Tribologische Untersuchungen zur Optimierung von BTA-Tiefbohrwerkzeugen

Bruchhaus, T.

In der vorliegenden Abhandlung wird das in der metallverarbeitenden Industrie zur Herstellung tiefer Bohrungen weit verbreitete BTA-Tiefbohren behandelt. Der Verschleiß der Wirkelemente eines Tiefbohrwerkzeugs, hier der Schneiden und der für das Verfahren typischen Führungsleisten, bestimmen im wesentlichen die Einsatzgrenzen des Fertigungsverfahrens. Zur Analyse der Werkzeugbelastungen wurden spezielle Messwerkzeuge entwickelt. Mit einem speziellen Bohrkopf wurden so erstmals die an den Führungsleisten wirkenden Kräfte beim Kernbohren im Prozess ermittelt. Der Einsatz eines Modellwerkzeugs ermöglichte eine gezielte Variation einzelner, verschleißbestimmender Prozessparameter, um Verschleißursachen besser erkennen zu können. Neue, insbesondere keramische Materialien, wurden hinsichtlich ihrer Eignung als Führungsleistenwerkstoffe untersucht. Die geometrische Gestaltung der Leisten und des Bohrkopfgrundkörpers haben einen bedeutenden Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Verfahrens. Mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente (FEM) konnten Schwachstellen bestehender Konzepte lokalisiert und Schritte zur Verbesserungen im Vorfeld bewertet werden. Durch den Einsatz optimierter Wirkelemente konnte im Test die Leistungsfähigkeit erheblich gesteigert werden. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden in Form von Diagrammen dargestellt, die Beurteilung des in den Modelluntersuchungen aufgetretenen Verschleißes ist anhand rasterelektronenmikroskopischer Bilder nachzuvollziehen. Die konsequente Umsetzung der vorgestellten Erkenntnisse in die industrielle Praxis kann zu deutlichen Einsparungen beim Einsatz dieses kostenintensiven Fertigungsverfahrens führen.

Veröffentlicht als

Dissertation, Universität Dortmund, Vulkan Verlag, Essen, 2001, ISBN 3-8027-8713-7