Erweiterte Theorie zum Orbitalbohren (helikales Bohrfräsen)

Beim Orbitalbohren bewegt sich das Werkzeug (spezieller Schaftfraser) relativ zum Werkstuck auf einer Helixbahn. Durch die dreidimensionale Werkzeugbahn und die uberlagerte rotierende Schnittbewegung des Werkzeugs entsteht am Werkstuck eine komplexe Bearbeitungstopographie, die die zerspantechnische Eingriffsbedingung des Werkzeugs vorgibt. Die daraus resultierenden Eingriffsbedingungen wurden in der Arbeit “Orbital Drilling Kinematics [1]” hergeleitet. In diesem Artikel werden zwei neue Themenschwerpunkte, die sich aus den Ergebnissen vorangegangener Veroffentlichungen ergeben haben, behandelt. Im ersten Teil werden die bisherigen theoretischen Erkenntnisse mit dem Inhalt einer nahezu parallel entstandenen Veroffentlichung verglichen und diskutiert. Im zweiten Teil wird das bisherige theoretische Modell, welches sich zur Berechnung der Spanungsquerschnitte von Mantel- und Stirnschnitt auf den Bohrungsmittelpunkt bezieht, weiterentwickelt. Die Erweiterung des bisherigen Modells erfolgt mit der Zielsetzung eine mathematische Beschreibung der Schnittzonen in Abhangigkeit zum Werkzeugmittelpunkt herzuleiten. Mit dieser Beschreibung wird es moglich, einen mathematischen Bezug von aktuellem Eingriffswinkel und zugehorigem Spanungsquerschnitt des Werkzeugs zu formulieren. Abschliesend werden Ansatze fur die Entwicklung eines Zerspankraftmodells fur das Orbitalbohren aufgezeigt. In orbital drilling the tool (special milling tool) moves relative to the workpiece on a helical course. Due to the three-dimensional tool path and the superposition of the rotating cutting movement of the tool a complex working topography occurs, which provides the engagement conditions of the cutting tool. The resulting engagement conditions were derived in the publication “Orbital Drilling Kinematics [1]”. In the present article two new key aspects, originated in the previous article, are discussed. In the first part of this article the previous results were compared with results of a nearly parallel published article. In the second part of the article the previous theoretical model, which uses the borehole center for the calculation of the undeformed chip geometry regarding the peripheral and the front cutting zone, was further developed. The aim of this development was to derive a mathematical description of the two cutting zones depending on tool center. Due to this description it was possible to calculate a mathematical dependency of the actual engagement angle to the associated undeformed chip geometry. At least, first steps regarding the development of cutting force model for orbital drilling are shown.