TECHNOLOGY ARCHIVE vol.2

Vollhartmetallbohrer ZET1

- Bohrleistung auf höchstem Niveau

Vollhartmetallbohrer ZET1

Entwicklungsgeschichte des Vollhartmetallbohrers

Im Design steckt die Geschichte einer Herausforderung, die zu einem Durchbruch in der Bohrtechnologie führte

In der zweiten Hälfte der 1980er Jahre kam mit dem ZET1 der erste Vollhartmetallbohrer der Branche auf dem Markt. Die derzeitigen Bohrerserien von Mitsubishi Materials tragen noch seine Gene in sich. In dieser Ausgabe gehen wir der Entwicklung des Vollhartmetallbohrers nach, in dessen Design die Geschichte einer Herausforderung und Durchbruch in der Bohrtechnologie steckt.

Teil 1 1987~ Der ZET1-Bohrer: Geschichte des Hochleistungsbohrens

In der zweiten Hälfte der 1980er Jahre, als HSS- und Bohrer mit gelöteten Hartmetallschneiden über alle zerspanenden Industriezweige hinweg dominierten, begann Mitsubishi Materials mit der Entwicklung des Vollhartmetall-bohrers. Es gab auf dem Markt bereits Bohrer mit gelöteten Hartmetallschneiden, diese waren aus technischen Gründen jedoch nur mit sehr großen Durchmessern erhältlich. Nichtsdestotrotz war man bei Mitsubishi Materials überzeugt, dass eine Zeit kommen würde, in der Vollhartmetallbohrer mit kleinen Durchmessern nachgefragt werden würden, also begann man mit der Entwicklung. Die Computertechnologie steckte noch in den Kinderschuhen, sodass alle Berechnungen und Konstruktionen manuell durchgeführt werden mussten. Tagein, tagaus verbrachten wir damit, nach dem Trial-and-error-Prinzip die optimale Schneiden- und Nutengeometrie zu gestalten. Zu jener Zeit wurden Produkte nicht anhand von Daten und Simulationen, wie es heute üblich ist, entwickelt, sondern auf Grundlage der Erfahrung und des gesunden Menschenverstands von Ingenieuren. 1987 war es soweit, der ZET1 wurde als der erste Vollhartmetallbohrer der Branche vorgestellt.

HSS-Bohrer hatten damals einen Marktanteil von rund 70 %, aber wir hatten großes Vertrauen in die Leistung des ZET1: eine fünfmal höhere Produktivität bei gleichzeitiger zehnmal höheren Werkzeugstandzeit, und eine optimale Spanabfuhr für höhere Prozesssicherheit. Anders ausgedrückt – es handelte sich um eine sensationelle Entwicklung. Entgegen den Erwartungen ließ der Zet1 sich jedoch nicht gut verkaufen. Die Herstellung einer Bohrung war zwar günstiger und die Produktivität hatte sich erhöht, aber im Vergleich zu HSS-Bohrern war der Vollhartmetallbohrer rund 30 Mal teurer. Hinzu kam, dass es den Kunden an Kenntnissen fehlte, wie Vollhartmetallbohrer einzusetzen sind. VHM-Bohrer funktionierten damals am besten mit sogenannten Bohr- oder Tiefbohrzyklen, allerdings verwendeten damals viele Kunden nur konventionelle, herkömmliche Maschinen und Methoden, die sich nicht für diese Hochtechnologie eigneten. In Zusammenarbeit mit Werkzeugmaschinenherstellern boten wir Schulungen an und stellten Kunden Informationen zur Verfügung, damit sie die korrekten Methoden erlernen konnten, um die neuen Bohrer so effizient wie möglich zu nutzen. Die hohen Produktivitätsraten und die daraus resultierenden Kosteneinsparungen überzeugten dann doch letztendlich. Vielen Kunden war außerdem nicht bewusst, dass das Nachschleifen von Vollhartmetallbohrern sehr präzise erfolgen muss, um deren Leistungsniveau aufrechtzuerhalten,  diese Kenntnisse wurden in speziellen Schulungen vermittelt Diese Anstrengungen, die wir in Verbindung mit unseren Marketingmaßnahmen unternahmen, erwiesen sich als sehr zeitaufwändig, doch dank ihres stetigen Einflusses konnte sich der ZET1 letztendlich durchsetzen, vor allem in der Automobilbranche. Wir werden uns immer lebhaft an das Erfolgsgefühl erinnern, das sich eingestellt hat, nachdem wir die Schwierigkeiten überwunden, die Kunden von den Vorteilen des Produkts überzeugt und ihre anerkennenden Worte gehört haben.

GESCHICHTE

Die Entwicklung des Hartmetallbohrers

GESCHICHTE

Teil 2 2002~ Der ZET1-Bohrer als Ursprung der WSTAR-Serie

Rund zehn Jahre nach dem Markt-eintritt des ZET1-Bohrers waren Hartmetallbohrer branchenweit verbreitet. 
Der ZET1 musste mit der Entwicklung Schritt halten, und es lag nun in den Händen des Entwicklungsteams zu entscheiden, welche Verbesserungen unternommen werden sollten. Der Entwicklungsleiter gab damals folgenden Tipp: „Bohren Sie von Hand Löcher in Seifenstücke bis Sie die Antwort gefunden haben.“ Von da an verbrachten Mitarbeiter Tage damit, mit Bohrern von Mitsubishi und von Wettbewerbern Löcher in Seifenstücke zu bohren. Indem sie den Prozess mit eigenen Händen fühlten, kamen sie zu erstaunlichen Erkenntnissen über den Beginn des Druckpunkts oder auch den Austrag der Späne. Das Ergebnis war die Umgestaltung der linearen Schneidkante des ZET1-Bohrers zu einer neuen Wellenform. Nun war jedoch die Frage zu beantworten, wie eine solche, bislang unbekannte wellenförmige Schneidkante umzusetzen ist. Entstanden war die Wellenform als plötzliche Eingebung beim Zerkleinern von Zutaten mit einer Küchenmaschine. Angelehnt an die kühn geschwungenen Kurven wurde nach zahlreichen Versuchen schließlich der WSTAR-Hartmetallbohrer mit seiner einzigartigen wellenförmigen Schneidkante geboren.

Dank der Wellenform und der neuen Schneidengeometrie gelang es Mitsubishi Materials, die Größe der Späne zu minimieren, was einen effizienteren Spanaustrag ermöglichte. Darüber hinaus sorgte eine neu entwickelte Querschneide für eine hervorragende Zentrierung und Positionsgenauigkeit der Bohrungen. Außerdem gelang es, die Werkzeugstandzeit durch Übernahme der VP15TF-Miracle-Beschichtung zu verlängern. Diese Merkmale sorgten dafür, dass die in 2002 vorgestellte WSTAR-Bohrerserie für ihre Genauigkeit und lange Werkzeugstandzeit bekannt wurde und auch heute noch von vielen Kunden bevorzugt wird.

Teil 3 2006~ Die anhaltende Entwicklung der WSTAR-Bohrerserie

Zur Anpassung an den Marktbedarf hat Mitsubishi Materials den WSTAR-Bohrer seit 2006 weiterentwickelt. Die Bohrerserie wurde erweitert und schließt heute die Allzweck-MWE/MWS-Bohrer ein, die in erster Linie für C-Stähle und legierte Stähle konzipiert wurden. Außerdem wurden die MNS-, MHS-, MMS- und MCS-Bohrer auf den Markt gebracht, die werkstoffspezifisch für die Bearbeitung von Aluminiumlegierungen, durchgehärtetem Stahl, rostfreiem Stahl und CFK-Werkstoffen ausgelegt sind. Zu den Highlights der aktuellen Produktpalette gehören nicht zuletzt die Super-Long-Bohrer für das Tieflochbohren bis zu L/D-Verhältnissen von 40. Jedes einzelne dieser Produkte verkörpert Technologie, Originalität und Genialität, wie sie nur aus dem Hause Mitsubishi Materials kommen. Ein Beispiel für Originalität ist dabei der MNS-Bohrer, der für die Bearbeitung von Aluminiumlegierungen konzipiert wurde. Hier musste zur exakten Schmierung des Punktes nahe Bohrermitte, an dem oft Späne anhafteten, eine Verbesserung des Kühlmittelflusses erzielt werden. Mitsubishi arbeitete dafür mit dem Team Fertigungstechnologie zusammen und entwarf statt eines herkömmlichen Bohrers mit zwei Kühlkanälen einen Bohrer mit vier Kühlkanälen – den weltersten seiner Art. Diese Technologie baute Mitsubishi weiter aus, indem 2013 die Allzweck-MVE-/MVS-Hartmetallbohrer-Serie unter Einsatz der TRI-Cooling-Technologie entworfen wurde. Der besonders geformte Kühlkanal verlangte in der Fertigung äußerste Präzision. Durch den innovativen Ansatz zur Steigerung der Durchflussmenge gelang es, die Kühlung und Schmierung, den Spantransport und damit die Gesamtleistung des Bohrers verbessern – einzig und allein aufgrund der Gestaltung des Kühlkanals. Zudem ließen sich durch die Anwendung einer PVD-Beschichtung (DP1020), die speziell für Bohrer entwickelt wurde, in einer Reihe von Werkstoffen lange Werkzeugstandzeiten erreichen. WSTAR ist die Hartmetallbohrerserie, die den neuesten Anforderungen im Bereich Engineering gerecht wird.

EINBLICK IN DIE ROHLING-FERTIGUNG: Fertigungstechnologie für Werkzeuge mit Kühlbohrungen:
Ergebnis der Beharrlichkeit von Mitsubishi Materials

1988 begann Mitsubishi Materials mit der Fertigung von Werkzeugen mit Kühlbohrungen. Diese Bohrungen haben sich in den darauffolgenden 28 Jahren – unterstützt durch die Produktionstechnologie – kontinuierlich weiterentwickelt. Im Folgenden werden Arbeitsschritte vorgestellt, die bei der Fertigung von Werkzeugen mit Kühlbohrungen zum Einsatz kommen.

EINBLICK IN DIE ROHLING-FERTIGUNG: Fertigungstechnologie für Werkzeuge mit Kühlbohrungen:
Ergebnis der Beharrlichkeit von Mitsubishi Materials

Die Nachfrage nach längeren Bohrern mit kleinerem Durchmesser brachte in den letzten Jahren zunehmende Herausforderungen bei der Fertigung von Werkzeugen mit Kühlbohrungen mit sich. Bei Bohrern mit ultrakleinen Durchmessern etwa sind die Produkte sehr dünn und die Nuten extrem schmal, was eine noch höhere Positions- und Steigungsgenauigkeit erfordert. Bei längeren Bohrern wiederum ist es ausgesprochen wichtig, eine konstante Steigung der Wendel sicherzustellen. Um solche Ziele zu erreichen, werden die Produktionstechnologien Tag für Tag weiterentwickelt. Dass das notwendig ist, zeigt sich auch daran, dass die Bohrer in der Regel mit zwei runden Kühlbohrungen ausgestattet sind. Um die Bohrleistung zu verbessern, entwickelt und fertigt Mitsubishi Materials aber auch Werkzeuge mit vier Kühlbohrungen sowie mit dreieckiger Ausformung. Nur Mitsubishi Materials setzt je nach Werkstoff Kühlbohrungen mit unterschiedlichen Formen ein. Verschiedene Formen der Kühlbohrungen sind möglich, weil sich die Produktionsanlagen für Bohrer und Werkstoffe am gleichen Standort befinden – sie sind das Produkt der engen Zusammenarbeit der Mitarbeiter beider Anlagen. Die drei verschiedenen Arten von Kühlbohrungen verkörpern die Technologien von Mitsubishi Materials und bilden den ganzen Stolz eines Unternehmens, das Produkte aus seinen eigenen Rohmaterialien fertigt.

Die Geschichte des Hartmetallbohrers entschlüsselt

Kazuya Yanagida
Leader, Drill, CBN & PCD Products Development Centre

Vor 30 Jahren wurde der ZET1-Bohrer auf den Markt gebracht. Wenn ich heute auf die Geschichte des Hartmetallbohrers zurückblicke, wird mir klar, dass wir stets marktgerechte Bohrer produzieren, da wir als Hersteller in der Lage sind, eine ganze Skala von Produkten zu entwickeln und herzustellen. Dieser Prozess ist das direkte Ergebnis unserer zusammenhängenden Arbeitsverfahren und der gemeinsamen Bemühungen des gesamten Entwicklungsteams. Wir werden auch künftig flexibel an neuen Werkstoffen und Formen arbeiten, um weitere Innovationen hervorzubringen.