KMU-innovativ Flexibles Innendrehen in beliebiger Bearbeitungstiefe (FLIBB)

Problemstellung
Ein großer Anteil der Produktionstechnik wird durch spanende Fertigungsverfahren umgesetzt. In Hinblick auf steigende Produktanforderungen müssen Werkstücke komplexe und präzise gefertigte Konturen aufweisen. Durch die erschwerte Zugänglichkeit sowie den begrenzten Bauraum ist dies insbesondere im Werkstückinneren technisch herausfordernd. Die derzeitigen Möglichkeiten zur Innenbearbeitung beschränken sich vor allem bei kleineren Werkstücken auf zylindrische Bohrungen sowie das Innendrehen in geringen Bearbeitungstiefen. Beispielhafte Bauteile können gewichtsoptimierte Komponenten im Bereich der Elektromobilität darstellen. Durch eine tiefere Bearbeitung der Bauteilinnenkonturen kann durch den erhöhten Materialabtrag Gewicht eingespart und durch beliebige Profilvarianten diverse Funktionen ermöglicht werden. Alternativen zur spanenden Innenbearbeitung sind in vielen Fällen mit sehr hohen Investitionen und zeitaufwendigen Prozessen auf Sondermaschinen verbunden.

Zielsetzung
Das Ziel des KMU-innovativ Projekts FLIBB ist die Entwicklung eines Werkzeugsystems, das Bauteile mit kleinem Bohrungsdurchmesser auch in größten Bearbeitungstiefen prozesssicher und produktiv innenbearbeiten kann. Dieses System soll im Besonderen auf bestehenden Werkzeugmaschinen eingesetzt werden können, sodass KMU komplexe Innenkonturen ohne hohe Investitionskosten fertigen können.

Vorgehensweise
Für den Werkzeugkopf wird eine Führung entwickelt, um dessen Schwingungsanfälligkeit unabhängig von der Bearbeitungstiefe zu verringern. Darüber hinaus soll für die Ausfahrbewegung der Schneide zur Innenkonturierung erstmalig das elastische Verhalten von Stahl genutzt werden. Dies erfordert eine begleitende simulative Betrachtung. Um das System auf nahezu beliebigen Werkzeugmaschinen einsetzen zu können, wird das Werkzeug als rotationsfähige, einwechselbare Maschinenachse ausgelegt. Dies erfordert eine integrierte Aktorik für die Ausstellbewegung der Schneide sowie eine kontaktlose Daten- und Energieübertragung. Die Überprüfung der Funktionsfähigkeit erfolgt auf verschiedenen Anlagen und final im direkten Produktionsumfeld eines branchenübergreifenden Maschinenbauunternehmens.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Mit Projektabschluss steht KMU zukünftig ein anwenderfreundliches Werkzeugsystem für die Innenbearbeitung zur Verfügung. Mit dem Einsatz des Systems kann für viele Bauteile durch die Innenkonturierung neben einer Gewichtsreduktion auch eine Erhöhung der Belastbarkeit sowie eine Erweiterung der Funktionalität erzielt werden. Eine schnelle Verbreitung wird durch geringe technische und finanzielle Eintrittsbarrieren gesichert. Dabei kann das System unter anderem in den Bereichen des allgemeinen Maschinenbaus, der Luft- und Raumfahrt sowie der Lebensmittelindustrie Anwendung finden.

• BGTB - Beratende Gesellschaft für Tiefbohr- und Zerspanungstechnik GmbH
• KML & B CNC Technik GmbH
• Technische Universität Dortmund