Boren, ruimen en tappen: Verschillen uitgelegd

Gaten boren is een bekend proces, maar wat zijn de verschillen tussen boren, ruimen, verzinken en kotteren? Laat het me vandaag uitleggen.

1. Boren

Boren is het maken van gaten in vaste materialen, meestal met een diameter van minder dan 80 mm. Er zijn twee methoden om borenBij de ene wordt de boor gedraaid, terwijl bij de andere het werkstuk wordt gedraaid. De fouten die deze twee methoden opleveren, verschillen.

Bij de boorrotatiemethode kan de boor als gevolg van asymmetrische snijkanten en onvoldoende stijfheid van de boor afwijken, waardoor de middellijn van het gat scheef of niet recht wordt, maar de diameter van het gat ongewijzigd blijft.

Als het werkstuk daarentegen roteert, kan een afwijking van de boor een verandering in de gatdiameter veroorzaken, terwijl de middellijn recht blijft.

Gebruikelijke boorgereedschappen zijn spiraalborenDe meest gebruikte zijn spiraalboren met een diameter van 0,1 tot 80 mm.

Als gevolg van structurele beperkingen hebben boren een lage buig- en torsiestijfheid en een slechte centrering, wat resulteert in een lage boornauwkeurigheid, meestal tussen IT13 en IT11; oppervlakteruwheid is ook relatief hoog, over het algemeen tussen Ra 50 en 12,5 μm.

Boren heeft echter een hoge metaalverwijdering en snijefficiëntie. Het wordt voornamelijk gebruikt voor gaten die geen hoge precisie vereisen, zoals boutgaten, bodemgaten met schroefdraad en oliegaten.

Gaten die een hogere precisie en oppervlaktekwaliteit vereisen, moeten worden afgewerkt met latere processen zoals ruimen, verzinken, kotteren of slijpen.

2. Ruimen

Ruimen is het proces van het verder bewerken van voorgeboorde, gegoten of gesmede gaten om de diameter te vergroten en de kwaliteit van het gat te verbeteren. Ruimen kan dienen als voorbewerking voor precisiebewerking of als laatste bewerking voor gaten met minder strenge eisen. Ruimers lijken op draaiboren, maar hebben meer tanden en geen snijranden.

In vergelijking met boren heeft ruimen de volgende kenmerken:

(1) Ruimers hebben meerdere tanden (3 tot 8) voor een goede geleiding en stabiel snijden;

(2) Ruimers hebben geen dwarse snijkanten, wat de snijcondities verbetert;

(3) De bewerkingstoeslag is klein, waardoor ondiepere spaangroeven en een dikkere kern mogelijk zijn, wat resulteert in sterkere en stijvere gereedschapslichamen. De nauwkeurigheid van ruimen ligt over het algemeen tussen IT11 en IT10, met oppervlakteruwheidswaarden tussen Ra 12,5 en 6,3. Ruimen wordt meestal gebruikt voor gaten met een diameter van minder dan 100 mm. Bij het boren van grotere gaten (D ≥ 30 mm) is het gebruikelijk om voor te boren met een kleinere boor (0,5 tot 0,7 keer de diameter van het gat) en vervolgens te ruimen tot de gewenste maat. gatbewerking.

Naast cilindrische gaten kunnen verschillende speciaal gevormde ruimers, ook wel tegenboren genoemd, worden gebruikt om verzonken gaten te maken en kopvlakken af te vlakken. De voorkant van een tegenboring is vaak voorzien van een geleidekolom, die door het reeds bewerkte gat wordt geleid.

3. Verzinken

Verzinken is een van de precisiebewerkingsmethoden voor gaten en wordt veel gebruikt in de productie. Voor kleinere gaten is verzinken, in vergelijking met inwendig slijpen of precisieboren, een economischere en praktischere methode.

(1) Verzinkboren

Verzinkboren worden over het algemeen onderverdeeld in handbediende en machinebediende types. Handbediende verzinkboren hebben een rechte schacht met een langer werkstuk, waardoor ze beter geleid worden, en zijn er in integrale en verstelbare buitendiameter types.

Verzinkboren met machineaandrijving zijn er in schacht- en hulstypen. Verzinkboren kunnen niet alleen ronde gaten bewerken, maar ook conische gaten met conische verzinkboren.

(2) Verzinkproces en toepassing

De tolerantie voor verzinken heeft een grote invloed op de kwaliteit van de afwerking. Te veel speling verhoogt de belasting op de verzinkboor, waardoor de snijkanten snel dof worden en het moeilijk wordt om een glad oppervlak te verkrijgen en de maattoleranties te behouden. Onvoldoende overmaat verwijdert de sporen van eerdere bewerkingen niet, waardoor de bewerkingskwaliteit van het gat niet verbetert.

De algemene toeslag voor ruw verzinken ligt tussen 0,35 en 0,15 mm en voor fijn verzinken tussen 0,15 en 0,05 mm.

Om de vorming van opstaande randen te voorkomen, wordt verzinken meestal uitgevoerd bij lage zaagsnelheden (voor hoge snelheid staal verzinkboren voor het bewerken van staal en gietijzer, v < 8 m/min). De aanvoersnelheid hangt af van de diameter van het te bewerken gat; grotere diameters vereisen grotere aanvoersnelheden, met gebruikelijke aanvoersnelheden voor hogesnelheidsverzinkboren voor het bewerken van staal en gietijzer tussen 0,3 en 1 mm/r.

Verzinken vereist het gebruik van de juiste snijvloeistoffen voor koeling, smering en reiniging om opgebouwde randen te voorkomen en spanen tijdig te verwijderen.

Vergeleken met slijpen en kotteren biedt verzinken een hogere productiviteit en blijft de gatnauwkeurigheid gemakkelijk behouden. Positionele fouten van de as van het gat kunnen echter niet worden gecorrigeerd. Verzinken is niet geschikt voor het bewerken van getrapte gaten en blinde gaten.

De maatnauwkeurigheid van verzinken ligt over het algemeen tussen IT9 en IT7, met een oppervlakteruwheid die meestal tussen Ra 3,2 en 0,8 ligt. Voor middelgrote gaten met hogere nauwkeurigheidseisen (bijv. gaten van IT7-kwaliteit) is de typische bewerkingsvolgorde in de productie boren-zinken-verzinken.

4. Boren

Boring is een bewerkingsproces waarbij een voorgeboord gat wordt vergroot met een snijgereedschap. Deze bewerking kan zowel op kotterbanken als op draaibanken worden uitgevoerd.

1. Boormethoden

Er zijn drie verschillende boormethoden:

a) Rotatie van het werkstuk met aanvoerbeweging van het gereedschap: Deze methode wordt vaak gebruikt op draaibanken. Het proces zorgt ervoor dat de as van het geboorde gat op één lijn ligt met de rotatieas van het werkstuk. De rondheid van het gat hangt voornamelijk af van de rotatienauwkeurigheid van de machinespindel, terwijl de axiale geometrische vormfout voornamelijk wordt bepaald door de nauwkeurigheid van de voedingsrichting van het gereedschap ten opzichte van de rotatieas van het werkstuk. Deze methode is geschikt voor het boren van gaten die concentriciteit met het buitenste cilindrische oppervlak vereisen.

b) Rotatie van het gereedschap met aanvoerbeweging van het werkstuk: De spindel van de kottermachine drijft het kottergereedschap aan om te draaien, terwijl de werktafel het werkstuk naar voren beweegt.

c) Rotatie van het gereedschap met aanzetbeweging: Bij deze methode verandert de projectielengte van de kotterstang en de vervorming onder belasting, wat resulteert in een conisch gat met een grotere diameter in de buurt van de spilkast en een kleinere diameter verder weg. Als de uitsteeklengte van de kotterstaaf toeneemt, neemt ook de buigvervorming door het eigen gewicht van de spindel toe, wat een overeenkomstige buiging in de as van het te bewerken gat veroorzaakt. Deze methode is alleen geschikt voor het boren van korte gaten.

2. Diamantboren

Vergeleken met kotteren in het algemeen wordt diamantkotteren gekenmerkt door een kleinere terugsnijdhoeveelheid, een kleinere voedingssnelheid en een hogere snijsnelheid. Het kan een hoge bewerkingsnauwkeurigheid (IT7 tot IT6) en een zeer glad oppervlak (Ra 0,4 tot 0,05) bereiken. In eerste instantie werd diamantboren uitgevoerd met behulp van diamantboorgereedschap, maar nu wordt meestal gebruik gemaakt van harde legeringCBN en synthetisch diamantgereedschap. Het wordt voornamelijk gebruikt voor het bewerken van non-ferro metalen werkstukken en kan ook worden toegepast op gietijzer en stalen werkstukken.

De typische snijparameters voor diamantboren zijn: achtersnijhoeveelheid van 0,2 tot 0,6 mm voor ruw kotteren en 0,1 mm voor finish kotteren; voedingssnelheid van 0,01 tot 0,14 mm/r; snijsnelheid van 100 tot 250 m/min voor gietijzer, 150 tot 300 m/min voor staal en 300 tot 2000 m/min voor non-ferrometalen.

Om een hoge bewerkingsnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit bij diamantboren te garanderen, is de machine (diamant boormachine) moeten een hoge geometrische nauwkeurigheid en stijfheid hebben. De hoofdspillagers maken vaak gebruik van precisie-hoekcontactkogellagers of hydrostatische glijlagers, en de met hoge snelheid roterende onderdelen moeten nauwkeurig uitgebalanceerd zijn. Verder moet het aanvoermechanisme soepel bewegen om ervoor te zorgen dat de werktafel stabiele en langzame aanvoerbewegingen kan maken.

Diamantboren wordt veel gebruikt in de massaproductie voor de uiteindelijke precisiebewerking van gaten, zoals cilinderboringen, pistonpengaten en hoofdspilgaten in spindelkasten van bewerkingsmachines. Het is echter belangrijk op te merken dat bij het bewerken van ferrometalen Bij diamantboren moet men kottergereedschap van een harde legering of CBN gebruiken in plaats van diamant, omdat de koolstofatomen in diamant een sterke binding aangaan met de elementen van de ijzergroep, waardoor de standtijd korter wordt.

3. Boorgereedschap

Kottergereedschap kan worden onderverdeeld in enkelzijdig en dubbelzijdig kottergereedschap.

4. Technologische kenmerken en toepassingsbereik van boren

Vergeleken met boren-uitbreiden-uitdrijven is kotteren niet beperkt door de grootte van het gereedschap en heeft het een sterk vermogen om fouten te corrigeren. Het kan de initiële asafwijking van het gat corrigeren door meerdere bewerkingen uit te voeren en een hoge positienauwkeurigheid behouden met het positioneeroppervlak.

In vergelijking met uitwendig draaien heeft kotteren minder stijfheid in het gereedschapsstangsysteem, grotere vervorming, slechte warmteafvoer en spaanafvoer, en zowel het werkstuk als het gereedschap ondervinden aanzienlijke thermische vervorming. Daarom zijn de bewerkingskwaliteit en productie-efficiëntie van kotteren niet zo hoog als die van uitwendig draaien.

Samengevat heeft kotteren een breed toepassingsgebied, waarmee gaten van verschillende afmetingen en nauwkeurigheidsniveaus kunnen worden bewerkt. Het is bijna de exclusieve methode voor gaten met grote diameters en hoge dimensionale en positionele nauwkeurigheidseisen. De bewerkingsnauwkeurigheid van kotteren varieert van IT9 tot IT7 en de oppervlakteruwheid is Ra. Kotteren kan worden uitgevoerd op kottermachines, draaibanken, freesmachines en andere machines. soorten gereedschapsmachinesen biedt het voordeel van flexibiliteit. Bij massaproductie worden vaak kottermallen gebruikt om het kotteren efficiënter te maken.

5. Verwijderen

1. Slijpprincipe en slijpgereedschap

Honen is een methode voor het nabewerken van gaten met een hoongereedschap voorzien van slijpstaafjes (oliestenen). Tijdens het honen blijft het werkstuk stationair terwijl het hoongereedschap, aangedreven door de spindel van het machinegereedschap, roteert en lineair heen en weer beweegt.

In het hoonproces oefenen de schuurstaafjes een bepaalde druk uit op het oppervlak van het werkstuk, waardoor een uiterst dunne laag materiaal wordt verwijderd, wat resulteert in een gekruist patroon op het oppervlak. Om ervoor te zorgen dat de slijpdeeltjes niet hetzelfde pad volgen, moet het aantal omwentelingen per minuut van het hoongereedschap en het aantal pendelende slagen per minuut relatief gelijk zijn.

De hoek θ van het hoonpatroon is gerelateerd aan de kruissnelheid (va) en de omtreksnelheid (vc) van het hoongereedschap. De grootte van de hoek θ beïnvloedt de kwaliteit en efficiëntie van het honen; meestal wordt θ ingesteld op 40-60° voor grof honen en fijner voor precisiehonen. Om de afvoer van gebroken slijpdeeltjes en spanen te vergemakkelijken, de snijtemperatuur te verlagen en de kwaliteit van de bewerking te verbeteren, moet er tijdens het honen een ruime hoeveelheid slijpvloeistof worden gebruikt.

Om een gelijkmatige bewerking van de gatwand te garanderen, moet de slag van de slijpstokken verder reiken dan beide uiteinden van het gat. Om een gelijkmatige hoonuitslag te garanderen en de invloed van rotatiefouten van de spindel op de machinenauwkeurigheid te minimaliseren, wordt gewoonlijk een zwevende verbinding gebruikt tussen het hoongereedschap en de machinespindel.

Radiale uitzetting en inkrimping van de slijpstaafjes van het hoongereedschap kunnen handmatig, pneumatisch, hydraulisch en met andere structuren worden ingesteld.

2. Technologische kenmerken en toepassingsgebied van slijpen

1) Door slijpen wordt een hoge maat- en vormnauwkeurigheid bereikt, met een bewerkingsnauwkeurigheid op IT7-IT6-niveau. De rondheids- en cilindriciteitsfouten van het gat kunnen binnen een zeer nauw bereik worden gecontroleerd. Honen verbetert echter niet de positienauwkeurigheid van het bewerkte gat.

2) Door slijpen wordt een hoge oppervlaktekwaliteit bereikt, met een oppervlakteruwheid (Ra) van 0,2 tot 0,025 µm en een extreem geringe diepte van de veranderde defecte laag in het metaaloppervlak (2,5-25 µm).

3) Hoewel de omtreksnelheid van het hoongereedschap niet hoog is (vc=16-60m/min) in vergelijking met slijpsnelheden, zorgen het grotere contactoppervlak tussen de slijpstaven en het werkstuk en de relatief hoge omtreksnelheid (va=8-20m/min) ervoor dat honen nog steeds een hoge productiviteit heeft.

Honen wordt veel gebruikt in massaproductie voor het bewerken van precisiegaten in motorcilinders en diverse hydraulische apparaten. Het bereik van gatdiameters begint meestal bij 5 mm of groter, en honen kan diepe gaten bewerken met lengte-diameter verhoudingen groter dan 10. Honen is echter niet geschikt voor het bewerken van gaten in non-ferrometalen werkstukken met een hoge plasticiteit. Honen is echter niet geschikt voor het bewerken van gaten in non-ferro metalen werkstukken met een hoge plasticiteit, en kan ook geen gaten met spiebanen of splines bewerken.

6. Brootsen

1. Brootsen en frezen

Brootsen is een zeer productief precisiebewerkingsproces dat wordt uitgevoerd op een brootseermachine met speciaal ontworpen brootsen. Er zijn twee hoofdtypen brootseermachines: horizontaal en verticaal, waarbij horizontaal het meest voorkomt.

Tijdens het brootsen voert de broots een langzame lineaire beweging uit (de primaire beweging). Het aantal gelijktijdig in werking zijnde broottanden mag over het algemeen niet minder zijn dan drie om stabiliteit te garanderen; anders kan ongelijk snijden ringvormige rimpelingen op het werkstukoppervlak veroorzaken. Om overmatige brootskrachten te voorkomen die het brootsen zouden kunnen breken, mag het aantal snijtanden dat tegelijkertijd in werking is over het algemeen niet meer dan zes tot acht zijn.

Er zijn drie verschillende brootstechnieken, die als volgt worden beschreven:

1) Laag voor laag brootsen houdt in dat het overtollige materiaal laag voor laag uit het werkstuk wordt gesneden. Om chipbreukDe brootstanden zijn geslepen met in elkaar grijpende spaanbrekergroeven. Brootsen ontworpen voor deze methode worden vlakke brootsen genoemd.

2) Bij segmentbrootsen wordt elke laag van het bewerkte oppervlak gesneden door een groep tanden van dezelfde grootte en met verschillende tandafstanden (meestal 2 tot 3 tanden per groep). Elke tand verwijdert slechts een deel van een enkele metaallaag. Brootsen die voor deze methode zijn ontworpen, worden roterende brootsen genoemd.

3) Gecombineerd brootsen combineert de voordelen van zowel laag-bij-laag als segmentboogbrootsen. Het ruwe gedeelte gebruikt segmentboogbrootsen, terwijl het afwerkingsgedeelte laag-voor-laag brootsen gebruikt. Dit verkort niet alleen de brootlengte en verbetert de productiviteit, maar zorgt ook voor een betere oppervlaktekwaliteit. Broziken die voor deze methode ontworpen zijn, worden combinatiebroziken genoemd.

2. Technologische kenmerken en toepassingen van brootsen

1) Broaches zijn gereedschappen met meerdere snijkanten die achtereenvolgens kunnen opruwen, afwerken en polijsten van een gat in één brootsbeweging, wat resulteert in een hoge productie-efficiëntie.

2) De nauwkeurigheid van het brootsen hangt voornamelijk af van de nauwkeurigheid van het brootsen. Onder normale omstandigheden kan brootsen toleranties bereiken van IT9 tot IT7, met een oppervlakteruwheid (Ra) van 6,3 tot 1,6 μm.

3) Tijdens het brootsen wordt het werkstuk zelf gepositioneerd door het gat dat wordt bewerkt (het leidende deel van de broots dient als positioneringselement), waardoor het een uitdaging is om de positienauwkeurigheid van het gat ten opzichte van andere oppervlakken te garanderen; voor roterende onderdelen die concentriciteit tussen het binnen- en buitenoppervlak vereisen, wordt vaak eerst geboord, gevolgd door het bewerken van andere oppervlakken op basis van het gat als referentie.

4) Broaches kunnen niet alleen ronde gaten, maar ook gevormde gaten en spiegaten maken.

5) Broaches zijn gereedschappen met een vaste maat met complexe vormen en hoge kosten, waardoor ze ongeschikt zijn voor het bewerken van grote gaten.

Brootsen wordt vaak gebruikt in massaproductie voor het bewerken van doorlopende gaten in kleine tot middelgrote onderdelen met diameters van 10 tot 80 mm en een gatdiepte van maximaal vijf keer de diameter.