Werkzeugbelastung und Bohrungsqualität bei der Hochleistungsbohrungsfeinbearbeitung mit Mehrschneidenreibahlen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen der in diesem Projekt erarbeiteten Ergebnisse konnten grundlegende Erkenntnisse über das Prozessverhalten, das mechanische Belastungskollektiv und die Bohrungsqualität beim Reiben mit Mehrschneidenreibahlen gewonnen werden. Dies gilt in erster Linie für das Reiben mit handelsüblichen gerad- und drallgenuteten Werkzeugen bei der Zerspanung von Vergütungsstahl und Grauguss. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen sind modifizierte Anschliffe für Mehrschneidenreibahlen erarbeitet worden, um die Leistungsfähigkeit der Werkzeuge und damit des Verfahrens zu erhöhen. Darüber hinaus wurden erste Untersuchungen zum Reiben von gehärtetem Stahl mit Mehrschneidenreibahlen durchgeführt. Zunächst wurde das mechanische Belastungsprofil von Mehrschneidenreibahlen ermittelt. Dies geschah sowohl bei vom Werkzeughersteller vorgegebenen Schnittparametern als auch bei stark erhöhten Werten. Dabei zeigte sich, dass die Zerspankräfte aufgrund der geringen Schnitttiefe insgesamt vergleichsweise gering sind, was zu einer hohen Empfindlichkeit des Krafthaushaltes am Werkzeug führt. Hier können bereits geringe Unregelmäßigkeiten im Zerspanprozess, wie Verschleiß oder inhomogene Werkstoffe, eine Störung des Prozesses hervorrufen und so zu einer Beeinträchtigung der Bohrungsqualität führen. Darüber hinaus ist zu erkennen, dass das Niveau der Vorschubkraft bei drallgenuteten Reibahlen höher ist als bei geradgenuteten, da der Drall eine erhöhte Spanstauchung hervorruft, um den Span nach vorne aus der Durchgangsbohrung zu fordern. Bei den Untersuchungen zeigt sich, dass mit handelsüblichen Mehrschneidenreibahlen nur bei sehr geringen Schnittwerten eine hohe Bohrungsqualität erreichbar ist. Mit zunehmenden Parametern steigen die Oberflächenrauheit und die Rundheitsabweichung stark an, was dazu fuhrt, dass die geforderte Passungsqualität mit der Reibahle nicht mehr erreicht werden kann. Ebenfalls steigt mit zunehmenden Parametern der Bohrungsdurchmesser, was auf eine geringfügige Aufbiegung der Schneide aufgrund der höheren Belastung zurückzuführen ist. Aufbauend auf diesen Untersuchungen sind modifizierte Anschliffe entwickelt worden, welche die Vorteile der hohen Schnittgeschwindigkeiten von leistengefuhrten Werkzeugen mit den Vorteilen der hohen Vorschubwerte von Mehrschneidenreibahlen kombinieren und so erhöhte Schnittparameter ermöglichen. Dabei zeigte sich, dass bei ausreichend steifen Werkzeugen sehr hohe Schnittparameter möglich sind und hochwertige Bohrungen hergestellt werden können. Beim Reiben von staedithaltigem Grauguss stellte sich eine Modifikation als geeignet heraus, die einen relativ flachen zweistufigen Anschliff mit einer mittelbreiten Führungsfase nach dem ersten Arvschliff besitzt. Hochharte Schneidstoffe wie CBN und PKD führten hier im Gegensatz zu ihrem Einsatz bei der GJVBearbeitung (CBN) oder unverstärktem Grauguss GG25 (PKD) zu unbefriedigenden Ergebnissen. Beim Hartreiben soll das Schleifen als Fertigbearbeitungsschritt durch das Reiben als Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide substituiert werden. Auch hier soll, aufbauend auf Erkenntnisse beim Hartreiben mit leistengeführten Werkzeugen und den Grundlagenuntersuchungen zu Mehrschneidenreibahlen, die Leistungsfähigkeit von Reibwerkzeugen erhöht werden. Dabei kam zunächst ein Werkzeugtyp zum Einsatz, der sich als wenig geeignet erwies. Im nächsten Untersuchungsabschnitt sollen überarbeitete Werkzeuge eingesetzt werden, um gehärteten Stahl mit Mehrschneidenreibahlen mit hohen Schnittparametern und geringen Werkzeugdurchmessern zu zerspanen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Weinert, K.; Hagedorn, M.: Modifizierte Schneidengeometrien für Mehrschneidenreibahlen. wt-Werkstattstechnik 92 (2002) 9, S. 459-462
- Weinert, K.; Hagedorn, M.: Optimierte Schneidengeometrie für beste Bohrungsqualitäten - Reiben von steadithaltigem Grauguss mit modifizierten Mehrschneidenreibahlen. Technica 20 (2004), S, 12-17
