Was ist so schwer am Tieflochbohren?

Wenn eine Präzisionsmaschinenwerkstatt eine Anfrage erhält, wird der Druck unter anderem auf tiefe Löcher geprüft. Tiefe Löcher stellen eine Reihe von Bearbeitungsherausforderungen dar. Ihre Behebung erhöht den Zeit- und Kostenaufwand für den Produktionsprozess, insbesondere wenn die Toleranzen eng sind. Dieser Blog-Beitrag behandelt die Schwierigkeit des Tieflochbohrens und was eine Maschinenwerkstatt 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 Loch mit einem Durchmesser von ¼ Zoll „tief“, wenn es eine Tiefe von 2 ½ Zoll überschreitet. (Oder wenn ein Loch mit 6 mm Durchmesser 60 mm überschreitet.)

Kanonenläufe und mehr

Tieflochbohren wird manchmal auch als „Tieflochbohren“ bezeichnet. Das liegt daran, dass eine der ersten technischen Komponenten, die ein langes, tiefes und gerades Loch benötigten, der Waffenlauf war. Heutzutage sind viele bearbeitete Teile auf tiefe Löcher angewiesen, um zu funktionieren. Zum Beispiel:

• Kurbelwellen und Nockenwellen, wo Bohrungen für Schmierung sorgen
• Kraftstoffeinspritzdüsen
• Perforationswerkzeuge (in der Lebensmittelindustrie und anderswo verwendet)
• Kühlkanäle für Gas oder Flüssigkeit
• Chirurgische Instrumente
• Hydraulikventilkörper und ähnliche Teile

Die Herausforderungen des Tieflochbohrens

Die vier größten Herausforderungen sind:

• Werkzeugauslauf
• "Gehen"
• Chip-Evakuierung
• Kühlung

Runout bezieht sich auf die Tendenz der Bohrerspitze, um die Rotationsachse zu kreisen. Je länger der Bohrer wird, desto mehr Unrundheit nimmt zu und vergrößert den Durchmesser des Lochs.

„Wandern“ tritt an dem Punkt auf, an dem die Bohrerspitze das Werkstück berührt. Wenn die Oberfläche nicht vollständig senkrecht ist, drückt eine seitliche Kraft den Bohrer in diese Richtung (und ein langer, dünner Bohrer kann sich leicht verbiegen). Dies führt dazu, dass das Loch falsch platziert und in einem Winkel gebohrt wird. Es kann auch den Bohrer brechen. Dasselbe kann passieren, wenn die Oberfläche wie gegossen oder grob gefräst ist.

Am Boden des Lochs weggeschnittenes Material muss entfernt werden, um Platz für den Bohrer zu schaffen. In tiefen Löchern neigen diese Späne dazu, sich um die Bohrernuten zu wickeln und sich dort anzusammeln, wo sie an den Seiten des Lochs reiben. Dies erhöht die Temperatur und führt schließlich dazu, dass sich der Bohrer festfrisst und/oder bricht.

Bei den meisten Präzisionsbearbeitungen hält Schneidflüssigkeit die Schnittfläche kühl. In einem tiefen Loch ist es sehr schwierig, Flüssigkeit auf den Grund zu bekommen. Dadurch steigt die Temperatur der Bohrerspitze so stark an, dass das Werkstück beschädigt oder sogar verschweißt werden kann.

Best Practices für präzises Tieflochbohren

Die Herstellung präziser tiefer Bohrungen beginnt mit der Werkzeugmaschine. Beste Ergebnisse werden auf einer CNC-Maschine mit einer hochwertigen Spindel erzielt. Dies reduziert Unrundheit und bietet ein hohes Maß an Kontrolle über den Bohrzyklus. (Beachten Sie, dass es bei runden Teilen besser sein kann, das Werkstück zu drehen und den Bohrer ruhig zu halten oder sogar beide Komponenten gegenläufig zu drehen.)

Als nächstes kommt der Werkzeughalter und der Bohrer selbst. Der Halter muss den Bohrer auf der Achse halten, und der Bohrer muss genau gerade und symmetrisch um seine Achse sein.

Um das Gehen des Bohrers zu stoppen, muss die Oberfläche vorbereitet werden. Zusätzlich zum Fixieren des Werkstücks, um die Oberfläche senkrecht zu stellen, kann dies das Fräsen eines flachen Pads umfassen. Das Beginnen mit einem Zentrier- oder Pilotbohrer stellt sicher, dass sich das Loch in der richtigen Position befindet, fügt jedoch einen weiteren Werkzeugwechsel hinzu.

Der Bohrer selbst muss zum Tieflochbohren geeignet sein. Die Hauptanforderung ist ein zentrales Loch zum Zuführen von Schneidflüssigkeit zur Spitze. Dadurch werden die Schnitttemperaturen gesenkt und die Späne herausgedrückt. Für längere Löcher hat ein spezieller Tieflochbohrer nur eine statt zwei Schneidkanten. Dies hilft wiederum bei der Spanabfuhr.

Wo eine Fluidzufuhr durch das Loch nicht möglich ist, ist die Alternative das „Peck“-Bohren. Dies bedeutet, den Bohrer aus dem Loch zu ziehen, der Späne mitzieht, und wieder einzusetzen. Einige Maschinenwerkstätten verwenden gerne einen Satz Bohrer mit zunehmender Länge:Dies erhöht die Zykluszeit.

Eine spezialisierte Fähigkeit zur Präzisionsbearbeitung

Tiefe Löcher sind in vielen technischen Metallteilen unvermeidlich, aber ihre Herstellung ist eine Herausforderung für die Bearbeitung. Eine Präzisionsmaschinenwerkstatt, wie sie von Impro betrieben wird, verfügt über die CNC-Präzisionsbearbeitungskapazitäten, um diese Merkmale genau und konsistent herzustellen. Kontaktieren Sie uns, um Ihre Bearbeitungsanforderungen zu besprechen.