Steigerung der Leistungsfähigkeit von Vollhartmetallwendelbohrern durch Strahlspanen

Terwey, I.

Zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit von Zerspanwerkzeugen ist die Kenntnis des Prozessverhaltens von höchstem Interesse. Hierbei gewinnt insbesondere der Einsatz von Präparationsverfahren zur Vor- und Nachbehandlung von VHM-Werkzeugen bei der Werkzeugherstellung mit der Zielsetzung der Leistungssteigerung durch eine verbesserte Verschleißbeständigkeit der Schneidkanten zunehmend an Bedeutung. Im Vordergrund steht die Analyse des Einflusses der einzelnen Schritte der Werkzeugherstellung auf den Zerspanprozess zur Umsetzung einer an die Prozessrandbedingungen angepassten Gestaltung von Werkzeugschneidkanten. So ermöglicht die Anwendung der Kantenpräparation durch eine gezielte Verrundung sowie durch die Reduzierung von Mikroausbrüchen entlang der Werkzeugschneidkanten eine erhöhte Kantenstabilität.

Die vorliegende Arbeit stellt die Leistungssteigerung von PVD-beschichteten VHM-Wendelbohrern durch die Anpassung der Kantengestalt für die Bearbeitung des Vergütungsstahls C45E unter Berücksichtigung der Schnittwerte und der Schneidteilgestalt anhand experimenteller Untersuchungen dar. Die Forderung nach einer verbesserten Kantenstabilität wird durch den Einsatz der Strahlspanverfahrens zur Anpassung der mikroskopischen Gestalt der Werkzeugschneidkanten Rechnung getragen. Hierbei wird der Einfluss des Strahlspanverfahrens auf die Werkzeugeigenschaften anhand unterschiedlicher Prozessführungen und der Variation verschiedener Parameter analysiert.

Die Erarbeitung der Wirkzusammenhänge zwischen den Prozesseingangsgrößen, der mechanischen und der thermischen Werkzeugbelastung sowie dem Spanbildungsprozess erfordert aufgrund der Komplexität des Bohrprozesses detaillierte und grundlegende Untersuchungen. Neben den Messungen von Bearbeitungskräften und werkzeug- sowie werkstückseitigen Temperaturen erfolgt die Analyse des Spanbildungsvorgangs anhand der metallographischen Präparation erzeugter Spanwurzelproben und der Werkstückrandzone. Ergänzt wird die umfassende Analyse durch die Bestimmung der Verschleißbeständigkeit von VHM-Bohrwerkzeugen unterschiedlicher Kantengestalt. Basierend auf den erarbeiteten, grundlegenden Zusammenhängen wird eine anforderungsgerechte Werkzeuggestalt für das Bohren des Werkstoffes C45E unter Berücksichtigung der Schnittwerte und der Werkzeugschneidteilgestalt abgeleitet. Die gezielten Veränderungen der Kantengestalt vor und nach der Beschichtung erlauben so eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit von VHM-Wendelbohrern.

Veröffentlicht als

Dissertation, Technische Universität Dortmund, Vulkan Verlag, Essen, 2011, ISBN 978-3-8027-8766-9