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"So sehr unsere Kunden auch wollen, dass er ein Finisher ist, ein Bohrer ist immer noch ein Schrupperkzeug", sagt Salvatore DeLuca, Produktmanager bei Allied Machine and Engineering. "Es wird immer etwas zu groß sein."
Dennoch seien die hohenErwartungen an Bohrer mit austauschbaren Spitzen, wie sie Allied, ein Spezialist für Bohrwerkzeuge, herstellt, leicht zu verstehen. In der richtigen Anwendung können die neuesten Produkte Löcher so gerade und glatt hinterlassen, dass spezielle Nachbearbeitungswerkzeuge über
flüssig werden.
Zum präzisen, effizienten Bohren gehört jedoch mehr als nur die Werkzeuge selbst, insbesondere bei Bohrungen mit einem Verhältnis von Tiefe zu Durchmesser von 9:1 oder mehr. In einem kürzlich geführten Gespräch erläuterte Herr DeLuca fünf Empfehlungen für das Tiefbohren mit dem T-A-System des Unternehmens, einer breiten Palette von Mehrzweckbohrern mit austauschbaren Spitzen, die die meisten Stähle, Gusseisen, hochwarmfesten Legierungen und Aluminiumlegierungen durchdringen können.
1. Voreinstellung ist eine Voraussetzung
Je tiefer das Loch, desto länger der Bohrer. Je länger der Bohrer (je größer der Abstand zwischen der Werkzeugspitze und der Spindelnase), desto stärker kann der Rundlauf das Ergebnis beeinflussen. Bei einigen Tieflochbohrungen kann der geringste Schlupf die Werkzeuge vorzeitig verschleißen und sowohl die Geradheit als auch die Oberflächengüte beeinträchtigen.
Die Notwendigkeit einer sorgfältigen Einrichtung ist jedoch keine Entschuldigung dafür, bei jedem Werkzeug- oder Wendeplattenwechsel übermäßig viel Zeit mit der Ermittlung und Korrektur von Rundlauffehlern zu verbringen. In einer modernen Produktionsumgebung ist kein Platz, um in Arbeitsbereiche zu klettern, um Anzeiger zu montieren, oder um Papierstücke für die Werkzeuganpassung festzuhalten. Die Chancen stehen gut, dass die Offline-Montage von Werkzeugen mit einem Voreinstellgerät bei jedem Tiefbohrvorgang eine erhebliche Zeitersparnis mit sich bringt.
Neben der Zeitersparnis werden auch kostspielige Fehler vermieden, da die Bohrungsränder leichter zu finden und zu messen sind. "Meiner Meinung nach ist allein die Einfachheit der Einrichtung die Investition wert", sagt DeLuca. "Wenn man sich die Verringerung der Einrichtungskosten und der Maschinenstillstandszeiten aufgrund falscher Einrichtungsmessungen ansieht, kann man sich nur schwer vorstellen, kein Voreinstellgerät zu haben."
Bei einem Kunden werden drei der extrem leisen, selbstgesteuerten T-A-Bohrer von Allied Machine zu Beginn jeder Schicht im Werkzeugraum eingerichtet. Dieser Vorgang dauert weniger als 10 Minuten. Im Gegensatz dazu kann das Einrichten von drei Werkzeugen an der Bearbeitungslinie bis zu 30 Minuten dauern, was im Laufe von drei Schichten zu 90 Minuten Zeitverlust führt. In einer 24/7-Produktionsumgebung summiert sich das auf fast 2.200 Stunden pro Jahr (eine Zahl, die die Maschinenstillstandszeiten während des Werkzeugwechsels nicht berücksichtigt). "Ein Voreinstellgerät macht wahrscheinlich 5 % der Kosten für diese verlorenen Stunden aus", merkt Herr DeLuca an.
In diesem Fall trägt der geführte T-A-Bohrer selbst zu der Zeitersparnis durch die Offline-Voreinstellung bei. Dieser Bohrer verfügt über einen einstellbaren Stift, der die Wendeschneidplatte radial verschiebt, um den bei allen Bohrern mit austauschbarer Spitze auftretenden Toleranzstau zu verringern. Daher ist es für die Einstellung des Rundlaufs nicht mehr erforderlich, die Werkzeugbaugruppe zu zerlegen und zu reinigen, Offsets einzustellen, Unterlegscheiben zu den Werkzeugrevolvern hinzuzufügen oder sich auf erfahrene Maschinenbediener zu verlassen, um eine unorthodoxe Lösung zu finden.
2. Das Kühlmittel macht den Span
Abgesehen von einer Art Röntgenblick ist die Spanbildung die einzige Möglichkeit, die Leistung eines Bohrers während des Schnitts zu beurteilen, solange noch Zeit zum Handeln ist. Geschwungene Formen (d. h. "Sechsen" und "Neunen") sind ideal, während längere, strangförmige Späne die Wärme weniger effizient von der Schneidzone ableiten. Auch die Farbe spielt eine Rolle. Wenn sich die Schneidzone überhitzt, werden die Späne zunehmend grau, schwarz und blau. Verfärbte Späne können darauf hindeuten, dass die Hitze durch Verlangsamung der Spindeldrehzahl reduziert werden muss, während strähnige Späne darauf hindeuten, dass die Vorschubgeschwindigkeit so weit erhöht werden muss, dass das bearbeitete Material eher bricht als abblättert.
Andere Probleme können leichter zu übersehen sein. "Einer der am meisten unterschätzten Inputs bei jedem Bearbeitungsprozess, sogar über das Bohren hinaus, ist das Kühlmittel", sagt DeLuca. Da das Kühlmittel einen erheblichen Einfluss auf die Spanbildung hat, kann eine Anpassung der Kühlmittelkonzentration und des Durchflusses auch dazu beitragen, Probleme mit verfärbten "Vogelnestern" zu lösen.
Wasserlösliche Kühlmittel sind für allgemeine Anwendungen am gebräuchlichsten, da sie Wärme gut ableiten. Dennoch können halbsynthetische oder vollständig ölbasierte Formulierungen eine bessere Wahl sein, um die Schmierfähigkeit zu verbessern und in bestimmten Fällen kurze, segmentierte Späne zu gewährleisten. Auch wenn die Werkzeuge schneller verschleißen und die Parameter weniger aggressiv sein müssen als bei wasserbasierten Kühlschmierstoffen, kann eine Beschichtung der Schneidplatten, die die Wärmebeständigkeit verbessert, einen Ausgleich schaffen. Es hängt alles von der Anwendung ab.
Ein nicht verhandelbarer Faktor ist die Verwendung von Bohrern mit Durchgangskühlung. Die Werkzeugmaschinen müssen auch einen ausreichenden Kühlmitteldruck liefern. Kleine Bohrer benötigen deutlich mehr Druck für die Spanabfuhr, um mit dem Materialabtrag Schritt zu halten, da sie mit höheren Drehzahlen laufen müssen, um die gleiche Oberflächengeschwindigkeit wie größere Werkzeuge zu erreichen. "Je höher der Druck, desto schneller kommen die Späne aus dem Loch und desto schneller kann man den Bohrer drehen", sagt DeLuca.
3. Pecking bedeutet Probleme
Die T-A-Bohrer von Allied sind mit 187 verschiedenen Kombinationen von Standard-Wendeplattengeometrien und -beschichtungen erhältlich, und das ist nur eine Werkzeugreihe eines einzigen Herstellers. Bei so vielen anwendungsspezifischen Möglichkeiten sind Strategien für Wendeplattenbohrer, die früher zum Standard gehörten, möglicherweise nicht mehr anwendbar.
Ein Beispiel ist das Picken. Die regelmäßige Umkehrung des Werkzeugvorschubs während des Schnitts sollte nicht erforderlich sein, um sicherzustellen, dass die Späne aus dem Loch entfernt werden. "Wenn man heutzutage das Picken sieht, wird in der Regel ein Werkzeug falsch eingesetzt oder es wird das völlig falsche Werkzeug verwendet", sagt DeLuca.
Picken kann die einzige Option sein, wenn keine Zeit für neue Werkzeuge oder andere Prozessanpassungen bleibt. Das Ergebnis ist jedoch immer ein langsameres Bohren. Außerdem kann das Zurückziehen des Werkzeugs mitten im Schnitt dazu führen, dass teilweise geformte, nicht abgelöste Späne im Loch zurückbleiben. Hartmetall ist verschleißfest, aber relativ spröde, eine Eigenschaft, die bei wiederholtem Kontakt mit einer derartig zerklüfteten, uneinheitlichen Oberfläche zu einem vorzeitigen oder sogar katastrophalen Ausfall der Wendeplatten führen kann. Selbst wenn die Wendeschneidplatten nicht beschädigt sind, kann das Werkstück beschädigt werden. Wie bereits erwähnt, schneiden die meisten Bohrer leicht überdimensioniert. "Vielleicht sind es nur ein paar Tausendstel (1 "Tausendstel" = 0,001 Zoll), aber bei manchen Arbeiten besteht trotzdem die Gefahr, dass die Innenseite des Lochs verkratzt oder ein zu großes Loch geschnitten wird", erklärt er.
4. Einsätze sind selbstzentriert
Eine weitere überholte Praxis ist die Verwendung eines 90-Grad-Anbohrers mit kleinerem Durchmesser für die Pilotbohrung. Dies ist intuitiv sinnvoll und kann, wie beim Anbohren, immer noch eine nützliche Faustregel für Anwendungen im Werkzeugbau sein. Schließlich lässt sich ein Loch mit kleinerem Durchmesser, das leicht außermittig gebohrt wurde, leichter korrigieren als ein größeres, während ein scharfer Spitzenwinkel dazu beiträgt, dass der Bohrer schnell und einfach in das Teil eindringt und sich in der Position festsetzt. Die meisten CNC-Werkzeugmaschinen positionieren jedoch so präzise, dass der Vorbohrer den gleichen Durchmesser wie der Hauptbohrer haben kann. Sie sind auch stark genug, um stumpfe Spitzen in unbearbeitetes Werkstückmaterial zu treiben.
Die meisten Bohreinsätze mit austauschbaren Spitzen haben selbstzentrierende Spitzen mit Spitzenwinkeln von weniger als 90 Grad. Dadurch kann die Wendeschneidplatte den Hauptdurchmesser der Bohrung vor der selbstzentrierenden Spitze erreichen. "Wenn Sie mit einem unserer Werkzeuge einen Standardanbohrer verwenden würden, würde unser Bohrer leicht wandern, was zu vorzeitigem Verschleiß und möglicherweise zum Ablaufen des Werkzeugs führen würde", erklärt DeLuca. "Durch die Verwendung des gleichen Wendeplattendurchmessers und Spitzenwinkels wird sichergestellt, dass der längere Bohrer genau dort ansetzt, wo der Anbohrer aufgehört hat."
5. Vorsicht ist eine Tugend
Beim Tieflochbohren kann das sofortige Hochfahren auf die volle Drehzahl und den vollen Vorschub Sicherheitsbedenken hervorrufen und die Arbeit gefährden. Daher lassen sich viele der Standardempfehlungen von Allied für allgemeine T-A-Wendeplattenbohrer in einem Satz zusammenfassen: Gehen Sie die Pilotbohrung mit Vorsicht an. Weitere Einzelheiten entnehmen Sie bitte den Bildern in der obigen Galerie.
"Eine vorsichtige Annäherung an ein bereits vorhandenes Loch hilft, Narben oder Beschädigungen zu vermeiden", so DeLuca über diese Empfehlungen. "So kann der Bohrer in das Material eindringen, bevor man ihn auf Geschwindigkeit bringt. Das Loch wirkt dann wie eine Buchse, die den Bohrer in der Mitte hält und für die Sicherheit von Teilen und Menschen sorgt."