When nothing is allowed to go wrong

Deep bores in stainless steel are a particular challenge to process reliability because the chips produced here literally resist being transported out. Ini­tially, they become plastically deformed, only to elastically open up again after a few millimetres, and then they tend to jam. With its high-performance drill MEGA-Speed-Drill-Inox, MAPAL has already established a solution on the market for bores of up to 5xD in stainless steels, but customers are asking for more: it should be possible up to depths of 8xD and 12xD. 

The MEGA-Speed-Drill-Inox is characterised by a special technology with three guiding chamfers. They force the drill to move orbitally, which reduces the friction on the guiding chamfers, thus allowing 40 percent higher cutting speeds than with conventional double-edged drills. High-speed technology in drilling is the tool manufacturer‘s answer to high-speed spindles in the machines, which reach up to 18,000 rpm and only develop their maximum torque in the higher spindle speed range. „We have taken it upon ourselves to develop a solution that can fully exploit this, “explains Michael Villwock, Product Manager for solid carbide tools at MAPAL.

MAPAL has changed the groove profile to ensure high process reliability with this concept, even at greater drilling depths. A slot core that tapers towards the rear ensures reliable chip removal. The fine grinding of the profile effectively reduces the friction of the chips in the drill. The improvements are measurable: while competing products reach a point at drilling depths of 8xD where the torque increases extremely, the MEGA-Speed-Drill-Inox shows a consistently low torque even at 12xD. The geometry of the point thinning, the chip shaping and the cutting edge preparation, which is perfectly matched to the workpiece material, have also been modified in the new models.

The Tritan-Drill-Reamer combines drilling and reaming in one tool. The drill reamer is a good compromise when it comes to creating precision fit bores in IT7 tolerance. Eliminating the need to change tools for a second machining step shortens cycle times by a few seconds. This is particularly beneficial for users who only produce a few bores per part. The Tritan-Drill-Reamer is a further development of MAPAL‘s double-edged MEGA-Drill-Reamer and is based on the three-edged Tritan-Drill.

Tangled chips, which are drawn into the se­condary flute, wrap around the tool and destroy the part, are an absolute nightmare for the user. With its three-flute solution, MAPAL has been able to eliminate this problem and ensures high process reliability even with long-chipping steel materials. For the combination tool, the drill with three cutting edges was supplemented by three further guiding chamfers. Together with these six guiding chamfers, the self-centring chisel edge ensures that the drill reamer is very insensitive to different application parameters and always offers the highest process capability. The tip looks like a small star and has a screw face grinding with a chisel edge. It guarantees the highest positioning accuracy of the tool.

With the help of its test series, MAPAL‘s Research and Development proves that changes in the cutting values cause hardly any deviations in the bore diameters. This saves time-consuming searches for the right cutting parameters during manufacturing, which reduces the setup effort and leads to faster results. The roundness also remained constant over hundreds of test bores.

MAPAL offers the Tritan-Drill-Reamer for dia­meters from 4 to 20 mm in lengths of 3xD and 5xD with internal cooling. Diameters in 1/100 intervals are also available for producing a wide range of fits with the drill reamer with high precision as well as achieving further IT7 tolerances.
 

Für eine bestimmte Anwendung maßgeschneiderte Sonderwerkzeuge garantieren nicht nur die Einhaltung enger Form- und Lagetoleranzen am Bauteil, sondern ermöglichen auch kurze Taktzeiten. Wenn solche Kombinationswerkzeuge eingesetzt werden, kann es sinnvoll sein, gleich noch ein nützliches Tool mit drauf zu packen: einen PKD-Gewindefräser.

Die zusätzliche Werkzeugkomponente muss dabei durchaus nicht für den gleichen Arbeitsschritt eingesetzt werden. So kann ein Sonderwerkzeug vornehmlich für das Aufbohren und die Anbringung einer Fase ausgelegt sein und das Gewinde entsteht an einer ganz anderen Stelle des Bauteils. Mit einem wegfallenden Werkzeugwechsel verkürzt sich die Taktzeit. „Wir kommen immer dann ins Spiel, wenn sehr viele Gewinde wirtschaftlich produziert werden sollen, oder eine hohe Präzision verlangt wird “, weiß Matthias Fuchs, Produktspezialist für PKD-Werkzeuge bei MAPAL. 

Der Wechsel von einer Vollhartmetallschneide auf den polykristallinen Diamanten als Schneidstoff kann unterschiedliche Vorteile bringen. Der PKD-Gewindefräser hat eine wesentlich längere Standzeit, ermöglicht bei gleichzeitig höheren Schnittwerten eine längere Maßhaltigkeit der Toleranzen wie beispielsweise des Flankenwinkels und hält die geforderten Oberflächenqualitäten. Wie sich das in der Praxis auswirkt, belegt MAPAL mit einer Vielzahl von Anwendungsbeispielen. Gegenüber einem Vollhartmetallwerkzeug konnten die Schnittwerte beim Gewindefräsen in einem Zylinderkopf um 30 Prozent gesteigert werden. In einer Fertigung für Durchflusszähler aus Messing verkürzte sich die Taktzeit um 40 Prozent gegenüber Vollhartmetall. M12x1 Feingewinde in hochvergütetem Schmiedealuminium für einen Common Rail Flansch wird mit Hilfe eines PKD-Gewindefräsers bearbeitet und erreicht eine Standzeit von etwa 85.000 Gewinden.

Bei automatisierten Montagelinien steigert ein gratfreies und gefastes Gewinde die Prozesssicherheit beim Zusammenbau. Optional bietet sich auch die Möglichkeit, eine Entgratschneide zu integrieren und so den sonst zusätzlichen Arbeitsgang des Entgratens einzusparen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Anwender das Werkzeug wesentlich seltener nachsetzen müssen. Bei Vollhartmetallwerkzeugen verändert sich mit zunehmendem Verschleiß die erzeugte Form der Gewinde, was Korrekturen in der Maschinensteuerung erfordert. In der Herstellung eines M12-Gewindes für einen Kunden zeigt sich der Standzeitvorteil des PKD-Gewindefräsers deutlich: Während er 120.000 Teile erreicht, kommt das Pendant aus Vollhartmetall im Vergleich auf lediglich 14.000. Um diese Mengen zu erreichen, musste beim Vollhartmetallgewindefräser vier Mal eine Radiuskorrektur um jeweils 50 µm vorgenommen werden, während der PKD-Gewindefräser mit nur einer Anpassung um 5 µm auskam.

Als alternative Technologie erzeugt der Gewindebohrer das Gewinde in einem einzigen Arbeitsschritt, während der Gewindefräser zunächst eine Kernlochbohrung benötigt. Beim Gewinden in der Großserienfertigung wird dennoch aus Gründen der Prozesssicherheit vorzugsweise gefräst, um Probleme mit Werkzeugbruch oder Späneabfuhr zu vermeiden. Am Ende darf schließlich nichts mehr schief gehen.