Tieflochbohren 1

Einlippenbohrsystem

 

Einleitung:

Zum Bohren ins Volle stehen neben dem "Bohren" mit Spiralbohrern noch die sogenannten "Tiefbohrverfahren" zur Verfügung.

 

Sie setzen alle gemeinsam Hartmetall als Schneidstoff ein, unterscheiden sich aber sonst wesentlich, je nachdem, ob der gesamte Bohrungsquerschnitt zerspant wird oder nur ein ringförmiger Teil des Selben, unterscheiden sich "Vollbohrer" und "Kernbohrer". Beim "Vollbohren" wird im Bereich von 3.....20 mm Ø Der "Einlippenbohrer" verwendet. Der Einlippenbohrer wird seit einigen Jahrzehnten mehr und mehr eingesetzt. Der Grund liegt darin, dass er schneller und somit wirtschaftlicher arbeitet als die Wendelbohrer. Die Bohrungen werden mit solcher Präzession und Genauigkeit erstellt, dass die bisher bekannten Arbeitsgänge, wie z.B. das Hohnen in der Regel nicht angewendet werden müssen.

 

 

Das  Einlippenbohren

Das Einlippenbohrsystem ist eine rationelle Methode zum Hochgeschwindigkeits- Tiefbohren. Hohe Zerspanleistung, Oberflächengüte der Bohrung bei gleichzeitiger Einhaltung der Maßgenauigkeit (engster Toleranzen), zeichnen die Verfahren aus, so dass es nicht nur zum Tiefbohren eingesetzt wird, sondern auch dort, wo Bohrungen im Ø 2 .... 20 mm bei der Massenfertigung erforderlich sind .

Anwendungsgebiete:    

Automobilindustrie, Werften, Flugzeugbau, Elektroindustrie, Feinmechanik, Waffen- und Pumpenindustrie

Automobilindustrie zum Bohren von Ventilsitzen, Kolbenstangen, Bremszylindern sowie Schmierstoffbohrungen in Kurbelwellen.

Bearbeitbare Werkstoffe:

Mit Einlippenbohrern lassen sich die meisten Werkstoffe vom Hochfesten Stahl bis Plexiglas bearbeiten.

Standartausführung Einlippenbohrer:

Der Einlippenbohrer besteht aus einem einschneidigen Hartmetall-Bohrkopf mit Stützleisten, der auf einem Profilrohr als Schaft aufgelötet ist.

 

 Diese Einheit wiederum ist in den sogenannten Spankolben (Hülse) eingelötet, über den die Aufnahme in die Maschinenspindel erfolgt.

 

Einspannkolben:

Der Einspannkolben, der auf den Schaft gelötet wird, ist normaler Weise zylindrisch und wird mit einer Klemmschraube in der Maschine gegen Verdrehung gesichert. Der Kühlmittelschmierstoff wird durch die Bohrung des Einspannkolben durch den Schaft zu den Schneidkanten am Bohrkopf geführt. Der Durchmesser des Einspannkolbens sollte mindestens 6 * größer sein als der Schaftdurchmesser. 

Einspannen de Werkstückes:

Für die Erzielung eines guten Bohrungsergebnisses ist das Einspannen des Werkstückes in der Maschine äußerst wichtig. Dem Werkstück muss beim Einspannen die "richtige Lage zur Bohrung" gegeben werden, damit es während des Bohrvorganges auf keinen Fall seine Lage verändern kann. Wenn Einspannvorrichtungen verwendet werden ist "hydraulischen" Vorrichtungen gegenüber "pneumatischen" der Vorzug zu geben.

Zylindernische Werkstücke sollten entweder in ein Spannfutter oder - bei dünnwandigen Werkstücke- in eine Spannhülse gespannt werden. Beim Bohren längerer Werkstücke sollen an Werkstücken und Bohrerschaft Lünetten verwendet werden.

Die Bohrbuchse:

Die "Bohrbuchse" dient als Stütze und Führung des Bohrers beim Anbohren. die Bohrbuchse muss von "0,02 mm" genau mit der Maschinenspindel fluchten. Um gute Bohrergebnisse und eine möglichst lange Standzeit zu erreichen, sollte die neue Bohrbuchse "0,005 mm" größer als der Bohrerdurchmesser sein. Die Bohrbuchse ist auszutauschen, wenn ein Verschleiß von "0,01 - 0,02 mm" entstanden ist.

Vorzugsweise ist die Bohrung aus Hartmetall herzustellen, da dieser Werkstoff mindestens die "zehnfache Lebensdauer" als gehärteter Stahl hat. Deshalb sollte eine Bohrung der Buchse auf den Nenndurchmesser des Bohrers mit einer Toleranz von ISO H6 erzeugt werden.

 

 

 

 

Nachschliff:

Für das Erreichen eines guten Bohrergebnisses ist es wichtig, das die "Schneiden Geometrie" des Eilippenbohrers eingehalten wird. Der "Schneidkantenverschleiß" darf nicht übermäßig sein, weil sonst "Abbröckelung und Werkzeugbruch" die Folge wären (siehe auch Bilder 1- 6 Schneiden Geometrie Einlippenbohrer sowie Anschliff Blatt der Einlippenbohrer).

Der Anschliff erfolgt auf wenn der Freiflächenverschleiß 0,2 - 0,4 mm bei Bohrungsdurchmesser bis etwa 15 mm und 0,4 - 0,6 mm bei größeren Durchmesser erreicht hat. Je nach Bohrungstoleranz kann ein Bohrer 15 - 20 mal nachgeschliffen werden., wobei 10 - 25 Bohrmeter (bei einigen Werkstoffen sogar weit über 40 Bohrmeter hinaus) Bohrweg zwischen den einzelnen  Nachschleifen liegen.

Der Nachschliff erfolgt auf einer herkömmlichen Werkzeugschleifmaschine. Wenn das Nachschleifen wirtschaftlich geschehen soll, muss eine Spannvorrichtung vorgesehen werden.

Schnittdaten und Spanformen:

Die Schnittdaten sind vor allem entsprechend dem zu bohrenden Werkstoff zu wählen. Für den Vorschub sind außerdem Werkstoff auch Bohrdurchmesser und -länge sowie Genauigkeitsanforderungen maßgebend.

Bei größeren Bohrdurchmessern und kurzen Bohrern kann mit höheren Vorschüben gearbeitet werden. Bei kleinerem Bohrdurchmesser, langen Bohrern und hohen Ansprüchen an die Genauigkeit der Bohrung müssen niedrige Vorschübe gewählt werden.

Die Vorschubbewegung soll gleichmäßig sein. Der Vorschub muss einen leichten Spantransport durch die V - Nut angepasst werden.

Kühlschmierstoff:

Der Auswahl des Kühlmittelschmierstoffs ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Spezielle "Tiefbohröle", von verschiedenen Herstellern angeboten, sind zu bevorzugen. Die Viskosität sollte bei 20° ca. 20 cSt betragen. Im Einsatz sollte das Kühlmittel nie die Temperatur von 50° C überschreiten. Höhere Temperaturen lassen das Öl vorzeitig altern und mindern die Leistung.  Temperaturen unter 20° C dagegen können zu Lufteinschlüssen führen und Schaum bilden.

Ein einwandfreies Kühlmittel muss folgende Aufgaben haben:

- Minderung des Verschleißes an Werkzeugschneiden und Stützleisten

- Reduzierung der Abfuhr der Reibungs- und Verformierungswärme

- Bildung eines stabilen Schmierfilms zur Minderung der Reibkräfte

- Kontinuierlicher Spänetransport

- Verhinderung von Aufbauschneiden.

Warum Anbohrbuchsen:

Während beim Spiralbohrer die 2 Hauptschneiden exakt gleich lang sein müssen,  arbeitet von den 2 Schneiden des Anschnitts beim Einlippenbohrer, eine Schneide stets außerhalb der Mitte. Auf diese Weise wird der Werkstoff im Bereich der Querschneide nicht wie beim Spiralbohrer gequetscht, sondern kräfteschonend zerspant.

Einlippenbohrer sind verständlicher Weise stets in Buchsen zu führen. Das Spiel zwischen Werkzeug und Buchse ist sehr sorgfältig festzulegen und zwar aus folgendem Grund:

Die an der Außenschneide angreifenden Schittkräfte drücken den  Bohrkopf ständig an die der Schneidenecke gegenüberliegende Seite der Bohrbuchse. Dadurch erzeugen die Schneidenecken einen Kreis Zwischen den Hilfslinien a und b der kleiner als der gewünschte Bohrdurchmesser ist.

Sobald die Stützleisten zum Eingriff kommen, korrigiert die Nebenschneide den Bohrungsdurchmesser durch Werkstoffverdrängng . Hierin liegt die Ursache für den Nebenschneidenverschleiß

.Das Spiel der Bohrbuchse sollte deshalb so genau wie möglich gehalten werden.

 

Bestimmung der Werkzeuggesamtlänge der Einlippenbohrer:

Die Werkzeuglänge errechnet sich aus der Bohrtiefe und den Verlustlängen. Dabei sind die aus dem Werkzeugplan zu entnehmenden Verlustlängen zu berücksichtigen. (Verlustlängen durch Stützlünetten).

 

 

 

Tiefbohren >750 mm mit Sonderspannung

Arbeitsweise des Betriebsmittels:

Zunächst wird im 1. Bohrgang eine Tiefe (x) erreicht. Hier soll sie 630 mm betragen. Nachdem die Bohrung eingebracht ist, fährt die Antriebseinheit im Eilgang auf Position 0 zurück. Wenn diese Position erreicht ist folgt die Sondervorrichtung mit dem Werkstück.

Zwischen den Standardbuchsenträger und dem Bohrbuchsennträger der Sondervorrichtung befinden sich Stützlünetten, es können mehrere oder eine sein.

Durch die Begrenzung der Bettlänge, kommt es beim Nachholen des Werkstückes zu einer Zwangsbegrenzung "zwischen" den Bohrbuchsenträgern.

(das Maß der Zwangsbegrenzung ergibt sich aus der Anzahl der Stützlünetten und Dimension der Distanzscheiben auf Vorrichtungsführungen, 2 Lünetten + mm Distanzring = 108 mm)

                                                                                                                                                                                                                                                

Der Nachholweg beträgt in diesem Fall 522 mm. D.h. beim erneuten Bohrvorgang wird zunächst eine Bohrtiefe von 108 mm ohne Zerspanung zurückgelegt, bevor der Einlippenbohrer wieder in den Werkstoff eingreift Es  wird die geforderte Bohrtiefe zerspant. Sie hat eine Tiefe von 1.152,00 mm.

Der Verfahrweg beträgt jedoch 2*630 mm = 1.260 mm und dient der Grundlage der Zeit Berechnung /siehe  Hauptzeitformel).

Nach Beendigung des Zerspanvorganges fahren die Sondervorrichtung und die Antriebseinheit gleichzeitig auf Position 0 zurück.

Zusätzliche Zeitbausteine sind:

1. anlegen des Werkstückes

2. verfahren der Sondervorrichtung

3. spannen des Werkstückes

4. drehen des Werkstückes von Hand

 

 

Anschliff der Einlippenbohrer

 

Einleitung:

Es ist bekannt, das unterschiedliche Werkstoffe es erforderlich werden lassen, Einlippenbohrer eine nicht "standardisierte Schneiden Geometrie" anzuschleifen.

D.h. die jeweiligen Standardanschliffe (siehe Schneidengrometrie - Einlippenbohrer) müssen so umgeschliffen werden, dass eine optimale Zerspanung, bei geringen Werkzeugkosten erreicht wird

 

Schneidengrometrie:

Aus dem oberen Teil der Bilder 1 - 5 geht der "Standard Anschliff"  eines Einlippenbohrers hervor. Im unteren Teil sind für entsprechende Werkstoffe im Einzelnen Anschliffe Aufgezeichnet, die es ermöglichen, nach Zerspanbarkeit der Werkstoffe zu unterscheiden.

 

Anwendung:

Werkstoffe gleicher Bezeichnung ,z.B. 14CR V 69v, verhalten sich auf Grund der zulässigen Streuung in der Festigkeit nicht in jedem Falle gleich beim Zerspanen. "Es kann erforderlich werden die Schneidengeometrie den Festigkeiten der Metalle anzupassen".

 

Anschliffblatt:

Wie schon erwähnt wird es immer erforderlich werden, Einlippenbohrer "umzuschleifen", d.h. ihm eine andere Schneidengeometrie zu geben.

Die Regel sollte sein, einen Bohrer mit einer erprobten Schneidengeometrie bis zu seinem nächsten Einsatz zu lagern.

Bei der obenerwähnten Werkstoffpalette würde das bedeuten, ein sehr kosten intensives  Werkzeuglager zu unterhalten. Wenn sich eine Schneidengeometrie für einen bestimmten Werkstoff in der Praxis bewährt hat, muss diese zwingend dokumentiert werden. Dazu dient das Blatt "Anschliff der Einlippenbohrer". Kommt dieser bestimmte Werkstoff nach einiger Zeit zum Einsatz, "ist es durch die vorhergegangene Dokumentation möglich schnell d.h. effizient und wirtschaftlich (kostengünstig)" die richtige Schneidengeometrie anzuschleifen.

 

 

 

Hersteller Information:

Nachschleifen  der Ein- und Zweilippenbohrer:

Die Leistungsfähigkeit des Werkzeuges kann nur bei korrektem Nachschliff garantiert werden. Der Nachschliff erfolgt im Allgemeinen, wenn der Freiflächenverschleiß 0,2 - 0,4 mm bei Bohrdurchmessern bis 15 mm und 0,4 - 0,6mm bei größeren Bohrdurchmesser erreicht hat. Je nach Bohrungstoleranz und Werkstoff kann ein Bohrer 15 - 20 mal nachgeschliffen werden. Die Schleifvorrichtungen und die Schleifmaschinen bieten folgende Vorteile:

1. genauer Nachschliff

2. Wiederherstellung der ursprünglichen Schneidengeometrie

3. Einfache und schnelle Handhabung

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Berechnung des Verfahrweges:

Bohrtiefe + Verlustlänge durch Zwangsbegrenzung = 630mm in 2 Bohrvorgängen, Einstellung über Endschalter 0 630 mm

1. Bohrvorgang Zerspanungstiefe 630 mm

2. Bohrvorgang Zerspanungstiefe - Verlustlängen 630 + 108 mm = 522 mm

Gesamttiefe 630 + 552 mm = 1.152 mm 

                          Beispiel:  2

                          Arbeitsaufgabe:                                                Einlippenbohren auf 1.376,00 mm

                          Zwangsbegrenzung durch                                2 Stützlünetten

                                                                                                       1 Distanzring

Berechnung des Verfahrweges:

Bohrtiefe + Verlustlänge durch Zwangsbegrenzung = 1376 mm in 2 Bohrvorgängen, Einstellung über Endschalter = 742 mm

1. Bohrvorgang Zerspanungstiefe 742 mm

2. Bohrvorgang Zerspanungstiefe - Verlustlängen 742 -108 mm = 634 mm

Gesamttiefe 742 + 634 mm = 1.376 mm 

Anmerkung:    Da die Verlustläng nicht im Eilgang durchfahren werden kann, muss zur Hauptzeitberechnng (thu) der "Verfahrweg" herangezogen werden.

1. Zur Berechnung der Standlänge wird jedoch die "Zerspanungstiefe" in die Formel eingesetzt

2. ( siehe Beispiele 1 +2,    1.152 mm + 1.376 mm)

Der Verfahrweg der Sondervorrichtung "muss" bei jeder Länge neu berechnet werden.