Orbitalbohrstrategien in seriellen Werkstoffverbunden

In der Vergangenheit konzentrierten sich die Untersuchungen auf dem Gebiet der geometrisch bestimmten Zerspanung von Titan- und CFK-Werkstoffen sowie Werkstoffverbunden in erster Linie auf die konventionelle Bohr- und Fräsbe-arbeitung. Dadurch wurden in diesem Bereich viele Ergebnisse erzielt, auf denen heute in der Fertigungspraxis aufgebaut wird. Auf dem Gebiet der Orbitalbohr-bearbeitung von seriellen Werkstoffverbunden aus Aluminium, CFK und Titan-legierungen wurden bisher kaum Arbeiten ausgeführt. Es fehlen daher die wissenschaftlich systematischen Grundlagen. Folge davon ist, dass bei der Orbital-bohrbearbeitung von Titan- und CFK-Werkstoffen sowie Werkstoffverbunden heute unzureichende Erkenntnisse vorliegen. Dies ist umso bedeutender vor dem Hintergrund, dass die Bohrungsherstellung hinsichtlich der Zerspanzeit einen Anteil von über 30 % an der gesamten geometrisch bestimmten Zerspanung von Titan- und CFK-Werkstoffen einnimmt. Das Orbitalbohren bietet aufgrund der Möglichkeit, mit einem Werkzeug unterschiedlich große Bohrungen herzustellen sowie der Aus-führung von Schlichtbearbeitungen nochmals Potenzial Nebenzeiten einzusparen.Im Rahmen dieser Dissertation werden systematische wissenschaftliche Analysen zum Orbitalbohren vorgestellt und daraus Empfehlungen für eine schädigungsfreie und zugleich wirtschaftliche Bearbeitung der untersuchten Werkstoffe abgeleitet. Im Fokus der Arbeiten steht die Herstellung von Bohrungen in Aluminium und Werkstoffverbunden aus CFK/Ti, die hohe Qualitäten aufweisen müssen. Schwerpunkte sind die Betrachtung der theoretischen Verfahrensgrundlagen zum Orbitalbohren, das experimentelle Erarbeiten der Haupteinflussgrößen auf die Bohrungsrandzonen- und oberflächenqualität, die Ermittlung von Wirkzusammenhängen zwischen den Einstellparametern (Schnittgeschwindigkeit, Vorschübe usw.) und der Bohrungsqualität, einschließlich der Grat- und Kappenbildung am Bohrungsaustritt. Zum Abschluss wird eine Anleitung zur Gestaltung und Führung von Orbitalbohrprozessen für diese speziellen Werkstoffe dargestellt. Die erarbeiteten Wirkzusammenhänge zwischen den Einstellparametern einerseits und der Bohrungsqualität, Produktivität und Prozesssicherheit andererseits ermöglichen es in der Fertigungspraxis, effiziente und sichere Orbitalbohrprozesse in Leichtbauwerkstoffen unter Erzielung von geforderten Qualitäten durchzuführen.