Thermische Beeinflussung des Mittenverlaufs beim BTA-Tiefbohren
Final Report Abstract
Das vorrangige Ziel dieses Forschungsprojektes bestand darin, den Mittenverlauf beim BTA-Tiefbohren durch einen neuen Lösungsansatz zu beeinflussen und so zu reduzieren. Der Lösungsansatz dieses Forschungsprojektes besteht aus der Einbringung einer zusätzlichen Wärmemenge in das zu bearbeitende Werkstück, um dadurch den Effekt der thermischen Entfestigung des Werkstoffs für eine Beeinflussung des Mittenverlaufs nutzbar machen zu können. Die in diesem Bericht beschriebenen Ergebnisse zeigen, dass beim Mittenverlauf mit der Temperatur bzw. der Wärmeausbreitung eine weitere Einflussgröße im zu bearbeitenden Werkstück existiert. Die Einflussgröße wurde in den bisherigen Forschungsarbeiten, z. B. zur Beeinflussung des Mittenverlaufs beim Einlippentiefbohren oder zum BTA-Tiefbohren, noch nicht berücksichtigt. Die Einbringung des Temperaturgradienten erfolgte in diesem Forschungsprojekt durch die Induktion. Darüber hinaus wurde die Einstellung eines Temperaturgradienten durch eine CO 2-Werkstückkühlung untersucht. Anhand der in diesem Abschlussbericht beschriebenen Ergebnisse kann gezeigt werden, dass eine thermische Beeinflussung des Mittenverlaufs durch Induktion zu erreichen ist. Durch die Kopplung des BTA-Tiefbohrprozesses mit dieser Art der Erwärmung des Werkstücks während des Prozesses ist es möglich, eine Richtungsänderung des BTA-Bohrkopfs bei exzentrisch einzubringenden Bohrungen zu erreichen. Durch die gezielte Wahl der Erwärmungsstrategie, der Prozessparameter der induktiven Erwärmungsanlage, der Wahl des werkstückangepassten Flächeninduktors sowie des axialen Abstands zwischen dem eingesetzten Induktor und dem BTA- Bohrkopf konnte eine Reduzierung des Mittenverlaufs bei exzentrisch eingebrachten Bohrungen erzielt und in Einsatzversuchen nachgewiesen werden. Der Bereich des allgemein gültigen Richtwertes für den Mittenverlauf bei einem System mit rotierendem Werkzeug und stehendem Werkstück bei einem Bohrweg von Lf = 700 mm liegt bei ca. m = 0,4 … 0,5 mm (rotationssymmetrisches Werkstück), welcher durch den thermisch beeinflussten Tiefbohrprozess in vielen Fällen eingehalten werden konnte [http://www.tiefbohren.info]. Die Einbringung eines Temperaturgradienten durch eine CO 2-Kühlung bestimmt zwar eine Richtungsänderung des BTA-Bohrkopfs, jedoch wird durch die erzielten Ergebnisse deutlich, dass die induktive Erwärmung des BTA-Tiefbohrprozesses eine wesentlich größere Auswirkung auf den Mittenverlauf hat. Die Einbringung des Temperaturgradienten durch Induktion ist wesentlich zielführender, was auf die verfahrensbedingten Vorteile zurückzuführen ist. Eine CO 2-Kühlung führt zwar zur einer Kühlung des Werkstücks, der beeinflusste Bereich ist jedoch auf die Manteloberfläche des Werkstücks beschränkt. Die eigentliche Wirkstelle, an der der tatsächliche Zerspanungsvorgang stattfindet, wird jedoch nur moderat beeinflusst. Bei der induktiven Erwärmung entsteht die Wärme unmittelbar im Werkstück und durch die Wahl einer geeigneten Induktionsanlage kann die Erwärmung so einige Millimeter von der Mantelfläche des Werkstücks entfernt eingebracht werden.
Publications
-
Mittenverlauf beim BTA-Tiefbohren – Untersuchungen zeigen Einflussfaktoren auf die Bohrungsqualität. VDI-Z, 147(2005) 11/12, S. 35-38
Weinert, K, Hagedorn, M.; Kessler, N.
-
Tiefbohren zwischen Forschung und Praxis. In: Präzisions- und Tiefbohren aktuell, VDI-Berichte 1897, ISBN 3-18-091897-7, 2006, S. 1-30
Weinert, K.; Kessler, N.; Wittkop, S.
-
Tiefbohren zwischen Forschung und Praxis. Vortrag bei der Tagung Präzisions- und Tiefbohren aktuell 2006, 15.-16. März 2006
Weinert, K.; Kessler, N.; Wittkop, S.
-
Mechanism and Potentials for Reducing of Hole Straightness Deviation in Deep-Hole Drilling. In: Proceedings of the 2nd Manufacturing Engineering Society International Conference, CISIF-MESIC 2007, 9.-11. July 2007, Madrid, Spain, digitally published on CD (ISBN 978-84-611-8001-1), 8 pages
Biermann, D.; Kessler, N.
-
Mechanism and Potentials for Reducing of Hole Straightness Deviation in Deep-Hole Drilling. Vortrag bei Proceedings of the 2nd Manufacturing Engineering Society International Conference, CISIF-MESIC 2007, 9.-11. July 2007, Madrid, Spain
Biermann, D.; Kessler, N.
-
Aktuelle Entwicklungen der Werkzeug- und Prozessgestaltung beim Tiefbohren – Analyse und Optimierung der Tiefbohrverfahren unter Berücksichtigung aktueller Trends. VDI-Berichte 2054: Präzisions- und Tiefbohren aktuell. Technik – Tools – Trends. S. 141-154, 2008, ISBN 978-3-18-092054-2
Biermann, D.; Felderhoff, F.; Heilmann, M.; Kersting, M.; Kessler, N.; Sacharow, A.
-
Aktuelle Entwicklungen der Werkzeug- und Prozessgestaltung beim Tiefbohren – Analyse und Optimierung der Tiefbohrverfahren unter Berücksichtigung aktueller Trends. Vortrag bei der Fachtagung „Präzisions- und Tiefbohren aktuell“ 7.-8. Oktober 2008
Biermann, D.; Felderhoff, F.; Heilmann, M.; Kersting, M.; Kessler, N.; Sacharow, A.
-
New Method for Reducing the Hole Straightness Deviation in BTA Deep Hole Drilling. 3rd International Conference Engineering Technology – Pilsen, 21. – 22.01.2009, Pilsen, S. 5, 2009, digitally published S. 1-7, ISBN 978-80-7043-750-6
Biermann, D.; Weinert, K.; Kessler, N.
-
New Method for Reducing the Hole Straightness Deviation in BTA Deep Hole Drilling. Vortrag bei der 3rd International Conference Engineering Technology – Pilsen, 21.-22.01.2009, Pilsen, Tschechien
Biermann, D.; Weinert, K.; Kessler, N.
