Koordinatenbohrwerke (Jig Boring Machines): Typen, Funktionen & Vorteile

Was ist ein Koordinatenbohrwerk (Jig Boring Machine)?

Das Koordinatenbohrwerk (Jig Borer) ist eine Werkzeugmaschine, die Ende des Ersten Weltkriegs erfunden wurde, um die schnelle und präzise Lagebestimmung von Bohrungsmittelpunkten zu ermöglichen. Es wurde unabhängig in der Schweiz und den USA entwickelt.

Es ähnelt einer spezialisierten Fräsmaschine, die Werkzeug- und Formenbauern eine höhere Positioniergenauigkeit (Wiederholgenauigkeit) und Genauigkeit bietet als Universalmaschinen.

Obwohl leichtes Fräsen möglich ist, ist ein Koordinatenbohrwerk besser für hochpräzises Bohren, Ausbohren und Reiben geeignet, da Spindel oder Spindelstock nicht der signifikanten Seitenbelastung ausgesetzt sind wie beim Fräsen. Ergebnis: Eine Maschine, die mehr für Lagegenauigkeit als für hohen Materialabtrag ausgelegt ist.

Ein typisches Koordinatenbohrwerk hat einen Arbeitstisch von ca. 400 x 200 mm (16 x 8 Zoll), der über große Handräder (mit Mikrometer-Ablesung und Nonius) auf besonders sorgfältig gefertigten Wellen mit starker Übersetzung bewegt werden kann; dies erlaubt Positionseinstellungen auf den zwei Achsen auf eine Genauigkeit von 0,0001 Zoll (2,5 Mikrometer).

Es wird allgemein verwendet, um kleinere, mit ungenaueren Maschinen gebohrte Löcher an etwa richtiger Stelle auf eine präzise Größe zu erweitern (d. h. das kleine Loch liegt strikt innerhalb des Bereichs, der für das große Loch ausgebort werden soll).

Koordinatenbohrwerke sind auf Materialien beschränkt, die noch weich genug zum Ausbohren sind. Oft ist eine Lehren gehärtet; für ein Koordinatenbohrwerk erfordert dies, das Material zuerst auszubohren und dann zu härten, was Verzerrungen verursachen kann. Folglich wurde die Koordinatenschleifmaschine (Jig Grinder) als Maschine mit der Präzision des Koordinatenbohrwerks, aber fähig zur Bearbeitung gehärteter Materialien, entwickelt.

Geschichte

Vor der Entwicklung des Koordinatenbohrwerks wurde die Bohrungsmittellage entweder durch Anreißen (entweder schnell aber ungenau oder mühsam und präzise) oder durch Bohrlehren (selbst mit mühsam-präzisem Anreißen hergestellt) erreicht.

Das Koordinatenbohrwerk wurde erfunden, um die Herstellung von Bohrlehren zu beschleunigen, half aber letztendlich, den Bedarf an Bohrlehren ganz zu eliminieren, indem es schnelle Präzision direkt für die Teile verfügbar machte, für die die Lehren erstellt worden wären.

Das revolutionäre Grundprinzip war, dass Fortschritte in der Werkzeugmaschinensteuerung, die die Lehrenherstellung beschleunigten, fundamental eine Methode waren, den Schneidprozess selbst zu beschleunigen, für den die Lehre nur ein Mittel zum Zweck war.

So half die Entwicklung des Koordinatenbohrwerks, die Werkzeugmaschinentechnologie in Richtung späterer NC- und CNC-Entwicklung voranzutreiben. Das Koordinatenbohrwerk war eine logische Erweiterung der manuellen Werkzeugmaschinentechnologie, die begann, einige damals neuartige Konzepte einzubinden, die mit NC- und CNC-Steuerung Routine wurden, wie:

• Koordinatendimensionierung (Dimensionierung aller Positionen am Teil von einem einzigen Bezugspunkt);
• Routinearbeit in „Zehntausendstel“ (Zehntausendstel Zoll, 0,0001 Zoll) als schnelle, alltägliche Maschinenfähigkeit (wohingegen es zuvor die Domäne spezieller, zeitaufwändiger, handwerksabhängiger manueller Fertigkeiten war); und
• Umgehung von Lehren überhaupt.

Franklin D. Jones bemerkte in seinem Lehrbuch „Machine Shop Training Course“ (5. Aufl.):

„In vielen Fällen ist ein Koordinatenbohrwerk ein ‚Lehren-Eliminator‘. Mit anderen Worten: Eine solche Maschine kann statt einer Lehre verwendet werden, wenn die Arbeitsmenge nicht groß genug ist, um eine Lehre zu rechtfertigen, oder wenn nicht genügend Zeit für die Lehrenherstellung vorhanden ist.“

Mehrere Innovationen in der Entwicklung des Koordinatenbohrwerks stammen von der Moore Special Tool Company. Insbesondere die Einführung gehärteter, präziser Führungsgewindespindeln durch Schleifen statt weicher Spindeln mit Ausgleichsmutter.

Die technologischen Fortschritte, die zum Koordinatenbohrwerk und NC führten, sollten das Zeitalter von CNC und CAD/CAM einläuten und die Art und Weise, wie Menschen viele ihrer Güter herstellen, radikal verändern.

Typen von Koordinatenbohrwerken

Es gibt hauptsächlich zwei Typen:

• Vertikalfräsmaschinentyp (Vertical Milling Machine Type)
• Plano-Typ (Planer Type)

1. Vertikalfräsmaschinentyp

Der Aufbau entspricht einer Vertikalfräsmaschine. Die Spindel rotiert an einer vertikalen Säule, und der horizontale Tisch ruht auf dem Bett vor der Säule.

Die Werkstückposition wird auf dem Tisch montiert. Sie kann durch Verbundbewegungen des Tisches, senkrecht und parallel zur Säulenfront, eingenommen werden.

2. Plano-Typ

Er hat zwei vertikale Säulen an den beiden Seiten des Tisches, die auf dem Grundkörper befestigt sind. Der Tisch hat eine hin- und hergehende Bewegung zur Werkstückeinstellung. Die Spindel ist am Querbalken befestigt, der die beiden vertikalen Säulen überbrückt.

Beim Plano-Typ-Koordinatenbohrwerk werden zwei Koordinatenbewegungen für die Bohrungslage gegeben: durch Längsbewegung des Tisches und Querbewegung der Spindel entlang des Querbalkens.

Anwendungen des Koordinatenbohrwerks

• Das Koordinatenbohrwerk wird für Pilotbohrungen verwendet.
• Zur Herstellung von Kombi- und Folgewerkzeugen.
• Zum Bohren von Bohrungen in Lehrenbuchsen.
• Häufig für Lehren, Vorrichtungen, Matrizen & Buchsenbohrungen zum Schleifen & Schleifen gehärteter Teile.
• Auch für Ausrichtungsstifte in Abstreifer oder Matrizensatz.