Bohren groß

Bei Lochdurchmessern über 2 Zoll ermöglichen Wendeschneidplattenbohrer eine wirtschaftliche und produktive Bearbeitung. Sandvik Coromant

Bohren ist eine schnelle, wirtschaftliche und produktive Methode zur Herstellung von Löchern.

Wenn die Löcher jedoch einen großen Durchmesser haben, beispielsweise mehr als 2 Zoll, werden Vollhartmetallbohrer weniger wirtschaftlich, und in bestimmten Fällen sind Bohrer mit austauschbarem Kopf dasselbe. Diese Löcher werden zur Heimat von Wendeschneidplatten.

Ein Wendeschneidplattenbohrer hat normalerweise zwei Wendeschneidplatten und einen Körper aus gehärtetem Stahl. Es werden ein zentraler (oder innerer) Einsatz und ein peripherer (oder äußerer) Einsatz verwendet, und Abstreifer gehören häufig zur Standardausstattung des peripheren Einsatzes. Bohrer mit großem Durchmesser können mehr als zwei Einsätze haben. Die Anzahl wird auf der Grundlage der Größe der Einsätze ausgewählt, die das richtige Maß an Überlappung bieten müssen, um perfekt für den gesamten Durchmesser des Bohrers geeignet zu sein.

Abhängig von den betrieblichen Anforderungen und dem zu schneidenden Material können diese Einsätze die gleiche Größe und Form, aber unterschiedliche Qualitäten aufweisen, oder es kann sich um zwei völlig unterschiedliche Einsätze handeln.

Durch das Mischen und Anpassen von Wendeschneidplatten können Maschinenbauer genau das Werkzeug für ihre Anwendung auswählen. Es ist jedoch wichtig zu bedenken, dass bei der Verwendung großformatiger Wendeschneidplatten große Späne entstehen. Quadratische und dreieckige Wendeschneidplatten werden häufig in Kombination verwendet, da sie die Späne unterbrechen und in handliche Stücke zerbrechen.

Eine einfache Möglichkeit, über die Ergebnisse bei der Locherstellung nachzudenken, beginnt damit, herauszufinden, wie sich der benötigte Lochdurchmesser und die gewünschte Lochtiefe am besten mit der gewünschten Qualität herstellen lassen.

Die Wahl des Bohrers wird auch von der Einrichtung der Maschine sowie von der Form und dem Material des Werkstücks beeinflusst.

Der Bohrvorgang selbst ist auf eine gute Ausgangsposition angewiesen. Die Geradheit, Rundheit und Gesamtform des Lochs ist viel besser, wenn Sie in einer perfekten Position beginnen. Deshalb ist es wichtig, ein Werkzeug mit selbstzentrierender Geometrie zu haben. Ihr Start definiert fast alle Eigenschaften des Lochs.

„Steifigkeit ist der Schlüssel. Je stabiler der Bohrprozess ist, desto besser werden die Ergebnisse“, sagte Michael Hacker, Senior Global Product Manager bei Kennametal – Wendeschneidplatten-Bohr- und Kombinationswerkzeuge. „Das steifste Werkzeug, das wir herstellen können, verbindet sich mit der Spindel der Maschine, der Vorrichtung und dem Werkstück selbst, um Ihnen Ihre Bearbeitungsergebnisse zu liefern.“

Um sich einen Vorteil zu verschaffen, verzeihen Sie das Wortspiel, Wendeschneidplattenbohrer sind so konstruiert, dass sie den Bohrer beim Eintritt zentriert halten, produktive Fräser sind und ein gutes Finish hinterlassen. Dies wird durch die Verwendung eines Bohrers mit zwei Einsätzen erreicht, einem Inneneinsatz und einem Außeneinsatz.

Der CoroDrill 880 verwendet zwei Wendeschneidplatten, um Löcher bis zu 2,559 Zoll zu erzeugen, mit Abstreifern als Standardmerkmal an der Umfangsschneide. Für Löcher bis zu 3,307 Zoll gibt es den CoroDrill 880, der vier Wendeschneidplatten aufnehmen kann. Diese Werkzeuge können auch für Spiralinterpolation, Bohren, Einstechen und Drehen verwendet werden. Diese zusätzlichen Fähigkeiten sind auf Maschinen mit kleinen Werkzeugketten, für Prototypenarbeiten und bei Kleinserien komplexer Teile nützlich. Sandvik Coromant

Jede Drehung des Werkzeugs, bei der die Schneidkante die Wand berührt, hinterlässt einen Grat an der Wand des Lochs, ähnlich den Spuren, die bei einem Drehvorgang entstehen. Ein Einsatz mit Abstreifer beseitigt diese Gratlinien.

„Ein Wischer ist nur eine kleine Mikrofunktion auf dem Einsatz, die diese Linien entfernt und eine glatte Oberfläche hinterlässt“, sagte Hacker.

Bei Vollhartmetallbohrern ist der Schaft präzisionsgeschliffen, um in einem Hochleistungshalter beste Griffigkeit und Rundlaufgenauigkeit zu gewährleisten.

„Die Schäfte sind außerdem für den speziellen Kühlmitteleintritt bei Standard-Hochdruck vorbereitet und einige sind MMS-fähig“, erklärt Randy McEachern, Produktmanager/Bearbeitungsspezialist bei Sandvik Coromant Canada. „Wendeschneidplattenbohrer zeichnen sich durch die gleichen Eigenschaften aus, verfügen jedoch zusätzlich über die ISO 9766-Norm und bieten eine Schulter, die an den Halter anschließt, was für zusätzliche Stabilität sorgt.“

Bohren ist im Wesentlichen ein Schruppvorgang. In den meisten Fällen folgt anschließend das Gewindeschneiden, Gewindeschneiden, Aufbohren oder Reiben. Manchmal können diese sekundären Operationen ein fehlerhaftes Loch retten, aber oft bedeutet ein fehlerhaftes Loch, dass ein Teil verschrottet wird.

Einige Vollhartmetallbohrer verfügen über Funktionen, die qualitativ hochwertige Löcher erzeugen, und modifizierte Geometrien können manchmal ein Feinbohrwerkzeug ersetzen. Größere Bohrer sollten jedoch normalerweise nicht als Endbearbeitungswerkzeuge verwendet werden.

Die Optimierung des Bohrvorgangs beginnt bereits in der Planungsphase, zu der auch Probeschnitte gehören sollten. In dieser Phase können Sie sich ein Bild von der Werkzeuglebensdauer machen, Ihre Geschwindigkeiten und Vorschübe einstellen und erfahren, wie sich Ihre Wendeschneidplatten abnutzen.

Das Ziel besteht darin, herauszufinden, wie lange und wie stark Sie Ihre Werkzeuge auslasten müssen, um die maximale Produktivität zu erzielen, und gleichzeitig Einblick in deren Vorhersehbarkeit zu gewinnen.

„Vorhersehbarkeit ist sehr wichtig“, sagte McEachern. „Daher ist die Auswahl der richtigen Geometrie und Sorte, die am besten für das zu bohrende Material geeignet ist, ein wichtiger Bestandteil des Planungsprozesses. Anschließend optimieren Sie die Schnittdaten, indem Sie einige Testschnitte durchführen, um eine gute Spanbrechung und Schnittwirkung sicherzustellen.“

Auch die Leistung Ihrer Werkzeugmaschine ist ein wesentlicher Bestandteil der Gleichung.

Ein Wendeschneidplattenbohrer hat normalerweise zwei Wendeschneidplatten (es können aber auch mehr sein). Sie werden in zentrale (oder innere) Einsätze und periphere (oder äußere) Einsätze eingeteilt, und Abstreifer gehören häufig zur Standardausstattung von peripheren Einsätzen. Kennametal

„Sobald eine zufriedenstellende Leistung erreicht ist, überwachen Sie die Leistung der Maschine und achten Sie genau auf Veränderungen bei Geräuschen und Vibrationen“, sagte McEachern.

Vibrationen verursachen nicht nur unerwünschte Geräusche. Es tötet Einfügungen.

„Tests helfen dabei, die maximale Standzeit Ihres Werkzeugs zu ermitteln. Anschließend wird auf diese identifizierte Werkzeugstandzeit ein sicherer Puffer angewendet, um eine sichere und vorhersehbare Zeit zum Indexieren der Wendeschneidplatten zu gewährleisten“, sagte McEachern. „Wenn der Bohrer optimiert wurde, wird der Verschleiß normalerweise anhand einer vorgegebenen Anzahl von Löchern oder Teilen überwacht, um die Lebensdauer des Einsatzes zu steuern. Natürlich wird ein erfahrener Maschinist den Schneidvorgang immer auf ungewöhnliche Geräusche abhören und sich möglicherweise auf die Maschine stützen, um ungewöhnliche Vibrationen zu erkennen, falls etwas Ungewöhnliches auftreten sollte.“

Die Lektion: Hören Sie auf Ihre Bediener, denn sie hören auf die Maschine.

„Das ist besonders wichtig, wenn neue Bohrer zum Einsatz kommen“, sagte Hacker. „Der Bediener der Maschine reagiert sehr empfindlich auf die Geräusche, die die Maschine erzeugt. Die Bediener wissen genau, wie eine Bohrmaschine klingen muss, und wenn etwas nicht stimmt, ist das Geräusch das erste Anzeichen dafür. Das und die Vibration selbst.“

Während des Bohrens ist die Werkzeug-Werkstück-Schnittstelle nicht sichtbar. Dies erschwert eine schnelle Fehlerbehebung.

Bei anderen Bearbeitungsvorgängen kann Ihnen beispielsweise ein einfacher Blick auf die erzeugten Späne viele Informationen über deren Größe, Form und Farbe liefern.

Bei einem Bohrvorgang erfolgt die Arbeit unterhalb der Werkstückoberfläche. Wenn im Bohrloch ein Problem auftritt, ist es wahrscheinlich zu spät, etwas dagegen zu unternehmen, sobald Sie die Späne sehen.

„Wenn man im schlimmsten Fall wartet, bis die Chips herauskommen, ist es viel zu spät“, sagte Hacker. „Möglicherweise haben Sie Ihren Bohrer an das Werkstück geschweißt. Achten Sie also auf Ihre Schwingungen.“

Durch Beobachten und Hören der Maschine erfahren Sie auch, ob das Werkzeug Schwierigkeiten beim Betrieb hat. Durch den Austausch einer Wendeschneidplatte und die Änderung der Schnittdaten kann dieses Problem gelöst werden.

Die Wendeschneidplatten-Bohrplattform Drill Fix PRO von Kennametal wird standardmäßig mit einem Abstreifer geliefert, der in jeder Außenschneidplatte enthalten ist. Das Werkzeug verfügt sowohl an der Innen- als auch an der Außenschneide über vier Schneidkanten. Es verfügt außerdem über große Kühlmittelkanäle für einen größeren Kühlmitteldurchfluss. Der Bohrer kann Lochdurchmesser zwischen 0,500 und 2,125 Zoll bei 2, 3, 4 und 5xD erzeugen. Kennametal

„Wenn eine Maschine nicht über genügend Leistung verfügt, um einen Bohrer richtig anzutreiben, können leichtere Schnittgeometrien zusammen mit geänderten Schnittdaten angewendet werden, die dabei helfen, die Arbeit zu erledigen“, sagte McEachern.

Im zentralen Bereich des Lochs ist die Geschwindigkeit gering, da der Durchmesser sehr klein ist. Die Geschwindigkeit kann zum äußeren Rand des Außendurchmessers hin recht hoch sein.

Die Außeneinsätze sind für diese höheren Geschwindigkeiten ausgelegt und können zur Bewältigung der hohen Geschwindigkeiten CVD-beschichtet werden.

Es überrascht nicht, dass bei der Verwendung von Wendeschneidwerkzeugen die Indexierung der Wendeschneidplatten wichtig ist. Auch wenn die Maschine zu diesem Zeitpunkt kein Metall schneidet, ist dies eine gute Gelegenheit, die Einsätze auf unbeabsichtigte Verschleißmuster zu untersuchen, den Sitz zu reinigen und sicherzustellen, dass das Werkzeug noch einsatzbereit ist.

McEachern hat einige Wartungstipps gegeben, die dazu beitragen können, dass Ihr Betrieb reibungslos läuft.

„Flankenverschleiß ist die bevorzugte Verschleißart, wenn er an beiden Wendeschneidplatten gleichmäßig ist. Übermäßiger Freiflächenverschleiß kann jedoch zu einer schlechten Oberflächengüte, übergroßen Löchern und erhöhter Leistung führen“, sagte McEachern.

Übermäßiger Freiflächenverschleiß wird häufig durch eine zu hohe Schnittgeschwindigkeit verursacht. Eine Verringerung Ihres Vc kann dieses Problem lösen. Es kann auch durch die Verwendung einer Sorte verursacht werden, die keine ausreichende Verschleißfestigkeit aufweist.

Auch andere Verschleißformen wie Kolkverschleiß, plastische Verformung, Abplatzen und Aufbauschneidenbildung können beim Bohren auftreten. Es ist wichtig, diese zu erkennen, idealerweise während der Testphase, um Werkzeugbrüche zu vermeiden und die (vorhersehbare) Werkzeuglebensdauer zu verlängern.

Die Anwendungsabteilung Ihres Werkzeuglieferanten ist eine gute Anlaufstelle, wenn Sie auf unerwünschten oder sich schnell entwickelnden Schneidplattenverschleiß stoßen.

Die Axialkräfte, das Drehmoment und die Leistungsaufnahme der Spindel steigen typischerweise sehr langsam und sehr gleichmäßig an. Wenn dieser Anstieg sehr steil wird, ist dies ein Zeichen dafür, dass Sie die tatsächliche Grenze Ihrer Werkzeuglebensdauer erreicht haben.

Durch das Mischen und Anpassen von Wendeschneidplatten können Maschinenbauer genau das Werkzeug für ihre Anwendung auswählen. Sandvik Coromant

„Wenn Sie diesem Prinzip folgen, können Sie die maximale Standzeit aus Ihren Schneidkanten herausholen“, sagte Hacker. „Dies ist bei Bearbeitungsvorgängen üblich, bei denen Tausende von Teilen in großen Mengen hergestellt werden. Aber wenn Sie große Löcher bearbeiten, gibt es andere Möglichkeiten, eine lange Werkzeuglebensdauer sicherzustellen und produktiv zu sein.“

Wenn bei steigenden Schnittkräften ein Rattern auftritt und sich die Oberflächengüte verschlechtert, kann dies ein Hinweis darauf sein, dass Ihre Wendeschneidplatte bald brechen könnte. Und wenn Sie zwei (oder mehr) unterschiedliche Wendeschneidplatten in den Bohrer eingesetzt haben, verschleißen diese wahrscheinlich nicht gleich stark.

„Wenn man nur zwei Einsätze hat, die den gesamten Durchmesser abdecken, ist der Verschleiß in der Mitte völlig anders“, sagt Hacker.

Auch hier gibt es zwei Denkschulen. Die meisten Maschinisten wechseln beide Wendeschneidplatten gleichzeitig, um a) ihre Indexierung im Auge zu behalten und b) ihre Vorhersehbarkeit zu gewährleisten. Allerdings ist es in einer Lohnfertigungsumgebung durchaus üblich, eine Wendeschneidplatte nach der anderen zu wechseln, was jedoch eine sorgfältigere Überwachung des Schneidvorgangs erfordert.

Die beim Schneiden entstehenden Kräfte hängen stark von der Art der verwendeten Wendeschneidplatte ab. Wendeschneidplatten mit Spanbrechern üben hohe Schnittkräfte aus, um den Span zu zerkleinern. Andererseits erfordern Werkstückmaterialien, die sehr zäh sind, wie z. B. hochwarmfeste Legierungen, einen gleichmäßigen Schnitt.

„Diese Legierungen erfordern eine sehr positive Schneidkante und daher sind die Schnittkräfte geringer“, sagte Hacker. „Man kann die Situation sogar optimieren, indem man verschiedene Wendeschneidplatten mit unterschiedlichen Schneidkanten verwendet. Ich empfehle, sich bei der perfekten Auswahl vom Anwendungstechniker Ihres Lieferanten helfen zu lassen. Das Schöne am Wendeschneidplattenbohrer ist, dass Sie die Freiheit haben, Geometrien, Topographie der Wendeschneidplatten sowie Sorten, Beschichtung und Kantenvorbereitung zu kombinieren. Dadurch kann man den Prozess wirklich optimieren.“

All diese Mischungen und Anpassungen können auch mit einem einzigen Stahlkörper erfolgen.

Wenn Sie bei Ihrem Bohrvorgang ein Problem haben, erfahren Sie schnell davon.

Wenn die Chips im ersten Teil des Schnitts falsch aussehen, sind sie laut Hacker auch während des gesamten Prozesses falsch. Sie verwenden wahrscheinlich die falsche Geometrie oder die falschen Schnittparameter.

„Normalerweise lernt man sehr schnell, wenn etwas nicht stimmt, weil die Späne zu lang werden, und man braucht eine Geometrie oder Topographie der Einsätze, die dabei hilft, die Späne in kürzere Längen zu zerlegen“, sagte Hacker.

Die Auswahl der richtigen Bohrerlänge für Ihre Anwendung trägt zur Reduzierung von Vibrationen bei. Kennametal

Bei einem Vollhartmetallbohrer wird großer Wert auf die Gestaltung des Werkzeugs gelegt, einschließlich der Anzahl, Größe und des Volumens der Bohrernuten. Es geht darum, die Chips aus dem Loch zu holen.

Aber auch andere Faktoren unterstützen die Spanabfuhr.

„Das Beste, was man bei einem Wendeplattenbohrprozess tun kann, um Späne zu entfernen, ist, viel Kühlmittelvolumen zur Verfügung zu haben“, sagte Hacker.

Ein hohes Kühlmittelvolumen hat zwei Auswirkungen:

Im produktiven Betrieb werden in kurzer Zeit viele Chips produziert. Ohne den Luxus, die Schneidzone beobachten zu können, ist es unerlässlich, dass die Späne schnell aus der Bohrung gespült werden.

„Kühlmittel ist für mich die erste Wahl, um Späne aus der Schneidzone und aus der Bohrung zu befördern und so ein Verklemmen innerhalb der Bohrung zu verhindern. Viele Maschinen sind mit unterschiedlichem Druck und Volumen ausgestattet, um die Späne effizient abzusaugen und unangenehme Vibrationen und Verschmierungen zu vermeiden“, sagte McEachern.

Verklemmen, Verschweißen und kaputte Werkzeuge sind die Folge einer schlechten Spänebehandlung.

„Löcher mit großem Durchmesser befinden sich typischerweise in wertvollen Teilen. Anstatt also den Bruch einer Wendeschneidplatte während des Bearbeitungsvorgangs zu riskieren, was zur Zerstörung des Werkstücks führen kann, neigen Maschinenmechaniker dazu, etwas vorsichtiger zu sein und Werkzeuge im Zweifelsfall zu indexieren“, so Hacker.

Hacker erklärte, dass es sehr typisch sei, beim Testen eine Indexierungszeit zu bestimmen, die normalerweise auf einer Metrik wie der Anzahl der erstellten Löcher oder der Anzahl der gefertigten Teile basiert, und die Zahl dann für die Produktion um 10 Prozent oder mehr zu reduzieren.

„Während der Produktion ändern sich Dinge, die man beim Testen nicht sieht“, sagte Hacker. „Es kann zu einer Temperaturänderung im Arbeitsbereich und sogar zu einer Änderung des Härtezustands des Werkstücks kommen, wenn das Material selbst nicht konsistent ist.“

Es gibt keinen richtigen oder falschen Weg, um zu entscheiden, wann es Zeit ist, Einfügungen zu indizieren. Viele Faktoren, darunter auch das Teilevolumen, spielen eine Rolle. Wenn Sie viele tausend kleine, kostengünstige Teile herstellen, ist die Verschrottung eines Teils möglicherweise kein so großes Problem, um die Werkzeuglebensdauer zu maximieren und die Werkzeugkosten zu senken. Die Kehrseite dieser Medaille ist die Produktion sehr kleiner Losgrößen sehr teurer Teile. Ein Teil zu verschrotten, weil ein Bohrer in einem Loch bricht, ist nahezu unverzeihlich, wenn man die Kosten des Werkzeugs mit dem Wert des Teils vergleicht.

Schließlich lohnt es sich nicht, für einen 10-Dollar-Einsatz ein 10.000-Dollar-Teil zu verschrotten.

Herausgeber Joe Thompson ist unter [email protected] erreichbar.

Kennametal, www.kennametal.com

Sandvik Coromant Kanada, www.sandvik.coromant.com