RT 100 Trigon© mit asymmetrischer trigonaler Querschnittssform des Kühlkanals

RT 100 Trigon©

RT 100 Typ C

RT 100 Typ C Schneidkanten

19.07.2016

Problemlöser für schwierige Bohrprozesse

Martin Gutmacher, Gühring KG, Sigmaringen-Laiz

Eine der größten Herausforderungen bei der Bohrbearbeitung von anspruchsvollen Materialien resultiert aus der sehr großen thermischen Belastung der Schneidkanten. Da der wesentliche Anteil zur Wärmeabfuhr über die Spanbildung und den Spantransport selbst sichergestellt werden muss, liegt in diesen Mechanismen auch das größte Optimierungspotenzial. Dies gilt insbesondere für all jene Anwendungsfälle, bei denen ein schneller Spantransport nicht durch hohe Schnittparameter generiert werden kann oder Materialien bearbeitet werden, die zur Bildung von Aufbauschneiden neigen. Diesem breiten Spektrum von Anwendungsfällen liegt ein von Gühring entwickelter und patentierter gemeinsamer Lösungsansatz zugrunde: die Varianz der Kühlkanalquerschnittsgeometrie weg von der Kreisform hin zu Polygonform TRIGON©.

Eine Vielzahl von Strömungs- und Spanbildungssimulationen im gühringeigenen F & E führte zu dem Ergebnis, dass eine asymmetrische trigonale Querschnittssform des Kühlkanals (kurz: TRIGON©), deutliche Vorteile hinsichtlich erzielbarer Strömungsgeschwindigkeiten und Durchflussmengen eines Kühlschmierstoffes bewirkt. Auf dieser Basis wurde die trigonale Form des Kühlkanals auf bestehende geometrische Randbedingungen eines Bohrwerkzeuges, wie z.B. dessen Spitzengeometrie oder dessen Nutprofil, hin optimiert. In der Umsetzung zeigte sich, dass durch diesen Entwicklungsansatz die Schneiden eines Bohrwerkzeuges umfassender mit Kühlmedium versorgt werden. Außerdem wird die Strömungsgeschwindigkeit drastisch erhöht, was auch im Falle von niedrigen Zerspanparametern zu einem schnelleren Spantransport führt. Und schließlich kann dank der TRIGON©-Form und der damit verbundenen großen Querschnittsfläche auch die absolute Durchflussmenge des Kühlschmiermittels gesteigert werden, ohne die Statik und Stabilität des Werkzeuges zu verändern. Aufbauend auf diesen grundlegenden Erkenntnissen hat Gühring zwei neue Werkzeugtypen entwickelt, die den Anforderungen hinsichtlich schwer zerspanbarem Material und niedrigen Schnittparametern in besonderer Weise gerecht werden.

RT 100 Trigon© – das spiralisierte Bohrwerkzeug für die Bearbeitung von rostfreien Edelstählen
Für immer mehr Bauteile und Komponenten werden rostfreie Edelstähle wie V2A (1.4301) eingesetzt. Diese Stähle zeichnen sich insbesondere durch einen hohen Gehalt an Legierungselementen wie Chrom und Nickel aus. Beispiele für die Verwendung von Bauteilen aus V2A finden sich im Bereich der Energietechnik (z.B. Komponenten für Wärmetauscher), in der chemischen Industrie, im Flugzeugbau oder im Maschinen- und Automobilbau. Der hohe Bestandteil an Legierungselement erschwert die Zerspanung der rostfreien Edelstähle. Für wirtschaftliche Bohrbearbeitung sind zudem hohe Schnittgeschwindigkeiten und Vorschubraten nötig. Aus diesen Parametern resultieren jedoch insbesondere in den beschriebenen hochlegierten Stählen hohe Prozesstemperaturen während des Bohrvorganges. Diese stellen höchste Anforderungen an die VHM-Bohrwerkzeuge und beschleunigen letztlich den Werkzeugverschleiß. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurde die neuartige innovative Kühlkanalquerschnittsgeometrie TRIGON© entwickelt.

Vorteile der Kühlkanalgeometrie
Aus der Vergrößerung des Kühlkanalquerschnitts resultiert ein erhöhtes Kühlmittelvolumen, das die Werkzeugkühlung verbessert. Trotz größerem Kühlkanalquerschnitt wird die Stabilität des Werkzeuges nicht negativ beeinflusst, der zur Verfügung stehende Bohrerquerschnitt wird optimal genutzt. Die Beschleunigung der Strömungsgeschwindigkeit führt im Vergleich zu klassischen, runden Kühlkanälen zur verbesserten Temperaturabfuhr entlang der Schneiden. Die optimierte Direktion des Kühlmediums lenkt das Kühlmittel an den meistbelasteten Werkzeugbereich – zu den Bohrerhauptschneiden und den Schneidecken.

Features on top
Für ein optimales Spanbildungs- und Schnittverhalten ist das Werkzeug RT 100 TRIGON© mit einer speziell für die Edelstahlbearbeitung entwickelten Nutform sowie einem 4-Flächenanschliff ausgestattet. Die TiAlN-basierte Beschichtung sorgt zusammen mit der speziellen Schneidkantenpräparation für eine hohe Verschleißbeständigkeit, der in V2A stark belasteten Werkzeugschneiden.
Das Werkzeug ist im Durchmesserbereich von 3 bis 20 mm in den Bohrtiefen bis 7×D erhältlich.

RT 100 Typ C – spiralisiertes VHM-Bohrwerkzeug für die Bearbeitung von un- und niedrig legierten Stahlwerkstoffen auf Maschinen mit geringer Drehzahl und Vorschub
Das Bohrwerkzeug RT 100 Typ C wurde speziell für Zerspanungsoperationen entwickelt, bei denen Maschinen mit begrenzter Drehzahl- und Vorschubleistung zum Einsatz kommen. Dazu gehören beispielsweise kleine und mittlere Drehmaschinen, Stangenautomaten, Rundtaktmaschinen oder mehrspindlige Werkzeugmaschinen mit geringer Antriebsleistung.

Lange Späne, große Hitze
Bei der Bohrbearbeitung mit niedrigen Vorschubraten weisen un- und niedriglegierte Stähle wie Bau-, Automaten- oder Kohlenstoffstähle in der Regel ein langspanendes Verhalten auf. Dies kann zur Bildung von Spänenestern führen, die eventuell Werkzeugbrüche zur Folge haben. Niedrige Drehzahlen bedeuten des Weiteren niedrige Schnittgeschwindigkeiten und somit eine verlangsamte Abfuhr des Spans. Da ein Großteil der Prozesstemperatur (etwa 75%) über den Span abtransportiert wird, bedeutet eine verlangsamte Spanabfuhr eine deutlich erhöhte lokale thermische Belastung der Schneidkanten im Bereich des auftreffenden Spanes.
Um dieser Problematik entgegenzuwirken, wurde für den RT 100 Typ C eine spezielle Nutgeometrie mit engem Profil entwickelt, die auch bei niedrigen Vorschubraten eine optimale Spanbildung in langspanenden Stählen gewährleistet. Dafür sorgt unter anderem die konkave Hauptschneidenform für einen leichten Schnitt. Die Entspanung wird dabei durch höchste Oberflächengüten im Schneiden- und Nutbereich unterstützt.
Um eine optimale Kühlungswirkung an den Werkzeugschneiden zu erreichen, kommt auch beim RT 100 Typ C die neuartige Kühlkanalquerschnittsgeometrie TRIGON© zum Einsatz (siehe oben).

Features on top
Den hohen lokalen Temperaturbelastungen wurde außerdem durch die Verwendung einer neuartigen hitzebeständigen Beschichtung Rechnung getragen, welche durch ihre chemische Zusammensetzung dem Aufkleben von zerspantem Material entgegenwirkt. Durch eine besondere Schneidkantenpräparation, die durch eine spezielle Kantengeometrie und eine ausgezeichnete Oberflächengüte ergänzt wird, können die Werkzeugstandzeiten deutlich erhöht werden. Zusätzlich wird der Bildung von Mikroausbrüche und Aufbauschneiden entgegen gewirkt.
Das Werkzeug ist im Durchmesserbereich von 3 bis 20 mm in den Bohrtiefen bis 7×D  erhältlich. Die neue Trigon© Kühlkanalgeometrie ist für Werkzeugdurchmesser größer 6 mm erhältlich.

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