Vom Standard-Bohren zum dynamischen Hochleistungs-Tieflochbohren in der Dieseleinspritzung

摘要

Die wissenschaftlichen Erkenntnisse bei der Standard-Bohrbearbeitung, gepragt durch ein starres Werkzeug und einen nicht unterbrochenen Schnitt, gelten nicht fur das Hochleistungs-Tieflochbohren hoher vorverguteter Werkstoffe. Durch die auftretenden hohen Schnittkrafte und den langen torsionsweichen Werkzeugschaft entsteht ein hochdynamischer Prozess. Das Werkzeug wird zu starken regenerativen Torsionsschwingungen angeregt. Diese fuhren zu Axralbewegungen des Werkzeugs deren Folge eine standig variierende spandicke ist. Die Schwingamplitude kann in Extremfallen sogar zum Stillstand der Werkzeugschneide bzw. zum Werkzeugbruch fuhren. Die dabei auftretenden Bohrmomente liegen weit uber den Werten, die nach klassischen Methoden wie z.B. Victor-Kienzle errechnet werden konnen. Hinzu kommen mit steigender Bohrtiefe massive Spanprobleme. Trotz dieser widrigen Bedingungen ist es speziell beim Tieflochbohren erforderlich sehr gute Oberflachenguten zu erzielen, da keine geeigneten Nacharbeits- oder Hartbearbeitungsverfahren bekannt sind. Besonders kritisch wird bei hoherfesten Werkstoffen das Auftreten singularer Oberflachenfehler, die sich durch die Torsionsschwingungen des Werkzeugs ergeben. Bei Werkstoffharten uber 37HRC fallen sowohl die Vorschubgeschwindigkeit, als auch die Standwege durch erhohte Reibung und durch den negativen Einfluss der Torsionsschwingungen stark ab. Die hohe Dynamik des Prozesses erfordert neuartige adaptive Regelsysteme, die in der Lage sind, den Zerspanprozess den aktuellen Gegebenheiten am Bauteil exakt nachzufuhren oder uber gezielte aktive Dampfungssysteme zu stabilisieren. Dadurch wird es moglich, die Zerspanleistung wieder zu steigern und das Auftreten singularer Oberflachenfehler zu minimieren. Am Markt vorhandene Regelsysteme sind dazu nicht oder nur sehr unzureichend in der Lage. Ein optimierter Tiefbohrprozess stellt damit eine Schlusselfunktion zur Herstellung hochbelasteter Bauteile der Dieseleinspritzung dar.