Warum Tieflochbohren herausfordernd ist – und wie Präzisionswerkstätten es meistern

Wenn eine Präzisionswerkstatt eine Anfrage erhält, prüft sie den Zeichnung auf tiefe Löcher. Tiefe Löcher stellen eine Reihe von Bearbeitungsherausforderungen dar. Ihre Bewältigung fügt dem Produktionsprozess Zeit und Kosten hinzu, besonders wenn die Toleranzen eng sind. Dieser Blogbeitrag diskutiert die Schwierigkeit des Tieflochbohrens und was eine Werkstatt tun muss, um erfolgreich zu sein.

Was ist ein tiefes Loch?

Die Definition eines tiefen Lochs ist eines, bei dem die Tiefe mehr als das 10-fache des Durchmessers beträgt. Somit wird ein 6 mm (¼") Durchmesser Loch "tief", wenn es 60 mm (2 ½") Tiefe überschreitet.

Gewehrläufe und mehr

Tieflochbohren wird manchmal als "Tiefbohren" bezeichnet. Das liegt daran, dass eines der ersten konstruierten Bauteile, das ein langes, tiefes und gerades Loch benötigte, der Gewehrlauf war. Heute verlassen sich viele bearbeitete Teile auf tiefe Löcher, um zu funktionieren. Zum Beispiel:

• Kurbelwellen und Nockenwellen, wo gebohrte Löcher Schmierung liefern
• Kraftstoffeinspritzdüsen
• Perforiermatrizen (in der Lebensmittelindustrie und anderswo verwendet)
• Kühlkanäle für Gas oder Flüssigkeit
• Chirurgische Instrumente
• Hydraulikventilkörper und ähnliche Teile

Die Herausforderungen des Tieflochbohrens

Die vier Haupt-Herausforderungen sind:

• Werkzeugrundlauf
• "Wandern" (Walking)
• Spanabfuhr
• Kühlung

Rundlauf bezieht sich auf die Tendenz der Bohrspitze, um die Rotationsachse zu kreisen. Der Rundlaufbetrag wächst, je länger der Bohrer wird, und vergrößert den Lochdurchmesser.

"Wandern" tritt an dem Punkt auf, an dem die Bohrspitze das Werkstück kontaktiert. Wenn die Oberfläche nicht vollständig senkrecht ist, wird eine seitliche Kraft den Bohrer in diese Richtung schieben (und ein langer, dünner Bohrer kann sich leicht biegen). Dies führt dazu, dass das Loch versetzt und in einem Winkel gebohrt wird. Es kann auch den Bohrer brechen. Dasselbe kann passieren, wenn die Oberfläche eine rohe Guss- oder gefräste Oberfläche hat.

Am Boden des Lochs abgetrenntes Material muss entfernt werden, um Platz für den vorrückenden Bohrer zu schaffen. In tiefen Löchern neigen diese Späne dazu, sich um die Bohrnuten zu wickeln und sich aufzubauen, bis sie an den Lochwänden reiben. Dies erhöht die Temperatur und wird schließlich dazu führen, dass der Bohrer festfrisst und/oder bricht.

In den meisten Präzisionsbearbeitungsoperationen hält Kühlschmierstoff die Schneidschnittstelle kühl. In einem tiefen Loch ist es sehr schwierig, Flüssigkeit bis zum Boden zu bekommen. Als Ergebnis steigt die Bohrspitzentemperatur so weit an, dass sie das Werkstück beschädigen oder sogar daran anschweißen kann.

Best Practices für Präzisions-Tieflochbohren

Die Erstellung präziser tiefer Löcher beginnt mit der Werkzeugmaschine. Beste Ergebnisse werden auf einer CNC-Maschine mit hochwertiger Spindel erzielt. Dies reduziert Rundlauf und bietet ein hohes Maß an Kontrolle über den Bohrzyklus. (Hinweis: Bei runden Teilen kann es besser sein, das Werkstück zu drehen und den Bohrer stillzuhalten, oder sogar beide gegenläufig rotieren zu lassen.)

Als Nächstes kommen Werkzeughalter und Bohrer selbst. Der Halter muss den Bohrer auf der Achse halten, und der Bohrer muss genau gerade und symmetrisch zu seiner Achse sein.

Um das Wandern des Bohrers zu stoppen, muss die Oberfläche vorbereitet werden. Zusätzlich zur Fixierung des Werkstücks, um die Oberfläche senkrecht zu stellen, kann dies das Fräsen einer ebenen Fläche beinhalten. Der Start mit einem Zentrier- oder Pilotbohrer stellt sicher, dass das Loch an der richtigen Position ist, fügt aber einen weiteren Werkzeugwechsel hinzu.

Der Bohrer selbst muss für Tieflochbohren geeignet sein. Die Hauptanforderung ist ein Zentralkanal für die Zufuhr von Kühlschmierstoff zur Spitze. Dies senkt die Schneidetemperaturen und drückt die Späne aus. Für längere Löcher wird ein spezieller Tieflochbohrer nur eine Schneide statt zwei haben. Dies hilft wieder bei der Spanabfuhr.

Wenn innere Kühlmittelzufuhr nicht möglich ist, ist die Alternative "Picken" (Peck Drilling). Das bedeutet, den Bohrer aus dem Loch zu ziehen, was Späne mit herauszieht, und wieder einzusetzen. Einige Werkstätten verwenden gerne einen Satz Bohrer mit progressiv zunehmender Länge: dies erhöht die Zykluszeit.

Eine spezialisierte Präzisionsbearbeitungsfähigkeit

Tiefe Löcher sind in vielen konstruierten Metallteilen unvermeidbar, aber ihre Herstellung ist eine Bearbeitungsherausforderung. Eine Präzisionswerkstatt, wie die von Impro betriebenen, verfügt über die CNC-Präzisionsbearbeitungsfähigkeiten, um diese Merkmale präzise und konsistent herzustellen. Kontaktieren Sie uns, um Ihre Bearbeitungsbedürfnisse zu besprechen.