Hochdruckkühlsystem für Tieflochbohrungen Das Düsenbauteil mit einer Gesamtbearbeitungslänge von 105 mm, einem Bohrungsdurchmesser von φ6 + 0,12 mm, einer Wandstärke von 2 mm, einer Oberflächenrauheit von Ra 3,2 μm und einem Tiefen-zu-Durchmesser-Verhältnis von 17:1 gehört zum Bereich der Tieflochbearbeitung; sein Werkstoff ist GH4169, ein schwer zu bearbeitender Hochtemperaturwerkstoff. Im Vergleich zur Zerspanung von herkömmlichem Stahl beträgt die Standzeit der Bohrwerkzeuge für Hochtemperaturlegierungen weniger als 50 %, die Bearbeitungseffizienz ist gering, und die Kosten sind hoch. Die Hauptschwierigkeiten bei der Bohrung von Hochtemperaturlegierungen liegen in folgenden Punkten: hohe Schnittkräfte und hoher Maschinenstromverbrauch; die Bohrung erfolgt als halbgeschlossene Zerspanung, was zu hohen Schnitttemperaturen führt; die Spanabfuhr ist erschwert, da die Späne weit vom Schneidpunkt entfernt anfallen, wodurch der Werkzeugverschleiß erheblich zunimmt und die Genauigkeitsanforderungen, die übliche Bohrverfahren an Bohrungen in Hochtemperaturlegierungen stellen, nur schwer eingehalten werden können. Während der Bearbeitung von Bohrungen in Hochtemperaturlegierungen verschleißt das Werkzeug weitaus schneller als bei der Bearbeitung von herkömmlichem Stahl; daher sind Werkstoffe mit besonders guten Zerspanungseigenschaften erforderlich. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, müssen bei der Bearbeitung solcher Tiefbohrungen geeignete Bearbeitungsanlagen und -werkzeuge ausgewählt werden, um die Fertigungsgenauigkeit des Bauteils zu gewährleisten.

　　Zwei. Hochdruckkühlsystem für Tieflochbohrungen Prozessdesign und -analyse

　　Unternehmen, die Tieflochbearbeitung von Bauteilen durchführen, greifen häufig auf konventionelle Bohrverfahren zurück, bei denen die Spiralbohrer verlängert werden müssen und zudem eine Spanbruchkontrolle erforderlich ist. Dies führt nicht nur zu geringer Bearbeitungsgenauigkeit, schlechter Oberflächenrauheit, niedriger Bearbeitungseffizienz, hoher körperlicher Belastung der Bediener sowie schwer zu gewährleistender Qualitätsstandards, sondern begünstigt auch leicht Verstopfungen durch angesammelten Span oder das Brechen der Bohrer – beides kann zu noch größeren Schwierigkeiten im Fertigungsprozess führen. Daher sollten speziell für die Tieflochbearbeitung entwickelte Werkzeuge eingesetzt werden. Bei der Auswahl der Maschinenausstattung ist zu berücksichtigen, dass unser Unternehmen eine große Vielfalt an Produktdesigns anbietet, die Marktstruktur für Tieflochbearbeitungsprodukte stark variiert und die Produktionsmengen vergleichsweise gering sind; daher ist der Anschaffung spezieller Tieflochbearbeitungsmaschinen in der Regel nicht möglich. Um die geforderte Tieflochgenauigkeit bestmöglich zu gewährleisten, werden in Abstimmung mit den Gegebenheiten unserer chinesischen Fabrik geeignete Bearbeitungsanlagen ausgewählt, die die technischen und betrieblichen Anforderungen der Tieflochbearbeitung erfüllen.

　　1. Auswahl der Werkzeuge

　　Für die Tieflochbearbeitung stehen zahlreiche Werkzeuge zur Verfügung, darunter Rundschleifbohrer, Spritzbohrer, Hülsenbohrer, Hartmetall-Dreh-Tieflochbohrer, Innenentladungsplatten-Tieflochbohrer sowie sekundär-trockene Tieflochbearbeitungssysteme.

　　Nach einem Vergleich der oben genannten Bohrwerkzeuge für Tieflochbearbeitung und unter Berücksichtigung der konkreten Gegebenheiten unseres Werks wurde beschlossen, die Hochdruckkühlsystem‑Technologie bei der Tieflochbohrung anzuwenden. Die grundlegende Konstruktion besteht aus einem Hartmetallbohrer, einer Bohrstange und einem Werkzeughalter. Um die Kühl‑ und Schmierleistung des Bohrers zu verbessern und den Spanabtransport zu erleichtern, sind im Bohrspitzenbereich des Gun‑Bohrers Öllöcher vorgesehen; als Grundwerkstoff wird ein Hartmetall mit guter Zähigkeit und Schwingfestigkeit eingesetzt, während die Bohrerspitze mit TiC oder TiN beschichtet werden kann, um die Härte und Verschleißbeständigkeit zu erhöhen. Die Bohrstange besteht in der Regel aus nahtlosen 40Cr‑Stahlrohren. Hochdrucköl wird über ein mittiges Loch im hinteren Teil der Bohrstange eingeleitet; nach Durchlauf durch das tropfenförmige Querloch gelangt es in den Schnittbereich und drängt den Span gemeinsam mit der Schneidflüssigkeit aus dem Zwischenraum zwischen der V‑förmigen Nut und der Werkstücklochwand heraus. Bei dieser Art von Tieflochbohrungen wird in der Regel mit einem Vorschubwinkel von 0° gebohrt. Im vorliegenden Erfindungsbeispiel ist die Bohrstelle jedoch axial versetzt; während des Bohrvorgangs bildet sich vor der Bohrstelle ein kleiner Kegel, wodurch der Span an der Bohrstelle in zwei Teile getrennt wird und sich leichter abführen lässt.

　　2. Ausrüstung

　　Bohrer werden eingesetzt, um in der Mitte eines rotierenden Werkstücks Bohrungen zu erzeugen. Während des Bearbeitungsprozesses dreht sich das Werkstück in der Regel, während der Bohrer linear vorschreitet. Dieses Verfahren eignet sich besonders für Bearbeitungszentren, Drehmaschinen und Vertikalbearbeitungszentren mit Hochdruckkühlsystem sowie für Anwendungen, bei denen Werkzeuge oder Werkstücke rotieren. Unter Berücksichtigung der Einsatzbedingungen des Gun-Drills und der vorhandenen Maschinenausstattung des Unternehmens wurde für die Bearbeitung dieses Bauteils ein Dreh-Fräszentrum ausgewählt. Diese Maschine ermöglicht die Rotation des Bauteils und ist mit einem internen Hochdruckkühlsystem ausgestattet, sodass sie den Anforderungen des Gun-Drills gerecht wird und Bohrungen durchgeführt werden können.

　　3. Bohrungsführungsbearbeitung mit Gun Drill

　　Die Gewindeschneidbohrmaschine gehört zu den nicht ausgewogenen Bohrwerkzeugen; eine unausgeglichene Schneidenform führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Schnittkräfte. Um die radialen Schnittkräfte an der Peripherie des Bohrers zu verringern, ist es erforderlich, dass diese durch eine Führungshülse oder ein Führungsloch abgetragen werden. Typischerweise sind Gewindeschneidbohrmaschinen mit einer entsprechenden Führungshülse ausgestattet; im vorliegenden Fall jedoch handelt es sich bei dem gewählten Dreh-Fräszentrum um eine universelle Werkzeugmaschine, die nicht speziell für die Gewindeschneidbohrung ausgelegt ist. Daher verfügt dieses Bearbeitungszentrum weder über eine integrierte Führungshülse noch über eine geeignete Spannvorrichtung, sodass die Anforderungen an eine solche Führungshülse nicht erfüllt werden können. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit vor allem der Ansatz verfolgt, die Schnittkräfte der Gewindeschneidbohrung durch das Anbringen eines Führungslochs auszugleichen. Auf der Grundlage der Analyse umfangreicher experimenteller Daten lässt sich feststellen: Die Tiefe des Führungslochs sollte 1 bis 2 Mal den Durchmesser der Gewindeschneidbohrung betragen, und der Durchmesser des Führungslochs sollte um 0,004 bis 0,012 mm größer sein als der Durchmesser der Bohrerspitze.

　　4. Prozessversuche und -analyse

　　Die schematische Darstellung des Tieflochbearbeitungsverfahrens ist in Abbildung 3 zu sehen. Dabei wird eine weiche Dreibacken-Spannzange eingesetzt, um das Führungsloch an der Stirnfläche des Fahrzeugs zu positionieren und zu spannen. Beim Bohren der Führungsbohrungen werden je nach Hersteller unterschiedliche Bohrer mit entsprechend abgestimmten Schnittparametern verwendet; beim Bohren von Tieflöchern wählen wir Iscar-Bohrer und setzen dabei verschiedene Bearbeitungsverfahren sowie unterschiedliche Schnittparameter ein.

　　Das oben Genannte sind die unverzichtbaren Grundlagen des Hochdruckkühlsystems für Tieflochbohrungen! Wenn Sie weitere Informationen wünschen, stehen wir Ihnen jederzeit gerne zur Verfügung! Unser Unternehmen verfügt über langjährige Erfahrung und freut sich jederzeit auf Ihre Zusammenarbeit.