Tiefbohren – Der ultimative Leitfaden

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Beim Bohren können Sie mithilfe eines rotierenden Werkzeugs kreisförmige Löcher in feste Materialien bohren. Es ist eine der häufigsten Bearbeitungsvorgänge bietet Ihnen die Möglichkeit, Löcher mit definierten Durchmessern und Tiefen zu erzeugen. Es gibt verschiedene Ansätze zum Bohren, und hier besprechen wir das Tieflochbohren.

Was ist Tiefbohren?

Mit Tiefbohren können Sie präzise und tiefe Bohrvorgänge in einer Vielzahl von Materialien durchführen. Diese Bohrmethode wurde ursprünglich bei der Herstellung von Gewehrläufen verwendet, woher ihr Name stammt. Dennoch hat sich das Tiefbohren als Verfahren weiterentwickelt und wird nun auch für hochpräzise Bohrvorgänge verwendet.

Mit Tieflochbohren können Sie gerade Löcher von enormer Tiefe mit einem Länge-Durchmesser-Verhältnis von über 300:1 erzielen. Kühlmittel wird durch die Hohlräume des Bohrwerkzeugs geleitet, wodurch durch Wärmeabfuhr und Spanabfuhr eine glatte Oberflächenbeschaffenheit erreicht wird.

Vorteile des Tiefbohrens auf Drehmaschinen

Beim Tiefbohren auf einer Drehmaschine werden die Vielseitigkeit der Drehmaschine und die Präzision des Tiefbohrens kombiniert. Hier sind einige Vorteile, wenn Sie Ihre Bohrausrüstung auf diese Weise konfigurieren:

  • Die Drehmaschine ermöglicht Ihnen die Ausrichtung des Tiefbohrwerkzeugs zum Werkstück. So gelingen Ihnen beeindruckend gerade und tiefe Bohrungen, insbesondere in langen und schlanken Werkstücken, mit hoher Genauigkeit.
  • Die Toleranzen beim Tiefbohren sind sehr eng. Mit einer Drehmaschine können Sie Tiefbohrvorgänge mit konsistenten Ergebnissen wiederholen.
  • Die Rotation der Drehmaschine fördert einen gleichmäßigen Vorschub und stellt sicher, dass Sie eine glatte Oberflächenbeschaffenheit erzielen, ohne dass eine Nachbearbeitung erforderlich ist.
  • Der Einsatz einer Drehmaschine in Ihrem Tiefbohrvorgang verleiht dem Prozess Stabilität und reduziert Fehlausrichtungsfehler und Werkzeugablenkungen. Auf diese Weise ist Ihr Tiefbohrvorgang effizient und ermöglicht ein optimales Längen-Durchmesser-Verhältnis.
  • Das Kühlmittelversorgungssystem der Drehmaschine sorgt für eine konstante Versorgung des Tiefbohrwerkzeugs und ermöglicht so eine verbesserte Spanabfuhr. Dadurch kommt es beim Bohren von Löchern über längere Längen zu weniger Verstopfungen und sogar Werkzeugausfällen.
  • Die Vielseitigkeit von Drehmaschinen ermöglicht es Ihnen, Tiefbohrvorgänge an Werkstücken unterschiedlicher Größe durchzuführen. Werkstücke mit unterschiedlichen Durchmessern und Längen können vor dem Bohrvorgang in eine Drehmaschine eingespannt werden.
  • Die Stabilität der Drehmaschine gewährleistet kontrollierte Schnittbedingungen und minimiert Stoßbelastungen und Vibrationen. Dies trägt zur Verlängerung der Werkzeuglebensdauer bei und gewährleistet eine maximale Betriebseffizienz.
  • Durch die Kombination von Dreh- und Tiefbohrmaschinen verringern Sie die Rüstzeit und die Kosten im Vergleich zur Verwendung mehrerer Maschinen. Das ist effizienter.

So wählen Sie eine Tiefbohrmaschine

Der Erfolg Ihres Tiefbohrvorgangs hängt von der Wahl Ihrer Bohrmaschine ab. Ihre Wahl wird im Idealfall von mehreren Faktoren beeinflusst, von denen einige unten aufgeführt sind:

· Materialtyp

Sie können verschiedene Materialien mit unterschiedlichen physikalischen und mechanischen Eigenschaften bohren. Während einige Materialien wie Aluminium weich sind, sind andere wie Stahl hart. Folglich funktioniert eine Tiefbohrmaschine, die für Aluminium verwendet wird, bei Stahl nicht effektiv.

· Bohrungsparameter

Die wichtigsten Parameter, die bei der Auswahl einer Tiefbohrmaschine eine Rolle spielen, sind Durchmesser und Tiefe. Für den Durchmesser wird ein Maximal- und Minimalwert angegeben, der häufig zwischen 1 mm und 50 mm liegt. Die Tiefe wird durch das Längen-Durchmesser-Verhältnis bestimmt, das häufig 300:1 erreicht.

· Produktionsvolumen

Je nach der Anzahl der zu produzierenden Artikel können Sie eine manuell betriebene oder CNC-gesteuerte Tiefbohrmaschine haben. Eine Tiefbohrmaschine mit CNC-Steuerung verfügt über automatische Funktionen und Systeme, die ideal für die Großserienproduktion sind.

· Größe und Form des Werkstücks

Die Größe des Werkstücks bestimmt die Bettlänge der Maschine und ihre Kapazität, ein Werkstück zu halten. Wenn Ihr Werkstück lang ist, sollte Ihre Tiefbohrmaschine es bequem aufnehmen können. Darüber hinaus sollte die Maschine über ideale Vorrichtungen verfügen, um ein Werkstück jeder Form sicher zu halten.

· Maschinenstruktur

Tiefbohren ist ein hochpräziser Vorgang, der Probleme wie Vibrationen und Spannungsbelastungen nicht gut verträgt. Andernfalls kann es zu Bohrfehlern und im schlimmsten Fall zu Werkzeugschäden kommen. Eine Maschine mit Funktionen wie Führungsbahnen und Kugelumlaufspindeln sorgt für Stabilität und eine reibungslose Werkzeugbewegung.

· Werkzeugkompatibilität

Angesichts der unterschiedlichen Werkzeuge, die für das Tiefbohren erforderlich sind, können einige Maschinen nur bestimmte Werkzeuge unterstützen. Andere Maschinen sind äußerst vielseitig und können ein breites Spektrum an Werkzeugen aufnehmen. Sofern Sie nicht hochspezialisierte Freizeitbohrarbeiten durchführen, ist letzteres immer ideal.

· Kühlmittel- und Spanabfuhr

Aufgrund der Schnitttiefen, die beim Tiefbohren erreicht werden, ist ein System erforderlich, das Kühlmittel effektiv leiten kann. Ein Hochdrucksystem mit einer Auffangschale ist vorzuziehen, um Recycling zu ermöglichen. Auf diese Weise können Sie Späne effektiv entfernen und das Werkzeug schmieren.

· Kosten

Die Kosten für die Anschaffung einer Bohrmaschine variieren je nach Größe und Automatisierungsgrad der Maschine, die wiederum von Ihrem Betriebsumfang bestimmt werden. Für einen Betrieb mit geringem Volumen besteht kein Grund, in große automatisierte Maschinen zu investieren. Bedenken Sie auch, dass die Betriebskosten direkt von der Größe abhängen.

So wählen Sie eine Tiefbohrmaschine

Schritte im Tiefbohrprozess

Beim Tiefbohren müssen Sie bestimmte grundlegende Schritte ausführen, um tiefe und präzise Löcher zu erzielen. Tiefbohren ist ein hochspezialisierter Vorgang, der für qualitativ hochwertige Ergebnisse eine solide Vorbereitung und Ausführung erfordert.

1. Einrichten

Zuerst befestigen Sie das Werkstück so auf der Maschine, dass es während des Bohrvorgangs unbewegt bleibt. Bei langen Werkstücken können Sie zusätzliche Stützvorrichtungen wie Buchsen und Lünetten verwenden. Anschließend montieren Sie den Tieflochbohrer auf dem Werkzeughalter der Maschine.

2. Ausrichtung

Eine Führungsbuchse hilft Ihnen dabei, den Bohrer auf die Stelle auszurichten, an der Sie ein Loch bohren möchten. Auf diese Weise wird der Tieflochbohrer fixiert und es kommt zu keinen Abweichungen. Anschließend zentrieren Sie die Bohrerspitze auf die Stelle, an der Sie ein Loch bohren möchten.

3. Bohren

Durch Drehen des Tiefbohrers mit hoher Geschwindigkeit wird der Bohrvorgang eingeleitet. Ein langsamer Vorschub ist ideal, da Sie die Bohrspitze beim Schneiden in das Material führen. Ein langsamer Vorschub stellt sicher, dass sich keine Späne ansammeln und Sie eine glatte Oberfläche erzielen. Außerdem wird dadurch Werkzeugverschleiß und vorzeitige Beschädigung vermieden.

4. Kühlmitteleinspritzung

Dies geschieht gleichzeitig mit dem Bohrvorgang. Es erfüllt mehrere Aufgaben: Kühlung des Werkzeugs durch Reibungswärme und Ausspülen von Spänen. Das Kühlmittel wird über die Hohlkammer des Tieflochbohrers zur Einsatzstelle geleitet.

5. Spanabfuhr

Um eine Blockierung des Bohrpfads zu verhindern und eine hohe Oberflächenqualität zu gewährleisten, ist es notwendig, während des Bohrvorgangs kontinuierlich Späne zu entfernen. Sie führen das Kühlmittel unter hohem Druck zu, der ausreicht, um die Späne mit Nachdruck aus der Bohrhöhle auszustoßen.

6. Lochinspektion

Bei der Inspektion soll die Maßgenauigkeit des Lochs und die Qualität in Bezug auf Geradlinigkeit und Oberflächenbeschaffenheit bestätigt werden. Nach Abschluss des Bohrvorgangs ziehen Sie den Bohrer zurück, um eine Inspektion durchzuführen. Präzise Werkzeuge wie laserbasierte Messgeräte sind zur Bestätigung der Lochspezifikationen unerlässlich.

Zu berücksichtigende Faktoren beim Tiefbohrprozess

Bei der Durchführung eines Tiefbohrvorgangs müssen Sie mehrere Parameter sorgfältig kontrollieren, um ein erfolgreiches Ergebnis zu erzielen. Im Folgenden sind einige der wichtigen Faktoren aufgeführt, die zu berücksichtigen sind:

· Materialeigenschaften

Härte, Zähigkeit, Duktilität und Abrasivität des Werkstückmaterials wirken sich auf den Tiefbohrprozess aus. Harte und abrasive Materialien erfordern steifere Werkzeuge, langsamere Schnittgeschwindigkeiten und Hochdruckkühlmittel. Duktile Materialien erzeugen faserige Späne, die die Spanabfuhr beeinträchtigen können.

· Werkzeugdesign

Achten Sie auf die Schneide des Werkzeugs und stellen Sie sicher, dass sie ein Gleichgewicht zwischen Materialabtrag und Spanbildung bietet. Passen Sie Ihren Tieflochbohrer an den gewünschten Lochdurchmesser an, der sich auf Vorschubgeschwindigkeit, Kühlmittelfluss und Längen-Durchmesser-Verhältnis auswirkt. Verwenden Sie HSS als Werkzeugmaterial für weiche Materialien und Hartmetall für härtere Materialien.

· Lochspezifikationen

Der wichtigste Parameter, den Sie beim Tiefbohren berücksichtigen müssen, ist das Verhältnis von Länge zu Durchmesser. Sie können zwar ein Verhältnis von über 300:1 erreichen, aber Sie benötigen geeignete Werkzeuge, um die Genauigkeit aufrechtzuerhalten und die Spanabfuhr zu gewährleisten. Erwägen Sie die Verwendung von Führungsbuchsen zu Beginn, um ein Ablenken zu verhindern.

· Vorschub und Schnittgeschwindigkeit

Beim Tiefbohren empfiehlt es sich, niedrige Vorschubgeschwindigkeiten zu verwenden, um die Präzision zu verbessern und den Werkzeugverschleiß zu verringern. Eine hohe Schnittgeschwindigkeit trägt zu einem glatten Schnitt bei. Dennoch müssen Sie Ihre Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit je nach Werkstückmaterial ausbalancieren.

· Kühlmittelsystem

Verwenden Sie Hochdruck-Kühlmittelsysteme, insbesondere bei tiefen Löchern, um Spanblockaden, Überhitzung, schlechte Oberflächengüte und Werkzeugverschleiß zu vermeiden. Je nach Schnittbedingungen und Material können Sie zwischen verschiedenen Kühlmittelarten wählen, von synthetischen Flüssigkeiten bis hin zu wasserlöslichen Ölen.

· Chipkontrolle

Wenn beim Tiefbohren entstehende Späne nicht beseitigt werden, können sie zu Verstopfungen, Werkzeugschäden, Oberflächenfehlern und/oder Lochabweichungen führen. Die Verwendung eines Tiefbohrers mit Spiralnut hilft beim Abtransport der Späne. Sie können auch den Einbau von Spanbrechern in Betracht ziehen, um den Abtransport zu vereinfachen.

· Werkstückunterstützung

Das Verhindern von Bewegungen beim Tiefbohren ist wichtig und das Festklemmen des Werkstücks kann in dieser Hinsicht hilfreich sein. Verwenden Sie bei der Arbeit an langen Werkstücken Buchsen und Lünetten oder Buchsen als zusätzliche Stütze, um ein Durchbiegen zu verhindern.

· Werkzeugverschleiß

Nach längerem Gebrauch kommt es zwangsläufig zu Werkzeugverschleiß. Überwachen Sie den Verschleiß durch regelmäßige Inspektionen und ziehen Sie Maßnahmen wie einen Austausch in Betracht. Darüber hinaus können Sie verschleißfeste Beschichtungen wie Titannitrid auftragen, um die Lebensdauer des Werkzeugs durch Reibungsreduzierung zu verlängern und so die Leistung zu verbessern.

So wählen Sie eine Tiefbohrmaschine (1)

Schlüsselanwendungen

Es gibt mehrere Anwendungen, bei denen gerade, tiefe, glatte und präzise Löcher mit hoher Genauigkeit erforderlich sind. Daher wird Tiefbohren als Fertigungstechnik in den folgenden Branchen eingesetzt:

· Luft-und Raumfahrtindustrie

Die präzisen Löcher mit kleinem Durchmesser in Einspritzdüsen, die zur Steuerung des Kraftstoffflusses in Flugzeugtriebwerken verwendet werden, werden tieflochgebohrt. Teile des Fahrwerks werden aus strukturellen Gründen mit Hohlkanälen versehen. Darüber hinaus werden Hydrauliksysteme, die zur Übertragung von Hochdruckflüssigkeiten verwendet werden, tieflochgebohrt.

· Automobilindustrie

Hochpräzise Einspritzdüsen nutzen Tieflochbohren, um ihr effektives Design zur Unterstützung der Verbrennung zu erreichen. Motorkomponenten wie Getriebe und Kurbelwellen werden mit dieser Technik hergestellt, um strukturelle Integrität und Schmierkanäle bereitzustellen.

· Waffenherstellung

Wie bereits erwähnt, wurde das Tieflochbohren zur Herstellung von Gewehrläufen verwendet, woher auch der Name stammt. Bis heute wird das Tieflochbohren zur Herstellung von Läufen für Handfeuerwaffen wie Gewehre und Schrotflinten verwendet. Es wird auch zur Herstellung von Artilleriegeschossen und Munition sowie Raketenkomponenten verwendet.

· Medizinische Geräte

Chirurgische Instrumente wie Biopsienadeln und endoskopische Instrumente verwenden Tieflochbohren, um präzise gerade, tiefe Löcher zu erzeugen. Sie verwenden diese Methode auch bei der Herstellung orthopädischer Implantate, die Hohlkanäle für die Platzierung im Körper benötigen.

· Energiesektor

Beim Tiefbohren werden tiefe Löcher gebohrt, um das Gleichgewicht der Werkzeuge und die Gewichtsverteilung in Schwerstangen zu gewährleisten, die bei der Ölförderung verwendet werden. Hydrauliksysteme wie Verteiler und Ventile werden mithilfe von Tiefbohrgeräten hergestellt. Bei Turbinenschaufeln, die mit Dampf oder Gas betrieben werden, werden mithilfe von Tiefbohren Kanäle zur Wärmeableitung geschaffen.

· Formen- und Formenbau

Tiefbohren ist nützlich, um hochpräzise Kühlkanäle in Formen zu erzeugen, die eine gleichmäßige Kühlung und damit kürzere Zykluszeiten ermöglichen. Beim Präzisionsformenbau hilft Tiefbohren bei der Konstruktion von Stanzwerkzeugen und anderen Schmiedeprozessen.

· Schwere Geräte und Maschinen

Auf diese Weise werden Flüssigkeitskanäle in Hydraulikzylindern für Schwermaschinen hergestellt, wodurch eine hohe Genauigkeit erreicht wird. Darüber hinaus werden in Spindeln von Werkzeugmaschinen zylindrische Kanäle zur Kühlung und Schmierung verwendet, die durch Tiefbohren hergestellt werden.

Schlüsselanwendungen

FAQs

1. Was ist der Unterschied zwischen Tiefbohren und BTA-Bohren?

Sowohl Tieflochbohren als auch BTA-Bohren (Boring and Trepanning Association) sind Tieflochbohrtechniken. Das Tieflochbohren wird jedoch typischerweise zum Bohren von Löchern mit geringerer Tiefe und Durchmessern verwendet, die normalerweise zwischen 1 und 50 mm liegen. Mit BTA-Bohren können Löcher mit großen Durchmessern von normalerweise über 50 mm gebohrt werden.

2. Wie tief kann ein Tiefbohrer gehen?

Verschiedene Faktoren wie Lochdurchmesser und Materialart beeinflussen die mit einem Tieflochbohrer erreichbare maximale Tiefe. Ein Tieflochbohrer kann jedoch typischerweise ein Längen-Durchmesser-Verhältnis von über 300:1 erreichen. Allerdings gilt: Je größer der Durchmesser, desto geringer das Längen-Durchmesser-Verhältnis.

3. Was sind die Einschränkungen beim Tiefbohren?

Wir haben die wichtigsten Vorteile des Tiefbohrens für Ihr Projekt genannt. Es gibt jedoch auch einige Einschränkungen:

  • Im Vergleich zu anderen Bohrverfahren ist das Tiefbohren insbesondere bei größeren Löchern vergleichsweise langsamer, was zu längeren Zykluszeiten führt.
  • Das Tiefbohren ist nur bei Löchern mit kleinem Durchmesser (zwischen 1 und 50 mm) sinnvoll und eignet sich nicht gut zum Bohren von Löchern mit sehr großem Durchmesser.
  • Insbesondere bei größeren Tiefen gestaltet sich die Spanabfuhr schwierig, was zu erhöhtem Werkzeugverschleiß und einer mangelhaften Oberflächengüte führt.
  • Das schlanke Design von Tieflochbohrern in Verbindung mit einer einzigen Schneide macht sie anfällig für erhöhten Verschleiß und mögliche Brüche. Dies gilt insbesondere bei großen Tiefen und bei der Verwendung in härteren Materialien.
  • Die Bohrleistung bei härteren oder zäheren Materialien wie gehärtetem Stahl und Superlegierungen wird erheblich reduziert.
  • Während extreme Tiefen-Durchmesser-Verhältnisse erreicht werden können, wird es über 300:1 hinaus zunehmend schwieriger, Geradheit, Genauigkeit und Spanabnahme zu erreichen.

4. Wie hoch ist die Toleranz beim Tiefbohren?

Hohe Präzision ist einer der Hauptvorteile des Tiefbohrens, ideal, wenn enge Toleranzen und genaue Lochpositionierung entscheidend sind. Während das Werkstückmaterial und die Maschineneinstellung die Toleranz beeinflussen können, kann beim Tiefbohren eine Maßtoleranz von ±0,0008″ bis ±0,002″.

Abschluss

Das Tiefbohrverfahren ist eine äußerst effektive Technik zum Herstellen von Löchern und Kanälen mit kleinem Durchmesser mit hoher Genauigkeit und Konsistenz. Seine Vielseitigkeit ermöglicht es Ihnen, es in Ihrer Werkstatt für kleine Projekte und in großen Produktionshallen mit engen Toleranzen einzusetzen.

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