Extended theory for orbital drilling (helical drill‐milling)

Beim Orbitalbohren bewegt sich das Werkzeug (spezieller Schaftfräser) relativ zum Werkstück auf einer Helixbahn. Durch die dreidimensionale Werkzeugbahn und die überlagerte rotierende Schnittbewegung des Werkzeugs entsteht am Werkstück 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 Veröffentlichungen ergeben haben, behandelt. Im ersten Teil werden die bisherigen theoretischen Erkenntnisse mit dem Inhalt einer nahezu parallel entstandenen Veröffentlichung 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 Abhängigkeit zum Werkzeugmittelpunkt herzuleiten. Mit dieser Beschreibung wird es möglich, einen mathematischen Bezug von aktuellem Eingriffswinkel und zugehörigem Spanungsquerschnitt des Werkzeugs zu formulieren. Abschließend werden Ansätze für die Entwicklung eines Zerspankraftmodells für das Orbitalbohren aufgezeigt.