Bei der Bohrbearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe wie Inconel 718 wird die Produktivität insbesondere durch die einsetzbaren Schnittparameter begrenzt. Werden diese nicht moderat gewählt, verkürzen sich die Werkzeug­standwege drastisch und die Bearbeitungsqualität nimmt ab. Um diese pro­duktionswirtschaftliche Limitierung zu verschieben, wird innerhalb dieses Projektes der wissenschaftliche Ansatz verfolgt, die Freifläche von VHM‑Bohr­werkzeugen mit einer geometrischen Modifikation zu versehen. Diese besteht aus schleiftechnisch eingebrachten Absätzen an der Freifläche, die den Kühlschmierstoff gezielt in Richtung der Werkzeugschneide lenken. Durch erhöhte Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich der Schneidenecken wird die Wärmeabfuhr aus dem Prozess verbessert, wodurch die thermische Belastung des Schneidstoffs sinkt. Dies resultiert auch in einer geringeren Beeinflussung der gefertigten Oberflächenrandzonen, die insbesondere bei hohen Schnitt­werten durch weiße Schichten und Aufhärtungszonen gekennzeichet sind. Das Ziel dieses Projektes besteht in der Entwicklung und dem Einsatz der Freiflächenmodifikation, um die Produktivität des Bohrprozesses zu steigern und kostenintensive Nachbearbeitung zu minimieren.

In den bislang durchgeführten Untersuchungen wurden die auf das Werkzeug einwirkenden thermomechanischen Belastungen ermittelt, um die Freiflächen­modifikation geometrisch auszulegen. Dazu wurde ein CAD-Modell des modifi­zierten Werkzeugs erstellt und mithilfe von FEM-Simulationen sichergestellt, dass das reale Werkzeug dem Prozess standhalten wird. CFD-Analysen haben zudem ergeben, dass durch die Einbringung eines Absatzes an der Freifläche der Kühlschmierstofffluss signifikant verbessert wird. Die Modifikation wurde auf einer Werkzeugschleifmaschine der Firma Schütte durchgeführt und die modi­fizierten Werkzeuge anschließend eingesetzt. In diesen experimentellen Untersuchungen wurde nachgewiesen, dass auf diese Weise modifizierte Werkzeuge signifikant geringere Schneidentemperaturen und erheblich verlän­gerte Standwege im Vergleich zu Standardwerkzeugen aufweisen. Diese Effekte waren bei hohen Schnittgeschwindigkeiten besonders ausgeprägt. Eine deutliche Reduktion verkokter Kühlschmierstoffrückstände hinter den Haupt- und Nebenschneiden deutet auf eine bessere Versorgung dieser Bereiche mit Kühlschmierstoff hin, die zu einer effektiveren Kühlschmierung führt. Dies lässt sich auch durch die signifikante Verringerung von Werkstoffanhaftungen an den Führungsfasen der Werkzeuge belegen, wodurch sich die erzielbare Bohrung­sgüte deutlich verbesserte.

In weiteren Untersuchungen wird das Kühlschmierstoff-Strömungsverhalten an den Werkzeugen experimentell untersucht, um die simulationsbasiert gewon­nenen Erkenntnisse zu validieren. Darüber hinaus wird der Einfluss einer Beschichtung der Nuten an der Freifläche untersucht, von der bei einer industriellen Applikation der Freiflächenmodifikation auszugehen ist. Parallel dazu wird eine Betrachtung alternativer Verfahren zur Einbringung einer Freiflächenmodifikation an VHM-Wendelbohrern durchgeführt.