Die drei Schlüssel zu einer hohen Bohrqualität sind Durchmessergenauigkeit, Form und Lage sowie Oberflächengüte. Bohrwerkzeuge sind in allen drei Kategorien die unbestrittene Elite, liefern dabei durchweg beste Ergebnisse, die Feinbearbeitung geht mit ihnen allerdings sehr langsam vonstatten. Normalerweise bohren sie außerdem nur maximal bis zum 10-fachen ihres Durchmessers tief.
Herkömmliche Reibahlen mit Hartmetall-Spitzen erzeugen hochwertige Bohrlöcher, arbeiten schneller als Bohrer und erreichen größere Tiefen, doch auch sie haben einen Schwachpunkt: Ihre aufgelöteten Schneiden sitzen auf einem Stahlschaft mit dreimal höherem Temperaturkoeffizienten als Hartmetall, weshalb sich dieser während der Bearbeitung ausdehnt.
Auch ein Nachschleifen solcher Werkzeuge mit akzeptablem Ergebnis ist kaum möglich. Die Kombination von Hartmetall und Stahl strapaziert die Schleifscheiben enorm. Deshalb sind nachgeschliffene Schneiden selten so gut wie der Originalzustand. Darüber hinaus ist auch die PVD- und vor allem CVD-Beschichtung nachgeschliffener Werkzeuge problematisch: Beschichtungsbäder sind meist über +530 °C (+986 °F) heiß, wodurch es zu Mikrobewegungen der aufgelöteten Hartmetallschneiden kommt.
Die WIDIA Products Group ist diese und weitere Herausforderungen angegegangen und hat mit der Top Ream Serie neue Hartmetall-Reibwerkzeuge entwickelt. Anstelle von vier bis acht (oder mehr) individuell aufgelöteter Hartmetallspitzen verwendet der Top Ream eine ganz aus Hartmetall bestehende Scheibe mit einer einzigen starken Lötverbindung, welche äußerst unempfindlich gegen thermische Effekte bei Zerspanungsarbeiten ist.
Fertigungsingenieur Tom Bobos nennt noch einen weiteren wichtigen Vorteil der Voll-Hartmetallausführung des Top Reams: »Reibahlen mit Stahlkorpus tragen an den Enden oft Beschädigungen davon. So kann sich die Mitte verziehen und ein präzises Nachschleifen behindern. Hartmetall dagegen gewährleistet durchweg eine optimale Zentrierung.» Das ermöglicht wenigstens ein viermaliges Nachschleifen mit praktisch neuwertiger Schneidenqualität – anstelle der üblichen drei Durchgänge mit nicht überzeugenden Ergebnissen.
Der Top Ream bietet aber noch mehr als nur eine dauerhaft hochwertige Schneide. »Die Konstruktion ist generell überlegen», erklärt Bobos. »Eine einteilige Hartmetall-Komponente ist von vornherein stabiler und vibrationsfester. Das Reibwerkzeug für Durchgangsbohrungen schiebt mit linksgängigen spiralförmigen Schneidreihen mit 18° Neigung das zerspante Material optimal nach vorn. Es erreicht damit absolute Spitzenleistungen.»
Hinzu kommt, dass beim Top Ream auch beste Hartmetall-Schneidstoffe dieser Produktkategorie verwendet werden. WIDIA entwickelte den für die Reibbearbeitung hochwertigen Schneidstoff WU05PR, speziell mit Blick auf den meist hohen Werkzeugverschleiß und die anspruchsvollen Anforderungen an die Feinbearbeitung von Oberflächen beim Ausräumen von Bohrlöchern. Testreihen zeigten beispielsweise, dass damit über eine Gesamtstrecke von 30 m (100 ft) durchgängig eine Oberflächengüte von 32 μin Ra (0,8 μm) in der Stahlqualität 42CrMo4 (4140) bzw. 64 μin Ra (1,6 μm) in Grauguss gewährleistet ist – dreimal besser als das, was TiAlN-beschichtete Werkzeuge leisten.
Laut Jerry Hanna, Director Sales Operations bei WIDIA, ist der Top Ream auf Bohrungsdurchmesser bis 42 mm (1,65 Zoll) ausgelegt. Die Schaft-Ausführung TRF ist ab 14 mm (0,551 Zoll), das modulare Werkzeug TRM ab 20 mm (0,787 Zoll) erhältlich. »Diese Größen decken so gut wie alle Anforderungen unserer Kunden ab», erläutert er. »Wir bieten außerdem viele kundenspezifische Schneidengeometrien und Durchmesser. Die Lieferfrist beträgt nicht mehr als maximal drei Wochen.»
Auch die individuelle Auslegung von Schneidwerkzeugen sollte niemanden Kopfschmerzen bereiten. »Bei 98 Prozent aller Reibwerkzeuge handelt es sich um kundenspezifische Ausführungen», so Bobos. »Wir empfehlen unseren Kunden, es mit Standardgrößen zu versuchen, stehen ihnen aber jederzeit mit Rat zu Seite. Wir können Lösungen für jeden Bedarf anwendungsgerecht optimieren – zum Beispiel gibt es spezielle Geometrien und Beschichtungen selbst für die Titanbearbeitung. Dasselbe gilt für Edelstahl oder Inconel. Kleine Anpassungen an Schliff oder Schneiden können große Unterschiede für die Produktivität und Bohrlochqualität bedeuten.»
Eine der besten Eigenschaften des Top Ream Modular ist der TRM-Montagemechanismus, der den Schneidkopf gleichzeitig vorn und an der Verjüngung greift. Mit einer Drehung der Halteschraube löst sich der Reibkopf. Kopf und Werkzeugaufnahme müssen nicht aufeinander ausgerichtet werden, damit steht eine starke, vibrationsfreie und vor allem präzise Reibahlen-Schnittstelle zur Verfügung. »Der Rundlauf ist bei diesem modularen Design völlig unproblematisch», macht Bobos klar. »Ist einmal alles eingestellt, installieren Sie nur den Kopf und ziehen ihn fest. Rundlaufprüfungen nach einem Werkzeugwechsel sind nicht erforderlich.»
Hanna bestätigt dies: »Die einzigartige Konstruktion macht Top Ream Modular für jeden Anwender geeignet, dem feinbearbeitete Bohrungswände und hohe Produktivität wichtig sind – für große Zulieferer in der Automobilindustrie genauso wie für kleine Auftragsfertiger. Mit der zunehmenden Verbreitung additiver Fertigungstechniken und anderer Near-Net-Shape-Prozesse steigt auch der Bedarf an Werkzeugen für präzise und kostengünstige Bohrungs-Feinbearbeitung. Der Top Ream stellt Herstellern dabei optimierte Reibwerkzeuge, sowohl für heutige als auch kommende Anforderungen zur Verfügung. Mit dieser Technologie sind wir äußerst zufrieden.»
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