Konventionelle Bohrmeißelbearbeitung
Konventionell Bohrer Bei der Bearbeitung von rostfreiem Stahl und hitzebeständigen Legierungen treten häufig große Probleme auf. Während der Bearbeitung ist ein scharfes Pfeifgeräusch zu hören, das den Verschleiß oder das Absplittern der Werkzeugschneide schnell erhöht. Das typische Phänomen ist das Absplittern der sekundären Schneide, auch als Führungskante bekannt. Wenn dieses Phänomen beim Bohren von Legierungen auftritt, ist das wahrscheinlichste Ergebnis eine verkürzte Werkzeuglebensdauer oder sogar Werkzeugverschrottung.
Nachschleifen von Hartmetallwerkzeugen
Das Nachschleifen hochwertiger Hartmetallwerkzeuge ist oft nicht wirtschaftlich oder sogar unmöglich.
Das Absplittern der Führungskante an Hartmetallbohrern ist ein typisches Phänomen beim Schneiden von Edelstahl und hitzebeständigen Legierungsmaterialien.
Der Hauptgrund für das obige Phänomen ist die Schwingung des Bohrwerkzeugs, und es gibt viele Gründe für das Schwingungsphänomen. Ein Grund ist, dass das Werkzeug aufgrund der Einwirkung des geschnittenen Materials zurückprallt. Wenn die Schwingung auftritt, bewegt sich der Kopf des Werkzeugs entlang einer elliptischen Bahn, während sich die Klinge oder die Spitze des Werkzeugs entlang einer polygonalen (in den meisten Fällen dreieckigen) Bahn bewegt. Diese Bewegung wirkt sich nachteilig auf die Schnittstrecke des Werkzeugs aus. Ob ein Bohrwerkzeug schwingt und wie stark seine Schwingung ist, hängt hauptsächlich von der Schleifform des Werkzeugkopfs, der Art der Führungskante, der Schleifgenauigkeit und der Präzision der Schleifarbeit ab.
Zum Schleifen von Hartmetallwerkzeugen werden üblicherweise 4-seitige und konische Oberflächenschleifverfahren verwendet. Im Vergleich zu herkömmlichen Schleifverfahren erfordert dieses einzigartige Verfahren beim Schleifen der Schneide ein tiefes Bohren in die Mitte des Bohrers. Die Werkzeugkopfform gewährleistet eine höhere Genauigkeit und wird so weit wie möglich nach den neuesten Forschungsergebnissen der Schneidtechnologie geschliffen. Wenn die Zentriergenauigkeit zu Beginn des Bohrens nicht hoch ist, kann das Werkzeug daher eine größere Schwingungsamplitude erzeugen, was auch zu einer Verringerung der Genauigkeit während der Bearbeitung führen kann.
Schleiffehler wie eine geringe Rundlaufgenauigkeit oder eine geringe Werkzeugsymmetrie können das oben genannte Phänomen verschlimmern. Fehler in den peripheren Verbindungen können die Bearbeitungsgenauigkeit zusätzlich beeinträchtigen. Daher ist es notwendig, zunächst die Abweichungen und Toleranzen des Spannsystems und der Werkzeugspindel, beispielsweise Rundlaufabweichung und Neigung, auszugleichen. Schließlich können zwischen dem Bohrer und der Werkzeugmaschine erzeugte Torsions- und Axialschwingungen sowie niederfrequente Biegeschwingungen (oszillierende Bewegung) zu eckigen oder unrunden Öffnungen führen.
Werkzeug verstärkt oszillierende Bewegung
Rostfreie Stähle und hitzebeständige Legierungen stellen hohe Anforderungen an Bohrwerkzeuge. Aufgrund der hohen Härte des Werkzeugmaterials sind hohe Schnittkräfte erforderlich. Die Zerspanbarkeit des Stahls wird durch die hohe Neigung zur Kaltverfestigung, die geringe Wärmeleitfähigkeit und die geringe Zähigkeit beeinträchtigt. Die Duktilität des Materials führt dazu, dass der Bohrlochdurchmesser aufgrund des Materialrückpralls normalerweise kleiner als der Nenndurchmesser ist. Abweichungen in Durchmesser und Rundheit erhöhen den Druck auf die Führungskante, was zu einem erhöhten Kontakt zwischen Bohrer und Lochwand und sogar zu einem möglichen Bohrerbruch führt. Der erhöhte Druck auf die Führungskante hängt hauptsächlich mit Reibung und lokaler Temperaturerhöhung zusammen und kann auch zu Schäden an der Materialkante führen. Die Belastung der Werkzeugspitze durch Quetschen oder Schwingen kann ermittelt werden, wodurch im Voraus angezeigt werden kann, welche Bereiche vor der Standardlebensdauer brechen werden.
Schnittparameter
Auch die Schnittparameter wirken sich auf die Bohrqualität aus. Dazu gehört nicht nur die Schnittgeschwindigkeit, sondern auch die Vorschubgeschwindigkeit, die ebenfalls ein entscheidender Faktor ist. Derzeit beträgt die maximale Schnittgeschwindigkeit von vergütetem Stahl etwa 200 Meter pro Minute, und die Vorschubgeschwindigkeit kann im Allgemeinen viel höher als 0,1 mm pro Umdrehung sein. Beispielsweise kann ein Bohrer mit einem Durchmesser von 8,5 mm einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,25 mm pro Umdrehung oder sogar mehr standhalten. Eine höhere Vorschubgeschwindigkeit kann den Bohrer stabilisieren und die Neigung zum Schwingen leicht beseitigen. Daher kann die Qualität des Bohrvorgangs entsprechend verbessert werden.
Bei rostfreiem Stahl und Nickellegierungen sind jedoch aufgrund der Materialeigenschaften selbst keine so hohen Schnittgeschwindigkeiten und Vorschubgeschwindigkeiten möglich, da der Bohrer sonst überlastet oder sogar beschädigt wird. Die Vorschubgeschwindigkeit muss unter normalen Umständen niedrig gehalten werden, weit unter der Vorschubgeschwindigkeit von 0,1 mm pro Umdrehung. Da die seitliche Schneide des Bohrers beim Einschneiden nicht nur das Werkstück schneidet, sondern auch das Werkstück zusammendrückt, trägt die Verwendung solcher Parameter dazu bei, Schwingbewegungen zu vermeiden. Der Bohrer drückt die Oberfläche des Werkstücks zusammen. Wenn das Werkstück mit der Führungskante des Bohrers in Konflikt gerät, kann ein Bohrer mit besserer Symmetrie grundsätzlich einen stabilen Schneidvorgang aufrechterhalten, und die Schwingbewegung folgt auch der Spirallinie.
Die beim Spanschneiden entstehenden Späne müssen schnell aus der Spanrille abgeleitet werden. Darüber hinaus muss die Spanerzeugungsrate kontrolliert werden, damit sie gleichmäßiger abgeleitet werden können, um eine Beschädigung der Innenwand der Öffnung zu vermeiden. Das angepasste Spanrillenprofil und die optimierte Spanform können dafür sorgen, dass sich die Späne so weit wie möglich kräuseln. Die Späne müssen je nach Material so weit wie möglich zusammengerollt werden. Darüber hinaus muss so weit wie möglich vermieden werden, dass unkontrollierte kurze Späne in die Spanrille gelangen und die Innenwand der Öffnung beschädigen. Durch die Verwendung eines Y-Bohrers kann eine bessere Oberflächenqualität bei gleicher Lebensdauer erreicht werden, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass die Späne schnell und gleichmäßig in die Spanrille abgeleitet werden.
Konischer Schneidkopf
Die konische Kopfform erleichtert die Zentrierung. Der erste Eindruck des Y-Bohrers ist, dass die Winkel zwischen den verschiedenen Spannuten nicht einheitlich sind. Die drei Führungskanten sind in Form des Buchstabens Y angeordnet, obwohl dieser Bohrer nur zwei Schneidkanten hat. Der Y-Bohrer hat eine konische Kopfstruktur und ist präzisionsgeschliffen, um eine genaue Zentrierung zu gewährleisten. Die TiAlN-Beschichtung sorgt für hohe Verschleißfestigkeit und Produktionseffizienz und hat ein sehr breites Anwendungsspektrum. Bohrer auf der ganzen Welt können in kürzester Zeit nachgeschliffen und neu beschichtet werden.
Die verschiedenen Teile der Spanleitstufe des Y-Bohrers können eine auf die Führungskante ausgerichtete Kraftkomponente erzeugen, die sich positiv auf den Schneidvorgang auswirkt.
Ungleichmäßig angeordnete Spanräume
Mithilfe von ungleichmäßig angeordneten Spanleitstufen kann eine gerichtete Schnittkraft erzielt werden. Entlang der Kraftrichtung befindet sich eine Führungskante (2) an der Schneide und eine weitere Führungskante (3) am Ende des Bohrerrückens. Die Y-förmige Struktur stützt diese zusätzliche Führungskante. Die Belastung der den beiden oben genannten Kanten gegenüberliegenden Kante (1) wird entsprechend reduziert. Während des Schneidvorgangs spielen die drei Führungskanten unterschiedliche Rollen. Die Führungskante (1) ist für das Schneiden verantwortlich, die Führungskante (2) ist für das Schneiden und Stützen verantwortlich und die Führungskante oder Gleitkante (3) ist für das Stützen verantwortlich.
Durch diese konstruktive Ausgestaltung kann das Schwingen des Werkzeugs insbesondere beim Bohren grundsätzlich eliminiert und die Rundheitstoleranz sowie Zylindrizitätstoleranz der Bearbeitung gewährleistet werden. Bei weiterer Optimierung der Schneide kann der Verschleiß minimiert werden. Die hohen Qualitätsanforderungen des Bohrprozesses und der auf den Bohrer, insbesondere die Schneide und die Führungskante, ausgeübte „Druck“ werden reduziert.
Die oben genannte Technologie kann die Schnittstrecke des Werkzeugs entsprechend verlängern. Es besteht eine gewisse Regelmäßigkeit zwischen dem Loch und der Bohrtiefe, beispielsweise ist der fertige Lochdurchmesser etwas größer als der Nenndurchmesser des Bohrers. Das heißt, der Bohrer bleibt nicht mehr im Loch stecken. Unter guten Bedingungen kann eine Lochqualität von IT8 erreicht werden. Der erste und letzte Lochdurchmesser, der mit demselben Bohrer gebohrt wird, kann kontinuierlich und stabil gehalten werden. Die Standzeit nachfolgender Prozesse wie Reibahlen und Gewindebohrer kann ebenfalls verbessert werden.
Y-Bohrer haben sich in vielen Fällen bewährt. So lassen sich beispielsweise auch bei der Bearbeitung von rostfreien Stählen wie 1.3916, 1.4350 oder 1.4542, die noch nicht verrostet sind, gute Ergebnisse erzielen. Während der Lebensdauer kann die Effizienzsteigerung oft mehr als 100% erreichen. Selbst bei der Bearbeitung von hitzebeständigen und sogar gehärteten Stählen mit einer Härte von 55HRC können Y-Bohrer noch zufriedenstellende Ergebnisse erzielen.
