Bohrstange von Ingersoll sagt den Vibrationen den Kampf an

Die ZTS-Zerspanungstechnik Stadler ist ein junges und sehr modernes Unternehmen. Gegründet im Jahre 1992 durch den Namensgeber Johann Stadler, hat man sich als Spezialist für die spanabhebende Bearbeitung im Fräs- und Drehbereich etabliert. Der Standort Bayerischer Wald war von Beginn an eine Herausforderung, sich am Markt zu behaupten. Beliefert werden in erster Linie Kunden im Sondermaschinenbau und Werkzeugbau, aber auch Unternehmen aus dem Schweißmaschinenbau und Hersteller von Bedruckmaschinen und Stanzmaschinen zählen zu den Stammkunden. Überwiegend werden Einzelteile, sowie Kleinserien gefertigt.

Bearbeitet werden Bauteile aus NE-Metallen, Qualitäts- und Edelstählen, hochlegierten Sonderstählen und Kunststoffen.

Der Einsatz von Ingersoll Werkzeugen hat vor etwa neun Jahren mit den Hochvorschubfräsern der HiFeedMini-Serie begonnen. Die Ingersoll-Fräser konnten damals mit einer Reduzierung der Bearbeitungszeit und einem besonders ruhigem Fräsverhalten überzeugen. Aus dieser positiven Erfahrung heraus wurden auch in den Folgejahren Ingersoll Produkte für viele Bearbeitungen eingesetzt.

Zu Beginn des Jahres 2019 stand die Bearbeitung einer Hohlwelle aus hochfestem Aluminium an. In dieses Werkstück sollte mit einer Bohrstange eine Bohrung von 90 Millimeter Durchmesser und 300 Millimeter Tiefe eingebracht werden. Die Bearbeitung konnte leider mit den im Hause ZTS-Zerspanungstechnik Stadler vorhandenen Werkzeugen nicht durchgeführt werden. Die Oberfläche der Bohrung wies extreme Rattermarken auf. Auch der Test verschiedener weiterer Bohrstangen konnte keine Verbesserung schaffen.

Christoph Jobst, Geschäftsführer ZTS-Zerspanungstechnik Stadler, wandte sich daraufhin telefonisch an Simon Dotzler, Ingersoll  Beratung und Verkauf, mit der Bitte um Unterstützung bei diesem Zerspanungsproblem. Das Ergebnis dieses Telefonats war, dass Dotzler Jobst mitteilen konnte, er hätte eine geeignete Bohrstange im Kofferraum seines Autos und er komme noch am selben Tag nach Grafenau, um diese einzusetzen.

ZTS Zerspanungstechnik hatte die Bearbeitung von fünf Lagergehäusen in Auftrag. Hierbei handelte es sich im Rohzustand um Stangenmaterial aus einer Alu-Knetlegierung (AlZnMgCu1,5). Das Werkstück hatte eine vorbearbeitete Bohrung von 50 Millimeter Durchmesser, diese musste auf 90 Millimeter Durchmesser ausgedreht werden, und zwar auf eine Tiefe von 300 Millimeter. Die Bearbeitung war geplant auf einer Mazak Quick Turn 250MY.

T-Absorber-Bohrstange ermöglicht bessere Oberflächengüten

Die Bearbeitung mit konventionellen Bohrstangen war mehrfach gescheitert, da die notwendige Bauteilspannung und die Auskraglänge die bei der Innenbearbeitung auftretende Schwingungen noch verstärkte. Für die Bearbeitung mit der Ingersoll T-Absorber-Bohrstange wurde eine Schnittgeschwindigkeit von 350 m/min gewählt. Bei einer Schnitttiefe von 1,5 Millimeter und einem Umdrehungsvorschub von 0,5 mm/U konnten die vorhergehenden Schwingungen komplett eliminiert werden. Die Rattermarken waren verschwunden, und die geforderte Oberflächengüte wurde deutlich übertroffen.

Die fünf zu bearbeitenden Werkstücke wurden noch am gleichen Tag bearbeitet und die Testbohrstange von ZTS Zerspanungstechnik Stadler übernommen. „Dieses Produkt hat uns mal wieder total überzeugt“, war die prompte Reaktion von Jobst.

Aufgrund dieses sehr positiven Einsatzes haben die jungen Geschäftsführer bei ZTS-Zerspanungstechnik Stadler beschlossen, bei zukünftigen Planungen für neue Bauteile auch, wenn zeitlich möglich, die Expertise von Dotzler einzuholen.

Das Innendrehen von Werkstücken gehört zu den gängigsten Drehverfahren in der zerspanenden Industrie. Im Gegensatz zum Außendrehen wird beim Innendrehen die Wahl des Werkzeuges durch den Bearbeitungsdurchmesser (Bohrdurchmesser) und die Länge des Bauteiles bestimmt. Ein ungünstiges Längen Durchmesser-Verhältnis der durch Bohrung und Werkstück vorgegebenen Bohrstange, kann schnell zu Vibrationsproblemen führen. Mit der Serie T-Absorber bietet die Ingersoll Werkzeuge eine komplette Serie schwingungsgedämpfter Bohrstangen für große L/D-Verhältnisse an.

Ebenso eine umfangreiche Auswahl an hochwertigen Innenbohrstangen um das gesamte Spektrum der Innenbearbeitung abzudecken. Je nach vorgegebenem L/D-Verhältnis der zu bearbeitenden Bohrung kommen unterschiedliche Bohrstangen zum Einsatz. Bei einem maximalen Längen-Durchmesser-Verhältnis der Bohrstangen von 4xD werden in der Regel Bohrstangen aus Werkzeugstahl angewendet. Bohrstangen mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis über 4xD bis etwa 6xD werden mit Vollhartmetallschaft gefertigt.

Aktive Schwingungsdämpfung verringert Vibrationen auf ein Minimum

Ein noch ungünstigeres Längen-Durchmesser-Verhältnis der benötigten Bohrstange ist nur durch einen schwingungsgedämpften Bohrschaft zu realisieren, wie er auch hier in dem vorliegenden Bearbeitungsfall zum Einsatz kam.

Ingersoll T-Absorber schwingungsgedämpfte Bohrstangen sind spezielle Bohrstangensysteme mit aktiver Schwingungsdämpfung. Die Bohrstangen der T-Absorber-Serie sind so konzipiert, dass sie bei Bearbeitungen mit großen Überhängen von 7xD bis 14xD Schwingungen erheblich verringern oder sogar komplett eliminieren. Im Innern dieser Werkzeuge sitzt ein einzigartiger Dämpfungsmechanismus, bestehend aus einem Schwermetallgewicht, das von einem mit Öl gefülltem Gummifederelement getragen wird, um den benötigten Dämpfungseffekt nochmals zu erhöhen.

Ausstattung mit Innendrehköpfen ist möglich

Darüber hinaus enthält das System weitere Elemente zur Reduzierung von Schwingungen. Der Dämpfungsmechanismus wird bei der Bearbeitung mit großen Überhängen aktiviert und wirkt Schwingungen entgegen. Es ist möglich die schwingungsgedämpften Werkzeuge der T-Absorber-Serie mit einer Vielzahl von Innendrehköpfen auszustatten. Diese Köpfe werden dann wiederum mit einer großen Auswahl an Wendeschneidplatten bestückt, sodass für fast alle Anwendungsfälle die richtige Kombination zur Verfügung steht.

Ein Tipp zum Schluss: Die ideale Geometrie der Wendeschneidplatte ist in Bezug auf die Schwingungsdämpfung ebenso wichtig wie die passende  Auswahl der Bohrstange. Zur Minimierung der Vibrationsneigung sind ein großer Einstellwinkel und ein positiver Spanwinkel, kleine Eckenradien und kleine Spitzenwinkel, Schneidplatten mit positiver Makrogeometrie sowie eine Schnitttiefe größer als Eckenradius zu wählen.

Quelle: Ingersoll Werkzeuge GmbH