Published in: "Fräsen + Bohren", issue: 5/2009, page 54

Efficient deep hole drilling of small crankshafts

The deep hole drilling specialist TBT Tiefbohrtechnik presents at the exhibition EMO in Milano for the first time the small variant of the MultiCrank series. The CX is particularly designed for drilling of crankshafts for 4- and 3-cylinder car engines.

This series was particularly designed for the use of twist drills and high speed gun drills.

A specific feature of this machine is the machine bed in reinforced concrete with steel coating, which shows better vibration characteristics than conventional casting or steel beds.

Thus the best conditions for long tool life of the sensitive solid carbide tools are created.

To reduce the positioning time a linear drive with a movement speed up to 100 m/min is used. For an optimal radial positioning every clamped crankshaft has an own direct drive to change the angle position.

A special feature is a laser measure system integrated in the tool changer with which the kind and position of each tool is recorded and controlled without magnetic switches.

Operating simultaneously with up to four spindles the machine achieves a especially high productivity.

The deep hole drilling specialist TBT Tiefbohrtechnik presents at the exhibition EMO in Milano for the first time the small variant of the MultiCrank series. The CX is particularly designed for drilling of crankshafts for 4- and 3-cylinder car engines.

This series was particularly designed for the use of twist drills and high speed gun drills.
A specific feature of this machine is the machine bed in reinforced concrete with steel coating, which shows better vibration characteristics than conventional casting or steel beds.

Thus the best conditions for long tool life of the sensitive solid carbide tools are created.

To reduce the positioning time a linear drive with a movement speed up to 100 m/min is used. For an optimal radial positioning every clamped crankshaft has an own direct drive to change the angle position.

A special feature is a laser measure system integrated in the tool changer with which the kind and position of each tool is recorded and controlled without magnetic switches.

Operating simultaneously with up to four spindles the machine achieves a especially high productivity.

Erschienen in WB Werkstatt + Betrieb 12/2009

Zeitersparnis von 50 Prozent
Fräs- und Bohrarbeiten auf einer Maschine

Zeit ist Geld. Dies gilt in Zuliefererbetrieben in mehrfacher Hinsicht: Beschleunigte Herstellungsprozesse reduzieren die Herstellungskosten. Weil sie die Maschinenauslastung steigern, verringern sie auch den Investitionsaufwand. Zudem ermöglichen verkürzte Produktionszeiten, Kunden schnell zu beliefern und flexibel auf ihre Wünsche einzugehen.

Wie effizient eine moderne Anlage den Herstellungsprozess optimieren kann, zeigt die neue BW 250-S der TBT Tiefbohrtechnik GmbH + Co, Dettingen. Ihre innovative Besonderheit: Sie verschmilzt die Fräs- und Tiefbohrphase in einen Arbeitsgang, berichtet TBT-Geschäftsführer Wolfgang Klein.

Ihren Ruf hat die TBT als Spezialistin von Bohrwerkslösungen für die Vier-Seiten-Bearbeitung kubischer Werkstücke begründet. Bisher vorwiegend in der Automobilindustrie präsent, entwickelte und baute das Unternehmen Tiefbohrmaschinen im Durchmesserbereich zwischen 0,7 und 1.000 mm. Die Modellreihe reicht bis zu kompletten Bohrwerken für die Serienfertigung mit bis zu 20 NC-Achsen.

Der Werkstücktisch mit einer maximalen Belastung von 15 Tonnen erlaubt durch die spezielle Lagerung auch eine asymmetrische Positionierung des Werkstücks bei voller Ausnutzung der 15-Tonnen-Belastung. In Verbindung mit diesem NC-Rundtisch und der im Standard enthaltenen schwenkbaren Bearbeitungseinheit sind alle Bearbeitungen unter zwei Winkeln realisierbar. Der Spindelantrieb verfügt über ein automatisches Zwischengetriebe, um bei kleineren Drehzahlen das Drehmoment zu erhöhen, ohne auf hohe Drehzahlen für kleine Bohrdurchmesser zu verzichten.

Querkräfte optimal aufgenommen
Im Standard der Maschinen sind zur Prozessüberwachung bereits eine Wirkleistungsmessung und Kühlmitteldrucküberwachung enthalten. Mit den Wechslern für konventionelle Werkzeuge sowie lange Einlippenbohrer wurde die Produktivität nochmals erheblich verbessert. Ein weiterer entscheidender Punkt: Durch den massiven Vertikalständer werden die beim Fräsen auftretenden Querkräfte optimal aufgenommen.

Wie effizient die neue BW 250-S in der Praxis eingesetzt werden kann, zeigt das Erfolgsbeispiel der Zahoransky Group aus Freiburg. Dort erfüllt sie seit vielen Monaten die Aufgabe, die bestehenden Bearbeitungszentren von horizontalen Fräsaufgaben zu entlasten. Neben den ursprünglich geplanten Tiefbohraufgaben übernimmt sie bei dem TBT-Kunden auch schwerere Zerspanungsaufgaben, erläutert Wolfgang Klein.

Wir arbeiten jetzt doppelt so schnell wie früher
Bei der Zahoransky Group, die vor allem Spritzgusswerkzeuge herstellt, bohrt sie in einem Arbeitsgang Kabelkanäle und fräst Taschen und Gewinde, berichtet Fertigungsleiter Matthias Faber: „Da die Fräs- und Bohrarbeit auf einer Maschine laufen, arbeiten wir jetzt doppelt so schnell wie früher.“ Außerdem: Um ein Werkstück zu bearbeiten waren früher zwischen vier und sieben Aufspannungen notwendig: „Da die BW 250-S das Werkstück von allen Seiten erreicht, ist es mit einer Ausspannung getan. Und mit der wesentlichste Vorteil: Zwei unterschiedliche Arbeitsgänge machten bisher die Beschaffung von zwei unterschiedlichen Maschinen notwendig - doch durch die Tiefbohr-/Fräskombination kommen wir mit einer aus.“

Einlippenbohrer für Futtermittelmatrizen

Weltweit steigt der Bedarf an Pellets als Tiernahrung oder als Brennstoff. Hergestellt werden die Pellets in verschiedenartigen Pelletieranlagen. Dabei wird der Rohstoff durch Matrizen gepresst, welche über mehrere hundert Bohrungen verfügen. Die entstehenden Stränge werden, je nach gewünschter Pelletlänge, zyklisch abgeschnitten, um die gewünschte Pelletgröße zu erhalten. Die Matrize in runder oder flacher Form wird aus unterschiedlichen Stahlsorten gefertigt. Je nach Größe der Matrize, Anzahl und Durchmesser der Bohrungen ist besonders der Bohrprozess sehr zeit- und kostenintensiv.

Schneller bohren für geringere Kosten

Die neuen Highspeed-Einlippenbohrer von TBT bringen dem Anwender deutlich kürzere Bearbeitungszeiten. Unter Berücksichtigung der Nebenzeiten in der Bearbeitung und den Rüstzeiten kann sich die Ausbringleistung ohne größere Investitionen verdoppeln und die Maschinenkosten pro Werkstück halbieren.

Bei der Herstellung der Bohrungen werden vorrangig herkömmliche Einlippenbohrer eingesetzt. In Abhängigkeit von Bohrdurchmesser, Bohrtiefe und Material werden mit diesen Einlippenbohrern Vorschubwerte von unter 200 mm/min erreicht. Höhere Werte werden mit Einlippenbohrern aus reinem Vollhartmetall erreicht. Mit der neuen Generation an High-speed-Bohrern werden jetzt Spitzenwerte bis zu 1000 mm/min erreicht. Die höheren Anschaffungskosten und höheren Wiederaufarbeitungskosten können mit einem bis zu 5-fach höheren Standweg wieder neutralisiert werden, das bedeutet laut Hersteller, dass die Werkzeugkosten pro gebohrten Meter mit Werten bisher handelsüblicher ELBs vergleichbar sind. Verfügbar sind die Bohrer in einem Durchmesserbereich von 3 - 8 mm.

"Our mechanical axis clamping avoids micro vibrations. This improves the tool life of up to 40 percent."
Deep Hole Drilling & Milling Center TBT BW250-S -One spindle cuts deep and wide

The machining center BW250-S from TBT is designed for deep hole drilling and milling. This saves setting-up procedures and improves the precision of the parts. The rigid construction enables high feeds and long tool life.

"We use for deep hole drilling and milling the same spindle", Wolfgang Klein explains. "For milling, the spindle drives on a linear axis forwards. The drill bush carrier moves simultaneous automatically diagonal upwards", the managing director of the TBT Tiefbohrtechnik GmbH + Co in Dettingen reports. The advantages of this concept in comparison to separate spindles are a high-grade collision avoidance and the easy programming. To hold the setting effort low, the steadies for the long deep hole drilling tools are arranged on a separate guide rail. They stay on the machine and can be tilt to backside, if they are not needed.

In addition to a changer for 24 conventional tools, TBT offers also a magazine for 10 deep hole drilling tools. "With this combination the machine can run manless", Klein tells. If the deep hole drilling tool will be automatically changed into the drilling unit, a drilling depth of 1250 mm in one step is possible, at manual change in it will be up to 1500 mm. The diameter range is from
3 up to 40 mm. Up to dia. 35 mm gundrilling tools are used, for larger diameters indexable insert tools will be used. The clamping table is available in two sizes - 1200 mm x 1600 mm and
2000 mm x 2200 mm. The centric load is 15 t, optional 20 t.

So that the deep hole drilling milling unit safely absorb the higher lateral forces occurring in the case of milling and inclined counter boring, the engineers designed the main column extremely wide and improved so its rigidity. Simultaneously there is free access for setting processes.

Additional mechanical clamping devices for the swiveling axis and workpiece table, increase the dynamic rigidity during machining. "Thereby we eliminate micro vibrations, which allows very good drilling performances and also improves the tool life of up to 40 percent." As specialty of the deep hole drilling & milling center, Klein mentions - beside the setting and user-friendly conception - is the diversity concerning the machine control. It could be from Siemens as well as from Heidenhain. "For standard centers this is not anything specific, in our environment already." TBT recommends also to implement a CAM-system for automatically generation of the NC-programs. Most of the delivered BW250-S are equipped with such systems. "In milling for a long time standard, the system has not been enforced during deep hole drilling yet."

The concept of the BW250-S arises from market investigations and customer questioning. "The results showed that the users looked for a machine, which is able to mill powerful", describes Klein. At machining of steel (1.2312) milling performances of up to 250 cm³/min are possible. He mentions as target groups and potential applications amongst others the tool and mould industry, special components for hydraulic systems or large connecting rods, for locomotives or ship engines.

The first BW250-S was finished end of 2007. Primary this machine was produced for our company in Dettingen for machining. "But one of our customer had an immediately demand", Wolfgang Klein tells. In the meantime twelve machines of this type are delivered and further three are under construction - a success, that no one at TBT has expected, acc. to Klein.

"Machines of this size can not be sold in quantities as small universal machining centers. We had taken as a first basis two batches of 3 machines, which we planned to sell in the first year."

The Usinger company Heck Tiefbohrtechnik works since August of last year with a BW250-S. This Hessian customer uses deep hole drilling centers of three manufacturers. In comparison to his other machines, Daniel Wittmann - he is responsible as foreman of deep hole drilling area - appreciate at the Dettinger center its drilling- and milling performance as well as the rigidity and accuracy. "The run-out at deep hole drilling lies far below the permissible tolerances and also the milling accuracy is completely sufficient for our uses." In comparison to five years old deep hole drilling centers, the BW250-S enables twice as high advantages and about 30% longer tool life.

At the moment Heck in thinking about investing in a further BW250-S. Wittmann would still have a wish, however: "We could need a bigger working area." The Usinger will be pleased, that we work in Dettingen exactly on this. "We will fill the gap between the BW250-S and our BW300." Smaller models below the BW250-S are not intended. "The components for this purpose are often drilled on conventional machining centers. Therefore that is not profitable for us."

Picture (1)
The deep hole drilling & milling center BW250-S cut at milling up to 250 cm³ steel per minute and drills in one step up to 1500 mm deep.

Picture (2)
One spindle for both operations reduces the risk of collision and simplifies the programming: In the left picture the spindle was driven back for deep hole drilling, in the right photo the spindle is in milling position.

Picture (3)
The fully automatic changer for deep hole drilling tools contains ten gundrilling tools and enables a manless running of the machine.

Einlippenbohrer - Vorschub verdreifacht, Kosten halbiert

Die High-Speed-Einlippenbohrer von TBT haben einen speziellen Anschliff mit einem an der Hauptschneide liegenden Spanformer. Um je nach Material Vorschübe von 400 bis 800 mm/min realisieren zu können, besteht das komplette Werkzeug aus Vollhartmetall. Zur Reduzierung der Investitionskosten wird der Bohrkopf des HS-ELBs auf einen herkömmlichen Stahlschaft aufgelötet. Damit lassen sich diese Bohrer deutlich länger und günstiger herstellen. Mit dieser Variante eines High-Speed-ELBs konnte der Vorschub gegenüber dem herkömmlichen ELB immer noch verdreifacht werden. Der Standweg des Bohrkopfes konnte trotz des höheren Vorschubs verdoppelt werden.