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Bohrer mit optimierten Schneiden verbessern die CFK-Bearbeitung

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Die vorgestellte Fertigungstechnik gestattet je nach erforderlicher Schneidengeometrie unterschiedliche Drallwinkel. Dies ist einer der Hauptvorteile, weil die herkömmlichen eckenbestückten 2D-PKD-Werkzeuge lediglich Drallwinkel bis 8º erlauben. Um enge Bohrungsdurchmesser-Toleranzen zu gewährleisten, muss die Bohrerspitze notwendigerweise eine sehr gute Selbstzentrierung haben. Andererseits hat der Spitzenwinkel starken Einfluss auf die Gratbildung. Es hat sich gezeigt, dass Spitzenwinkel von entweder unter 90º oder über 150º die Gratbildung beim Bohreraustritt minimieren.

Innenkühlung trägt dazu bei, den CFK-Staub schnell abzuführen

Ein Bohrer mit einem Spitzenwinkel von 155º wäre zwar gut geeignet, aus der Titanschicht auszutreten, hat aber keine guten Zentriereigenschaften. Deshalb wird eine zweifache Spitzenwinkelausführung mit einem inneren Spitzenwinkel von 130º und einem äußeren Spitzenwinkel von 155º vorgeschlagen. Die gesamte Spitzenhöhe eines solchen Bohrers ist im Vergleich zu einem üblicherweise eingesetzten Bohrer mit langen Schneidkanten verhältnismäßig gering. Das führt die dritte und vierte Fase sehr schnell in Kontakt mit dem Werkstoff und trägt so dazu bei, die Bohrungstoleranzen gering zu halten.

Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Bohrerausführung ist die Möglichkeit interner Kühlmittelzufuhr. Beim Bohren reiner CFK-Platten trägt die Innenkühlung dazu bei, den CFK-Staub mit Hilfe von Druckluft schnell durch die Spannuten abzuführen. Bei der Bearbeitung von Packeten aus CFK und Titan kann über diese inneren Kühlkanäle die notwendige Minimalmengenschmierung erfolgen. Diese dient nicht nur zur Schmierung, sondern auch zum Reduzieren des hohen Hitzeeintrags, der bei der Titanzerspanung aufgrund der geringen Werkstoffwärmeleitfähigkeit entsteht.

Minimalmengenschmierung ist unbedingt erforderlich

Wenn mit PKD-Werkzeugen gebohrt wird, ist die Minimalmengenschmierung daher unbedingt erforderlich. Denn sonst würde der hohe Wärmeeintrag entweder zu einer Graphitisierung der Diamantschneide oder einer Titankarbidbildung an den Spanflächen des Werkzeugs führen. Diese Reaktion des Kohlenstoffs aus dem Diamant mit dem zu bearbeitenden Titanwerkstoff führt zu chemischem Verschleiß der Spanflächen und schließlich zu Ausbrüchen der PKD-Schneiden.

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