In die Tiefe in einem Zug

Damit gelingt das Tiefbohren in einem Zug

Den Entwicklern von Walter ist es gelungen, die Performance des X·treme-Sortiments auch auf die kleinsten Mikrobohrer zu übertragen. Bei den Bohrtiefen erreichen diese beachtliche 30xD. Bohrspezialisten bezeichnen die Herstellung kleiner Bohrungen bis etwa 3 mm im Allgemeinen als Mikrobohren.

Die kleinsten noch realisierbaren Durchmesser liegen im µm-Bereich und entstehen durch Mikrostanzen, Mikrolasern oder Mikro-Elektroerosion. Ab etwa 30 µm kommen bereits Bohrwerkzeuge zum Einsatz.

Typische Anwendungen finden sich in der Elektronikindustrie und in der Mikromechanik. Viele Werkstücke bestehen aus hauchdünnem Ausgangsmaterial, oft nur wenige Hundertstel- oder Zehntelmillimeter dick. Tiefer zu bohren ist in diesen Regionen auch kaum möglich.

Am oberen Ende des Mikrospektrums werden häufig Bohrungen mit 2 bis 3 mm Durchmesser benötigt, teilweise mit Tiefen bis 20xD und mehr. Beispiele sind Kühl-, Schmier-, Entlüftungs- oder Düsenbohrungen. Entsprechende Anwendungen finden sich vor allem im allgemeinen Maschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt, im Werkzeug- und Formenbau oder in der Medizingerätetechnik.

Lange Zeit beherrschten die klassischen Einlippenbohrer die genannten Anwendungsfälle, denn Spiralbohrer konnten aus Gründen der hohen Zähigkeitsanforderungen nur aus HSS gefertigt werden. Die Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe waren demzufolge gering, die Bohrungen mussten häufig entleert werden, die Prozesssicherheit ließ zu wünschen übrig.

Doch mittlerweile stehen spezielle Hartmetallsorten mit hoher Zähigkeit zur Verfügung, welche die Herstellung dünner und langer Spiralbohrer für hohe Schnittwerte erlauben. Die daraus gefertigten Exemplare der jüngsten Generation lassen dem Hersteller zufolge ihre Konkurrenten in Sachen Stückzeiten deutlich hinter sich.

Helmut Gschrey

Helmut Gschrey, Senior- Produktmanager Bohren bei Walter: „Wir haben die Features wie Hartmetallqualität, Geometrie, Mikrogeometrie, Dimensionierung der Kühl-kanäle und Spannuten im Anschluss an viele Versuche exakt aufeinander abgestimmt.“ Bilder: Walter AG

„Wir stellen einen deutlichen Anstieg der Nachfrage nach VHM-Mikrobohrern aus unserer X·treme-Familie fest“, erklärt Helmut Gschrey, zuständiger Senior-Produktmanager bei Walter. Neu sind die Bohrerlängen 16xD und 30xD. Alle Längen oberhalb von 20xD sind nun auch in 2-mm-Ausführung verfügbar (bisher 2,5 mm). Gschrey weiter: „Wir haben uns aufgrund der Nachfrage für ein großes Standardprogramm entschieden mit Durchmesserstufen von 0,1 mm, teilweise sogar 0,05 mm.

Kühlkanäle zur Innenkühlung
Die Performance der X·treme-Mikrobohrer basiert auf der von Walter so benannten X·treme-DM-Technologie. D steht für deep, M für mikro. Features sind etwa die Innenkühlung. Feine Kühlkanäle winden sich durch den spiralisierten Werkzeugkörper bis an die Schneiden, um diese auf Betriebstemperatur zu halten. Bei 20 bis 70 bar werden die Späne sicher aus der Bohrung befördert. Eine optimierte Spitzengeometrie mit spezieller Schneidkantenpräparation sowie eine besondere Nutengeometrie sollen für eine perfekte Spanbildung sorgen. Polierte Spannuten unterstützen den Spantransport aus der Bohrung und zwei Führungsfasen halten die Werkzeuge auf Kurs. Eine besondere Beschichtung auf Aluminium-Titannitrit-Basis soll dem Verschleiß entgegenwirken und die Standzeiten erhöhen. Der Pilotbohrer X·treme Pilot 150 und der X·treme M für Bohrungstiefen von 5xD verfügen über eine AML-Komplettbeschichtung. Die Typen für die tieferen Bohrungen stattet Walter mit einer AMP-Kopfbeschichtung aus.

Damit sind die Werkzeuge fit für die ISO-Werkstoffgruppen P, K, M und N, teilweise auch für S und H. Schwer zerspanbare Materialien sind ein weites Feld mit teilweise sehr verschiedenen Eigenschaften.

Peter Müller

Peter Müller, Entwicklungsleiter für die Bohrwerkzeuge bei Walter: „Ein Werkzeug, das ohne Lüften auskommt, ist beim Tiefbohren mit kleinem Durchmesser immer die bessere Wahl.“

Feinabstimmung
Je kleiner ein Werkzeug, desto mehr kommt es auf die Feinheiten an. Gschrey: „Wir haben sämtliche Merkmale wie Hartmetallqualität, Geometrie, Mikrogeometrie, Dimensionierung der Kühlkanäle und Spannuten im Anschluss an viele Versuche exakt aufeinander abgestimmt. Die hohe Performance ist das Ergebnis eines perfekten Zusammenspiels aller Werkzeugmerkmale.“

Die Beschichtung etwa passt nur zu der von Walter ermittelten Geometrie und Mikrogeometrie. Diese maximale Sorgfalt bei der Feinabstimmung beschert dem Anwender beachtliche Produktivitätssteigerungen von 50 bis 100 Prozent, die dem Produktmanager zufolge in zahlreichen Labor- und Feldversuchen bestätigt wurden.

Peter Müller, Entwicklungsleiter bei Walter zum Lüften der Bohrung: „Ein erneutes Anbohren bedeutet eine zusätzliche Belastung für das Werkzeug, die wir gerade vermeiden wollen. Eine Prozessunterbrechung durch Lüften bringt außerdem eine Unsicherheit in den Arbeitsablauf. Ein Werkzeug, das ohne Lüften auskommt, ist beim Tiefbohren mit kleinem Durchmesser immer die bessere Wahl.“

Die superlangen XD-Bohrer für Durchmesser 5 bis 12 mm und 70xD Bohrtiefe von Walter bohren ebenfalls in einem Zug in die Tiefe. Allerdings ist die Herstellung der Mikrobohrer schwieriger, etwa bei der Mikrogeometrie. Diese bewegt sich nach eigenen Angaben bei Schneiden, die selbst nur einen oder eineinhalb Millimeter lang sind, in einer Größenordnung von wenigen µm. Dennoch ist die exakte Schneidkantenpräparation eine immens wichtige Stellschraube für Leistung und Standzeit.