Das Tieflochbohren gilt als äußerst sensibeler Bearbeitungsprozess. So kommt es unter anderem mit zunehmender Bohrtiefe immer wieder zu Problemen bei der Spanbildung, Spanabfuhr, der Werkzeugbeanspruchung sowie der Prozesssicherheit. Dass es aber in der Praxis schon beim Anfahren des Bohrers zu ersten Problemen kommen kann, erstaunt fast ein wenig. Der Bohrer ist horizontal eingespannt und erhält so eine leichte Durchbiegung. Beschleunigt man nun die Maschine mit eingespanntem Bohrer auf 3.000 min-1, kommt es unweigerlich zu enormen Schwingung des Bohrers. Ein exaktes Bohren wird so unmöglich. Beträgt die Drehzahl des Bohrers dagegen nur

500 min-1, fährt damit in die Bohrung und beschleunigt dann weiter, gibt es das Problem nicht mehr. So lapidar die Lösung auch klingen mag, in den Work-shops von OSG zeigt sich bei Anwendern aus allen Industriezweigen, dass man nicht alles als selbstverständlich voraussetzen kann. Als ein häufig auftretendes aber auch ernsthaftes Problem gilt die Spanbildung bzw. die Späneabfuhr beim Tieflochbohren. Ansätze dieses Problem in den Griff zubekommen, gibt es von Seiten der Werkzeughersteller zahlreiche. Mit der neuen FTO-Serie geht zumindest OSG hier deshalb jetzt völlig neue Wege. So setzt man auf die neue WD1-Beschichtung und vier Margin-Führungsfasen. Die neue Beschichtung wurde notwendig, weil immer mehr Anwender zur Minimalmengenschmierung und gleichzeitig zur Bearbeitung von Oberflächengehärteten Materialien übergehen. Während herkömmliche TiAlNi-Beschichtungen bis zirka 600°-700° C wärmestabil sind, liegt die der WD1-Beschichtung bei 1.300°C. Da die Beschichtung als Multi-Layer aufgebaut ist, wird auch deren Dynamik entscheidend verbessert. Während bei Mono-Layer Beschichtungen Mikroausbrüche (die bei jedem Zerspanungswerkzeug entstehen) sofort auf das Grundsubstrat durchschlagen, wird dies durch mehrere Lagen kompensiert.

Die vier Margin-Führungsfasen dagegen verfügen über eine optimale Geradlinigkeit (Genauigkeit) als beispielsweise zwei Fasen. OSG arbeitet allerdings zudem mit einer speziellen Nutgeometrie. So bricht durch den kleinen Spanformradius der Span besser. Eine bessere Spanabfuhr wird aber zusätzlich auch durch die Verjüngung der Stollenbreite und somit einen größeren Spanraum erreicht. Ein weiterer Aspekt ist die Minimierung der Reibung. Das heißt, bei der Beschichtung des Bohrers entstehen Troplets, die den Spänefluss „bremsen“. OSG führt deshalb ein Finishing der Oberfläche durch und erreicht so eine absolut glatte Struktur für einen reibungslosen Späneabtransport. Neben dem Thema Späne ist beim Tieflochbohren allerdings auch noch die Werkzeugbeanspruchung entsprechend zu berücksichtigen. Umso gleichmäßiger die Schneidenbelastung, umso homogener verläuft der Schnitt. Deshalb ist es, wie bei OSG praktiziert von enormer Bedeutung die Schneidenphase klar definiert herzustellen.

Bei unterbrochenen Schnitten - wie beispielsweise durch Querbohrungen - dagegen kommt es unweigerlich zu Schlagbelastungen auf den Bohrer. Abhilfe schaffen hier eine hohe Shock-Festigkeit oder auch die bereits erwähnten Multi-Layer Beschichtungen.

Mit weniger Drehmoment zu höherer Festigkeit

Auf welchem Werge nun Gewinde hergestellt werden, wird sicher weiter eine Ermessensfrage bleiben. Fakt

dagegen ist, dass das Gewindeformen gegenüber dem Gewindebohren zahlreichen Bereichen überlegen ist. Die Vorteile der Kaltverformung sind vor allem bei automatisierten bzw. Mann losen Prozessen oder auch Störkonturen zu sehen, denn es fallen bei Formen keine Späne an und es gibt keine Unterschiede für Durchgang- oder Sackloch-Gewinde. Zudem entstehen keine Flankenwinkel- oder Steigungsfehler, der Faserverlauf im Gewinde ist ununterbrochen. Durch die Kaltverfestigung in den Flanken werden zudem eine höhere Festigkeit und gleichzeitig eine bessere Gewindeoberfläche erzielt. Als ein wesentlicher Vorteil ist aber auch die breite Werkstoffpalette zu nennen, die damit bearbeitet werden kann. Allerdings sollte die mögliche Bruchdehnung des Werkstoffes bei mindestens acht Prozent und dessen maximale Festigkeit nicht über 1.200 N/mm2 liegen. Die Nachteile des Gewindeformens sind, dass die Kernlöcher wesentlich genauer sein müssen als beim Gewindebohren. So ist es beispielsweise bei einem Gewinde M6 wichtig, exakt die vorgegebenen 5,55 mm vorzubohren. Diese Genauigkeit entscheidet letztendlich, wie stabil ein Bearbeitungs-prozess läuft. Außerdem ist beim Gewindeformen ein Einsatz von Wind-eisen nicht möglich und auch die Wärmeentwicklung ist höher. Hat man sich aber für das Gewindeformen entschieden, lohnt es allemal die unterschiedlichen Qualitäten der Werkzeuge gegenüberzustellen. So wird mit der neuen patentierten und spiralisierten Geometrie, des S-FL-XPF von OSG eine wesentlich effizientere und homogenere Gewindeausformung gegenüber gerade genuteten Werkzeugen möglich. Realisiert wird das durch fünf Polygone, die nicht wie bei herkömmlichen Gewindeformern nacheinander sondern vorgelagert in das Werkstück eintauchen und es so zu einem weichen Schnitt kommt. Durch die bessere Kernausformung werden die beim Gewindeformen entstehenden Fließkrallen gleichmäßiger. Außerdem werden wesentlich größere Gewindeflanken und damit mehr Tragkraft des Gewindes erreicht. Gleichzeitig lässt sich das erforderliche Drehmoment um bis zu 20 Prozent reduzieren. Resultierend daraus ist die Wärmeentwicklung nicht so stark und bei der Bearbeitung mit Minimalmengenschmierung (MMS) von großem Vorteil. Unabhängig davon hat der weichere Schnitt auch eine messbare Standzeitverlängerung des Gewindeformers zur Folge.

Artikel erschienen in WT 121 auf Seite 122.