The Hole Story: Ein tiefer Einblick in das Thema Bohren

Bohren ist eine der schnellsten und präzisesten Fertigungsmethoden zur Materialabtragung. Jeder der drei Haupttypen von Bohrern – Vollhartmetallbohrer, Bohrer mit austauschbarer Spitze und Bohrer mit Wendeschneidplatte – liefert hochwertige Leistung, wenn er auf die richtige Anwendung abgestimmt ist. Dieser Prozess beginnt mit der Suche nach Antworten auf kritische Fragen zum Umfang des Projekts.

Zu den Fragen, die beantwortet werden müssen, gehören Variationen der folgenden: Wofür wird das Loch verwendet? Wie viele Löcher? Wie hoch ist die Toleranz? Wie groß ist der Durchmesser? Was ist das Material? Was ist die Werkzeughaltung? Was für eine Maschine (neu, modern, veraltet)? Wie wäre es mit dem Abschluss?

Hier erfahren Sie, wie einige führende Anbieter ihre Bohrlösungen gestaltet haben. Das Ziel besteht darin, die Leistung zu maximieren und gleichzeitig die Anforderungen an Material, Produktionsvolumen und Lochqualität zu erfüllen.

Vollhartmetallbohrer sind immer noch das Arbeitspferd für Anwendungen mit hoher Produktion, da die Werkzeuge mit Wendeplatten und austauschbaren Hartmetallspitzen bei richtiger Abstimmung auf die Anwendung eine außergewöhnliche Leistung bieten. „Herkömmliche Vollhartmetallbohrer stellten einen großen Fortschritt gegenüber HSS (Schnellarbeitsstahl) dar und lieferten höhere Vorschübe und Geschwindigkeiten sowie eine größere Genauigkeit bei Durchmessern von 1 bis 20 mm“, sagte Steve Pilger, Produktmanager für Bohrungsbearbeitung, YG-1 Tool Co ., Vernon Hills, Illinois.

„Die meisten Hersteller haben eine Vielzahl metrischer und Zollbohrer in den Längen 3xD, 5xD und 8xD im Angebot“, bemerkte Pilger. „Hartmetall kann mit höheren Geschwindigkeiten laufen und Hitze viel besser verarbeiten als HSS, alles wichtige Vorteile für eine höhere Produktion bei geringeren Werkzeugkosten. Allerdings kann sich die Sprödigkeit des Hartmetalls je nach Anwendung negativ auswirken und beispielsweise bei unstabilen Aufspannungen zu Werkzeugbrüchen führen.“

Von den drei Bohrertypen, die YG-1 anbietet, handelt es sich bei einem um Vollhartmetallbohrer und bei zwei um Wendeschneidplattenbohrer. Vollhartmetallbohrer, sogenannte Dream Drills, sind mit und ohne Kühlmitteldurchgang erhältlich und eignen sich materialspezifisch für Legierungen sowie Kohlenstoffstahl, Edelstahl und Aluminium. An einem Ende des Spektrums seien Vollhartmetallbohrer positioniert, in der Mitte Bohrer mit austauschbaren Spitzen und am anderen Ende Wendeschneidplattenbohrer, erklärte Jan Andersson, Leiter Produktmanagement Wendeschneidplatten.

„Bohrer mit austauschbaren Wendeschneidplatten verfügen über eine Geometrie, die der von Vollhartmetall ähnelt oder gleicht, ohne dass die Kosten und der Aufwand für das Nachschleifen von Hartmetall anfallen“, sagte Andersson. „Je größer der Bohrer, desto weiter vorgeschoben zur Wendeseite; Je kleiner der Bohrer, desto weiter fortgeschritten ist er dem Vollhartmetallbohrer mit Bohrern mit austauschbarer Spitze dazwischen. Wenn wir die Lochqualität, die Oberflächenbeschaffenheit und die Maßtoleranzen betrachten, wird der Vollhartmetall-Dream-Bohrer überlegen sein; Bohrer mit Wendeschneidplatte eignen sich besonders gut für das, was ich Lochstanze nenne, wenn Sie schnell ein Loch bohren, das Loch freimachen müssen und die Toleranz nicht so kritisch ist“, fügte Andersson hinzu.

„Eine typische Werkstattanwendung könnte ein Durchgangsloch für einen Schraubenkopf umfassen, bei dem herkömmliche Toleranzen nicht so viel für den Abstand bedeuten und eine Wendeschneidplatte möglicherweise die wirtschaftlichste Lösung ist. Wenn Sie nur ein Loch stanzen, ist eine Wendeschneidplatte sehr sinnvoll. Die Realität ist, dass es keinen Sinn macht, das Geld für den Kauf eines Vollhartmetallbohrers auszugeben, wenn Sie anschließend Nachbearbeitungen durchführen möchten. An diesem Punkt befinden Sie sich wahrscheinlich zwischen der Verwendung einer austauschbaren Spitze und der Verwendung einer indexierbaren Spitze“, erklärte Andersson. „Der Vorteil des Wendeplattenbohrers besteht darin, dass er am vielseitigsten ist, insbesondere wenn Sie den WCMX-Bohrer im Trigon-Stil verwenden. Sie können es versetzen, um Übermaß bohren zu können. Sie können das Loch nach dem Bohren anfasen.“

„Alles kommt darauf an, wo das Werkzeug eingesetzt wird“, bemerkte Pilger. Handelt es sich um eine dedizierte Anwendung, die jeden Tag ausgeführt wird? Oder handelt es sich um ein Geschäft mit vielen verschiedenen Arten von Arbeiten und Materialien?

Um der Vielfalt in Handwerksbetrieben gerecht zu werden, bietet Bohren die Vielseitigkeit modularer Bohrer für verschiedene Arbeiten und Materialien. „Das Schöne an der modularen Bohrmaschine ist ihre Flexibilität“, fuhr Pilger fort. „Ausgehend von einem Durchmesser von 10 mm können unsere Standardkörper etwa sechs verschiedene Durchmesser bis zu 10,4 mm in den Längen 3xD, 5xD und 8xD aufnehmen. Und es ist sehr einfach, die Spitzengeometrie zum Schneiden von Stahl, Gusseisen und Edelstahl zu ändern.“

Iscar USA, Arlington, Texas, hat eine dritte Nut hinzugefügt, um seine neue Reihe von LOGIQ3CHAM-Nutenbohrern mit austauschbarem Kopf zu schaffen. „Es ist ein Game Changer“, erklärte Craig Ewing, Produktspezialist. „Es handelt sich eher um ein Produktionswerkzeug mit erheblichen Produktivitätssteigerungen durch die Vielseitigkeit des Wechselkopfbohrers, der entweder den normalen Bohrkopf oder den Flachbodenkopf verwenden kann.“

Die Linie erweitert das Konzept der austauschbaren Spitzen, das Iscar vor einigen Jahren als SUMOCHAM eingeführt hat. Es verfügt über Bohrungen mit durchgehender Kühlung und ist in den Bohrtiefen 1,5xD, 3xD, 5xD und 8xD mit runden und flachen Schäften erhältlich. Jeder Körper nimmt fünf Kopfgrößen bei den kleineren Durchmessern und zehn Kopfgrößen bei Durchmessern von 15 mm und größer auf.

Die dritte Nut führte dazu, dass LOGIQ3CHAM 50 Prozent mehr Späne erzeugte, die durch kleinere Hohlräume abgeführt werden mussten. Iscar hat die Schneidkante neu gestaltet, um den Span anders zu krümmen und so den Abtransport zu erleichtern.

„Ein erfolgreiches Spanmanagement von Gusseisen, Legierungen und Kohlenstoffstahl macht Anwendungen in der Automobil-, Allzweck-, Schwermaschinen-, Werkzeugmaschinen-, Offroad- und Wärmetauscherindustrie zu guten Kandidaten für LOGIQ3CHAM“, sagte Ewing. „Die Wärmetauscherindustrie verwendet beispielsweise Standard-ISO-P-Materialien und bohrt Tausende von Löchern. Wenn Sie Tausende von Löchern in ein Teil bohren, beispielsweise in einen Wärmetauscher, können Sie den Vorteil einer um bis zu 50 Prozent höheren Vorschubgeschwindigkeit erkennen“, sagte Ewing und fügte hinzu, dass neue Geometrien für Materialien wie rostfreien und hochfesten Stahl entwickelt werden. Temperaturlegierungen.

„Das Wichtigste, was unseren Kunden hilft, ist die zusätzliche Produktivität durch eine höhere Vorschubgeschwindigkeit“, sagte Ewing. „Wenn wir bei einem Bohrer mit zwei Schneiden fünf Tausendstel pro Nut schneiden, sind wir bei zehn Tausend, aber bei einem Bohrer mit drei Schneiden sind wir bei 15 Tausend pro Umdrehung, und das ist es, was den Vorschub erhöht Rate und reduziert die Zykluszeit. In Produktionsanwendungen verzeichnen wir mit dem LOGIQ3CHAM in der Regel eine Reduzierung der Zykluszeiten um 20 bis 50 Prozent. In einer Werkstattumgebung empfehlen wir je nach Volumen möglicherweise, bei unserem regulären SUMOCHAM-Bohrer mit austauschbarem Kopf und zwei Schneiden zu bleiben“, fügte er hinzu.

„Die größte Herausforderung für unsere Kunden besteht darin, so schnell wie möglich Löcher zu machen, und zwar gute Löcher, sei es für schwer zu bearbeitende Materialien wie Inconel 718 für die Luft- und Raumfahrt oder 4140-Stahl für den allgemeinen Maschinenbau“, sagte Martin Hobbs, Produktspezialist für Bohren und Gewindeschneiden bei Sandvik Coromant US, Mebane, NC „Alles kommt auf die GD&T-Anforderungen (geometrische Bemaßung und Toleranz) der Bohrungsanwendung an. Wenn wir auf der Suche nach geringeren Toleranzen sind, beispielsweise für Bolzenlöcher, verwenden wir häufig Bohrer mit Wendeschneidplatten, die uns die Möglichkeit geben, Löcher sehr schnell und zu sehr geringen Kosten zu stanzen. Wenn Sie sehr enge Toleranzen unter 2.000 suchen, müssen wir Vollhartmetallbohrer verwenden, um diese engen Arbeiten zu erledigen“, sagte Hobbs.

Der DS 20-Wendeschneidplattenbohrer ist die jüngste Ergänzung des Sandvik-Portfolios an Vollhartmetallbohrern sowie Bohrern mit Wendeplatten und Wechselspitzen und eignet sich für 7xD-Bohrungen. Sandvik nutzte neue Materialien und Technologien, um einen Bohrerkörper und Hartmetall zu entwickeln, um die Werkzeuglebensdauer zu verlängern und gleichzeitig eine Lochqualität mit steiferem Material für größere Schnitttiefen zu erzielen.

„Bei der Empfehlung der richtigen Bohrlösung für unsere Kunden konzentrieren wir uns auf die Metallentfernungsrate, also darauf, wie viele Kubikzentimeter Metall entfernt werden, um unsere Kunden so produktiv wie möglich zu halten“, sagte Hobbs. Der Erfolg werde an den „Kosten pro gutem Loch pro Komponente“ gemessen, sagte er, für die besten Löcher zu den niedrigsten Kosten für eine bestimmte Anwendung.

„Für alles, was weniger als drei Viertel Zoll und einen geringeren Durchmesser hat, können wir Vollhartmetall verwenden; „Auswechselbare Spitze ab 10 mm“, fuhr Hobbs fort und wies darauf hin, dass die Wahl von den Abmessungen und Toleranzen abhängt. „Wenn ich ein Dreiviertel-Zoll-Loch habe, kann ich entweder ein Werkzeug mit austauschbarer Spitze, ein Wendeschneidplatten- oder ein Vollhartmetallwerkzeug verwenden. Es kommt auf die Anforderungen des Kunden an Lochtoleranz, Geradheit und Durchmessertoleranz an.“

Zu den wichtigsten Überlegungen gehören:

„Hier setzen wir die Wendeschneidplattenbohrer ein. Sie haben höhere Toleranzen, wir sprechen bei Lochdurchmessern über 10 Tausend Zoll“, erklärte Hobbs. „Wo wir Schraubenlöcher oder Locherleichterungsmuster haben, die wir in einen Flansch einbringen müssen, um das Material leichter zu machen, eignen sich Bohrer mit Einsätzen sehr gut; Überall dort, wo wir Löcher bohren oder reiben, bohren wir auch ein paar Gewinde in die Löcher.

Bohrer mit austauschbarer Spitze sind eine gute Wahl bei Toleranzen über zwei Tausendstel, aber unter dem 10 Tausendstel-Bereich. Alles unter zwei Tausend sind Vollkarbide, oder wir reiben, wenn nötig, um sehr enge Lochtoleranzen zu erreichen.“

Lohnfertigung oder Hochproduktion? Laut zwei Produktmanagern bei Allied Machine & Engineering Corp., Dover, Ohio, ist die Herausforderung, die Anforderungen beider Unternehmen zu erfüllen, dieselbe: Bereitstellung von Bohrlösungen, die es Kunden ermöglichen, ihre Produktionsanforderungen zeitnah und kosteneffizient zu erfüllen.

„Viele unserer Kunden, insbesondere heute, suchen nach zeitsparenden Lösungen, um Produkte so schnell wie möglich zu ihren Kunden zu bringen“, sagte Bill Ruegsegger, Produktmanager, der für die Werkzeuge mit hoher Durchdringung und höherer Produktion bei Allied verantwortlich ist. „Unsere Bohrer kombinieren Vorgänge, um Löcher schneller mit besseren Oberflächengüten zu erzeugen, sodass unsere Kunden Produkte schneller durch ihre Vorgänge transportieren können“, fügte er hinzu.

„Unsere Legacy-Produkte sind auf den Job-Shop-Markt zugeschnitten, wo diese Unternehmen eine hohe Produktion wünschen, um Werkzeuge schnell laufen zu lassen und Teile schnell durch ihre Werkstatt zu verarbeiten“, fügte John Weniger hinzu. „Aber Geschäfte haben im Endeffekt oft keine große Marge und keinen großen Spielraum beim Preis.“

Weniger, der für die Legacy-Werkzeuge von Allied Machine verantwortlich ist (einschließlich der hochpräzisen TA- und TA Pro-Linien), wies auf die Herausforderung hin, das Beste aus beiden Welten zu finden.

„Unser neuestes TA Pro ist im Vergleich zu vielen Werkzeugen mit hoher Durchdringung für eine größere Auswahl an Einsätzen pro Bohrerkörper konzipiert“, sagte Weniger. „Für verschiedene ISO-Sorten stehen Hartmetall zur Auswahl, für die längeren Aufträge, die die Lohnwerkstätten haben, oder ein Schnellarbeitsstahl nur für Standardarbeiten, bei dem hier und da ein Standardeinsatz für ein paar Löcher verwendet wird. Da hat man gewissermaßen beide Möglichkeiten, mit denen man spielen kann, und das macht Sinn.“

Ruegsegger stimmte seinem Kollegen zu und stellte fest, dass Allied Machine sowohl Betriebe mit hoher Produktion als auch Lohnfertiger beliefert. „Eine Lösung zu finden, die alle ihre Bedürfnisse erfüllt, ist die Herausforderung; ob es darum geht, wie wir das Produkt schneller auf den Markt bringen oder ob es darum geht, den Kunden für diese Aufträge Kostenvoranschläge anzubieten und dabei kosteneffizient zu sein. Wir versuchen, die besten Kosten pro Loch zu finden, die sie auch ihren Kunden anbieten können“, sagte er.

„Unsere hochdurchdringenden Hartmetallbohrer GEN3SYS XT und GEN3SYS XT Pro sind indexierbar, sodass sie auf einem Schnellarbeitsstahlkörper montiert werden können, was im Vergleich zum prototypischen Vollhartmetallbohrer immer noch eine Kostenreduzierung ermöglicht“, fügte Weniger hinzu. „Die Superion-Reihe spezieller Vollhartmetallbohrer und PKD-Werkzeuge sind Hochleistungsbohrer mit hoher Eindringtiefe.“

Laut Weniger bieten die neuesten Produkte von Allied Machine eine kostengünstige Lösung mit austauschbarer Spitze zum Bohren von Löchern in einer Vielzahl von Materialien.

Der TA Pro entspricht beispielsweise vielen der bestehenden TA GEN2-Wendeschneidplatten und verfügt über Hartmetall- und Schnellarbeitsstahloptionen für höhere Eindringraten.

„Wir möchten in der Lage sein, unseren Kunden die Komplettlösung anzubieten, egal ob es sich um einen Autohersteller handelt, der täglich Tausende von Löchern bohrt, oder um einen Kleinladen, der einfach versucht, Löcher in Ölfeldteile zu stanzen“, sagte Ruegsegger.

Hochleistungswerkzeuge haben in der Regel höhere Anschaffungskosten. Aber solche Tools könnten sich auf lange Sicht als die kostengünstigere Option erweisen, behauptete Jack Kerlin, Anwendungsingenieur bei Big Daishowa, Hoffman Estates, Illinois.

„Unsere Zielgruppe sind hauptsächlich Werkstätten mit hoher Produktion, was an sich schon ein subjektiver Begriff ist, je nachdem, mit wem man spricht“, sagte Kerlin. „Oft berücksichtigen Werkstätten bei der Entscheidung über Werkzeuge und Ausrüstung nicht den Gesamtproduktionslauf. Letztendlich ist Ihre beste Option jedoch die kosteneffizienteste, unabhängig von den Anschaffungskosten. Das ist unser Fokus.“

Allerdings räumte er ein, dass die Wahl der teureren Option nicht immer die beste Wahl sei. „Wenn Sie ein Lohnfertiger sind, ist es nichts Falsches, für Einzelanfertigungen günstigere Werkzeuge zu verwenden“, betonte Kerlin. „Alles hat seinen Platz. Sobald Sie jedoch anfangen, in ein Gebiet mit hoher Produktion vorzudringen, kostet Sie der Einsatz billigerer Werkzeuge auf lange Sicht fast immer mehr Geld in Form von kaputten Werkzeugen, schlechter Oberflächengüte, erhöhtem Ausschuss und Maschinenstillstandszeiten.“

Aus diesem Grund, sagte er, konzentriert sich Big Daishowa auf hochwertige Werkzeughalter und Bohrwerkzeuge. Die Phoenix TC2-Vollhartmetallbohrer des Unternehmens, die ebenfalls für Hochleistungsanwendungen – in Größen bis zu 30xD und 10 mm Durchmesser – und Hochtemperaturlegierungen konzipiert sind, verfügen über Beschichtungen, Kühlmitteldurchgangslöcher und eine effiziente Spanabfuhr zur Isolierung Schneidhitze, so Kerlin.

„Die Kaltverfestigung stellt bei diesen Materialien immer eine Herausforderung dar, eine geeignete Beschichtung und eine Kühlmitteldurchführung, um die Späne so schnell wie möglich abzuleiten, helfen jedoch“, fuhr er fort. „Bei härteren Materialien wird typischerweise ein größerer Spitzenwinkel verwendet, beispielsweise 140°. Der traditionelle Spitzenwinkel für Bohrer beträgt 118°, dieser ist jedoch größtenteils ein Überbleibsel aus der Zeit der manuellen Bearbeitung. Da die Materialien immer härter wurden und das Schleifen der Bohrerspitzen immer ausgefeilter wurde, hat sich ein größerer Spitzenwinkel als Standard herauskristallisiert, weil er langlebiger und wiederholgenauer ist und nicht so viel läuft.“

Der neue Nirox-Bohrer von Big Daishowa schlägt eine Brücke zwischen Hochleistungs- und Lohnfertigungsanwendungen. Kerlin beschrieb ihn als „bemerkenswert robust“ und sagte, der Bohrer sei für ältere Maschinen konzipiert, die keinen Kühlmitteldurchgang haben und nicht immer stabil sind. Nixrox verwendet beschichtetes Hartmetall, Flutkühlmittel und ist bis zu 9xD erhältlich.

„Werkzeughalter sind auch für Anwendungen mit hoher Produktion äußerst wichtig“, bemerkte Kerlin. „Für die Endbearbeitung empfehlen wir ein Hydrodehnspannfutter oder ein Hochpräzisions-Spannzangenfutter. Die Erfahrung hat gezeigt, dass jede Erhöhung des Rundlauffehlers an der Nase um einen Zentimeter zu einer Verkürzung der Standzeit des Werkzeugs um 10 Prozent führt. Ihr typischer Produktionswerkzeughalter weist einen geringen Rundlauffehler, eine hohe Wiederholgenauigkeit auf und ist für hohe Geschwindigkeiten äußerst gut ausbalanciert.“

Emuge-Franken USA, West Boylston, Mass., betont die Bedeutung der Konsistenz und präzisen Lage der Bohrlöcher. Um die Werkzeugleistung zu steigern und die Qualität der von seinen Gewindebohrern oder Gewindefräsern erzeugten Gewinde zu verbessern, entwickelt und fertigt das Unternehmen eine komplette Reihe von Bohrern mit hoher Durchdringung, darunter Hartmetallsorten mit PVD-beschichteten Beschichtungen, hochwertige Honungen und Nutformen Punktgeometrien angepasst an die Anwendung.

Für die Bohrungsherstellung in Aluminium hat Emuge den neuen PunchDrill entwickelt, ein hochproduktives Werkzeug, das die Bearbeitungskräfte reduziert und den Spanbruch optimiert, was zu Zykluszeiteinsparungen von 50 Prozent oder mehr bei der Bearbeitung von Aluminiumgusslegierungen mit mindestens sieben Prozent Siliziumgehalt und Magnesiumlegierungen führt . Der PunchDrill verdoppelt die Vorschubgeschwindigkeit im Vergleich zu Standardbohrern, ohne die Axialkraft oder die Spindelgeschwindigkeit zu erhöhen – und führt zu kürzeren Bearbeitungszeiten, weniger Werkzeugwechseln und hohen Zerspanungsraten – zusätzlich zu höherer Produktivität und geringerem Stromverbrauch, so das Unternehmen Unternehmen.

Die zum Patent angemeldete Geometrie des PunchDrill verfügt über einen innovativen Spanbrecher, der kurze Späne erzeugt, um die Bearbeitungskräfte zu kontrollieren. Weitere Merkmale sind neu entwickelte Oberflächenbehandlungen und eine harte diamantähnliche Beschichtung, die für eine zuverlässige Spanabfuhr und erhöhte Prozesssicherheit sorgen. Der PunchDrill ist in Bohrtiefenbereichen bis etwa 8xD erhältlich, der Nenndurchmesser reicht von 0,129“ bis 0,472“ (3,3-12 mm). Die Bearbeitung erfolgt mit einem normalen Bohrzyklus auf CNC-Maschinen mit Schnittgeschwindigkeiten und Kühlmitteldrücken ähnlich dem herkömmlichen Bohren.

Emuge-Franken hat außerdem einen völlig neuen Bohrer entwickelt, den MultiDRILL, einen Mehrzweckbohrer mit hoher Durchdringungsrate, der für Hersteller geeignet ist, die nur begrenzte Produktionsmengen haben oder in einer Lohnfertigungsumgebung mit vielen Materialien arbeiten, so das Unternehmen. Der MultiDRILL besteht aus einem Submikrokorn-Hartmetall mit ultrafeiner Körnung, das härter ist als herkömmliche Hartmetallsorten, die zum Bohren verwendet werden, und gleichzeitig Stößen und Absplitterungen standhält.

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