Präzision und Geschwindigkeit in der Lochbearbeitung: Werkzeugdynamik und Oberflächenqualität

Um hochpräzises, hochschnelles Ausbohren zu erreichen, muss der Einfluss von Werkzeugzahnschwingungen auf Oberflächenrauheit und Werkzeugstandzeit beachtet werden. Um Genauigkeitsverlust und verkürzte Werkzeugstandzeit zu vermeiden, muss das Bearbeitungszentrum mit einer Spindel mit exzellenter dynamischer Auswuchtleistung ausgestattet sein; das gewählte Ausbohrwerkzeug muss ebenfalls hohe dynamische Auswuchteigenschaften aufweisen. Besonders beim Zahnteil des Ausbohrwerkzeugs sollten Geometrie, Werkstoff und Spannmethode für hochgeschwindiges Schneiden geeignet sein. Der Radius R an der Schneidenende sollte größer sein, um die Bearbeitungseffizienz zu steigern; bei gleicher Oberflächenrauheit sollte der Vorschub erhöht werden. Die Vorschuberhöhung muss jedoch maßvoll sein, sonst steigt der Schneidwiderstand, was der Effizienzsteigerung entgegenwirkt. Die Schneidenfase sollte mit einem negativen Anfaser < 0,1 mm ausgeführt werden, was die Werkzeugstandzeit stabil erhält.

Neben der Präzisionsbearbeitung von Bohrungen durch CNC-Schneiden können auch Ausbohren und Reiben für hochpräzise Lochbearbeitung genutzt werden. Mit den Hochgeschwindigkeitsspindeln von Bearbeitungszentren lassen sich Ausbohrwerkzeuge für hochpräzises Hochgeschwindigkeitsbohren einsetzen. Berichten zufolge kann beim Ausbohren von ca. φ40 mm an Aluminiumlegierungen die Schnittgeschwindigkeit auf über 1500 m/min gesteigert werden. Diese Schnittgeschwindigkeit ist auch bei Stahl, Gusseisen und hochhartem Stahl mit CBN-Sinterkörper als Schneide möglich. Hochgeschwindigkeitsausbohren wird sich künftig rasant verbreiten.

Beim Werkzeugwerkstoff kommt es auf das zu bearbeitende Material an. Beispiel: Für Stahl und andere Materialien unter 40 HRC eignen sich Cermet-Werkzeuge. Diese erzielen bei Hochgeschwindigkeitsbedingungen über v = 300 m/min gute Oberflächenrauheit und lange Standzeit. Beschichtete Hartmetallwerkzeuge eignen sich für Hochgeschwindigkeitsschneiden von Stahl unter 60 HRC – Standzeit sehr stabil, Schnittgeschwindigkeit etwas niedriger als bei Cermet. Sinterkörperwerkzeuge für hochharten Stahl, Gusseisen etc. – Schnittgeschwindigkeit > 1000 m/min, sehr stabile Standzeit.

Der Land-Bereich der CBN-Zähne sollte適切 gefast werden, was extrem förderlich für stabiles Hochgeschwindigkeitsschneiden und verlängerte Standzeit ist. Beim Ultrahochgeschwindigkeitsschneiden von NE-Metallen und Nichtmetallen wie Aluminiumlegierungen können Diamant-Sinterkörperwerkzeuge eingesetzt werden – stabiler Schnitt, lange Standzeit. Wichtig: Bei Diamantwerkzeugen muss die Schneide gefast sein – essentielle Bedingung für stabilen Schnitt.