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WB Werkstatt + Betrieb 12/2015

Effiziente Kühlschmierung für Bohrbearbeitungen

Standzeitoptimierung, Kühlkanaldesign, modifizierte Bohrwerkzeuge

Effiziente Kühlschmierung für Bohrbearbeitungen

Bei der Bohrbearbeitung führt eine hohe Menge an Kühlschmierstoff nicht automatisch zum gewünschten Ergebnis, da sie die Wirkstelle nicht zuverlässig erreicht. Die Laserbearbeitung der Werkzeuge eröffnet neuartige Gestaltungsmöglichkeiten und bietet eine Lösung.

Bei der Bearbeitung der Hochtemperaturlegierung Inconel 718 werden aufgrund der Eigenschaften des schwer zerspanbaren Werkstoffs hohe Anforderungen an die einzusetzenden Bohrwerkzeuge gestellt. So wirken auf die Werkzeuge sehr hohe thermomechanische Belastungen, die eine ausreichende Versorgung der relevanten Bereiche wie der Schneidenecke mit Kühlschmierstoff (KSS) unerlässlich machen. Zurückzuführen ist dies auf die Zugfestigkeit der Legierung, die auch bei Temperaturen von bis zu T = 650 °C noch Werte oberhalb von Rm > 1200 N/mm² erreicht, sowie der während der Bearbeitung zusätzlich eintretenden Kaltverfestigung. Des Weiteren bewegt sich die Wärmeleitfähigkeit von Inconel 718 nur auf geringem Niveau, wodurch die entstehende Wärme hauptsäch-    lich über das Werkzeug und den Kühlschmierstoff abgeführt werden muss. Zusätzlich zu den thermomechanischen Belastungen unterliegen die Werkzeuge durch die im Gefüge vorliegenden Hartphasen einem starken abrasiven Verschleiß. Daher erreichen die für die Bohrbearbeitung eingesetzten Wendelbohrer nur kurze Standwege bei einer reduzierten Produktivität [1, 2].

Lage der Kühlkanäle beeinflusst die Standzeit

Die Zufuhr des Kühlschmierstoffes beim Bohren erfolgt durch die innenliegenden Kühlkanäle, deren Austritt innerhalb der Freifläche positioniert ist. Der austretende KSS prallt zunächst auf den Bohrungsgrund, um dann teilweise über die Freifläche in Richtung der Schneide und zum Großteil in die Spannut einzuströmen. Eine direkte Zufuhr über die Spanfläche, wie beim Drehen üblich, kann beim Bohren nicht genutzt werden. Auch sind die erreichbaren Kühlschmierstoffdrücke durch den konstruktiven Aufbau der Werkzeugmaschinen begrenzt, sodass die beim Drehen etablierte Hochdruckkühlung mit Drücken von bis zu 350 bar nicht zur Prozessverbesserung genutzt werden kann. Übliche Drücke haben Werte von weniger als 80 bar [3, 4].

Die wichtigsten Stellgrößen zur ...

von Nicolas Beer, Ekrem Özkaya und Dirk Biermann

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Seit 30 Jahren begleitet die Fachzeitschrift Schweizer Präzisions-Fertigungstechnik die Exportaktivitäten der Schweizer Werkzeugmaschinen-Industrie. In Zusammenarbeit mit dem SWISSMEM wird ausführlich und praxisorientiert über innovative spanende Verfahren und Trends in der Fertigungstechnik für die industrielle Metallbearbeitung berichtet.


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