Tieflochbohren & -bearbeitung: Merkmale, Herausforderungen & Expertentipps

Tieflochbearbeitung ist ein von speziell dafür entwickelten Schneidwerkzeugen dominiertes Bearbeitungsfeld. Viele verschiedene Branchen sind daran beteiligt. Was unterscheidet Tieflochbearbeitung von anderen Lochfertigungsverfahren? Welche Schwierigkeiten gibt es und wie lässt sich der Prozess verbessern?

Merkmale der Tieflochbearbeitung

Im Vergleich zur allgemeinen Teilebearbeitung weist Tieflochbearbeitung folgende Prozessmerkmale auf:

1. Tieflochteile haben hohe Qualitätsanforderungen: Maßgenauigkeit im Bereich IT6–IT12, Oberflächenrauheit Rz 25–0,2 µm. Form- und Lagetoleranzen, Kaltverfestigungsschicht, Eigenspannungen und physikalisch-mechanische Oberflächeneigenschaften müssen hoch sein.
2. Die Bearbeitung der Innenfläche erfolgt im halbgeschlossenen Zustand; der Bediener kann den Schneidzustand des Werkzeugs nicht direkt beobachten. Zudem ist der Späneraum klein, Schneidewärme breitet sich schwer aus, Spanabfuhr, Kühlung und Schmierung sind schwierig.
3. Die Steifigkeit des Bearbeitungssystems ist schwach (besonders des Werkzeugsystems), Fehlerfortpflanzung ist ausgeprägt. Die Prozessstabilität ist gering, Schwingungen und Verformungen treten leicht auf, Maßgenauigkeit und Oberflächenrauheit sind schwer zu garantieren. Daher sind Werkzeugführung und Systemsteifigkeit entscheidend.
4. Der Schneidweg ist lang, Spanabfuhr schwierig, die Belastung der Schneide ungleichmäßig, die Schneidetemperatur hoch, das Werkzeug verschleißt, reißt oder bricht leicht.

Schwierigkeiten beim Tieflochbohren und -bearbeiten

1. Der Schneidzustand kann nicht direkt beobachtet werden; Spanabfuhr und Werkzeugverschleiß lassen sich nur über Geräusche, Späne, Maschinenlast, Öldruck und andere Parameter beurteilen.
2. Schneidewärme breitet sich schwer aus.
3. Spanabfuhr ist schwierig; bei Spanstau wird der Bohrer beschädigt.
4. Durch die große Länge, schlechte Steifigkeit und Schwingungsanfälligkeit des Bohrrohrs neigt die Bohrungsachse zur Abweichung, was Genauigkeit und Produktivität beeinträchtigt.

Tipps für Tieflochbohren und -bearbeitung

1) Wichtige Punkte der Tieflochbearbeitung:

• Koaxialität der Mittellinien von Spindel, Werkzeugführungsbüchse, Werkzeughalter, Werkstückstütze etc. muss den Anforderungen genügen.
• Kühlschmiersystem muss frei und funktionsfähig sein.
• Auf der zu bearbeitenden Stirnfläche darf keine Zentrierbohrung sein; Bohren auf Schrägflächen vermeiden.
• Spänform normal halten, Bandspäne vermeiden.
• Mit höherer Geschwindigkeit Durchgangsbohrungen bearbeiten. Kurz vor dem Durchbruch Drehzahl reduzieren oder Maschine anhalten, um Bohrerbeschädigung zu vermeiden.

2) Kühlschmierstoff für Tieflochbearbeitung:

Bei der Tieflochbearbeitung entsteht viel Schneidewärme, die sich schwer ausbreitet; daher muss ausreichend Kühlschmierstoff zur Schmierung und Kühlung zugeführt werden. Generally wird 1:100-Emulsion oder EP-Emulsion gewählt; bei hoher geforderter Genauigkeit, Oberflächengüte oder zähen Werkstoffen EP-Emulsion oder hochkonzentrierte EP-Emulsion. Die kinematische Viskosität des Schneidöls beträgt meist 10–20 mm²/s (40 °C), die Strömungsgeschwindigkeit 15–18 m/s. Bei kleinen Bohrungsdurchmessern niedrigviskoses Schneidöl wählen. Für hochpräzises Tieflochbohren kann das Mischungsverhältnis 40 % EP-Schwefelöl + 40 % Petroleum + 20 % Chlorparaffin betragen.

3) Tipps für den Einsatz von Tieflochbohrern:

• Werkstückstirnfläche senkrecht zur Werkstückachse für zuverlässige Stirnflächendichtung.
• Vor der Hauptbearbeitung eine flache Vorbohrung an der Bohrposition anbringen – dient als Führungs- und Zentrierhilfe.
• Für maximale Werkzeugstandzeit automatische Werkzeugvorschub verwenden.
• Verschlissene Führungselemente im Kühlschmierstoffzuführer und beweglicher Mittenstütze rechtzeitig austauschen, um Bohrgenauigkeit nicht zu beeinträchtigen.