anspruchsvoller Werkstoffe resultiert aus der hohen thermischen Belastung der Schneidkanten. Weil der wesentliche Anteil zur Wärmeabfuhr über die Spanbildung und den Spantransport selbst sichergestellt werden muss, bergen diese Mechanismen auch das größte Optimierungspotenzial. Das gilt besonders für all jene Anwendungsfälle, bei denen ein schneller Spantransport nicht durch hohe Schnittparameter generiert werden kann oder ein Werkstoff bearbeitet werden muss, der zur Bildung von Aufbauschneiden neigt. Diesem breiten Spektrum von Anwendungsfällen liegt ein kürzlich entwickelter, patentierter Lösungsansatz zugrunde: die Varianz der Kühlkanalquerschnittsgeometrie weg von der Kreisform hin zu Polygonform.

Die Strömungsgeschwindigkeit und die Durchflussmenge steigen

Eine Vielzahl von Strömungs- und Spanbildungssimulationen hatte zu dem Ergebnis geführt, dass eine asymmetrische trigonale Querschnittsform des Kühlkanals deutliche Vorteile gegenüber der üblichen kreisrunden Form hinsichtlich erzielbarer Strömungsgeschwindigkeiten und Durchflussmengen des Kühlschmierstoffes (KSS) bewirkt.

Auf dieser Basis wurde eine trigonale Form des Kühlkanals auf die bestehenden geometrischen Randbedingungen eines Bohrwerkzeugs wie dessen Spitzengeometrie oder dessen Nutprofil hin optimiert und dafür die Bezeichnung ›Trigon‹ festgelegt.

In der Umsetzung zeigte sich, dass durch diesen Entwicklungsansatz die Schneiden eines Bohrwerkzeugs umfassender mit dem Kühlmedium versorgt werden. Zudem steigt die Strömungsgeschwindigkeit drastisch, was im Fall von niedrigen Zerspanparametern zu einem schnelleren Spantransport führt. Schließlich kann dank der Trigon-Form und der damit verbundenen großen Querschnittsfläche auch die absolute Durchflussmenge des KSS gesteigert werden, ohne die Statik und die Stabilität des Werkzeugs zu verändern.

Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wurden inzwischen zwei neue Werkzeugtypen entwickelt, die den Anforderungen bei schwer zerspanbarem Werkstoff und niedrigen Schnittparametern in besonderer Weise gerecht werden.

Die Vorteile der ...

von Frank Braun und Recai Kipik

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