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Herstellung von Bohrwerkzeugen Tieflochbohren: produktiv und rentabel

Redakteur: Anne Richter

Tieflochbohren ist ein sehr anspruchsvolles Fertigungsverfahren. Mit guten Prozesskenntnissen kann das Verfahren produktiv und rentabel durchgeführt werden. Anca-Maschinen und Software unterstützen die optimale Konstruktion und Herstellung dieser Werkzeuge.

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P-Achsen-Arobotech-Abstützsystems auf der TX7-Maschine.
P-Achsen-Arobotech-Abstützsystems auf der TX7-Maschine.
(Bild: Anca)

Verständnis der Anwendung und Kenntnis verbreiteter Herausforderungen können dazu beitragen, dass eine komplizierte Operation sowohl produktiv als auch rentabel ist. So auch beim Tieflochbohren. Der weltweite Markt für Bohrwerkzeuge wurde im Jahr 2016 auf 5,79 Mrd. USD geschätzt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um 4,75 Prozent wachsen und bis 2022 8,61 Mrd. USD erreichen. Die effiziente und effektive Herstellung von Tieflöchern ist eine herausfordernde Anwendung. Hersteller von Schneidwerkzeugen müssen ihren Kunden ein Produkt mit vorhersehbarer Lebensdauer, präziser Oberflächengüte und Wiederholbarkeit zu einem guten Preis anbieten, um auf dem Markt wettbewerbsfähig zu sein.

Verhältnis Bohrdurchmesser und Bohrlänge entscheidend

Thomson Mathew, Anca-Produktmanager, erklärt die verschiedenen Arten von Schneidwerkzeugen für diese Anwendung und wie man einige der häufigsten Herausforderungen beim Tieflochbohren bewältigt. Thomson Mathew beginnt: «Tiefbohren ist ein Verfahren zur Herstellung von Löchern in Metall mit einem hohen Verhältnis von Tiefe zu Durchmesser auf CNC-Maschinen. Bei normalen Bohrprozessen ist das Verhältnis von Länge zu Durchmesser kleiner als das Fünffache des Durchmessers. Wenn das Verhältnis von Länge zu Durchmesser grösser als fünf ist, wird der Vorgang als Tieflochbohren bezeichnet. Dies kann bei Durchmessern von 1 mm bis 200 mm wirksam sein und erfordert spezielle Bohrer mit durchgehenden Kühlmittel­löchern, zur Zuführung von Hochdruckkühlmittel, um Späne sauber zu entfernen und Loch­toleranzen und Oberflächengüte zu erzielen.» Tieflochbohren wurde ursprünglich zum Bohren von Gewehrläufen entwickelt und wird üblicherweise zum Bohren von tiefen Löchern mit kleinerem Durchmesser verwendet. Das Verhältnis von Tiefe zu Durchmesser kann sogar grösser als 300:1 sein. Das Hauptmerkmal des Tieflochbohrens ist, dass sich die Bits selbst zentrieren. Dies ermöglicht tiefe, akkurate Löcher.

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Einige gängige Tieflochbohrverfahren sind BTA-­Bohrverfahren (Boring and Trepanning Association) und herkömmliche Hartmetall-Spiralbohrer. Alle diese Prozesse haben ihre eigenen Vorzüge beim Tieflochbohren, basierend auf dem Lochdurchmesser und den Toleranzen. BTA-Bohren ist eine effektive Methode zum Bohren tiefer Löcher, da es sauberer, zuverlässiger und in der Lage ist, grössere Durchmesser bei höheren Vorschubgeschwindigkeiten zu erzielen. BTA-Bohrungen sind in Bohr­löchern von 20 bis 200 mm (0,80 bis 8,00 Zoll) wirksam. Dies ist ein grösserer Grössenbereich als das Bohren mit Pistolen und Hartmetall-Spiralbohrern. Hartmetall-Spiralbohrer mit durchgehenden Kühlmittellöchern werden auch häufig in mehreren Tiefbohranwendungen verwendet. Die Herausforderung besteht darin, diese Bohrer mit minimaler Unrundheit herzustellen und nachzuschleifen, und erfordert eine zusätzliche Achse an Maschinen, um den Nutenschleif­prozess zu unterstützen. Anca-CNC-­Maschinen unterstützen und fertigen mit dem P-Achsen-Arobotech-System die gesamte Palette von Langserienbohrern mit minimalem Unrundlauf. Das System sorgt auch bei Langserienbohrern für den negativen Konus, indem sich die Stützblöcke automatisch an den Konus anpassen.

Häufige Herausforderungen beim Tieflochbohren

Kühlmittel und Innenkühlung verbessern die Spanabfuhr beim Abkühlen der Schneide. Das Kühlmittel wird bis zum Boden des Lochs gespült, wodurch die Späne wieder nach oben gedrückt werden. Die Anca-Software kann die Kühlmittelbohrungen bereits in der Entwurfsphase entwerfen und über­prüfen, um ein Brechen der Kühlmittelbohrungen in die Nuten und Ausschuss zu vermeiden.

Ein anderes Thema ist die Lochgeradheit. Die Fase oder Rundfase ist der Teil des Bohrers, der das Loch tatsächlich berührt. Bei langspanenden Werkstoffen wird ein einschneidiger Bohrer (eine Fase pro Spannut) bevorzugt. Einfasige Bohrer bieten zusätzlichen Freiraum für die längeren Zerspanungsmaterialien, während ein doppelfasiger Bohrer (zwei Fasen pro Nute) im Vergleich zu einem einfasigen Bohrer eine hervorragende Lochgeradheit bietet. Obwohl dies nicht so üblich ist, sind auch Doppelrandbohrer mit schwimmendem zweitem Rand erhältlich, bei denen Kompromisse bei der Geradheit der Löcher und der Spanabfuhr eingegangen werden können. Höhere Ränder erhöhen die Genauigkeit bei gleichzeitiger Beibehaltung einer höheren Oberflächengüte, beschränken jedoch den Freiraum für die Spanabfuhr.

Eine der grössten Herausforderungen beim Tiefloch­bohren besteht darin, den Unrundlauf zu steuern, der mit zunehmender Länge des Schneidwerkzeugs zunimmt. Eine genauere Methode zum Spannen von Werkzeugen wie das Premier Plus in Kombination mit der P-Achsen-Unterstützung von Arobotech kann Werkzeuge mit minimalem Unrundlauf und längerer Werkzeuglebensdauer liefern. -ari- SMM

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