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Wie schon vor gut zehn Jahren beim ersten Produkt der CrazyDrill Familie, stellt die Firma Mikron Tool auch dieses Mal mit ihrer neuesten Entwicklung die Bohrwelt auf den Kopf. Der neuartige Kleinstbohrer CrazyDrill Flex ist ein Hartmetallbohrer, flexibel und gleichzeitig für tiefe Bohrungen bis 30 x d geeig- net. Was stecken hinter diesen sich eigentlich widersprechenden Eigenschaften? Was ist daran so aussergewöhnlich?
Flexibler Hartmetallbohrer:
Als Lieferant von Zerspanungswerkzeugen für die Erstausrüstung von Transfer- maschinen und Mehrspindelautomaten wird das Know-how der Mikron Tool Zerspanungsspezialisten laufend auf den Prüfstand gestellt. Die Maschinen und damit auch die Werkzeuge müssen nicht nur den höchsten Qualitätsanforderungen genügen, sondern eine zunehmend höhere Produktivität erreichen. Diese wird durch schnelle einzelne Bohrstösse auf mehreren synchron arbeitenden Bohr- stationen ermöglicht. Der längste Bohrprozess bestimmt dabei die Taktzeit. Um möglichst viele Werkstücke in kurzer Zeit zu fertigen ist allerdings ein weiterer Parameter von grosser Bedeutung: Die Maschinenverfügbarkeit. Fällt ein Werk- zeug frühzeitig durch Verschleiss oder Bruch aus, wird kostbare Zeit durch den Werkzeugwechsel bzw. das Einrichten verschenkt und die komplette Maschine steht still.
Marktübliche Bohrer genügen den Ansprüchen nicht
Am Markt erhältliche Hartmetallbohrer im Durchmesserbereich von unter einem Millimeter sind gerade in dieser Hinsicht sehr anfällig. Sie sind im Vergleich zu HSS Werkzeugen zwar schneller, präziser und haben höhere Standzeiten, sind jedoch, bedingt durch die Eigenschaften des Hartmetalls, spröde und dadurch bruchgefährdet. Bereits geringe Fluchtungsungenauigkeiten der Rundtische bzw. Spindeltrommel führen zu einem Mittenversatz. So wirken beim Eintritt des Folge- werkzeuges in die Bohrung Querkräfte, die zum Bruch des Bohrers führen.
Für einen prozesssicheren Einsatz erweist sich zudem bei marktüblichen Kleinst- Hartmetallbohrern die Bohrergeometrie bzw. Wahl des Rohmaterials oft als unge- eignet. Das Resultat sind Wickelspäne, frühzeitige Schneidenausbrüche durch zu scharfe Schneiden, schneller Verschleiss durch grosse Bohrkräfte, sowie Bohrer- bruch durch zu starre Baulängen.
Neuartige Konstruktion stellt die Bohrwelt auf den Kopf
Genau an diesem Punkt setzte die Entwicklung von Mikron Tool ein: Mit dem neuartigen Kleinbohrer CrazyDrill Flex versuchte man gezielt die kritischen Eigen- schaften zu verbessern und schaffte eine revolutionierende Lösung.
Anstelle einer bisher üblichen kurzen und starren Bauweise wurde der CrazyDrill Flex mit einem langen Halsstück versehen. Der verlängerte Hals hat zudem einen reduzierten Querschnitt, der gemeinsam mit den optimierten mechanischen Eigen- schaften des Hartmetalls dem Bohrer den Vorteil eines HSS Bohrer verleiht: die Flexibilität.
Der neue Bohrer verdient seinen Namen: CrazyDrill Flex ist äusserst flexibel
Im Falle eines Fluchtungsfehlers der Maschine kompensiert der Bohrer mühelos einen Mittenversatz von bis zu 40% seines Durchmessers. Der Bearbeitungs- prozess wird wesentlich stabiler, da ein Bohrerbruch vermieden werden kann und dadurch das zeitaufwändige Einrichten entfällt. Ein weiterer wichtiger Qualitäts- faktor ist die Schneidengeometrie. Der CrazyDrill Flex hat einen speziellen und raffinierten Schneidenanschliff. Dieser erlaubt eine Bohrung mit Mittenversatz ohne Verletzen der Schneidecken. Der Bohrer bleibt unbeschädigt und einsatzbereit.
Somit verbindet CrazyDrill Flex die Vorteile des Hartmetallbohrers mit einer sehr hohen Flexibilität, welche bisher nur durch HSS erzielt wurde.
Tiefe Bohrungen:
Ein weiteres Ziel der Mikron Tool Entwickler war es, einen Kleinstbohrer auf den Markt zu bringen, welcher tiefe Bohrungen bis 30 x d schneller und effizienter als heutige Verfahren schafft.
Bisher: Zeitaufwändige Verfahren
Zu den marktüblichen Verfahren für Tiefbohrungen im kleinen Durchmesserbereich zählen das Bohren mit dem Einlippenbohrer, die Elektroerosion sowie das Ein- bringen von Löchern mittels Laser. Alle drei Verfahren haben eines gemeinsam: die Bearbeitung ist sehr zeitaufwändig. Der Einlippenbohrer kann darüber hinaus erst ab einem Durchmesser von 0.5 - 0,8 mm prozesssicher eingesetzt werden, Bei Laser- bzw. Erodierverfahren sind Sondermaschinen anzuschaffen mit einem begrenzten Nutzungsbereich. Ausserdem zerstören sie bei der Bearbeitung die Oberflächen.
Kurze Bearbeitungszeit dank neuem Bohrer und Bohrprozess
Voraussetzungen für präzises Tieflochbohren sind ein perfekter Rundlauf, geringe Querkräfte, ausreichende Bohrerlänge und ein guter Spanfluss. CrazyDrill Flex (konzipiert für flexibles Verhalten) weist durch seine geometrischen Abmasse die notwendige Länge eines Tiefbohrers auf. Die speziell ausgelegte Bohrerspitze reduziert die Vorschubskräfte um 50% (im Vergleich zu handelsüblichen Bohrern) und ermöglicht so schnelle Bohrstösse, ohne dass der Bohrer verläuft. Die Aus- wahl eines sehr robusten Rohlings ermöglicht zudem die Herstellung des CrazyDrill Flex mit hochpräzisem Rundlauf.
Tiefe Bohrungen im Durchmesserbereich 0.1 bis 1.2mm und Bohrtiefen bis 30xd
Ein weiteres wichtiges Element für erfolgreiche Tiefbohrungen ist ein optimaler Bohrprozess. Mit einem speziell angepassten Pilotbohrerprogramm schaffen die Mikron Tool Spezialisten die Grundlage. Die präzise Pilotbohrung von 3 x d wird mit dem eigens entwickelten CrazyDrill Flexpilot durchgeführt. Die Passung des Pilotbohrers sowie ein abgestimmter Spitzenwinkel garantieren, dass es bei der Folgebohrung weder zum Rattern kommt, noch einen merklichen Übergang gibt. Die Spannutengeometrie des CrazyDrill Flex sorgt für die nötige Spanstauchung sowie den Spanfluss. Dank eines klar definierten Vorgehens mit schnellen Bohr- stössen wird die Bohrung effizient und prozesssicher durchgeführt.
1. Pilotbohren 2. Bohrstoss von 7 x d 3. einzelne Bohrstösse bis maximal 30 x d
Begonnen wird mit der oben erwähnten Pilotbohrung. Eine weitere Bohrung von 7 x d erfolgt nun in einem Bohrschritt mit dem CrazyDrill Flex. Danach ist eine Entlüftung notwendig, ein Vorgang, der nach jedem Bohrschritt zu wiederholen ist. Dabei werden durch den Schmiermittelstrahl die Späne weggespült und der Boh- rer gekühlt. In der Folge wird je nach Durchmesser und zu bearbeitendem Material mit Bohrstössen von ca. 1xd gebohrt bis die gewünschte Bohrtiefe erreicht ist. Eine Vergleichsbohrung zeigt, dass der CrazyDrill Flex mit diesem dynamischen Bohrverfahren ca. zehn mal schneller ist als Alternativlösungen wie Einlippen- bohren bzw. Mikroerosion.
Das Programm
Das CrazyDrill Flex Programm besteht aus dem Zentrierbohrer „CrazyDrill Flex- pilot“ sowie dem Kleinstbohrer „CrazyDrill Flex“. Beide Produkte ergänzen sich und werden idealerweise gemeinsam eingesetzt. Die Bohrer sind in Durchmessern von 0.1 mm bis 1.2 mm in einer Abstufung von 0.05 mm ab Lager erhältlich. Auf Anfrage werden auch Abstufungen von 0.01 mm gefertigt. Für ein optimales Verhältnis von Nutzungsmöglichkeit und Kosten wurden zwei verschiedene Bohrertypen mit Nutzlängen von 20 x d und 30 x d in das Programm aufgenommen.
Das Bohrerprogramm von CrazyDrill Flex umfasst einen Zentrierbohrer und 2 Längenvarianten: 20xd / 30xd
Fazit
CrazyDrill Flex eröffnet neue Horizonte in der Bohrtechnologie, und dies gleich in doppelter Hinsicht:
1. Im Bereich Transfermaschinen- und Mehrspindeltechnik bietet der CrazyDrill Flex nicht nur die notwendige Elastizität, welche bis dato nur mit HSS erzielt wer- den konnte, sondern vor allem eine schnelle Bearbeitung, hohe Standzeit und Prozesssicherheit.
2. Der Bohrer ist in der Lage tiefe Bohrungen bis 30 x d sehr schnell und präzise in verschiedenen Materialien wie z.B. Stahl, Alu, Kupfer oder Messing zu realisieren. Diese Bohrungen waren bisher nur durch aufwändige Prozesse auf Sonderma- schinen bzw. ab einer Durchmesseruntergrenze von 0.5 mm mit herkömmlichen, weitaus langsameren, Bohrtechniken durchführbar. Dank CrazyDrill Flex ist es ab jetzt möglich kleine, tiefe Bohrungen schnell und kostengünstig auch auf Standard- maschinen zu fertigen und in den normalen Bearbeitungsprozess zu integrieren. Dies verschafft speziell der Forschung und Entwicklung neue Konstruktionsmög- lichkeiten.
Ausblick
Mit einer gezielten Optimierung des CrazyDrill Flex möchten die Ingenieure von Mikron Tool das unschlagbare Bohrkonzept nochmals verbessern. Eine integrierte Kühlung sowie eine adaptierte Beschichtung werden das Spanverhalten und die Standzeit des Bohrers auf ein noch höheres Leistungsniveau bringen. Darüber hinaus ist ein Programm für rost- und säurebeständige Stähle sowie für Titan und Superalloys bereits in der Realisierungsphase.
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Mikron Switzerland AG
