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Jul 23, 2023

Den Bohrer beim Bohren kennenlernen

Zu den Überlegungen gehören Lochtiefe, Material, Genauigkeit, Anwendung und Gewinde

Zu den Überlegungen gehören Lochtiefe, Material, Genauigkeit, Anwendung und Gewinde

Bohren ist ein wichtiger Metallbearbeitungsprozess, insbesondere zur Vorbereitung eines Lochs zum Gewindeschneiden. Das Lesen einiger Tipps vor der Auswahl eines Bohrwerkzeugs kann Zeit sparen und Herausforderungen mindern.

Eine der wichtigsten Überlegungen ist, ob eine Mehrzweck- oder eine anwendungsspezifische Bohrmaschine verwendet werden soll. Die Antwort hängt von mehreren Faktoren ab, darunter:

Ein Mehrzweckbohrer für Werkstätten ist für die Bearbeitung einer Vielzahl von Materialien konzipiert und eignet sich besonders gut für gängige Materialien wie Kohlenstoffstahl, rostfreien Stahl, Aluminium, Kupferlegierungen und in gewissem Umfang auch bestimmte Nickellegierungen.

Aufgrund ihres speziellen Designs können anwendungsspezifische Bohrer jedoch für einige anspruchsvollere Probleme die bessere Wahl sein. Dazu gehört der Einsatz von Werkstoffen wie Titan- und Nickellegierungen, Inconel, hochfesten und gehärteten Stählen sowie Hartguss.

Mehrzweckbohrer sind auf Vielseitigkeit ausgelegt und daher ideal für Werkstätten mit einem höheren Teilemix und einem geringeren Teilevolumen. Suchen Sie nach Bohrern, die aus speziellen Hartmetallsorten hergestellt sind, die die Werkzeuge beim Bohren härter als herkömmliche Hartmetallkörner machen, aber dennoch stoß- und splitterfest sind. Auch die Werkzeugbeschichtung spielt eine Rolle und sie sollte eine hohe Härte aufweisen, die die Reibung bei erhöhten Temperaturen verringert.

Die neuesten Mehrzweckwerkzeuge verfügen über konkave Schneidkanten, die eine höhere Spanabscherfähigkeit und einen streng kontrollierten Kantenvorbereitungsprozess bieten, der für konstante Leistung und lange Werkzeuglebensdauer sorgt. Werkzeuge sind so konzipiert, dass sie den Bohrer im Schnitt stabilisieren und so rundere, genauere Löcher ermöglichen.

Achten Sie für eine maximale Spanabfuhr auf eine Bohrstegkonstruktion mit einer weit geöffneten Spannutenform. Selbstzentrierende Werkzeuge machen Vorbohren überflüssig und die Kühlmitteldurchflussfähigkeit ist optimal.

Anwendungsspezifische Bohrwerkzeuge sind so konzipiert, dass sie Optionen für die anspruchsvollsten Materialien bieten, um die Lochqualität bei längeren Produktionsläufen zu maximieren. Diese leistungsstärkeren Werkzeuge mit speziellen Geometrien sind die erste Wahl für bestimmte Materialgruppen oder Anwendungen, bei denen die Zykluszeit entscheidend ist.

Abhängig von der Anwendung und dem Material können diese Werkzeuge beispielsweise eine sehr lange Lebensdauer haben und eignen sich ideal für ein hohes Volumen und einen geringeren Teilemix. Anwendungsspezifische Bohrer haben in der Regel einen höheren Preis als Mehrzweckbohrer, ihr Wert in der gesteigerten Produktivität, insbesondere bei anspruchsvollen Anwendungen und harten Materialien, kann sie jedoch zu einer Alternative mit besserem Preis-Leistungs-Verhältnis machen.

Spezialbohrer verfügen über ein Design mit doppeltem Rand zur Verbesserung der Lochqualität, Führung und Erhöhung der Stabilität beim Ausbrechen sowie über einen umgekehrten Stegkegel und Kühlmittellochkanäle, die eine Spanansammlung und einen vorzeitigen Werkzeugausfall verhindern. Bohrer sind so konzipiert, dass sie ohne Bohrzyklen arbeiten, um die Zykluszeiten zu verkürzen. Für Tieflochbohrungen werden speziell formulierte, hochwertige Mehrschichtbeschichtungen wie TiALN nachpoliert.

Anwendungsspezifische Bohrer sind für anspruchsvolle Eisenwerkstoffe wie Stahl, legierten Stahl, martensitischen Edelstahl und Nickellegierungen konzipiert, die bei der Herstellung von Teilen für die Luft- und Raumfahrt üblich sind.

Ein weiteres anwendungsspezifisches Beispiel sind Werkzeuge aus Vollhartmetall mit hoher Eindringrate, die in einem Arbeitsgang bohren und anfasen können. Diese Bohrer sparen Zeit und ermöglichen eine genauere Loch-zu-Fasen-Position, was zu einer optimalen Lochvorbereitung zum Gewindeschneiden oder Gewindefräsen führt. Die Werkzeuge verfügen über ein Design mit doppeltem Rand am Innendurchmesser für die rundeste Gewindelochgröße, und die Stegkonstruktion ist für jeden Durchmesser angepasst, um eine maximale Effizienz der Spanabfuhr zu gewährleisten.

Mikrobohrer sind eine anwendungsspezifische Alternative, die bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten leistungsstarke Ergebnisse in anspruchsvollen Materialien liefert. Vollhartmetall-Mikrobohrer erzielen ideale Ergebnisse bei der Bearbeitung von legiertem Stahl, Edelstahl, Gusseisen und Nickel. Diese Bohrer sind selbstzentrierend und arbeiten mit höchsten Schnittgeschwindigkeiten und höchsten Vorschüben, um die beste Lochqualität zu gewährleisten. Eine einzigartige Kombination aus Nut und Spitzengeometrie gewährleistet eine hervorragende Oberflächenqualität und eine hervorragende Standzeit.

Tiefbohren, bei dem Löcher mit einer Tiefe von mehr als dem Fünffachen ihres Durchmessers entstehen, stellt besondere Herausforderungen dar. Wenn der Bohrerdurchmesser unter 3,0 mm fällt, wird die Aufgabe noch schwieriger. Die Optionen für Bohrnuten und Spitzengeometrie sind bei Mikrobohranwendungen aufgrund der Größe des Werkzeugs begrenzt. Tieflochbohrer sind beispielsweise am effektivsten, wenn die Bohrstegdicke reduziert wird, wodurch mehr Nutraum für die Spanabfuhr entsteht.

Mikrobohrer, insbesondere Hartmetall-Mikroeinheiten, erfordern aufgrund der Zerbrechlichkeit des kleinen Werkzeugs höhere Stegdickenprozentsätze als Bohrer mit größerem Durchmesser.

Der stärkere Steg- oder Kerndurchmesser ist robuster, der Spanraum ist jedoch eingeschränkt.

Hochleistungs-Hartmetall-Mikrobohrer sorgen für die Spanabfuhr durch die Einführung von Innenkühlungslöchern und einer Parallelstegkonstruktion. An der Schneidzone wird Hochdruckkühlmittel eingeleitet, das dabei hilft, Späne aus den Spannuten auszuwerfen.

Der andere Vorteil der Verwendung von Kühlmitteldurchgangsbohrern ist die Möglichkeit, Bohrzyklen zu reduzieren oder sogar zu eliminieren. Die effiziente Späneabsaugung reduziert die Notwendigkeit von Bohrerrückzügen zur Spanbeseitigung. Aufgrund der Größe des Werkzeugs sind die Optionen für Punktgeometrie und Bahnausdünnung ebenfalls begrenzt. Am gebräuchlichsten sind Facettenschliffe, da sie für zusätzliche Schneidkantenstabilität sorgen. Hochentwickelte Beschichtungen sind bei Bohrern mit hoher Eindringgeschwindigkeit erforderlich, wenn sie in Hochtemperaturlegierungen, rostfreiem Stahl und anderen Materialien verwendet werden sollen, die während des Bohrvorgangs große Hitze erzeugen. Beschichtungen wie spezielles TiALN tragen zur Verschleiß- und Hitzebeständigkeit bei und sind wirksam bei Hartmetall-Mikrobohrern.

Der neue PunchDrill von Emuge ist für die schnelle Großserienbearbeitung von Aluminiumgusslegierungen mit mindestens 7 % Si-Gehalt und Magnesiumlegierungen konzipiert – einem aufgrund seiner leichten Eigenschaften wachsenden Materialbereich. PunchDrill verdoppelt die Vorschubgeschwindigkeit im Vergleich zu Standardbohrern, ohne die Axialkraft oder Spindeldrehzahl zu erhöhen.

Der Bohrer reduziert die Bearbeitungskräfte und optimiert den Spanbruch, was zu Zykluszeiteinsparungen von 50 % oder mehr führt, was zu kürzeren Bearbeitungszeiten, weniger Werkzeugwechseln und hohen Zerspanungsraten sowie zu höherer Produktivität und geringerem Stromverbrauch führt.

Einer der häufigsten Fehler, den ein Maschinist beim Gewindeschneiden eines Lochs macht, ist die Verwendung eines Bohrers mit der falschen Größe. Das ist natürlich nicht beabsichtigt; Es ist nur so, dass die meisten Maschinisten veraltete Diagramme verwenden – entwickelt in den 1950er Jahren, als Hochgeschwindigkeitsbohrmaschinen die Norm waren. Um das Risiko eines Gewindefehlers zu verringern, haben umsichtige Konstrukteure häufig hohe Prozentsätze der Gewindehöhe in Gewindelöchern festgelegt. Der Prozentsatz der Gewindewerte, den ältere Gewindebohrtabellen liefern, ist in den meisten Fällen höher als erforderlich.

Ein weiterer Grund dafür, dass einige Gewindebohrtabellen veraltet sind, besteht darin, dass die meisten Bohrer, die für Gewindelöcher verwendet wurden, zum Zeitpunkt der Erstellung der Diagramme aus Schnellarbeitsstahl oder Kobalt bestanden. Viele Gewindebohrungen werden mittlerweile mit Hochleistungs-Hartmetallbohrern erstellt, die präzisere Löcher erzeugen als Schnellarbeitsstahlbohrer. Hochgeschwindigkeitsbohrer schneiden normalerweise größere Löcher als Hartmetallbohrer.

Die Wahl der richtigen Gewindebohrergröße wirkt sich auf den Bearbeitungsvorgang aus. Werkzeughersteller empfehlen für die meisten Vorbohranwendungen die Verwendung von Gewindeprozentwerten zwischen 60 % und 70 %. Durch die Vergrößerung des Durchmessers des vorgebohrten Lochs kann der Maschinist mit einer Verlängerung der Lebensdauer des Gewindebohrers rechnen, da der zum Formen des Gewindes erforderliche Kraftaufwand verringert wird.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Fadenstärke nicht direkt proportional zum Fadenanteil ist. Einigen Quellen zufolge ist eine 100 %-Gewindespezifikation nur 5 % stärker als eine 75 %-Gewindespezifikation, erfordert jedoch das Dreifache des Drehmoments zur Herstellung. Die Lebensdauer des Gewindebohrers wird stark verkürzt, um theoretisch die Gewindefestigkeit zu erhöhen.

Beispielsweise wird ein 7/16-14 UNC-Gewinde (Unified Grobschnitt) in den meisten älteren Gewindebohrtabellen normalerweise als Bohrer mit dem Buchstaben „U“ bezeichnet, was einem 75 %-Wert für den Gewindeanteil entspricht. Tatsächlich könnte ein 9,4-mm-Bohrer die bessere Wahl sein. Der etwas größere Bohrerdurchmesser sorgt immer noch für einen Gewindewert von 73 %, was mehr als akzeptabel ist. Diese Reduzierung des Gewindeanteils um 2 % verringert jedoch das Drehmoment am Schneidwerkzeug und erhöht die Lebensdauer des Gewindebohrerwerkzeugs.

Generell gilt: Je härter das Material, desto geringer ist der Gewindeanteil, der zur Erfüllung der Konstruktionsanforderungen erforderlich ist. Bei einigen härteren Materialien wie Nickellegierungen, Edelstahl und gehärteten Stählen ist es möglich, Gewinde mit nur 50 % des Gewindewerts zu bohren.

Rollgewinde erfordern Gewindebohrergrößen, die größer sind als die für geschnittene Gewindebohrer angegebenen. Ein Rollgewinde 7/16-14 UNC erfordert einen Innendurchmesser von 10,25 mm. Das Material wird verdrängt und geformt statt geschnitten, weshalb das vorgebohrte Loch die richtige Materialmenge beibehalten muss, die in das Gewindeprofil des Gewindebohrers geformt werden soll.

Die Auswahl der richtigen Gewindebohrergröße für eine Innengewindeanwendung ist nicht so einfach wie der Blick auf eine möglicherweise veraltete Gewindebohrergrößentabelle. Es ist wichtig zu verstehen, wie sich die Werte auf den Herstellungsprozess auswirken können.

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