Was ist eine Bohrmaschine? Definition, Arten von Bohrmaschinen und Operationen

Der Bohrvorgang selbst ist einfach. Wahrscheinlich die einfachste Technik der subtraktiven Bearbeitung (SM). Aber jeder erfahrene Ingenieur weiß, wie viele Fallstricke dabei auftreten können. Der Weg, sie zu vermeiden – tauchen Sie so detailliert wie möglich in das Thema ein.

Hier finden Sie eine sehr durchdachte Erklärung aller einzelnen Aspekte des Bohrvorgangs, der Arten von Bohrmaschinen und vielem mehr.

Was ist Bohren?

Bohren ist ein subtraktives Bearbeitungsverfahren, bei dem runde Löcher mit Hilfe eines rotierenden Schneidwerkzeugs hergestellt werden.

Und jetzt lasst uns ein bisschen ausarbeiten. Bohren gilt als eines der Schlüsselverfahren der subtraktiven Bearbeitung. Es wird durchgeführt, indem Material von einem Werkstück abgeschnitten wird (im Gegensatz zu additiven AM-Prozessen wie dem 3D-Druck). Das Verfahren umfasst die Verwendung eines rotierenden Schneidwerkzeugs (allgemein bekannt als Bohrer), um runde Löcher in einem stationären Werkstück zu erzeugen.

Ein Bohrer besteht in der Regel aus Schnellarbeitsstahl (HSS). Es hat eine „Spirale“ (oder spiralförmige Rillen), die das leichte Abfließen der Materialspäne ermöglichen, die während des Bohrvorgangs erzeugt werden. Die scharfen Kanten führen den Schnitt durch, sobald sie von einer Bohrmaschine auf Hunderte von Umdrehungen pro Minute beschleunigt wurden.

Die erzeugten Löcher dienen entweder der Aufnahme von Schrauben oder Bolzen aus Montage- oder ästhetischen Gründen. Löcher können vergrößert werden, und ihre Innenflächen können für eine bessere Glätte und ein besseres Aussehen bearbeitet werden.

Sehen Sie sich ein Beispiel für Bohren und einen Bohrer in den Bildern unten an.

Bohrmaschinendefinition

Eine Bohrmaschine ist eine Maschine, die zum Bohren von Löchern mit meist kreisförmigem Querschnitt und ähnlichen damit verbundenen Aufgaben wie Bohren, Reiben usw. verwendet wird.

In Bohrmaschinen wird das Loch durch die sich drehende Kante eines Schneidwerkzeugs namens Bohrer gemacht. Das Loch wird gebohrt, indem eine Scherkraft auf das Werkstück ausgeübt wird, um das Material in Form von Spänen zu entfernen.

Arten von Operationen, die auf Bohrmaschinen durchgeführt werden

Das Bohren selbst ist nicht der einzige Fertigungsvorgang, der auf einer CNC-Bohrmaschine ausgeführt werden kann. Abhängig vom Maschinentyp können möglicherweise 8 Arten von Operationen unterstützt werden:

1. Bohren. Mit dieser Bedienung sind Sie bereits vertraut. Es werden nur einfache, runde Löcher hergestellt. Es unterstützt mittlere bis extra hohe Produktionsgeschwindigkeiten.
2. Reiben. Dieses Verfahren dient zur Herstellung sehr genauer Bohrungen. Beim Reiben wird die Öffnung des bereits gebohrten Lochs erweitert. Das Endergebnis ist ein perfekt kreisförmiges Loch mit dem exakten Durchmesser. Reiben gilt als Endbearbeitungsprozess, der unter Verwendung eines mehrschneidigen Werkzeugs ausgeführt wird. Es unterstützt eine niedrige bis mittlere Produktionsgeschwindigkeit.
3. Langweilig. Es ist auch die Erweiterung des vorhandenen Lochs, wird jedoch nicht als Endbearbeitung angesehen. Es handelt sich um die Verwendung eines Einpunktschneiders – einer Bohrstange mit einem größeren Durchmesser als ein zuvor gebohrtes Loch. Das Bohren kann den Durchmesser des Lochs vergrößern, aber nicht seine Tiefe. Es kann auch verwendet werden, um ein zylindrisches Loch in ein konisches Loch umzuwandeln. Aufbohren unterstützt mittlere bis hohe Produktionsgeschwindigkeit.
4. Gegenbohren. Ist die Erweiterung des Endes eines bestehenden Lochs. Der Zweck besteht darin, Bolzen, Stehbolzen und Stifte aufzunehmen. Es ist also ähnlich wie der langweilige Kauf, der über einen Teil der Tiefe eines Lochs ausgeführt wird. Es unterstützt eine niedrige bis mittlere Produktionsgeschwindigkeit.
5. Senken. Es ist ein weiteres Verfahren, das dazu dient, Platz für den Kopf eines Bolzens oder einer Schraube zu schaffen. Es wird über Metallgegenständen ausgeführt, um ein konisches Loch zu schneiden. Senken kann auch verwendet werden, um Grate vom Bohren oder Gewindeschneiden zu entfernen. Es ist eine gute Praxis, Korrosion zu verhindern und eine dichte Abdichtung sicherzustellen. Es unterstützt eine niedrige bis mittlere Produktionsgeschwindigkeit.
6. Spot-Facing. Bei diesem Vorgang wird einfach auf eine Stelle eines Werkstücks gerichtet, um ihm ein glattes, flaches Finish zu verleihen. Dies ist nützlich, um einen guten Sitz für eine Mutter oder den Kopf einer Kopfschraube zu schaffen. Normalerweise wird das Plansenken über Guss- und Schmiedeteilen ausgeführt. Es unterstützt niedrige bis hohe Produktionsgeschwindigkeiten.
7. Tippen. Es ist der Prozess des Schneidens eines Innengewindes und des Einsetzens von Schrauben, Bolzen und anderen Gewindebeschlägen in Innenlöcher und Laufflächen. Es verwendet ein Schneidwerkzeug, das als Gewindebohrer bezeichnet wird. Es ist ein zylindrisch oder konisch schneidendes Werkzeug, das in der gewünschten Form gestaltet werden kann. Es unterstützt eine niedrige bis mittlere Produktionsgeschwindigkeit.
8. Trepanieren. Dies ist eine ziemlich seltene Technik, die für Durchsteckanwendungen vorgesehen ist. Der Fräser entfernt Material an der Peripherie und bildet auf diese Weise einen Ring. Der Kern bleibt in der Mitte des Lochs (siehe Beispiel im Bild unten).
   Das Verfahren wird verwendet, um große Lochdurchmesser herzustellen, wobei Maschinenleistung nicht ausreicht. Es unterstützt eine niedrige Produktionsgeschwindigkeit.

Arten von Bohrmaschinen

Das wahrscheinlich Spannendste am Bohren sind die Einheiten, die den Trick selbst ausführen. Es gibt mehrere, die für leicht unterschiedliche Herstellungsansätze geeignet sind. Einige von ihnen können entweder automatisiert oder manuell sein. Andere, die für industrielle Zwecke verwendet werden, sind nur computergesteuert, wie z. B. die Leiterplattenherstellung.

Es ist wichtig zu erwähnen, dass es in der Massenproduktion teure CNC-Bearbeitungszentren gibt, die Bohren und andere Arten von Arbeiten erledigen. Solche Maschinen sind absichtlich so konzipiert, dass sie die Arbeiten aller unten aufgeführten Arten und mehr ausführen können.

Einige CNC-Einheiten im Wert von 200.000 US-Dollar können wahrscheinlich die meisten Bohrarbeiten besser bewältigen als jede andere Maschine. Aber sie dazu zu bringen, ein paar kleine Löcher in ein leichtes Bauteil zu bohren, ist, als würde man mit einem Dampfhammer Nüsse knacken.

• Sensible Bohrmaschine.

Dieser wurde speziell für das Bohren extrem kleiner Löcher bei hohen Geschwindigkeiten entwickelt. Sie werden für präzise und leichte Arbeiten eingesetzt. Ihre Sockel werden mit Schrauben und Muttern fest auf einer Bank oder auf dem Boden montiert. Es kann Bohrer mit einem Durchmesser von bis zu 15,5 verarbeiten. Die unterstützte Rotationsgeschwindigkeit reicht normalerweise von 50 bis 2000 Umdrehungen pro Minute (RPM).

Die Einzigartigkeit dieses Geräts besteht darin, dass sein Antriebsmechanismus von Hand gesteuert werden kann. Ein erfahrener Maschinist kann mit dieser weit verbreiteten Maschineneinheit eine genaue Arbeit erledigen.

• Aufrechtbohrmaschine.

Dieses Gerät ist für mittelschwere Bohrarbeiten ausgelegt. Es sieht aus wie ein empfindlicher Bohrer, ist aber viel größer und schwerer. Es können Bohrer mit einem Durchmesser von bis zu 50 mm verwendet werden.

Diese Geräteeinheit kann in einem manuellen oder halbautomatischen Modus verwendet werden. Der Bediener kann das Werkzeug in ein Werkstück einspeisen. Zu diesem Zweck sind einige Ständerbohrmaschinen mit Tischhebemechanismen ausgestattet.

• Radialbohrmaschine.

Diese Maschine ist für die Handhabung mittlerer bis großer und schwerer Werkstücke ausgelegt. Seine runde Säule ist auf einem großen Sockel montiert. Der Radialarm kann angehoben und abgesenkt werden, um unterschiedlich hohe Werkstücke aufnehmen zu können. Der Arm kann in jede Position geschwenkt werden, wobei der Bohrkopf auf dem Arm gleitet.

Eine Radialbohrmaschine wird normalerweise nicht von Hand geführt. Der Arbeiter steuert den Motor, und der Bohrer dringt in die Werkstücke ein, die auf der Fertigungslinie vorbeilaufen.

• Reihenbohrmaschine.

Dieser hat einen gemeinsamen Tisch und eine Basis. Die Einzigartigkeit der Maschine besteht darin, dass sie über mehrere Bohrköpfe verfügt. Typischerweise vier bis sechs. Diese werden nebeneinander platziert. Jeder hat einen separaten Antriebsmotor, so dass alle ein Werkstück mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bohren und gleichzeitig mehrere Löcher erzeugen.

Außerdem kann diese Maschine mehrere andere Operationen wie Reiben, Bohren und Gewindeschneiden ausführen. Jede Spindel kann mit unterschiedlichen Werkzeugen bestückt werden. Solche Einheiten sind niemals für den manuellen Gebrauch bestimmt. Bohr-CNC-Zentren, nicht unbedingt, können aber als Modifikationen von Reihenbohrmaschinen konstruiert werden.

• Mehrspindel-Bohrmaschine.

Diese Einheit ist eine weiterentwickelte Version der Reihenbohrmaschine, die mehrere Spindeln anstelle einer Bohrkopfbank enthält. Es wird verwendet, um die Lochmuster in mehreren identischen Werkstücken zu reproduzieren.

Die Spindeln werden von einem einzigen Motor mit einem Satz Zahnräder angetrieben, der jede Spindel antreibt. Dadurch werden alle Bohrer gleichzeitig in das Werkstück eingeführt. Was hier geändert werden kann, ist der Abstand zwischen den Spindeln entlang der X- und Y-Achse (normalerweise). Zur Führung der Schneiden werden Bohrlehren verwendet.

• Tiefbohrmaschine.

Diese hochspezialisierte Maschine wird verwendet, um tiefere Löcher in Pleuelstangen, Gewehrläufe und andere Komponenten zu bohren. Die Tieflochbohrmaschine nutzt hohe Schnittgeschwindigkeiten voll aus und senkt die Vorschübe, um ihren Zweck zu erfüllen.

Das Arbeitsprinzip besteht darin, dass ein nicht rotierender Bohrer langsam in den mit hoher Drehzahl rotierenden Bohrer eingeführt wird. Damit sowohl das Material als auch das Werkzeug nicht überhitzen, wird ständig Kühlmittel zugeführt. Solche Maschinen können auch kaum manuell gesteuert werden / Sie sind andere halbautomatisch oder CNC.

• CNC-Bohrmaschine.

Eine CNC-Bohrmaschine ist eine computergesteuerte Geräteeinheit, die im industriellen Umfeld verwendet wird, um Bohrarbeiten unter Verwendung von Rotationsschneidern durchzuführen.

Solche Bohrzentren sind vollautomatische Maschinenteile, die keinen Arbeitseinsatz erfordern, sondern ein Werkstück einstellen und Werkzeuge wechseln. Sie verfügen über eine integrierte Software, mit der sie CAM-Dateien mit Anweisungen lesen können.

Eine CNC-Bohrmaschine kann die Werkzeughaltevorrichtung in 3 Dimensionen bewegen (einige Maschinen haben 4 oder 5 Achsen). Aber unabhängig von der Richtung muss ein Bohrer im richtigen Winkel in das Werkstück eindringen. Die Werkzeughalteteile sind die Spindel selbst (herkömmliche Option, die auch für andere CNC-Einheiten üblich ist), Hülse, Sockel, Spannfutter und ein Gewindeschneidaufsatz.

Eine CNC-Bohrmaschine ist eine komplexe Geräteeinheit, aber wahrscheinlich sind ihre Hauptteile selbsterklärend genug. Sehen Sie sie im Bild unten.

Und lassen Sie uns das Verständnis des Gesamtprozesses von Anfang bis Ende verbessern. Hier ist die Schritt-für-Schritt-Anleitung zum CNC-Bohren :

1. CAD-Design erstellen. Dabei wird ein 2D- oder 3D-Modell in einer Computersoftware erstellt.
2. Konvertieren des Designs in eine CAM-Datei. Es ist ein Dokument, das in der G-Code-Bearbeitungssprache geschrieben ist, damit ein CNC-Bohrer es lesen kann.
3. Laden der Anweisung in die CNC-Bohrmaschine. Im Grunde geht es darum, diese Anweisungen einzugeben und sicherzustellen, dass sie korrekt gelesen und ausgeführt werden.
4. Einrichten der CNC-Bohrmaschine. Dazu gehört die Auswahl geeigneter Bohrersätze und die Einstellung/Befestigung der Maschine.
5. Ausführen des Bohrvorgangs. Dieser Teil wird nach Einleitung des Vorgangs durch einen Maschinisten allein vom Bohrer ausgeführt.
6. Bewertung der Komponente. Durchführung manueller und automatischer QS-Prüfungen, um den Erfolg des durchgeführten Bohrverfahrens sicherzustellen.

Kommen wir nun zu einer Überprüfung der Bohrmaschine.

Vorteile und Grenzen von Bohrmaschinen

Als Industrieausrüstung müssen Bohrmaschinen einige technische Besonderheiten berücksichtigen. Aspekte, auf die Sie sich bei jeder Bohrmaschine verlassen können, sind:

• Genaue Punkte. Diese Einheiten können von sich aus eine hervorragende Genauigkeit gewährleisten. Das gelingt ihnen durch die schrittweise Bearbeitung von Löchern mit Bohrern, Bohrstangen und Reibahlen.
  
• Gute Futterkontrolle. Überraschenderweise gilt sogar manuelles Bohren als präzise Bearbeitung. CNC-Einheiten gehen jeweils einen Schritt weiter.
  
• Eine gute Auswahl an Bohroptionen. Die große Auswahl an verfügbaren Bohreinheiten ermöglicht die Auswahl zwischen präzisem, tiefem, simultanem, Muster- und anderen Bohrarten. Als zusätzlichen Bonus können all diese Arbeiten mit nur wenigen soliden Bearbeitungszentren durchgeführt werden. Diese Einheiten müssen jedoch Einschränkungen berücksichtigen. Diese sind mit bestimmten Gelegenheiten verbunden, in denen es unmöglich ist, ein glattes, genaues Loch mit einem guten Grad an Konsistenz zu erzeugen.
  
• Bohrlochstabilität. Bohrlocheinsturz – Bohrlochversagen vom Schertyp aufgrund von Tock-Spannungen ist ein gigantisches Problem, das es zu berücksichtigen gilt. Es ist auf mehrere Faktoren zurückzuführen, darunter eine falsche Flugbahn, unzureichende Bohrflüssigkeiten usw. 
  
• Die begrenzte Flugbahn des Bohrens. Normalerweise sollen Bohrmaschinen rechtwinklig schneiden. Jegliche Abweichungen führen fast sofort zu einem Lochversagen. Es schränkt die Bandbreite möglicher Designs etwas ein.

Bohrmaschinen sind ohnehin unersetzlich. Wenn sie klug angegangen werden, bieten sie eine überlegene Produktionsqualität und eine Reihe von Herstellungstechniken, die keine andere Maschine bieten kann.

Zusammenfassung

Im Wesentlichen ist Bohren viel mehr als nur das Herstellen glatter Löcher. Es betrifft Aspekte wie die Herstellung von präzisen Gewinden oder Schwerlastarbeiten, die Aufnahme von Bolzen und Schrauben, die Herstellung guter Innenoberflächen und mehr.

Bohrmaschinen können manuell, halbautomatisch oder CNC-gesteuert sein. Heutzutage verwenden große Hersteller Bearbeitungszentren, die alle 8 Bohrprozesse und mehr ausführen. Die einzigen Aspekte, die für qualitativ hochwertige Bohrungen zu berücksichtigen sind, sind die Trajektorie und die angemessene Verwendung von Bohrspülungen.

Über den Autor

Barret ist ein kreativer Autor, der sich auf technologiebezogene Inhalte wie CNC-Bearbeitung und 3D-Druck spezialisiert hat, die für ihre hochwertigen und innovativen Produkte bekannt sind.