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WB Werkstatt + Betrieb 12/2017

Sensorüberwacht in die Tiefe

Tiefbohren, Mittenverlauf, Prozesssicherheit, Messtechnik

Sensorüberwacht in die Tiefe

Tieflochbohrer sind infolge ihrer Nachgiebigkeit von Haus aus anfällig gegen Störeinflüsse. Vor allem ein Mittenverlauf der erzeugten Bohrung verursacht am Ende der Wertschöpfungskette irreparablen wirtschaftlichen Schaden. Ein sensorisches Bohrrohr kann Abhilfe schaffen.

In der Öl- und Druckmaschinenindustrie sowie in der Luftfahrt gehört das Einbringen tiefer Bohrungen zum Tagesgeschäft. Die Qualität der Tieflochbohrung wird anhand der Durchmesser- und Rundheitsabweichungen sowie der Oberflächenqualität bewertet. Daneben ist der sogenannte Mittenverlauf – die radiale Abweichung der erzeugten von der gewünschten Bohrachse (Bild 1) – ein wichtiges Gütekriterium [1]. Infolge eines großen Länge-zu-Durchmesser-Verhältnisses (L/D-Verhältnis) erweist sich das eingesetzte Bohrrohr als sehr nachgiebig, was es anfällig gegenüber Störeinflüssen macht, die einen Mittenverlauf verursachen können [1].

Beispiele für solche Störeinflüsse sind Inhomogenitäten in der Gefügestruktur oder ungünstige Schnittbedingungen. Mit zunehmendem L/D-Verhältnis steigt der Mittenverlauf und macht diesen zum entscheidenden Qualitätskriterium. Weil das Tiefbohren häufig gegen Ende der Wertschöpfungskette erfolgt, führen Fertigungsfehler zu hohen wirtschaftlichen Verlusten. Daher ist eine hohe Prozesssicherheit beim Tiefbohren wünschenswert.

BTA-Tiefbohren verbreitet

Ein häufig genutztes Verfahren ist das BTA-Tiefbohren (BTA steht für ›Boring and Trepanning Association‹), mit dem sich L/D-Verhältnisse größer 100 realisieren lassen. Es ist durch eine äußere Bohrölzufuhr zwischen der Bohrungswand und dem Bohrkopf gekennzeichnet. Das Bohröl transportiert die erzeugten Späne durch den Bohrkopf und das Bohrrohr nach außen (Bild 2).

Das BTA-Tiefbohren erfordert Spezialwerkzeuge, deren Durchmesser in der Praxis zwischen 16 und 1500 mm liegen [2].

Im Sinne einer höheren Prozesssicherheit entwickelt das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) Hannover zusammen mit der BTA-Tiefbohrsysteme GmbH ein sensorisches Bohrrohr. Ziel dieser Entwicklung ist es, den Mittenverlauf m hauptzeitparallel bestimmen und überwachen zu können und auf dieser Grundlage eine automatisierte Korrektur zu ermöglichen.

von Berend Denkena, Benjamin Bergmann, Sebastian Kaiser, Dieter Bolle und Matthias Behrmann

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Unternehmensinformation

Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen IFW Leibniz Universität Hannover

An der Universität 2
DE 30823 Garbsen
Tel.: 0511 762-2553

BTA-Tiefbohrsysteme GmbH

Hainkämpe 12
DE 28832 Achim
Tel.: 04202 9684-5
Fax: 04202 9684-70

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