The BTA (Boring and Trepanning Association) deep hole drilling process is commonly used to machine boreholes with a large drilling depth-to-diameter ratio (l/D) and outstanding workpiece quality. The asymmetric tool design leads to a nonzero radial component of the cutting force and the passive force, which are conducted to the borehole wall by so-called guide pads. These guide pads smooth the borehole wall by a forming process and improve the surface quality. Processes, that machine materials with a high adhesion tendency, such as high alloy stainless steel, suffer from poor surface quality in the borehole and the adhesion from the workpiece material on the guide pads. In this paper modified Diamond-Like-Carbon (DLC) coated guide pads for BTA deep hole drilling tools are investigated. The scope of the experiments was the reduction of the adhesion by reducing the friction coefficient of the guide pads, as well as the improvement of the quality of the borehole wall.
Diamantähnliche amorphe Kohlenstoffschichten (DLC) erreichen als Verschleißschutzschichten für Komponenten und Werkzeuge eine zunehmende Bedeutung. Sie beruht auf der unikalen Kombination von hoher Härte, niedriger Reibung und geringer Klebeneigung zu metallischen Gegenkörpern. Bisher eingesetzte DLC‐Schichten sind wasserstoffhaltige (a‐C:H) bzw. Metallkohlenstoffschichten (Me‐C:H), die in einem Plasma‐CVD‐Prozess durch Zersetzung von Kohlenwasserstoffen abgeschieden werden. Ihr breiter industrieller Einsatz wurde dadurch möglich, dass sie in geringfügig modifizierter Anlagentechnik für die Beschichtung mit klassischen Hartstoffschichten (z. B. TiN oder CrN) abgeschieden werden können.Eine neue Generation von DLC‐Schichten stellen die wasserstofffreien ta‐C‐Schichten (ta‐C = tetraedrisch gebundener amorpher Kohlenstoff) dar, die eine um den Faktor 2–3 höhere Härte besitzen. Sie erreichen eine größere Verschleißbeständigkeit als klassische DLC‐Schichten insbesondere unter extremen Belastungsbedingungen. Bei Ausfall der Schmierung gewährleisten sie daher hervorragende Notlauf‐Eigenschaften. Trotz wachsendem Interesse für einen breiten industriellen Einsatz konnte diesem nicht entsprochen werden, da ihre Abscheidung mit der bisher verwendeten Anlagentechnik für klassische Hartstoff‐ bzw. DLC‐Schichten nicht möglich ist, und eine neue, industriell einsetzbare Technik nicht zur Verfügung stand. Die im Fraunhofer IWS Dresden entwickelte Technologie des laser‐gesteuerten Vakuumbogens (Laser‐Arco®) besitzt dieses Potenzial. In Form einer Laser‐Arc‐Modul‐Quelle kann die ta‐C‐Abscheidung in industriell eingesetzten Beschichtungsanlagen integriert werden.
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