Ziel der Entwicklung
Aufbohrwerkzeuge werden - im Vergleich zu ähnlichen Verfahren wie beispielsweise dem Fräsen -
aufgrund der wesentlich höheren Genauigkeit und den erzielbaren Oberflächengüten in einer Vielzahl von Hochtechnologiebereichen, wie dem Maschinen-, Automobil- und Triebwerksbau, eingesetzt. Sie dienen der hochgenauen Bearbeitung vorgefertigter Durchmesser, um zum Beispiel präzise Lagerbohrungen in Maschinengehäuse oder Motorenbauteile fertigen zu können.
Durch die funktionstechnisch bedingt größeren Abmessungen lassen sich solche Werkzeuge im Allgemeinen nicht in marktübliche Werkzeugwechselsysteme integrieren und müssen manuell, durch den Maschinenbediener, für jeden Arbeitsschritt eingewechselt beziehungsweise wieder ausgewechselt werden.
Somit können solche Aufbohrwerkzeuge nicht innerhalb eines automatisierten Fertigungsbetriebs eingesetzt werden. Durch die notwendige Prozessunterbrechung zum Werkzeugwechsel erhöhen sich die Stillstandszeiten und somit auch die Fertigungskosten. Zusätzlich stellt der wiederholte, manuelle Werkzeugwechsel der oft schweren Werkzeuge ein Gesundheitsrisiko für den Mitarbeiter dar.
Ziel war es, dass durch die Entwicklung neuartiger, aktorischer Aufbohrwerkzeuge, die fertigungstechnischen Vorteile solcher Werkzeugsysteme einer automatisierten Fertigung genutzt werden können.
Vorteile und Lösungen
Um die Werkzeuge für den Einsatz in modernen Werkzeugwechselsystemen zu qualifizieren, sollten diese in der Lage sein, unterschiedliche Funktionszustände annehmen zu können.
Zum einen sind das eine Wechselstellung, innerhalb derer die Werkzeuge von ihren Abmessungen her in das Werkzeugwechselsystem intergiert werden können. Und zum anderen eine Bearbeitungsstellung, für die die Werkzeuge auf den zu fertigenden Bohrungsdurchmesser ausgefahren werden können.
Diese Funktionszustände werden durch gezielt aus- beziehungsweise einsteuerbare Schieberkörper, in denen die eigentlichen Zerspanungselemente sitzen, realisiert, die über einen innenliegenden Getriebemechanismus synchron angesteuert werden. Die Schieberkörper werden dabei bei der Bearbeitung ausgefahren, in ihrer Position fixiert und dann nach der Bearbeitung wieder entsprechend gelöst und eingefahren.
Die Werkzeuge sollten dabei möglichst universell, auf einem breiten Feld an Bearbeitungsmaschinen ohne den Einsatz zusätzlicher Vorrichtungen oder Ähnliches eingesetzt werden können. Die Betätigung des Aussteuermechanismus erfolgt daher über die per Spindeldrehzahl geregelten Fliehkräfte. Die Fixierung des Werkzeuges in der Bearbeitungsstellung wird über die Kühlmitteldruck der Maschine gesteuert.
Die Funktionszustände können durch eine integrierte Sensorik überwacht werden, um Beschädigungen am Werkzeugwechselsystem vorzubeugen.
Mit den Werkzeugen können, über einstellbare Endlagen und über die integrierten feinverstellbaren Schneidelemente, verschiedene Durchmesserbereiche hochgenau bearbeitet werden.
Zielgruppe und Zielmarkt
Der Einsatz von Aufbohrwerkzeugen zur Erzeugung hochgenauer Bohrungen ist in einer Vielzahl unterschiedlicher Branchen, größtenteils aber für den Bereich des Maschinen-, Fahrzeug- und Flugzeugbaus, notwendig.
Mit den neu entwickelten Werkzeugen wird dem Kunden die Möglichkeit gegeben, seine Fertigungsprozesse hinsichtlich einer automatisierten, mannlosen und effizienteren Fertigung zu optimieren. Durch den Wegfall eines manuellen Werkzeugwechsels können Fertigungszeiten und -kosten effektiv reduziert werden. Gleichzeitig wird durch die Entlastung des Maschinenbedieners ein Beitrag zur Erhöhung des Arbeitsschutzes geleistet.
Die Technologie kann als Ausgangsbasis für die Applikation auf vergleichbare Problemstellungen, wie beispielsweise die rückseitige Bohrungsbearbeitung oder die Fertigung von hinterschnittenen Innenkonturen, genutzt werden.
