Entwicklung von tribologisch optimierten Führungsleisten für das Tiefbohren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die vorgestellten Untersuchungsergebnisse zeigen, dass die Gestaltänderung im Bereich der axialen Einlauffase durch einen Mikrofinishprozess unabhängig von der Beschichtung und dem eingesetzten Kühlmittel stets zu einer besseren Bohrungsqualität führt. Damit konnten die Erkenntnisse zu tribologisch optimierten Führungsleisten auch auf die konventionellen Führungsleistenbeschichtungen TiN und TiAlN übertragen werden. Die im Antrag formulierte Aufgabenstellung, die positiven Ergebnisse der angepassten Führungsleisten auch auf das Tiefbohren von Vergütungsstählen zu übertragen, konnte in der Förderperiode erfolgreich umgesetzt werden. Ganzheitlich betrachtet ist damit der Anwendungsbereich dieser präparierten Wirkelemente um ein Vielfaches vergrößert worden. Die Analyse der beschichteten Versuchswerkzeuge zeigte, dass sich die Beschichtungstechnologie im Bereich der ta-C-Beschichtungen in den letzten zwei Jahren weiterentwickelt hat. Der Anteil an Wachstumsfehlern auf der Beschichtungsoberfläche, wie die im Grundlagenprojekt erkannten Droplets, ist auf ein Minimum reduziert worden. Dadurch ist dem Finishen eine einfache Schichtnachbehandlung durch einen weniger aufwendigen Polierprozess vorzuziehen. Das Potenzial der ta-C Beschichtung unter Verwendung von Emulsion als Kühlschmierstoff ist noch begrenzt. Durch die fehlende Schmierwirkung wird die durch Reibung entstehende Wärme ein Problem für die Schichthärte. Das Potenzial der ta-C-Beschichtung sowohl für die Tiefbohranwendung in austenitischem Stahl als vielmehr bei der Zerspanung von Inconel 718 ist noch nicht final ausgeschöpft. Durch eine höhere Abscheidungsrate beim Beschichten könnte vielleicht auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten eine dickere ta-C-Beschichtung auf den Wirkelementen erzeugt werden, wodurch sie eine längere Beständigkeit gegenüber den auftretenden Belastungen hätte. Das Sicherstellen einer konstanten Bauteiltemperatur während des Beschichtungsprozesses stellt ein neues Forschungspotenzial im Bereich der ta-C-Beschichtungstechnologie mit Blick auf komplex gestaltete Zerspanwerkzeuge dar. Diese Herausforderung nimmt einen hohen Einfluss auf die Schichthaftung und die Schichthärte.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Innovationen in der Tiefbohrtechnik Ingenieurspiegel, 3 (2016), S. 22-24
Biermann, D.; Abrahams, H.; Fuß, M.; Metzger M.
- Untersuchungen zum Führungsleistenverschleiß und zur Prozessdynamik beim BTA-Tiefbohren austenitischer Stähle; Dissertation, Technische Universität Dortmund, Vulkan Verlag, Essen, 2016, ISBN 978-3-8027-8792-8
Abrahams, H.
- Angepasste Werkzeuglösungen für das BTA-Tiefbohren austenitischer Stähle. D. Biermann (Hrsg.), Spanende Fertigung 7. Ausgabe (2017): S.183-190, ISBN: 978-3-8027-2989-8
Abrahams, H.
- Innovative Werkzeuglösungen für anspruchsvolle Tiefbohraufgaben. VDI-Fachtagung Präzisions- und Tiefbohren aktuell 2017; 22.-23.3.2017, Stuttgart
Biermann, D.; Abrahams, H.; Kirschner, M.; Metzger, M.
- Tribologisch angepasste Führungsleisten für das BTA-Tiefbohren. VDI-Fachtagung Präzisions- und Tiefbohren aktuell 2017; 22.-23.3.2017, Stuttgart
Fuß, M.; Abrahams, H.
- Angepasste Führungsleisten – „Entwicklung von tribologisch optimierten Führungsleisten für das Tiefbohren“. Fachgespräch zwischen Industrie und Hochschule „Zerspanen im modernen Produktionsprozess“ 2018; 20.-21.3.2018, Dortmund
Fuß, M.; Schmidt, R.
