Bei einer Buchse aus dem Luftfahrtbereich wird eine durchgehende Bohrung in Ti-6Al-4V nach AMS 6931 präzisionsbearbeitet. Zwei Bauteilvarianten besitzen Bohrungstiefen von 75 mm und 76,1 mm. Das Nennmaß beträgt Ø24,7204 mm bei einer Toleranz von ±0,00635 mm; für beide Varianten ist eine Werkzeug-Arbeitslänge von 80 mm ausreichend.

DIAHON erprobte zwei Werkzeugkonzepte auf einer OKUMA 5-Achs-Fräsmaschine: ein FDhone® Festdorn-Honwerkzeug und ein hydraulisch aufweitendes coolEXact® midi Honwerkzeug. Beide Konzepte sind für die vorhandene BT40-Schnittstelle ausgelegt und ermöglichen die Bearbeitung in der bestehenden Aufspannung.

Das FDhone® Werkzeug FD8L24,7/105-T120/215 ist als Festdorn-Honwerkzeug ausgeführt. Der definierte Arbeitsdurchmesser und die über den Umfang verteilten Honleisten unterstützen eine gleichmäßige Maß- und Formbearbeitung mit einem kompakten Bearbeitungsablauf. Weitere Grundlagen zeigt die DIAHON-Seite zur FDhone® Technologie.

Das coolEXact® midi Werkzeug 4L24,7/55-T105/155 wird über das Kühlschmiermittel hydraulisch aufgeweitet. Die integrierte Maßabschaltung begrenzt die Aufweitung mechanisch am eingestellten Durchmesser. Dadurch lassen sich Aufmaßschwankungen bearbeiten und das Endmaß innerhalb des Werkzeugkonzepts absichern. Weitere Informationen stehen unter coolEXact® Werkzeugsystem.

Vorbearbeitung: Die Bohrung wird durch Bohren und Feinspindeln für die Honbearbeitung vorbereitet. Im dokumentierten Versuch lag der gespindelte Ausgangsdurchmesser bei Ø24,697 mm.

FDhone® Bearbeitung: Das Festdorn-Honwerkzeug führt die Bohrung mit einem definierten Arbeitsdurchmesser durch den Bearbeitungsbereich. Das Werkzeug eignet sich besonders für einen reproduzierbaren Endbearbeitungsschritt bei stabiler Vorbearbeitung.

coolEXact® Bearbeitung: Das hydraulisch aufweitende Werkzeug passt sich während der Bearbeitung an das vorhandene Aufmaß an. Die mechanische Maßabschaltung begrenzt den Arbeitsdurchmesser und verbindet klassische Honkinematik mit einer definierten Endposition.

Gemeinsame Werkzeugauslegung: Die Arbeitslänge von 80 mm deckt beide Bauteiltiefen ab. Beide Werkzeuge nutzen eine BT40-Aufnahme und sind damit auf die vorhandene OKUMA 5-Achs-Fräsmaschine abgestimmt.

Im Versuch wurde die vorgespindelte Bohrung von Ø24,697 mm auf Ø24,704 mm mit einer Toleranz von ±0,006 mm bearbeitet. Damit konnte die maßliche Bearbeitung der Titanlegierung mit beiden Werkzeugprinzipien praktisch bewertet werden.

Mit FDhone® wurde eine Oberfläche von etwa Ra 0,4 µm erreicht. Beim ersten coolEXact® Lauf führte eine abweichende Einstellung zu etwa Ra 0,9 µm. Nach der Korrektur wurde ebenfalls eine Oberfläche von etwa Ra 0,4 µm dokumentiert. Damit liegt der erreichte Wert unter der geforderten Obergrenze von Ra 0,8 µm.

Warum wurden FDhone® und coolEXact® erprobt? FDhone® arbeitet mit einem definierten Festdurchmesser und eignet sich für einen reproduzierbaren Endbearbeitungsschritt. coolEXact® wird hydraulisch aufgeweitet und kann dadurch vorhandene Aufmaßschwankungen innerhalb seiner mechanischen Maßabschaltung bearbeiten.

Warum beträgt die Werkzeug-Arbeitslänge 80 mm? Die beiden Buchsenvarianten besitzen Bohrungstiefen von 75 mm und 76,1 mm. Eine Arbeitslänge von 80 mm deckt beide Varianten mit demselben Werkzeugkonzept ab.

Welche Vorbearbeitung ist für den Honprozess geeignet? Eine maßlich stabile und zur Honachse ausgerichtete Feinspindelbearbeitung schafft ein kontrolliertes Aufmaß. Im Versuch wurde die Bohrung bei Ø24,697 mm bereitgestellt.

Welche Oberfläche wurde erreicht? Nach der Prozessabstimmung wurde eine Oberfläche von etwa Ra 0,4 µm dokumentiert. Die Anforderung von höchstens Ra 0,8 µm wurde damit unterschritten.

Die Bearbeitung der Buchse aus dem Luftfahrtbereich zeigt, dass sich sowohl FDhone® als auch coolEXact® für die Präzisionsbearbeitung der langen Ti-6Al-4V-Bohrung einsetzen lassen. Die 80 mm lange Werkzeugauslegung deckt beide Bauteilvarianten ab. Auf der OKUMA 5-Achs-Fräsmaschine wurden das enge Maßfenster praktisch bearbeitet und nach der Prozessabstimmung etwa Ra 0,4 µm erreicht.

Zugehörige DIAHON-Rubriken: FDhone® Werkzeugsystem und coolEXact® Werkzeugsystem.