Finishen optimiert Führungsleisten für das BTA-Tiefbohren

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Technische Universität Dortmund Institut für spanende Fertigung

Diese Droplets erhöhen im späteren Prozess die Reibung zwischen der Schicht und der erzeugten Bohrungswand. Allerdings ist davon auszugehen, dass sie bereits nach einer kurzen Eingriffszeit aus der Beschichtung brechen. Ob dadurch das Hartmetallsubstrat freigelegt wird oder ob die Droplets abgeschert werden, muss bei der Analyse des Bohrprozesses untersucht werden.

Bürsten hinterlässt Stahlbestandteile in der Beschichtung

Der Vorteil im Vergleich zu konventionell angewendeten Bürsten besteht darin, dass sich nur geringe Bestandteile der Stahlbürste in die Beschichtung einlagern. Eine Verringerung des herausragenden Verschleißverhaltens der Beschichtung gegenüber Stahl wird vermieden.

Bild 5 verdeutlicht die Zusammenhänge anhand einer EDX-Analyse. Insbesondere vorhandene Kratzer werden mit Bestandteilen des Bürstenwerkstoffes aufgefüllt.

Bei der gebürsteten Führungsleiste sind Anteile von Nickel und Chrom zu erkennen, die sich in vorhandenen Riefen festgesetzt haben. Dadurch wird zwar einerseits die Oberflächengüte der Führungsleiste erhöht, jedoch nehmen andererseits auch die Reibung und damit der adhäsive Verschleiß im anschließenden Zerspanprozess zu.

Finishen bietet Vorteile im Vergleich zum Polieren und Bürsten

Die Untersuchungen zum Finishen von unbeschichteten und DLC-beschichteten Hartmetallführungsleisten haben gezeigt, dass dieses innovative Verfahren zur Oberflächenfeinbearbeitung eine Alternative zu den üblichen Verfahren Polieren und Bürsten bietet. Neben der Erzeugung strukturierter Oberflächen zeichnet sich das Finishen insbesondere durch die Möglichkeit aus, scharfkantige Übergänge zu verrunden.

Die beim BTA-Tiefbohren ungünstigen Übergänge zwischen dem Einlaufbereich und dem Führungsbereich der verwendeten Führungsleisten werden mit einer definierten Verrundung versehen. Eine Voraussetzung für die Eignung des Finishens als Vorbearbeitungsverfahren ist allerdings eine ausreichend hohe Schleifgüte. Insbesondere die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ist abhängig von der Oberflächengüte des Ausgangszustandes.

In weiteren Untersuchungen am Institut für Spanende Fertigung wird die Verschleißbeständigkeit der in ihrer Gestalt und Beschichtung neuartigen Führungsleisten untersucht. Dabei soll insbesondere ein Zusammenhang zwischen der Oberflächengüte der Führungsleisten und dem aus dem Bohrprozess resultierenden Verschleiß hergeleitet werden. Auf diese Weise wird eine wirtschaftlich optimierte Lösung angestrebt.

Literatur

• [1] N. N.: VDI-Richtlinie 3210 Blatt 1, Tiefbohrverfahren. VDI, Düsseldorf, 2006.

• [2] N. N.: VDI-Richtlinie 3209 Blatt 1, Tiefbohren, Richtlinie für das Tiefbohren mit äußerer Zuführung des Kühlschmierstoffes (BTA- und ähnliche Verfahren). VDI, Düsseldorf, 1989.

• [3] Biermann, D. und N. Kessler: Modified DLC-coated guide pads for BTA deep hole drilling tools. Engineering Materials, Vol. 438, 2011, p. 195-202.

• [4] Goeke, S., Paffrath, K.-U. und D. Biermann: Microfinish with films improves surface quality with high shape accuracy. The 13th EAEC European Automotive Congress 2011, Universitat Politènica de València, Spain.

• [5] Paffrath, K.-U., Heymann, T. und D. Biermann: Umweltfreundlicher Glanz – Super-/Micro-Bandfinishen ohne Kühlschmierstoff. Werkstatt und Betrieb, (2010) 3, S. 62-64.

• [6] Biermann, D. und K.-U. Paffrath: Oberflächenfeinbearbeitung – Verfahren und Analysemethoden. Diamond Business (2008) 4, S. 11-17.

* Prof. Dr.-Ing. Dirk Biermann ist Leiter des Instituts für Spanende Fertigung der Technischen Universität Dortmund. Dipl.-Ing. Hendrik Abrahams und Dipl.-Wirt.-Ing. Sebastian Goeke sind dort wissenschaftliche Mitarbeiter. Ein besonderer Dank gilt der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die freundliche Unterstützung des Projektes „Tribologische Optimierung der Gestalt und Beschichtung von Führungsleisten für das BTA-Tiefbohren von hochlegierten Stählen“ (GZ: BI 498/29-1). Ein weiterer Dank gilt dem Dortmunder Oberflächencentrum des Fraunhofer-IWS für die Beschichtung der Führungsleisten und die beratende Tätigkeit.

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