Prozesskräfte am Wendelbohrer durch Drehversuche ermitteln

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Weil der Modellierungsansatz über die Segmentierung immer noch zahlreiche Drehversuche mit an den Bohrer angepassten Schneidengeometrien und Schnittdaten erfordert, wird ein neues Modell entwickelt, das es erlaubt, die Kräfte und Momente am Bohrer aus orthogonalen Referenzschnitten beim Drehen herzuleiten. Dazu muss der Einfluss der Winkel an der Schneide sowie jener der Schnittgeschwindigkeit auf die Kräfte bekannt sein.

Einfluss von Winkel und Schneide auf die spezifische Schnitt- und Vorschubkraft ermittelt

Für die Modellierung des Bohrprozesses werden vorerst die Einflüsse dieser Größen auf die spezifische Schnitt- und Vorschubkraft ermittelt. Unter Berücksichtigung der verschiedenen radiusabhängigen Volumenanteile ergibt sich dann mit der Formel von Kienzle durch Summierung die entsprechende Kraft für eine Vollbohrung.

Für die Bestimmung der Modellparameter sind zahlreiche Messungen an Bearbeitungsversuchen sowohl beim Drehen wie auch beim Bohren notwendig. Dazu sind auf dem Werkzeugrevolver einer NC-Drehmaschine je eine Bearbeitungsstation mit einem Kistler-Schnittkraftdynamometer Typ 9121 beziehungsweise einer Kistler-Bohrplattform Typ 9271A aufgebaut worden (Bild 4).

Diese Versuche können mit unterschiedlichen Kühlschmierbedingungen durchgeführt werden. Basis der Schnitt- und Vorschubkraftberechnung ist die Kienzle-Gleichung, die die Kraft als Produkt von spezifischer Schnitt- respektive Vorschubkraft und Spanfläche darstellt.

Schneidengeometrie beeinflusst Schnittkraft

Bekanntlich hängen die spezifische Schnitt- und Vorschubkraft sehr stark von der Schneidengeometrie ab, die beim Bohrer über den Radius variiert. Deshalb muss in einem ersten Schritt aus dem orthogonalen Drehversuch mit 0° Spanwinkel und Bohrversuchen mit einem Spiralbohrer die Abhängigkeit dieser spezifischen Kräfte vom Span- und Neigungswinkel ermittelt werden. Bild 5 zeigt beispielhaft die aus Messungen ermittelten Werte für die spezifische Schnittkraft an der Hauptschneide für Drehen und Bohren.

Diese können durch die Korrekturfaktoren für den Spanwinkel γ(r) und für den Neigungswinkel λ(r) ineinander umgerechnet werden. Zusammengefasst mit der spezifischen Schnittkraft des Drehens kann die spezifische Schnittkraft des Bohrens auch durch die Koeffizienten Ac respektive Bc ausgedrückt werden. Für die Querschneide ist die Umrechnung analog.

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