Bohrer mit optimierten Schneiden verbessern die CFK-Bearbeitung

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Beim Bohren der CFK-Titan-Composite-Werkstoffen müssen einige Anforderungen gleichzeitig erfüllt sein, um eine gute Bohrungsqualität zu erreichen. Die Bohrung muss eng toleriert sein, um das Befestigungselement aufzunehmen. Der Austrittsgrat muss innerhalb einer bestimmten Höhe liegen, um das Entgraten zu erleichtern oder ganz überflüssig zu machen. Durch einen Totalausfall des Werkzeugs kann die Bohrung beschädigt werden, der Verschleiß des Werkzeugs selbst kann so gravierend sein, dass man es nicht wieder aufbereiten kann. Um dies zu vermeiden, müssen Eckenausbrüche minimiert und überwacht werden. Folgende Kriterien definieren, wann die Standzeit des Werkzeugs erreicht ist.

• Bohrungsdurchmessertoleranz von 11,113 mm + 70 µm (H10-Toleranz).

• Gratbildung von maximal 0,2 µm

• Auftreten von Eckenausbrüchen

Standzeit der Bohrer wird meist durch Eckenausbrüche limitiert

Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Standzeit der Bohrer meist durch Eckenausbrüche oder zu hohe Gratbildung limitiert war. Die genannten Qualitätsanforderungen wurden für alle in dieser Untersuchung getätigten Bohrungen erreicht.

Bild 3 zeigt den Bohrungsdurchmesser beispielhaft für ein untersuchtes PKD-Werkzeug. Bei jeder Bohrung wurde der Bohrungsdurchmesser an vier verschiedenen Stellen gemessen, in der CFK- und in der Titan-Schicht jeweils in der Nähe der Eintritts- und der Austrittsflächen. Es wird deutlich, dass der Bohrungsdurchmesser in der Titanschicht mittig in der festgelegten Toleranz liegt und nur in einem kleinen Bereich von 10 µm schwankt. Der Bohrungsdurchmesser beim Eintritt in die Titanschicht unterscheidet sich nur unwesentlich vom Durchmesser beim Austritt.

Späne beschädigen während des Abtransports die Bohrungswandung

In der CFK-Schicht hingegen ist ein relativ großer Unterschied zwischen dem Bohrungsdurchmesser am Eintritt und dem am Austritt festzustellen. Dieser Unterschied ist dadurch zu erklären, dass Späne die Bohrungswandung während des Abtransports beschädigen. Eine verbesserte Spankontrolle ist unverzichtbar, um diesem Problem zu begegnen und die Einheitlichkeit der Bohrungsdurchmesser zu verbessern. Es ist schwierig, die Spankontrolle ausschließlich über die Werkzeugauslegung in den Griff zu bekommen. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass der Einsatz von Rückzugszyklen zum Entspanen oder vibrationsunterstütztes Bohren dazu beitragen, die Spanlänge zu beeinflussen und die Beschädigungen zu verringern.

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