Als gängigstes Werkzeug zur Lochbearbeitung Bohrer werden häufig im Maschinenbau verwendet. Insbesondere werden sie häufig und wichtig für die Bearbeitung von Löchern in Kühlgeräten, Rohrböden von Stromerzeugungsanlagen, Dampferzeugern und anderen Teilen verwendet.
Bohrschneideigenschaften
Der Bohrer hat normalerweise zwei Hauptschneiden. Während der Bearbeitung schneidet der Bohrer beim Drehen. Der Spanwinkel des Bohrers nimmt von der Mittelachse zur Außenkante hin zu. Je näher er am Außenkreis ist, desto höher ist die Schnittgeschwindigkeit des Bohrers. Die Schnittgeschwindigkeit nimmt zur Mitte hin ab. Die Schnittgeschwindigkeit des Rotationszentrums des Bohrers ist Null. Die Meißelkante des Bohrers befindet sich in der Nähe der Mittelachse. Der sekundäre Spanwinkel der Meißelkante ist groß, es gibt keinen Spanraum und die Schnittgeschwindigkeit ist niedrig. Daher wird ein großer axialer Widerstand erzeugt.
Bohrer können je nach Form, Material, Struktur, Funktion usw. des Werkstücks in viele Kategorien unterteilt werden, beispielsweise Schnellarbeitsstahlbohrer (Spiralbohrer, Gruppenbohrer, Flachbohrer), Vollhartmetallbohrer, Wendeschneidplatten-Flachlochbohrer, Tieflochbohrer, Kernbohrer und Wechselkopfbohrer.
Spanbrechen und Spanabfuhr beim Bohrer
Das Schneiden des Bohrers erfolgt in einem engen Loch, und die Späne müssen durch die Bohrnut abgeführt werden. Daher hat die Spanform einen großen Einfluss auf die Schneidleistung des Bohrers. Zu den üblichen Spanformen gehören Flockenspäne, Röhrenspäne, Nadelspäne, konische Spiralspäne, Bandspäne, fächerförmige Späne und Pulverspäne.
Der Schlüssel zur Bohrbearbeitung – Spankontrolle
Bei einer ungeeigneten Spanform treten folgende Probleme auf:
- Feine Späne blockieren die Schneide, beeinträchtigen die Bohrgenauigkeit, verkürzen die Lebensdauer des Bohrers und können sogar zum Brechen des Bohrers führen (z. B. pulverförmige Späne, fächerförmige Späne usw.).
- Lange Späne wickeln sich um den Bohrer und behindern den Betrieb, verursachen Schäden am Bohrer oder blockieren das Eindringen der Schneidflüssigkeit in das Loch (z. B. Spiralspäne, Bandspäne usw.).
So lösen Sie das Problem einer falschen Chipform:
- Durch Erhöhen der Vorschubgeschwindigkeit, intermittierenden Vorschub, Schleifen der Querschneide, Installieren eines Spanbrechers usw. können die Spanbruch- und Spanabfuhreffekte verbessert oder kombiniert werden, um die durch Späne verursachten Probleme zu beseitigen.
- Zum Bohren können professionelle Spanbrecherbohrer verwendet werden. Wenn beispielsweise ein spezieller Spanbrecher in die Nut des Bohrers eingefügt wird, werden die Späne in leichter zu entfernende Späne zerteilt. Die Späne werden gleichmäßig entlang der Nut abgeführt und bleiben nicht in der Nut stecken. Daher erzielt der neue Spanbrecherbohrer einen viel gleichmäßigeren Schneideffekt als herkömmliche Bohrer.
Gleichzeitig erleichtern die kurzen und gebrochenen Eisenspäne dem Kühlmittel den Fluss zur Bohrerspitze, was den Wärmeableitungseffekt und die Schneidleistung während der Verarbeitung weiter verbessert. Und da der neu hinzugefügte Spanbrecher die gesamte Nut des Bohrers durchdringt, kann er auch nach mehrmaligem Schleifen seine Form und Funktion beibehalten. Neben den oben genannten Funktionsverbesserungen ist es erwähnenswert, dass das Design die Steifigkeit des Bohrkörpers verstärkt und die Anzahl der vor einem einzigen Schleifvorgang gebohrten Löcher erheblich erhöht.
Bohrpräzision
Die Genauigkeit der Bohrung setzt sich im Wesentlichen aus Faktoren wie Bohrungsdurchmesser, Lagegenauigkeit, Koaxialität, Rundheit, Oberflächenrauheit und Bohrungsgrat zusammen.
Faktoren, die die Genauigkeit des beim Bohren bearbeiteten Lochs beeinflussen:
- Die Spanngenauigkeit und die Schnittbedingungen des Bohrers wie Werkzeughalter, Schnittgeschwindigkeit, Vorschub, Schneidflüssigkeit usw.
- Die Größe und Form des Bohrers, wie beispielsweise die Länge des Bohrers, die Form der Klinge, die Form des Bohrkerns usw.
- Die Form des Werkstücks, wie beispielsweise die Seitenform des Lochs, die Form des Lochs, die Dicke, der Spannstatus usw.
Locherweiterung
Die Lochausdehnung wird durch das Schwingen des Bohrers während der Bearbeitung verursacht. Das Schwingen des Werkzeughalters hat einen großen Einfluss auf den Lochdurchmesser und die Positionierungsgenauigkeit des Lochs. Wenn der Werkzeughalter stark abgenutzt ist, sollte er daher rechtzeitig durch einen neuen ersetzt werden. Beim Bohren kleiner Löcher ist es schwierig, das Schwingen zu messen und einzustellen. Daher ist es am besten, einen Bohrer mit grobem Schaft und kleinem Blattdurchmesser mit guter Koaxialität zwischen Blatt und Schaft zu verwenden. Wenn zur Bearbeitung ein nachgeschliffener Bohrer verwendet wird, liegt der Grund für die Verringerung der Lochgenauigkeit hauptsächlich an der asymmetrischen Form der Rückseite. Durch die Kontrolle des Höhenunterschieds des Blattes kann das Ausmaß des Lochschneidens und der Lochausdehnung wirksam unterdrückt werden.
Lochrundheit
Aufgrund der Vibration des Bohrers wird das gebohrte Loch leicht polygonal und es bilden sich rillenartige Linien auf der Lochwand. Gewöhnliche polygonale Löcher sind meist dreieckig oder fünfeckig. Der Grund für das dreieckige Loch ist, dass der Bohrer beim Bohren zwei Rotationszentren hat. Sie vibrieren mit einer Frequenz von 600 Umdrehungen und der Hauptgrund für die Vibration ist ein unausgeglichener Schnittwiderstand. Wenn sich der Bohrer eine Umdrehung dreht, ist der Widerstand während der zweiten Umdrehung aufgrund der schlechten Rundheit des bearbeiteten Lochs unausgeglichen und die letzte Vibration wird erneut wiederholt. Es gibt jedoch einen gewissen Versatz in der Vibrationsphase, was zu rillenartigen Linien auf der Lochwand führt.
Wenn die Bohrtiefe ein bestimmtes Niveau erreicht, erhöht sich die Reibung zwischen der Kante der Bohrerklinge und der Lochwand. Die Vibration wird gedämpft, die Züge verschwinden und die Rundung wird besser. Dieser Lochtyp ist im Längsschnitt trichterförmig. Aus demselben Grund können beim Schneiden auch fünfeckige und siebeneckige Löcher auftreten. Um dieses Phänomen zu beseitigen, müssen neben der Vibration des Bohrfutters und dem Höhenunterschied der Schneide auch Faktoren wie die Asymmetrie der Rückseite und die Klingenform kontrolliert werden. Außerdem sollten Maßnahmen ergriffen werden, um die Steifigkeit des Bohrers zu erhöhen, den Vorschub pro Umdrehung zu erhöhen, den Rückenwinkel zu verringern und die Meißelkante zu schärfen.
Bohren von Löchern auf geneigten und gekrümmten Oberflächen
Wenn die Schneid- oder Eindringfläche des Bohrers eine geneigte Fläche, eine gekrümmte Fläche oder eine Stufe ist, ist die Positioniergenauigkeit schlecht. Da der Bohrer dabei radial auf einer Seite schneidet, verringert sich die Standzeit des Werkzeugs.
Zur Verbesserung der Positionsgenauigkeit können folgende Maßnahmen ergriffen werden:
- Bohren Sie zuerst das mittlere Loch.
- Benutze ein Schaftfräser um den Lochsitz zu fräsen.
- Verwenden Sie einen Bohrer mit guter Durchdringung und Steifigkeit.
- Reduzieren Sie den Vorschub.
Gratbehandlung
Beim Bohren bilden sich am Eingang und Ausgang des Lochs Grate, insbesondere bei der Bearbeitung von zähen Materialien und dünnen Platten. Der Grund dafür ist, dass das zu bearbeitende Material beim Eindringen des Bohrers eine plastische Verformung erfährt. Zu diesem Zeitpunkt wird der dreieckige Teil, der von der Kante des Bohrers in der Nähe der Außenkante geschnitten werden sollte, unter der Einwirkung der axialen Schnittkraft verformt und nach außen gebogen. Es wird unter der Einwirkung der Fase der Außenkante des Bohrers und der Kante der Fase weiter gewellt, wodurch eine gewellte Kante oder ein Grat entsteht.
Bohrprozessbedingungen
Ob die Schnittbedingungen geeignet sind, sollte durch Probeschnitte ermittelt und anhand von Faktoren wie Bearbeitungsgenauigkeit, Bearbeitungseffizienz und Bohrerlebensdauer umfassend beurteilt werden.
Bohrerlebensdauer und Verarbeitungseffizienz
Ob der Bohrer unter der Voraussetzung, dass er die technischen Anforderungen des zu bearbeitenden Werkstücks erfüllt, ordnungsgemäß verwendet wird. Dies sollte umfassend gemessen werden, hauptsächlich basierend auf der Lebensdauer des Bohrers und der Verarbeitungseffizienz. Der Bewertungsindex für die Lebensdauer des Bohrers kann der Schnittabstand sein. Der Bewertungsindex für die Verarbeitungseffizienz kann die Vorschubgeschwindigkeit sein.
Bei Schnellarbeitsstahlbohrern wird die Lebensdauer des Bohrers stark von der Drehzahl und weniger vom Vorschub pro Umdrehung beeinflusst. Daher kann die Verarbeitungseffizienz durch Erhöhen des Vorschubs pro Umdrehung verbessert werden, während gleichzeitig eine längere Lebensdauer des Bohrers gewährleistet wird. Es ist jedoch zu beachten, dass bei einem zu großen Vorschub pro Umdrehung die Späne dicker werden und das Brechen der Späne erschwert wird. Daher muss der Vorschubbereich pro Umdrehung, bei dem die Späne erfolgreich gebrochen werden können, durch Probeschneiden ermittelt werden.
Bei Hartmetallbohrern weist die Schneide in negativer Spanrichtung eine größere Fase auf, und der optionale Vorschubbereich pro Umdrehung ist kleiner als bei Schnellarbeitsstahlbohrern. Wenn der Vorschub pro Umdrehung während der Bearbeitung diesen Bereich überschreitet, verringert sich die Lebensdauer des Bohrers. Da die Hitzebeständigkeit von Hartmetallbohrern höher ist als die von Schnellarbeitsstahlbohrern, hat die Drehzahl wenig Einfluss auf die Lebensdauer des Bohrers. Daher kann die Methode zur Erhöhung der Drehzahl verwendet werden, um die Bearbeitungseffizienz von Hartmetallbohrern zu verbessern und gleichzeitig die Lebensdauer des Bohrers zu gewährleisten.
Sinnvoller Einsatz von Kühlschmierstoffen
Das Schneiden des Bohrers erfolgt in einem Loch mit einem engen Raum. Daher haben die Art der Schneidflüssigkeit und die Injektionsmethode einen großen Einfluss auf die Lebensdauer des Bohrers und die Bearbeitungsgenauigkeit des Lochs. Schneidflüssigkeiten können in zwei Kategorien unterteilt werden: wasserlöslich und nicht wasserlöslich. Nicht wasserlösliche Schneidflüssigkeiten haben gute Schmierfähigkeit, Benetzbarkeit und Antihafteigenschaften und wirken zudem rostschützend. Wasserlösliche Schneidflüssigkeiten haben gute Kühleigenschaften, rauchen nicht und sind nicht entflammbar.
Wenn jedoch das Verdünnungsverhältnis der wasserlöslichen Schneidflüssigkeit falsch ist oder sich die Qualität der Schneidflüssigkeit verschlechtert, verkürzt sich die Lebensdauer des Werkzeugs erheblich. Daher muss sie mit Vorsicht verwendet werden. Unabhängig davon, ob es sich um eine wasserlösliche oder nicht wasserlösliche Schneidflüssigkeit handelt, muss die Schneidflüssigkeit während des Gebrauchs vollständig an die Schneidstelle abgegeben werden. Gleichzeitig müssen Durchflussrate, Druck, Düsenanzahl und Kühlmethode (Innenkühlung oder Außenkühlung) der Schneidflüssigkeit streng kontrolliert werden.
