Auswirkung des Überstandabstands und der Werkzeuggeometrie auf das Nachschwingen beim Einbohren in die Legierung Ti-6Al-4 V

Zusammenfassung Das Nachschwingen begrenzt die Produktivität bei Tieflochbohrverfahren erheblich. Die Identifizierung stabiler Kombinationen von Spindeldrehzahl und Schnitttiefe durch Versuchsfehlerverfahren ist zeitaufwändig und kostenintensiv. Daher wird eine zuverlässige Stabilitätsprognose benötigt, die Werkzeugdynamik und Schneidmechanik direkt berücksichtigt, um das Nachschwingenrisiko zu reduzieren. Diese Studie präsentiert einen experimentell fundierten Stabilitätsprognoseansatz für einen kommerziellen Bohrstangenhalter und quantifiziert, wie Überstandabstand und Schneidplattengeometrie die Stabilitätsgrenze beim Bohren in die Legierung Ti-6Al-4 V verschieben. Frequenzgangfunktionen (FRF) wurden mittels Hammerprüfung bei drei Überstandabständen (L_O = 125, 160, 195 mm) ermittelt und Schnittkraftkoeffizienten anhand der gemessenen Schnittkräfte berechnet. Diese Eingaben wurden in CutPRO implementiert, um Stabilitätsdiagramme zu erzeugen. Die vorhergesagten Stabilitätsgrenzen wurden anschließend durch Schneidversuche und detaillierte Oberflächeninspektionen validiert. Die Ergebnisse zeigten, dass eine Erhöhung des Überstandabstands die Stabilitätsgrenze um mehr als 90 % reduziert. Bei konstantem Überstand verbessert eine Erhöhung des Schneidkantenwinkels (K_r) von 70° auf 90° die Stabilitätsgrenze um etwa 60 %, während eine Erhöhung des Schneidplattenradius (R_ε) von 0,4 mm auf 2,4 mm zu stark instabilen Bedingungen über alle Überstandabstände hinweg führt. Diese Erkenntnisse bieten praktische Orientierung zur Wahl von Überstandabstand und Schneidplattengeometrie, um vibrationsfreies Schneiden zu maximieren.