Wenn nichts mehr schief gehen darf

Tiefe Bohrungen in Edelstahl sind eine besondere Herausforderung an die Prozesssicherheit, weil die hier entstehenden Späne sich förmlich dagegen wehren, hinaustransportiert zu werden. Zunächst verformen sie sich plastisch, um sich nach wenigen Millimetern wieder elastisch zu öffnen und zum Klemmen neigen. Mit seinem Hochleistungsbohrer MEGA-Speed-Drill-Inox hat MAPAL bereits eine Lösung für Bohrungen bis 5xD in rostfreien Stählen am Markt etabliert, doch die Kunden verlangen nach mehr: bis in Tiefen von 8xD und 12xD sollte es gehen. 

Der MEGA-Speed-Drill-Inox zeichnet sich durch eine spezielle Technologie mit drei Führungsfasen aus. Sie zwingen den Bohrer zu einer Orbitalbewegung, was die Reibung auf die Führungsfasen verringert und damit um 40 Prozent höhere Schnittgeschwindigkeiten als mit konventionellen zweischneidigen Bohrern erlaubt. Die Hochgeschwindigkeitstechnologie im Bohren ist die Antwort des Werkzeugherstellers auf High-Speed-Spindeln in den Maschinen, die bis zu 18.000 Umdrehungen pro Minute erreichen und ihr maximales Drehmoment erst im höheren Drehzahlbereich entfalten. „Wir haben es uns zur Aufgabe gestellt, eine Lösung zu entwickeln, die das voll ausschöpfen kann“, erläutert Michael Villwock, Produktmanager für Vollhartmetallwerkzeuge bei MAPAL.

Um mit diesem Konzept auch bei größeren Bohrtiefen hohe Prozesssicherheit zu gewährleisten, hat MAPAL das Nutprofil verändert. Ein sich nach hinten verjüngender Nutkern sorgt für zuverlässige Spanabfuhr. Der Feinschliff des Profils reduziert wirksam die Reibung der Späne im Bohrer. Die Verbesserungen sind messbar: Während Wettbewerbsprodukte bei Bohrtiefen von 8xD einen Punkt erreichen, an dem das Drehmoment extrem ansteigt, zeigt der MEGA-Speed-Drill-Inox auch bei 12xD ein gleichbleibend niedriges Drehmoment. Modifiziert wurden bei den neuen Modellen auch die Geometrie der Ausspitzung, die Spanformgebung und die perfekt auf den Werkstoff abgestimmte Schneidkantenpräparation. 

Der Tritan-Drill-Reamer vereint das Bohren und Reiben in einem Werkzeug. Die Bohrreibahle ist ein guter Kompromiss, wenn Passbohrungen in IT7-Toleranz erreicht werden sollen. Durch den wegfallenden Werkzeugwechsel für einen zweiten Arbeitsgang verkürzen sich Taktzeiten um einige Sekunden. Davon profitieren vor allem Anwender, die nur wenige Bohrungen pro Bauteil herstellen. Der Tritan-Drill-Reamer ist eine Weiterentwicklung des zweischneidigen MEGA-Drill-Reamers von MAPAL und baut auf den dreischneidigen Bohrer Tritan-Drill auf.

Wirrspäne, die sich in die Nebennut hineinziehen, sich um das Werkzeug wickeln und das Bauteil zerstören, sind für den Anwender der blanke Horror. Mit seiner dreischneidigen Lösung konnte MAPAL dieses Problem ausmerzen und gewährleistet hohe Prozesssicherheit auch bei langspanenden Stahlwerkstoffen. Für das Kombiwerkzeug wurde der Dreischneider um drei weitere Führungsfasen ergänzt. Zusammen mit diesen sechs Führungsfasen sorgt die selbstzentrierende Querschneide dafür, dass die Bohrreibahle sehr unempfindlich gegenüber verschiedenen Einsatzparametern ist und stets höchste Prozessfähigkeit bietet. Die Spitze sieht aus wie ein kleiner Stern und hat einen Schraubenflächenanschliff mit einer Querschneide. Sie gewährleistet höchste Positionsgenauigkeit des Werkzeugs.

Mit Versuchsreihen belegt die MAPAL Forschung und Entwicklung, dass Veränderungen der Schnittwerte kaum Abweichungen der Bohrungsdurchmesser bewirken. In der Fertigung müssen daher nicht erst zeitaufwändig die passenden Schnittparameter gesucht werden, was den Rüstaufwand reduziert und schneller zum Ergebnis führt. Auch die Rundheit blieb über hunderte von Testbohrungen konstant. 

MAPAL bietet den Tritan-Drill-Reamer für Durchmesser von 4 bis 20 mm in Längen von 3xD und 5xD mit Innenkühlung an. Um verschiedenste Passungen mit der Bohrreibahle hochgenau fertigen zu können und weitere IT7-Toleranzen zu erreichen, sind auch Durchmesser in 1/100-Abständen verfügbar. 
 

Custom tools customised for a specific application guarantee compliance not only with tight shape and position tolerances on the part, but also enable short cycle times. When these combination tools are used, it makes sense to throw in a useful tool at the same time: a PCD thread milling cutter.

There is no need to use the additional tool component for the same work step. For example, a custom tool can be designed primarily for boring and applying a chamfer, and the thread is created at a completely different location on the part. With one tool change eliminated, the cycle time is shortened. „We always spring into action when a very large number of threads need to be produced cost-effectively or high precision is required, “ says Matthias Fuchs, Product Specialist for PCD tools at MAPAL.

The change from a solid carbide cutting edge to polycrystalline diamond as the cutting material can bring different advantages. The PCD thread milling cutter has a significantly longer tool life, enables longer dimensional accuracy of tolerances, such as the flank angle, with higher cutting values, and maintains the required surface qualities. MAPAL demonstrates how this works in practice with a large number of hands-on examples. Compared to a solid carbide tool, the cutting values for thread milling in a cylinder head could be increased by 30 percent. In the manufacturing of brass flow metres, the cycle time was reduced by 40 percent compared to solid carbide. A PCD thread milling cutter fi­nishes M12x1 fine threads in highly hardened and tempered forged aluminium for a common rail flange with a tool life of around 85,000 threads.

In automated assembly lines, a burr-free and bevelled thread increases process reliability du­ring assembly. There is also the option of integrating a deburring cutter, which saves the extra machining step of deburring.

Another advantage is that users have to reset the tool much less frequently. With solid carbide tools, the shape of the threads produced changes with increasing wear and tear, which requires corrections in the machine control. In the production of an M12 thread for a customer, the tool life advantage of the PCD thread milling cutter is clearly demonstrated: while it reaches a life of 120,000 parts, its solid carbide counterpart reaches only 14,000 in comparison. To achieve these quantities, the solid carbide thread milling cutter required four radius corrections of 50 µm each, while the PCD thread milling cutter only needed one adjustment of 5 µm.

As an alternative technology, the tap drill produces the thread in a single step, while the thread milling cutter first requires a core bore. Nonetheless, when threading in large-scale manufacturing, milling is preferred for reasons of process reliability, to prevent problems with tool breakage or chip removal. In the end, you have to make sure nothing else goes wrong.