Bohren (Boring) meistern: Präzisionstechniken für großdurchmesserige Bohrungen

Während der Fertigung müssen Materialien eine Reihe von Schneidprozessen durchlaufen, die sie verändern, bis das Endprodukt entsteht. Einige Teile erfordern Bohrungen im Material. Eine typische Technik, um diese Bohrungen im Material zu erzeugen, ist das Bohren (Boring).

Obwohl andere Operationen wie Bohren (Drilling) Bohrungen in einem Werkstück erzeugen können, ist CNC-Bohren (CNC Boring) am besten geeignet, um großdurchmesserige Bohrungen mit hoher Maßgenauigkeit herzustellen.

In diesem Artikel besprechen wir ausführlich das Bohren (Boring) und vergleichen es mit ähnlichen industriellen Schneidprozessen.

Was ist Bohren (Boring) in der Fertigung?

Bohren (Boring) ist ein subtraktives Fertigungsverfahren, das verwendet wird, um eine vorgebohrte oder gegossene Bohrung zu erweitern und gleichzeitig ihre Maßgenauigkeit zu verbessern. Der Prozess verwendet ein einschneidiges Werkzeug (Single-Point Cutting Tool), um Material von der Innenseite eines Werkstücks zu entfernen.

Je nach erforderlicher Bohrungsgröße und Spezifikationen ist Bohren die ideale Methode für die Bearbeitung von Bohrungen unterschiedlicher Präzisionsgrade, Durchmesser und Positionseinschränkungen. Tatsächlich ist es besser geeignet als Bohren (Drilling) für die Erstellung von Bohrungen großer Größen aufgrund seiner verbesserten Genauigkeit.

CNC-Bohrbearbeitung verwendet Maschinen wie Drehbänke, Koordinatenbohrwerke (Jig Borers), Bohrwerke (Boring Mills) usw. Diese Geräte gibt es in verschiedenen Ausführungen; beispielsweise gibt es vertikale und horizontale Bohrmaschinen.

Es gibt verschiedene Bohrwerkzeuge und Maschinen, die andere Anwendungen ermöglichen. Alle Bohrwerkzeuge führen jedoch drei grundlegende Operationen aus:

• Erweitern von Bohrungen auf die präzise und genaue Größe und Oberfläche.
• Richten von vorgebohrten oder gewindeten Bohrungen und Korrigieren von Gussfehlern.
• Herstellen von koaxialen Bohrungen mit einem Außendurchmesser.

Wie funktioniert Bohrbearbeitung?

Der Bohrvorgang beinhaltet das sorgfältige Platzieren des Maschinenkopfs in die bereits gebohrte oder gegossene Bohrung. Das Gerät beginnt dann, die Bohrung zu erweitern, indem es langsam Teile der Innenwand abschabt. Die Bohrwerkzeuge ähneln denen von Drehbänken, die beim Drehen und Fräsen verwendet werden.

Jede Bohrmaschine enthält die folgenden Teile.

• ● Spindel (Chuck): Die Spannzange, die das Material während des Bohrens fest an Ort und Stelle hält.
• ● Werkstück (Workpiece): Das Material, in das Sie mit der Bohrmaschine eine Bohrung bohren möchten.
• ● Bohrwerkzeug (Boring Tool): Das Schneidwerkzeug, das Teile der Bohrung entfernt (abschabt), was zu einer größeren und präziseren Bohrung führt.

Warum und wann Bohren einer Bohrung nötig ist?

Wir haben bereits erwähnt, dass Bohren (Drilling), Fräsen (Milling) und einige andere Fertigungsprozesse für die Herstellung von Bohrungen in einem Werkstück geeignet sein können. Wenn jedoch die Herstellung großer Bohrungen hohe Präzision und enge Toleranzen erfordert, ist Bohren (Boring) die beste Bearbeitungstechnik.

Einige industrielle Anwendungen von CNC-Bohren sind das Bohren von Bohrungen in Schrauben, die Herstellung von Motorzylindern und vieles mehr.

Auch Fertigungsunternehmen nutzen Bohrbearbeitung, um Bohrungen in Lager, Dübel und andere Substanzen zu bohren, die hohle Komponenten erfordern.

Arten von Bohrmaschinen

Lassen Sie uns ohne weitere Umschweife in die gängigen Arten von Bohrmaschinen eintauchen.

1. Horizontale Bohrmaschinen (Horizontal Boring Machines)

Diese Maschinen sind die häufigsten und am weitesten verbreiteten Bohrmaschinen. Sie sind in vielen Werkstätten üblich, die sich auf Reparaturen und Kleinserienfertigung spezialisiert haben.

Die Bohrungen werden erweitert, indem einschneidige Werkzeuge horizontal in die bestehende Werkstückbohrung eingeführt werden. Neben dem Bohren eignen sich diese Geräte für Fräsen, Bohren (Drilling) und Reiben (Reaming) Operationen.

2. Tisch-Bohrmaschine (Table Type Boring Machine)

Diese Maschinen sind typische Arten von horizontalen Bohrmaschinen. Wie der Name schon sagt, werden sie auf dem Tisch platziert, wo sie verwendet werden, um verschiedene Bohroperationen durchzuführen.

Diese Maschinen bohren Bohrungen mit einer Spindel, die parallel zum Arbeitstisch verläuft. Neben dem Bohren werden die Maschinen als universelle Fertigungsgeräte verwendet, besonders in kleineren Unternehmen.

3. Vertikale Bohrmaschine (Vertical Boring Machine)

Diese Maschine verwendet ein rotierendes Schneidstück, das an einen horizontalen Tisch angeschlossen ist; jedoch bewegt sich der Bohrer in einer Auf-Ab-Bewegung, daher der Name – vertikale Bohrmaschine.

Das Gerät eignet sich zum Erweitern von vorgebohrten Löchern in zylindrischem oder kegelförmigem Format, je nach Werkstückanforderungen. Die Bohrungen sind normalerweise koaxial mit der Achse der rotierenden Schneidwerkzeuge.

4. Präzisions-Bohrmaschine (Precision Boring Machine)

Wie alle Bohrmaschinen verwenden diese Maschinen ein einschneidiges Werkzeug, um Bohrungen in ein Werkstück zu bohren. So werden die Bohrungen erweitert, während sich das Material parallel zu den rotierenden Schneidwerkzeugen bewegt.

Daher sind Präzisions-Bohrmaschinen ideal für die Erstellung großer Innenbohrungen in einem Werkstück mit engen Toleranzen und extremen Präzisionsspezifikationen. Neben der Erweiterung einer Bohrung eignen sie sich zum Richten von Initialbohrungen und Korrigieren aller vorherigen Fehler bei Wahrung hoher Maßgenauigkeit.

Was sind die Herausforderungen beim Bohrvorgang?

Tatsächlich ist Bohren ein idealer Vorgang für die Herstellung präziser Bohrungen in einem Material. Wie bei den meisten Fertigungstechniken können Zerspaner jedoch einige Herausforderungen erleben, die diesem Prozess eigen sind. Werfen wir einen kurzen Blick auf einige davon.

1. Werkzeugverschleiß oder -beschädigung (Tool Wear or Damage)

Während des Schneidprozesses erfahren Teile des Bohrgeräts Reibung, was zu Werkzeugverschleiß und -beschädigung führt. Folglich kann dies die Funktionalität der Maschine verringern – die Präzisionsspezifikationen beginnen zu sinken.

Auch können die Produkte mehr Oberflächenbehandlungen und Nachbearbeitungsoperationen erfordern.

2. Bearbeitungsfehler (Machining Error)

Beim Bohren beinhalten Bearbeitungsfehler dimensionsbedingte Veränderungen, einschließlich Form, Lage von Bohrungen und Oberflächenbeschaffenheit des Produkts. Diese Fehler können eine Folge von einem der folgenden Punkte sein:

• ● Ungeeignete Parameter des Bohrvorgangs.
• ● Hohe Steifigkeit oder Plastizität des Werkstücks.
• ● Ein übermäßig hohes Länge/Durchmesser-Verhältnis des Bohrstabs.
• ● Unvernünftige Zuteilung der Zulagenanpassung.
• ● Verwendung von Schneiden oder Werkzeugen, die für das Werkstückmaterial ungeeignet sind.

3. Oberflächenbeschaffenheit (Surface Finish)

Bohrteile können schlechte Oberflächenbeschaffenheiten aufweisen, wie das Vorhandensein von Schneidlinien oder Schuppen. Die Vorschubgeschwindigkeit spielt eine entscheidende Rolle bei der Oberflächenbeschaffenheit der Bohrteile. Typischerweise beginnen Hersteller das Bohren mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,1 bis 0,2 mm pro Umdrehung.

4. Messfehler (Measurement Error)

Dies ist vielleicht eine bedeutende Herausforderung für die meisten Fertigungsprozesse. Die Verwendung falscher Messwerkzeuge oder die Eingabe falscher Messwerte kann das Endprodukt des Bohrvorgangs beschädigen.

Wichtige Tipps für Bohrbearbeitung

Jeder Bearbeitungsprozess erfordert extreme Maßgenauigkeit, einschließlich Bohren. Daher die Notwendigkeit, jeden Aspekt des Bearbeitungsprozesses zu optimieren. Nachfolgend finden Sie Richtlinien beim Bohren einer Bohrung in ein Werkstück für das beste Ergebnis mit dieser Bearbeitungstechnik.

1. Maschinen-Setup-Tipps

• ● Stellen Sie sicher, dass Sie die Bohrmaschinen regelmäßig auf Werkzeugverschleiß überprüfen und defekte Schneidwerkzeuge ersetzen, um Prozessgenauigkeit und Bohrqualität zu garantieren.
• ● Vor der Bearbeitung prüfen, ob die Werkstückspannungen und -halterungen zuverlässig und gut verankert sind, um Abweichungen während des Bohrvorgangs zu vermeiden.

• ● Stellen Sie sicher, dass der Bearbeitungsprozess bei passender Kühlmitteltemperatur mit ausreichender Schmierung stattfindet, um Reibung zu reduzieren und Schneidoperationen zu erleichtern.
• ● Bestätigen und korrigieren Sie, dass die wiederholte Spindelpositionierung und die dynamische Wuchtgenauigkeit ideal für CNC-Bearbeitungsspezifikationen sind.
• ● In der Testphase, beim Bohren von Löchern, prüfen Sie den dynamischen Gravitations-Überhangswert des Bohrstabs und nehmen Sie notwendige Anpassungen vor, um Vibrationen und Zentrifugalschneiden zu begrenzen.

2. Genaue Messungstoleranzen

• ● Messen Sie mit einem Messschieber den Durchmesser der vorgebohrten oder gegossenen Bohrung und berechnen Sie den vorzusehenden Bearbeitungszuschlag.
• ● Verteilen Sie den Bohrungszuschlag je nach Endbearbeitungsanforderungen – grob, mittel und fein. Die meisten Industrien folgen diesen Werten: 0,5 mm für grobe Bearbeitung, 0,15 mm für mittlere Bearbeitung usw.
• ● Stellen Sie sicher, dass der Bohrungszuschlag nicht unter 0,05 mm liegt für Materialien mit Bearbeitungsschwierigkeiten und Werkstücke, die hohe Präzisionsanforderungen haben.

3. Bohrwerkzeug-Tipps

Nach dem Einrichten des Bohrstabs stellen Sie sicher, dass die Schneide Ihrer Bohrmaschine in Position ist. Dies beinhaltet die Sicherstellung, dass die obere Ebene der Werkzeugschneide auf derselben horizontalen Ebene liegt wie die Vorschubrichtung des Schneidkopfs des Bohrwerkzeugs.

4. Probe-Bohr-Tipps

Beim Bohren einer Bohrung lassen Sie einen Zuschlag zwischen 0,3 und 0,5 mm an Ihrem Bohrwerkzeug. Sie möchten möglicherweise auch den Zuschlag eines groben Bohrens auf nicht weniger als 0,5 mm anpassen, damit das Endprodukt nach dem Bohren die Toleranzspezifikationen erfüllt.

Vergleich von Bohren mit anderen Bearbeitungsmethoden

Eine Reihe anderer Bearbeitungsprozesse weisen einige Ähnlichkeiten mit Bohren auf. Hier betrachten wir die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Bohren und ähnlichen Bearbeitungstechniken.

1. Bohren (Boring) vs. Bohren (Drilling)

Bohren (Boring) und Bohren (Drilling) sind Standard-subtraktive Fertigungsprozesse – beide beinhalten das Entfernen von Teilen eines Materials, um Bohrungen zu erzeugen. Es gibt jedoch deutliche Unterschiede zwischen beiden Methoden. Hier sind einige der Unterschiede:

• ● Bohren (Drilling) beinhaltet das Erzeugen von Bohrungen in einem Werkstück, während Bohren (Boring) eine initiale Bohrung erweitert. Daher erfolgt Bohren (Drilling) vor Bohren (Boring) während der Fertigung.
• ● Im Gegensatz zu Bohren (Drilling) hat das Endprodukt des Präzisionsbohrprozesses (Boring) eine feine Oberflächenbeschaffenheit mit erstklassiger Maßgenauigkeit und Präzision.
• ● Bohren (Boring) dient hauptsächlich der Erweiterung der Bohrung, während Bohren (Drilling) die Bohrlänge in einem Material erhöht.
• ● Im Allgemeinen sind gebohrte Löcher (Drilling) oft eng, und die Spanabfuhr ist manchmal herausfordernd, was kontinuierliches Bohren erfordert. Beim Bohren (Boring) sind die Bohrungen breit genug für eine einfache Spanabfuhr.

2. Bohren (Boring) vs. Drehen (Turning)

Wie Bohren (Boring) und Bohren (Drilling) ist Drehen (Turning) auch ein subtraktiver Prozess. Bohren (Boring) verwendet ein einschneidiges Werkzeug mit spitzer Spitze, um eine vorgebohrte Bohrung in einem Werkstück zu erweitern, während Drehen (Turning) ein statisches, nicht rotierendes Schneidwerkzeug verwendet, um Materialstücke von seiner Außenseite zu entfernen.

Der Hauptunterschied zwischen den beiden Prozessen ist: Während Drehen Material von der äußeren Oberfläche entfernt, entfernt Bohren (Boring) die inneren Teile des Werkstücks. Oft führen Hersteller Drehoperationen mit einer Drehbank (Lathe) durch, die auch ein Standardwerkzeug beim Bohren (Boring) ist. Bohren (Boring) verwendet jedoch andere konventionelle Geräte, die einer Fräsmaschine ähneln.

3. Bohren (Boring) vs. Reiben (Reaming)

Beide sind Schneidprozesse, die das Entfernen interner Komponenten eines Werkstücks beinhalten. Während Bohren (Boring) jedoch ein Werkzeug mit einer einzelnen spitzen Spitze verwendet, verwendet Reiben (Reaming) rotierende Schneidwerkzeuge, um Materialstücke abzuschaben. Eine weitere Ähnlichkeit ist, dass beide Prozesse an einer bereits gebohrten oder gegossenen Bohrung arbeiten.

Daher liegt der Hauptunterschied in der Anwendungsweise. Während Bohren (Boring) im Wesentlichen darauf abzielt, eine vorgebohrte Bohrung zu erweitern, zielt Reiben (Reaming) darauf ab, eine feine und glattere Innenwand für das Werkstück zu schaffen. Daher entfernt Reiben (Reaming) nur winzige Stückchen vom Material, da es nur auf die Erstellung glatter Wände abzielt.

Fazit

Dieser Artikel bietet einen detaillierten Überblick über Bohrbearbeitung (Boring). Es ist ein zuverlässiger, schneller Prozess zum Erweitern von gegossenen oder vorgebohrten Löchern in einem Werkstück. Und da es ein CNC-Prozess ist – also computergesteuert –, sind Sie von seiner hohen Präzision und Genauigkeit überzeugt.

Es ist wichtig zu wissen, dass es wie bei anderen CNC-Bearbeitungsprozessen einige Herausforderungen bei der Bohrungsbearbeitung gibt. Daher raten wir Ihnen, den Service zu konsultieren und mit Experten zusammenzuarbeiten.

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FAQs

Was ist der Zweck des Bohrens (Boring)?

Der primäre Zweck der Bohrbearbeitung ist es, die Bohrung in einem Werkstück zu erweitern oder zu vergrößern. Der Prozess kann die initiale Bohrung nicht erzeugen; stattdessen erweitert er die Bohrung mit hoher Präzision. Es ist die bevorzugte Fertigungstechnik für die Herstellung von Bohrungen mit spezifischen Durchmessern in einem Werkstück.

Wo wird Bohrbearbeitung eingesetzt?

Bohrbearbeitung ist eine ziemlich gängige Fertigungstechnik, die in den meisten Fertigungsindustrien verwendet wird. Sie sind die bevorzugte Technik für das Bohren von Löchern in bestimmten Materialien, wie einem Motorzylinder oder einem Gewehrlauf.

Die Bohrtechnik wird auch im Bauwesen verwendet. Beispielsweise ist ein Bohrstab (Boring Bar) ein Standardwerkzeug in der Metall- und Holzbearbeitung.

Was sind Beispiele für Bohrwerkzeuge?

Wir haben bereits festgestellt, dass Bohren (Boring) im Wesentlichen das Erweitern einer vorgebohrten Bohrung ist – um Bohrungen in ein Material zu bohren. Der Bearbeitungsprozess verwendet eine Gruppe von Werkzeugen, die Folgendes umfassen:

• Bohrstangen (Boring Bars)
• Bohrköpfe (Boring Heads)
• Vorbeder (Starter Drills)