Wiki der Zerspanung

Die Ausspitzung verkleinert die Querschneide an der Spitze des Spiralbohrers. Durch Ausspitzen werden die Reibkräfte wesentlich verringert und damit sind geringere Vorschubkräfte nötig. Gleichzeitig wird die Spitze des Bohrers besser im Werkstück zentriert. Somit verbessert die Ausspitzung das Anbohren.

Für die Bearbeitung von Tieflochbohrungen gibt es zwei unterschiedliche Werkzeugarten, die je nach Anwendungsfall zum Einsatz kommen.
Man unterscheidet zwischen einschneidigen und zweischneidigen Werkzeugen.

Die einschneidigen Werkzeuge, auch Einlippentieflochbohrer genannt, stellen sehr präzise Bohrungen hinsichtlich der Durchmessertoleranz, Bohrungsgeradheit, Bohrungsrundheit und der Oberflächengüte her.
Zweischneidige Werkzeuge, auch Zweilippentieflochbohrer genannt, können diese Präzision nicht erreichen, punkten dafür aber aufgrund von höheren Vorschüben mit einer wesentlich kürzeren Bearbeitungszeit.

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Welche Vorteile hat eine Tieflochbohrmaschine?

Bei sehr großen Bohrtiefen, in der Großserienfertigung oder bei sehr hohen Anforderungen an die Bohrungsqualität kommt in der Regel eine Tieflochbohrmaschine zum Einsatz. Auf dieser ist die Bohrtiefe nahezu unbegrenzt. Die Tieflochbohrmaschine hat gegenüber der konventionellen CNC-Maschine mehrere Vorteile. Durch das Entfallen des Pilotbohrers werden dessen Bearbeitungszeit und ein Werkzeugwechsel eingespart. Je nach Maschinenausführung können mehrere Bauteile gleichzeitig bearbeitet werden. Außerdem wird eine höhere Bohrungsqualität erreicht. Die Bohrungstiefe kann bis zu mehreren Metern betragen. Dazu kommt, dass die Tieflochbohrmaschine speziell für tiefe Bohrungen konzipiert ist und dadurch über entsprechende Hochdruckpumpen und Filter für das Kühlmittel verfügt. Dies führt zu einer sehr hohen Prozesssicherheit.

Vom Experten erklärt: prozesssicher Tieflochbohren auf der CNC-Maschine

Das Whitworth-Gewinde hat seinen Ursprung in Großbritannien und ist das erste Gewinde, dass einer Norm unterlag. In Deutschland war es die DIN 11 und 12. Die Whitworth-Gewinde verfügen über Zoll-Abmessungen und 55°-Flankenwinkel. Die Steigung wird als Anzahl der Windungen pro einem Zoll Gewindelänge angegeben, im Gegensatz zur Steigung pro Umdrehung beim metrischen Gewinde. Das Whitworth-Gewinde gibt es in zwei unterschiedliche Ausführungen:

• Normalgewinde – BSW (British Standard Whitworth Coarse Thread)
• Feingewinde – BSF (British Standard Fine Thread) oder BSP (British Standard Pipe Thread)

Das Whitworth-Rohrgewinde ist u.a. für das gegenseitige Verschrauben von Rohren und dazu passenden Verbindungsteilen vorgesehen.

Hartmetall ist um einiges schwerer als gewöhnlicher Stahl. Somit ist ein Bohrer aus Hartmetall etwa doppelt so schwer wie der gleiche Bohrer, der aus HSS hergestellt wurde. Auch der Glastest hilft bei der Identifizierung von Hartmetall: Aufgrund der hohen Härte von Hartmetall ist es mit einem solchen Bohrer ein Leichtes, Glas zu zerkratzen. Stahl ist dagegen nicht hart genug, um tiefe Kratzer in Glas zu hinterlassen.

Ein Spiralbohrer hat einen kegelförmigen Kopf und besitzt an der Spitze meist zwei Schneiden, die jeweils aus Hauptschneide, Nebenschneide und Querschneide bestehen. Bei einer Kombination aus Dreh- und Vorschubbewegung dringen diese Schneiden in das zu bearbeitende Material ein und heben Späne ab. Diese Späne werden durch spiralförmige Spannuten nach oben aus der Bohrung abgeführt.

Der Kopf des Bohrers ist angespitzt mit einem typischen Spitzwinkel von 118° (HSS-Bohrer) oder 142° (Hartmetallbohrer). Im Inneren des Spiralbohrers befindet sich die sogenannte Seele bzw. der Kern, deren Durchmesser an der Spitze dem der Querschneide entspricht und in Richtung Schaft zunimmt. Das sorgt für mehr Stabilität. Der Außendurchmesser des Bohrers nimmt in Richtung Schaft ab. Dadurch wird verhindert, dass die Führungsfasen am Umfang des Bohrers an der Innenseite der Bohrung reibt und sie so beschädigt. Die Verjüngung beträgt etwa 0,02 mm bis 0,08 mm je 100 mm Länge.

Die Drehzahl ist entsprechend dem Werkstoff zu wählen und kann dem Gühring Navigator entnommen werden. Um das Werkzeug vor Verschleiß und Ausglühen zu schützen, sollte während des Bohrens Kühlschmiermittel eingesetzt werden.

Um einen geschliffenen Spiralbohrer herzustellen, wird von einem Metallrohling in Spiralform Schicht für Schicht abgetragen. Das passiert solange, bis die Form ideal ist. Bei einem gewalzten Bohrer erfolgt die Herstellung durch das In-Form-Pressen. Dabei wird der Metallrohling so lange erhitzt, bis er glüht und anschließend zurechtgewalzt. Hierbei entsteht die Spiralform. Das Gefüge des Materials bleibt erhalten.

Grundsätzlich besitzen geometrisch bestimmte Schneiden drei Winkel:

• den Freiwinkel (α)
• Keilwinkel (β)
• und Spanwinkel (γ)

Die Winkel zwischen der zu bearbeitenden Werkstückfläche und der Schneide beeinflussen den Spanvorgang.
Die Größe des Keilwinkels Beta (β) hat Auswirkungen auf die Schnittkraft.
Die Reibung zwischen der Freifläche des Schneidkeils und der Schnittfläche des Werkstückes wird durch die Größe des Freiwinkels Alpha (α) beeinflusst.
Der Spanwinkel Gamma (γ) wirkt sich auf die Spanbildung und die Schnittkraft aus.
Der zu bearbeitende Werkstoff ist ausschlaggebend für die einzusetzende Größe von Keil- und Spanwinkel.
Es gilt: Der Keilwinkel muss umso größer sein, je härter der Werkstoff ist.
Frei-, Keil- und Spanwinkel bilden zusammen einen rechten Winkel.
Ergibt die Summe aus Freiwinkel und Spanwinkel mehr als 90°, ist der Spanwinkel negativ.

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Das Hartmetall, das zur Herstellung von Bohrern und anderen Zerspanungswerkzeugen verwendet wird, ist ein Verbundwerkstoff aus Wolframkarbid und Kobalt. Wolframkarbid dient dabei als Härteträger und ist mit ca. 90 Prozent der Hauptbestandteil des Hartmetalls. Die Wolframkarbid-Körner sind durchschnittlich etwa 0,5 bis 1 Mikrometer groß.