Topologisch optimiertes Innenleben: Ceratizit hat die innere Spirale schwingungsdämpfend ideal direkt unter die PKD-Schneiden und Führungsleisten gelegt.
Foto: Harald Klieber

Additive Fertigung

Stufenbohrstange oder additives Aufbohrwerkzeug?

Stufenbohrstange mit Stufen aus Spezialkunststoff oder das erste additive Aufbohrwerkzeug? Ceratizit hat beides. Experte Salvatore Leonetti erklärt.

Eine Statorbohrung mit rund 230 mm Durchmesser in nur einem Schuss zu fertigen, das verspricht der Werkzeughersteller Ceratizit vor allem mit seinem ersten komplett additiv gefertigten Aufbohrwerkzeug. „Das ist ein echtes Highend-Werkzeug, das je nach Bedarf problemlos mit rund 20 PKD-Schneiden und einigen Führungsleisten hoch genaue Bearbeitungsergebnisse bis zu IT6 erzielt“, so Salvatore Leonetti. Ceratizit hat dieses Werkzeug auf einem seiner hochmodernen Druckanlagen von Renishaw in Stuttgart-Vaihingen produziert. „Die Renishaw-Maschinen mit ihren vier Lasern eignen sich ideal für die Produktion solcher Werkzeuge, die nach rund 83 Stunden Bearbeitungszeit ein Gewicht von nur 17 kg auf die Waage bringen.“ Die Rundlaufgenauigkeit und Präzision erreicht Ceratizit nach der Montage der PKD-Schneiden, die final gelasert und geschliffen werden. „Prinzipiell bekommen wir so eine sehr leichte, aber auch sehr stabile Riesenreibahle, die sich mit ihrem Gewicht von unter 20 kg auf vielen Bearbeitungszentren einsetzen lässt“, erklärt der Automotive-Spezialist von Ceratizit. Vorausgegangen ist dem natürlich eine aufwendige FEM-Berechnung samt Topologieoptimierung, die letztlich sowohl für das geringe Gesamtgewicht als auch für die innere Spirale verantwortlich ist, an deren Außenwand die Taschen für die PKD-Schneiden und die Führungsleisten platziert wurden. „Bei dem Aufbohrwerkzeug, das wir auf der EMO gezeigt haben, handelt es sich übrigens um ein 5-stufiges Werkzeug mit je vier Schneiden. Deshalb können die verschiedenen Soll-Durchmesser auch in einem Schuss innerhalb der geforderten Spezifikationen realisiert werden“, fasst Salvatore Leonetti zusammen.

Foto: Harald Klieber
Salvatore Leonetti: „Die Kunststoff-Bohrstange und der additive Gehäusebohrer stehen den traditionell gefertigten Stahlkonstruktionen in punkto Präzision und Stabilität in nichts nach. Mit den neuen, viel leichteren Konstruktionen lässt sich auch problemlos IT6 erzeugen.“

Stufenbohrstange mit digitaler Feinverstellung

Wer nicht unmittelbar in die Serienfertigung von E-Motorengehäusen einsteigen will und jetzt schon minimale Taktzeiten im Visier hat, dem empfiehlt der Automotive-Experte eine sehr preiswerte Variante: eine Bohrstange mit Stufen aus carbonfaserverstärktem Spezialkunststoff. „Unsere Stufenbohrstange macht prinzipiell das Gleiche, wiegt sogar nur 4,9 kg und kann binnen vier Wochen geliefert werden.“

Keine Einbußen

Und auch in punkto Bearbeitungsergebnis, so Salvatore Leonetti, müssen Zerspaner keine Einbußen hinnehmen. Die Bohrstange besteht aus einem rohrförmigen Aluminiumgehäuse und Stufen aus carbonfaserverstärktem Spezialkunststoff, der schwingungsdämpfende Eigenschaften hat. In Summe ist dieses Werkzeug sogar steifer als die früher verwendeten, viel schwereren Stahlvarianten, da die Carbonfasern das Werkzeug entgegen der Torsionskräfte versteifen. „Auf der Messe haben wir die Bohrstangen mit nur einer doppelschneidigen Stufe mit Wendeschneidplatten bestückt vorgestellt. Diese Platten können auch durch z.B. PKD-Kassetten ersetzt werden – und natürlich lassen sich auch noch mehr Stufen und Schneiden, je nach Kundenanforderung über die gesamte Werkzeuglänge platzieren“, unterstreicht Salvatore Leonetti die Vorteile des flexiblen wie schnell umbaubaren Werkzeugkonzeptes.

Additive Stufen an der Bohrstange

Highlight an der Bohrstange sind die Stufen, die ebenfalls additiv aus einem von Ceratizit entwickelten Spezialkunststoff erzeugt werden. Zudem ermöglicht der 3D-Druck, dass die Kühlkanäle frei gestaltbar sind. So wird der Kühlschmierstoff optimiert gelenkt, um die Späne aus der Bohrung nach hinten auszuspülen. Jede Stufe enthält PKD-bestückte oder WSP-bestückte Kassetten. Kein gewöhnlicher Klemmhalter, sondern eine Konstruktion, die verhindert, dass die Anzugskraft der WSP auf den Kunststoff wirkt. Die Kassette enthält außerdem eine elektronische Komponente, die eine digitale Feinverstellung der WSP erlaubt. Über eine digitale Schnittstelle kann eine Anzeige angedockt werden, die die Schneide µm-genau einstellt. Mit den beiden neu entwickelten Feinbohrwerkzeugen sieht sich Ceratizit für die leistungsstarke und flexible Serienbearbeitung des Elektromotorgehäuses gut gerüstet. Das additiv hergestellte Feinbohrwerkzeug ist nach Einschätzung des globalen Werkzeugherstellers hinsichtlich Bearbeitungsgeschwindigkeit und Präzision kaum zu toppen. Aufgrund der völlig neuartigen Konstruktion ist es derart steif, dass sich IT6-Toleranzen und die entsprechenden Rundheiten einhalten lassen − und das trotz beachtlicher Länge und des Durchmessers von über 200 mm.

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