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erschien in der Publikation:
fertigung, 07/2011
Mit Vollgas in die Tiefe
August 2011

Einlippenbohrwerkzeuge: Für das Bohren von Formteilen aus Aluminium zur Herstellung von Autoreifen setzt TCM auf High-Speed-Einlippenbohrwerkzeuge von TBT Tiefbohrtechnik. Bei 500 Bohrungen pro Werkstück konnte durch den höheren Vorschub die Bearbeitungszeit um mehr als zwei Stunden reduziert werden.

Druckformen für Reifen benötigen Entlüftungsbohrungen, um die Entstehung von Luftblasen zu verhindern. Abhängig von der Reifengröße liegt die Zahl der Entlüftungsbohrungen bei etwa 300 bis 500. Der Werkstoff der Reifenformen ist Aluminium. Eine Form besteht aus acht bis neun Segmenten, die zusammen einen geschlossenen Kreis ergeben. Nach Erstarrung der Gummimasse fahren die Segmente zur Entnahme des fertigen Reifens auseinander.

Die mechanische Bearbeitung dieser Teile ist eine aufwändige Angelegenheit. Die Beweglichkeit der Segmente verlangt enge Toleranzen. Daneben erfordern die filigranen Reifenprofile eine Reihe komplizierter Operationen. Die Auslegung solch komplexer Bearbeitungen übernehmen häufig externe Spezialisten.

So auch bei einem großem Reifenhersteller, dieser beauftragte die TCM Tool Management & Consulting GmbH mit der Ausarbeitung eines Werkzeugkonzepts für die Fertigung von Formteilen auf einem 5-Achsen-Bearbeitungszentrum. Das Bohren der zahlreichen Entlüftungsbohrungen zählt zu den anspruchsvolleren Arbeitsgängen. Grund: es geht um Tiefen bis 80xD und relativ kleine Bohrungsdurchmesser. Die Konstruktion schreibt 1,5, 2,0 und 3,0 mm vor. Mit Blick auf die Prozesssicherheit sind Einlippenbohrwerkzeuge die erste Wahl für derartige Aufgaben.

TBT-High-Speed-Einlippenbohrer

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-Einlippenbohrers auf einen herkömmlichen Stahlschaft aufgelötet. Damit lassen sich diese Bohrer deutlich länger und günstiger herstellen. Mit dieser Variante eines High-Speed-Einlippenbohrers konnte der Vorschub gegenüber dem herkömmlichen Einlippenbohrer immer noch verdreifacht werden. Der Standweg des Bohrkopfes konnte trotz des höheren Vorschubs verdoppelt werden.

Standard-Einlippenbohrer

Zunächst griff TCM auf Standardeinlippenbohrer zurück, wie sie auch in der Stahlbearbeitung zum Einsatz kommen. Bei den 2 mm-Bohrungen entschieden sich die Verantwortlichen für das Bohren in zwei Stufen mit unterschiedlich langen Bohrwerkzeugen. Bei den 1,5-mm-Bohrungen schien eine noch etwas kompliziertere Vorgehensweise zweckmäßig: 1. Step: Bohren mit 1,5 mm von der Innenseite der Formen auf eine geringe Tiefe von 20xD. 2. Step: Bohren von der Gegenseite mit einem 3-mm-Bohrer in der Flucht der kleineren Bohrung.

Die Kunst in so einem Falle besteht darin, die andere Bohrung zu treffen. Auf einem modernen BAZ ist das aber kein Problem. Die Wirtschaftlichkeit einer solchen Vorgehensweise ist die dringendere Frage. Der Gegenbohrer wurde daher im Durchmesser größer gewählt, um mit höheren Schnittwerten fahren zu können. Zusätzliche Arbeitsschritte wie das Drehen des Werkstücks und das Anfräsen einer ebenen Anbohrfläche auf der konvexen Außenseite mussten in Kauf genommen werden. Trotz des Zeitgewinns durch den größeren Gegenbohrer kamen unter dem Strich sehr viele Maschinenstunden zusammen.

Zu viele in den Augen der Verantwortlichen von TCM – man begab sich folglich auf die Suche nach einer alternativen, noch wirtschaftlicheren Lösung. Bei TBT Tiefbohrtechnik wurden die Ratio-Spezialisten fündig. Das Unternehmen liefert neben Tiefbohrmaschinen auch die notwendigen Bohrwerkzeuge. Eine Produktlinie unter mehreren bilden die High-Speed-Einlippenbohrer aus Vollhartmetall. Unter anderem mit Innenkühlung ausgestattet, erfüllen diese Bohrwerkzeuge alle Voraussetzungen für den Einsatz auf modernen BAZ. TBT hat die Kopfgeometrie für die Aluminiumbearbeitung optimiert.Zu den besonderen Merkmalen zählt ein speziell ausgelegter Spanformer an der Hauptschneide. Dieser sorgt für einen kurzen Spanbruch, so dass die Späne mühelos vom Kühlmittel aus der Bohrung gespült werden. Eine besondere Beschichtung verhindert die Bildung von Aufbauschneiden und erhöht die Standzeiten. Alle Features zusammen bewirken deutliche Verbesserungen der Performance und Prozesssicherheit im Vergleich zu Standardausführungen.

Reduzierung der Nebenzeiten

„Wir sind mit unseren High-Speed-Bohrwerkzeugen in der Lage, sämtliche Entlüftungsbohrungen der Reifenformteile in einem Zuge oder von einer Seite zu bohren“, betont Stefan Haas, Vertriebsingenieur Geschäftsbereich Bohrwerkzeuge bei TBT Tiefbohrtechnik. Werkzeugwechsel innerhalb einer Bohrung oder das Drehen und Umspannen des Werkstücks für das Bohren von der Gegenseite entfallen vollständig. Die damit verbundene geringere Zahl Werkzeuge reduziert viele Nebenzeiten wie auch andere, nur schwer erfassbare Kosten. Eine besonders deutliche Sprache sprechen die hohen Vorschübe der High-Speed-Werkzeuge, diese führen auf beachtliche Reduzierungen der Bearbeitungszeiten/Bohrung.

Die Einsparungen übertreffen alle Erwartungen. „Natürlich rechneten wir von Anfang an mit geringeren Bearbeitungszeiten“, blickt Jürgen Bek, Leitung Geschäftsbereich Bohrwerkzeuge, zurück, „aber bei diesem Projekt hat uns das erzielte Ergebnis am Ende selbst überrascht.“ Nach einer gewissen Einfahrzeit bohrt der Reifenhersteller inzwischen mit bis zu 27,5-fachem Vorschub im Vergleich zu früher. Er spart im Schnitt bis zu 16 s pro Bohrung. Bei 500 Bohrungen pro Werkstück kommt unter dem Strich eine Reduzierung der Bearbeitungszeit von mehr als 2 h zusammen. „Die Vorschubgeschwindigkeit von 5000 mm/min, die wir mit unserem 3-mm-Bohrwerkzeug erreichen, schafft so manche Maschine nicht einmal im Eilgang“, erklärt der Tiefbohrspezialist abschließend.

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