Haben Sie sich jemals gefragt, wie winzige Löcher in Metallteilen so präzise hergestellt werden? In diesem Artikel wird die faszinierende Welt der Lochbearbeitung erkundet und das Bohren, Reiben, Senken und Aufbohren behandelt. Erfahren Sie, wie jede Technik funktioniert, welche Vorteile sie bietet und wann sie eingesetzt werden sollte. Machen Sie sich bereit, die Geheimnisse hinter der Herstellung perfekter Löcher in festen Materialien zu lüften!
Die Bearbeitung von Bohrungen ist ein bekanntes Verfahren, aber was sind die Unterschiede zwischen Bohren, Reiben, Senken und Aufbohren? Das möchte ich heute erklären.
Beim Bohren werden zunächst Löcher in feste Materialien gebohrt, in der Regel mit einem Durchmesser von weniger als 80 mm. Es gibt zwei Methoden der BohrenBei der einen wird der Bohrer gedreht, bei der anderen das Werkstück. Die Fehler, die bei diesen beiden Methoden entstehen, sind unterschiedlich.
Bei der Bohrerrotationsmethode kann der Bohrer aufgrund asymmetrischer Schneiden und unzureichender Steifigkeit des Bohrers abweichen, wodurch die Mittellinie des Lochs schief oder nicht gerade wird, der Durchmesser des Lochs aber unverändert bleibt.
Im Gegensatz dazu kann sich bei einer Drehung des Werkstücks durch die Abweichung des Bohrers der Lochdurchmesser ändern, wobei die Mittellinie jedoch gerade bleibt.
Zu den gängigen Bohrwerkzeugen gehören Spiralbohrer, Zentrierbohrer und Tieflochbohrer, wobei Spiralbohrer mit einem Durchmesser von 0,1 bis 80 mm am häufigsten verwendet werden.
Aufgrund struktureller Beschränkungen haben Bohrer eine geringe Biege- und Torsionssteifigkeit und schlechte Zentrierfähigkeiten, was zu einer geringen Bohrgenauigkeit führt, die normalerweise zwischen IT13 und IT11 liegt; Oberflächenrauhigkeit ist ebenfalls relativ hoch, im Allgemeinen zwischen Ra 50 und 12,5 μm.
Das Bohren hat jedoch ein hohes Zerspanungsvolumen und eine hohe Schnittleistung. Es wird hauptsächlich für Löcher verwendet, die keine hohe Präzision erfordern, wie z. B. Bolzenlöcher, Bodenlöcher mit Gewinde und Öllöcher.
Bohrungen, die eine höhere Präzision und Oberflächenqualität erfordern, sollten mit nachfolgenden Verfahren wie Reiben, Senken, Bohren oder Schleifen bearbeitet werden.
Unter Reiben versteht man die weitere Bearbeitung von vorgebohrten, gegossenen oder geschmiedeten Löchern, um den Durchmesser zu vergrößern und die Qualität des Lochs zu verbessern. Reiben kann als Vorbearbeitung vor der Präzisionsbearbeitung oder als abschließendes Verfahren für Bohrungen mit weniger strengen Anforderungen dienen. Reibahlen ähneln Spiralbohrern, haben jedoch mehr Zähne und keine Querschneide.
Im Vergleich zum Bohren weist das Reiben die folgenden Merkmale auf:
(1) Reibahlen haben mehrere Zähne (3 bis 8), die eine gute Führung und einen stabilen Schnitt gewährleisten;
(2) Reibahlen haben keine Querschneide, was die Schnittbedingungen verbessert;
(3) Das Bearbeitungsaufmaß ist gering, so dass flachere Spannuten und ein dickerer Kern möglich sind, was zu stärkeren und steiferen Werkzeugkörpern führt. Die Genauigkeit des Reibens liegt im Allgemeinen zwischen IT11 und IT10, mit Oberflächenrauheitswerten zwischen Ra 12,5 und 6,3. Reiben wird in der Regel für Bohrungen mit einem Durchmesser von weniger als 100 mm verwendet. Beim Bohren größerer Löcher (D ≥ 30 mm) ist es üblich, mit einem kleineren Bohrer (0,5- bis 0,7-facher Durchmesser des Lochs) vorzubohren und dann auf die gewünschte Größe zu reiben, wodurch sich die Qualität und Effizienz der Lochbearbeitung.
Neben zylindrischen Löchern können auch verschiedene speziell geformte Reibahlen, die auch als Senkbohrungen bezeichnet werden, zur Bearbeitung von Senkbohrungen und zur Abflachung von Stirnflächen verwendet werden. Am vorderen Ende einer Senkbohrung befindet sich häufig eine Führungssäule, die sich an der bereits bearbeiteten Bohrung orientiert.
Senkungen gehören zu den Präzisionsbearbeitungsmethoden für Bohrungen und sind in der Produktion weit verbreitet. Bei kleineren Bohrungen ist das Senken im Vergleich zum Innenschleifen oder Feinbohren eine wirtschaftlichere und praktischere Methode.
Senker werden im Allgemeinen in handbetätigte und maschinenbetätigte Typen unterteilt. Handbetätigte Senker haben einen geraden Schaft mit einem längeren Arbeitsteil, der eine bessere Führung ermöglicht, und es gibt sie mit integriertem und verstellbarem Außendurchmesser.
Maschinelle Senker gibt es in Schaft- und Hülsenausführung. Mit Kegelsenkern können nicht nur runde Löcher, sondern auch konische Löcher bearbeitet werden.
Das Aufmaß für die Senkung hat einen großen Einfluss auf die Qualität der Oberfläche. Ein zu großes Aufmaß erhöht die Belastung des Senkers, wodurch die Schneidkanten schnell abstumpfen und es schwierig wird, eine glatte Oberfläche zu erzielen und die Maßtoleranzen einzuhalten. Bei unzureichendem Aufmaß werden die Spuren früherer Bearbeitungen nicht entfernt, so dass die Bearbeitungsqualität der Bohrung nicht verbessert wird.
Das allgemeine Aufmaß für Grobsenkungen liegt zwischen 0,35 und 0,15 mm, während es für Feinsenkungen zwischen 0,15 und 0,05 mm liegt.
Um die Bildung von Aufbauschneiden zu vermeiden, wird das Senken in der Regel mit niedrigen Schnittgeschwindigkeiten durchgeführt (für Hochgeschwindigkeits Stahl Senkungen zur Bearbeitung von Stahl und Gusseisen, v < 8 m/min). Die Vorschubgeschwindigkeit hängt vom Durchmesser der zu bearbeitenden Bohrung ab; größere Durchmesser erfordern größere Vorschubgeschwindigkeiten, wobei die üblichen Vorschubgeschwindigkeiten für Hochgeschwindigkeits-Stahlsenker zur Bearbeitung von Stahl und Gusseisen zwischen 0,3 und 1 mm/r liegen.
Das Senken erfordert die Verwendung von geeigneten Kühlschmierstoffe zur Kühlung, Schmierung und Reinigung, um Kantenbildung zu vermeiden und die Späne rechtzeitig zu entfernen.
Im Vergleich zum Schleifen und Bohren bietet das Senken eine höhere Produktivität und erhält die Genauigkeit der Bohrung auf einfache Weise aufrecht; es kann jedoch keine Positionsfehler der Bohrungsachse korrigieren, was durch das vorherige Verfahren sichergestellt werden sollte. Senkungen eignen sich nicht für die Bearbeitung von Stufenbohrungen und Sacklöchern.
Die Maßgenauigkeit beim Senken liegt im Allgemeinen zwischen IT9 und IT7, wobei die Oberflächenrauheit typischerweise zwischen Ra 3,2 und 0,8 liegt. Bei mittelgroßen Bohrungen mit höheren Genauigkeitsanforderungen (z. B. IT7) ist die typische Bearbeitungsfolge in der Produktion Bohren-Reiben-Senken.
Bohren ist ein Bearbeitungsverfahren, bei dem ein vorgebohrtes Loch mit ein Schneidwerkzeug. Dieser Vorgang kann sowohl auf Bohrmaschinen als auch auf Drehbänken durchgeführt werden.
Es gibt drei verschiedene Bohrmethoden:
a) Drehung des Werkstücks mit Vorschubbewegung des Werkzeugs: Diese Methode wird üblicherweise auf Drehmaschinen angewendet. Das Verfahren stellt sicher, dass die Achse des gebohrten Lochs mit der Drehachse des Werkstücks fluchtet. Die Rundheit der Bohrung hängt in erster Linie von der Rotationsgenauigkeit der Maschinenspindel ab, während der axiale geometrische Formfehler hauptsächlich von der Präzision der Werkzeugvorschubrichtung im Verhältnis zur Drehachse des Werkstücks bestimmt wird. Dieses Verfahren eignet sich für Bohrungen, die konzentrisch zur zylindrischen Außenfläche sein müssen.
b) Werkzeugrotation mit Werkstückvorschubbewegung: Die Spindel des Bohrwerks treibt das Bohrwerkzeug zur Drehung an, während der Arbeitstisch das Werkstück vorwärts bewegt.
c) Werkzeugrotation mit Vorschubbewegung: Bei dieser Methode ändert sich die Auskraglänge der Bohrstange und die Verformung unter Last, was zu einer konischen Bohrung mit einem größeren Durchmesser in der Nähe des Spindelkastens und einem kleineren Durchmesser weiter weg führt. Außerdem nimmt mit zunehmender Ausladung der Bohrstange auch die durch das Eigengewicht der Spindel verursachte Biegeverformung zu, was zu einer entsprechenden Biegung der Achse der zu bearbeitenden Bohrung führt. Diese Methode ist nur für kurze Bohrungen geeignet.
Im Vergleich zum allgemeinen Aufbohren zeichnet sich das Diamantbohren durch eine geringere Hinterschneidungsmenge, einen geringeren Vorschub und eine höhere Schnittgeschwindigkeit aus. Es kann eine hohe Bearbeitungspräzision (IT7 bis IT6) und eine sehr glatte Oberflächengüte (Ra 0,4 bis 0,05) erreichen. Ursprünglich wurde das Diamantbohren mit Diamantbohrwerkzeugen durchgeführt, aber heute werden üblicherweise Hartlegierung, CBN und synthetische Diamantwerkzeuge. Es wird hauptsächlich für die Bearbeitung von Werkstücken aus Nichteisenmetallen verwendet und kann auch für Werkstücke aus Gusseisen und Stahl eingesetzt werden.
Die typischen Schnittparameter für das Diamantbohren sind: Hinterschnittmenge von 0,2 bis 0,6 mm für das Schruppen und 0,1 mm für das Schlichten; Vorschubgeschwindigkeit von 0,01 bis 0,14 mm/U; Schnittgeschwindigkeit von 100 bis 250 m/min für Gusseisen, 150 bis 300 m/min für Stahl und 300 bis 2000 m/min für Nichteisenmetalle.
Um eine hohe Bearbeitungspräzision und Oberflächenqualität beim Diamantbohren zu gewährleisten, wird die Maschine (Diamant Bohrmaschine) müssen eine hohe geometrische Genauigkeit und Steifigkeit aufweisen. Für die Hauptspindellager werden häufig Präzisions-Schrägkugellager oder hydrostatische Gleitlager verwendet, und die mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Teile müssen präzise ausgewuchtet werden. Außerdem muss der Vorschubmechanismus reibungslos funktionieren, damit der Arbeitstisch stabile und langsame Vorschubbewegungen ausführen kann.
Das Diamantbohren wird in der Massenproduktion häufig für die Endbearbeitung von Präzisionsbohrungen eingesetzt, z. B. für Zylinderbohrungen, Kolbenbolzenbohrungen und Hauptspindelbohrungen in Spindelkästen von Werkzeugmaschinen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass bei der Bearbeitung eisenhaltige Metalle Beim Diamantbohren sollte man Bohrwerkzeuge aus Hartlegierungen oder CBN anstelle von Diamant verwenden, da sich die Kohlenstoffatome im Diamant stark mit den Elementen der Eisengruppe verbinden, was die Standzeit der Werkzeuge verringert.
Bohrwerkzeuge können in einschneidige und zweischneidige Bohrwerkzeuge eingeteilt werden.
Im Vergleich zum Bohren-Expandieren-Reiben ist das Aufbohren nicht durch die Werkzeuggröße begrenzt und verfügt über eine starke Fähigkeit zur Fehlerkorrektur. Es kann die anfängliche Abweichung der Bohrungsachse durch mehrere Durchgänge korrigieren und eine hohe Positioniergenauigkeit mit der Anschlagfläche beibehalten.
Im Vergleich zum Außendrehen weist das Bohren eine geringere Steifigkeit des Werkzeugstangensystems, eine größere Verformung, eine schlechtere Wärmeabfuhr und schlechtere Spanabfuhrbedingungen auf, und sowohl das Werkstück als auch das Werkzeug erfahren eine erhebliche thermische Verformung. Folglich sind die Bearbeitungsqualität und die Produktionseffizienz des Bohrens nicht so hoch wie die des Außendrehens.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Aufbohren einen breiten Anwendungsbereich hat und für die Bearbeitung von Löchern verschiedener Größen und Genauigkeitsgrade geeignet ist. Es ist fast die einzige Methode für Bohrungen mit großen Durchmessern und hohen Anforderungen an die Maß- und Positionsgenauigkeit. Die Bearbeitungsgenauigkeit beim Bohren reicht von IT9 bis IT7, und die Oberflächenrauheit ist Ra. Das Aufbohren kann auf Bohrmaschinen, Drehbänken, Fräsmaschinen und anderen Maschinen durchgeführt werden. Arten von Werkzeugmaschinenund bietet den Vorteil der Flexibilität. In der Massenproduktion werden zur Verbesserung der Effizienz beim Bohren häufig Bohrlehren verwendet.
Honen ist ein Verfahren zur Fertigbearbeitung von Bohrungen mit einem Honwerkzeug, das mit Schleifstiften (Ölsteinen) bestückt ist. Beim Honen bleibt das Werkstück stehen, während sich das Honwerkzeug, angetrieben von der Spindel der Werkzeugmaschine, dreht und linear hin- und herbewegt.
Beim Honen üben die Schleifstifte einen bestimmten Druck auf die Oberfläche des Werkstücks aus und tragen eine hauchdünne Materialschicht ab, wodurch ein kreuzschraffiertes Muster auf der Oberfläche entsteht. Um sicherzustellen, dass die Schleifpartikel nicht denselben Weg nehmen, sollten die Anzahl der Umdrehungen pro Minute des Honwerkzeugs und die Anzahl der Hin- und Herbewegungen pro Minute relativ hoch sein.
Der Kreuzungswinkel θ des Honmusters steht im Zusammenhang mit der Hin- und Herbewegungsgeschwindigkeit (va) und der Umfangsgeschwindigkeit (vc) des Honwerkzeugs. Die Größe des Winkels θ beeinflusst die Qualität und Effizienz des Honens; typischerweise wird θ auf 40-60° für das Schrupphonen und feiner für das Feinhonen eingestellt. Um das Ausstoßen von gebrochenen Schleifpartikeln und Spänen zu erleichtern, die Schnitttemperatur zu senken und die Bearbeitungsqualität zu verbessern, sollte beim Honen reichlich Kühlschmierstoff verwendet werden.
Um eine gleichmäßige Bearbeitung der Bohrungswand zu gewährleisten, sollte der Hub der Schleifstifte über beide Enden der Bohrung hinausreichen. Um ein gleichmäßiges Honaufmaß zu gewährleisten und die Auswirkungen von Spindeldrehfehlern auf die Bearbeitungsgenauigkeit zu minimieren, wird in der Regel eine schwimmende Verbindung zwischen Honwerkzeug und Maschinenspindel verwendet.
Die radiale Ausdehnung und Kontraktion der Schleifstifte des Honwerkzeugs kann manuell, pneumatisch, hydraulisch oder auf andere Weise eingestellt werden.
1) Durch das Honen wird eine hohe Maß- und Formgenauigkeit mit einer Bearbeitungspräzision auf IT7-IT6-Niveau erreicht. Die Rundheits- und Zylindrizitätsfehler der Bohrung können innerhalb eines sehr engen Bereichs kontrolliert werden. Die Lagegenauigkeit der bearbeiteten Bohrung wird durch das Honen jedoch nicht verbessert.
2) Durch Honen wird eine hohe Oberflächenqualität mit einer Oberflächenrauheit (Ra) von 0,2 bis 0,025μm und einer extrem geringen Tiefe der veränderten Fehlerschicht in der Metalloberfläche (2,5-25μm) erreicht.
3) Obwohl die Umfangsgeschwindigkeit des Honwerkzeugs im Vergleich zu Schleifgeschwindigkeiten nicht hoch ist (vc=16-60m/min), ermöglichen die größere Kontaktfläche zwischen den Schleifstiften und dem Werkstück und die relativ hohe Hin- und Hergeschwindigkeit (va=8-20m/min) dennoch eine hohe Produktivität beim Honen.
Honen wird in der Massenproduktion häufig für die Bearbeitung von Präzisionsbohrungen in Motorzylindern und verschiedenen hydraulischen Geräten eingesetzt. Der Bereich der Bohrungsdurchmesser beginnt in der Regel bei 5 mm oder mehr, und beim Honen können tiefe Bohrungen mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von über 10 bearbeitet werden. Das Honen eignet sich jedoch nicht für die Bearbeitung von Bohrungen in Werkstücken aus Nichteisenmetallen mit hoher Plastizität und auch nicht für die Bearbeitung von Bohrungen mit Keilnuten oder Verzahnungen.
Räumen ist ein hochproduktiver Präzisionsbearbeitungsprozess, der auf einer Räummaschine mit speziell entwickelten Räumwerkzeugen durchgeführt wird. Es gibt zwei Haupttypen von Räummaschinen: horizontale und vertikale, wobei die horizontale Maschine die häufigste ist.
Beim Räumen führt die Räumnadel eine langsame lineare Bewegung (die Primärbewegung) aus. Die Anzahl der Räumnadeln, die gleichzeitig im Einsatz sind, sollte im Allgemeinen nicht weniger als drei betragen, um die Stabilität zu gewährleisten; andernfalls können durch ungleichmäßiges Schneiden ringförmige Riffel auf der Oberfläche des Werkstücks entstehen. Um übermäßige Räumnadelkräfte zu vermeiden, die zum Bruch der Räumnadel führen könnten, sollte die Anzahl der gleichzeitig arbeitenden Schneidzähne im Allgemeinen sechs bis acht nicht überschreiten.
Es gibt drei verschiedene Räummethoden, die im Folgenden beschrieben werden:
1) Beim schichtweisen Räumen wird das überschüssige Material nacheinander Schicht für Schicht vom Werkstück abgetragen. Zur Erleichterung SpanbruchBei diesem Verfahren werden die Räumnadeln mit ineinander greifenden Spanbrechernuten geschliffen. Räumnadeln, die für diese Methode entwickelt wurden, werden als Glatträumnadeln bezeichnet.
2) Segmenträumung ist dadurch gekennzeichnet, dass jede Schicht der bearbeiteten Oberfläche von einer Gruppe ähnlich großer, versetzter Zähne (normalerweise 2 bis 3 Zähne pro Gruppe) geschnitten wird. Jeder Zahn entfernt nur einen Teil einer einzelnen Metallschicht. Räumnadeln, die für diese Methode ausgelegt sind, werden als Rotationsräumnadeln bezeichnet.
3) Kombiniertes Räumen kombiniert die Vorteile des schichtweisen und des segmentweisen Räumens. Beim Schruppen wird segmentweise geräumt, während beim Schlichten schichtweise geräumt wird. Dadurch wird nicht nur die Räumlänge verkürzt und die Produktivität erhöht, sondern auch eine bessere Oberflächenqualität erzielt. Räumnadeln, die für diese Methode entwickelt wurden, werden als Kombinationsräumnadeln bezeichnet.
1) Räumnadeln sind mehrschneidige Werkzeuge, die in einem einzigen Räumhub nacheinander Schruppen, Schlichten und Glätten einer Bohrung ausführen können, was zu einer hohen Produktionseffizienz führt.
2) Die Präzision des Räumens hängt in erster Linie von der Genauigkeit des Räumwerkzeugs ab. Unter normalen Bedingungen können beim Räumen Toleranzen von IT9 bis IT7 erreicht werden, wobei die Oberflächenrauhigkeit (Ra) 6,3 bis 1,6 μm beträgt.
3) Beim Räumen wird das Werkstück durch die zu bearbeitende Bohrung selbst positioniert (der vordere Teil der Räumnadel dient als Positionierungselement), was es schwierig macht, die Positionsgenauigkeit der Bohrung in Bezug auf andere Oberflächen zu gewährleisten; bei rotierenden Teilen, die eine Konzentrizität zwischen der Innen- und der Außenfläche erfordern, wird häufig zuerst geräumt und anschließend werden andere Oberflächen anhand der Bohrung als Referenz bearbeitet.
4) Räumnadeln können nicht nur runde Löcher, sondern auch geformte Löcher und Spline-Löcher bearbeiten.
5) Räumnadeln sind Werkzeuge fester Größe mit komplizierte Formen und hohe Kosten, weshalb sie für die Bearbeitung großer Löcher ungeeignet sind.
Räumnadeln werden in der Massenproduktion häufig für die Bearbeitung von Durchgangslöchern in kleinen bis mittelgroßen Teilen mit Durchmessern von 10 bis 80 mm und einer Lochtiefe, die das Fünffache des Durchmessers nicht überschreitet, eingesetzt.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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