Bohr- und Fräsen lieferant für Präzisionsteile

Bohren, Fräsen ist ein Innendurchmesser-Schneidprozess, bei dem ein Werkzeug verwendet wird, um ein Loch oder eine andere kreisförmige Kontur zu vergrößern. Die Anwendungen reichen im Allgemeinen vom Halbschruppen bis zum Schlichten, und die verwendeten Werkzeuge sind in der Regel einschneidige Bohrwerkzeuge (so genannte Bohrstangen werkzeuge).

Bohren ist eine Art des Bohrens und Fräsens.

Das Verfahren zum Bearbeiten von Hinter bohrlöchern mit Hinter bohrwerkzeugen wird als Hinter bohrbearbeitung bezeichnet.
Auf CNC-Werkzeugmaschinen verwenden wir häufig nicht standardmäßige Werkzeuge (Exzenter bohrwerkzeuge, rotierende Wendeschneidplatten, spezielle Rückwärts bohrwerkzeuge), um die Rückwärts bohrbearbeitung mit CNC-Bearbeitung programmen durchzuführen.
Die vorgefertigte Bohrung am Werkstück wird mit einem rotierenden einschneidigen Bohrwerkzeug auf eine bestimmte Größe vergrößert, um die erforderliche Präzision und Oberflächenrauheit beim Schneiden zu erreichen. Das Aufbohren erfolgt in der Regel auf Bohrmaschinen, Bearbeitungszentren und Kombimaschinen. Es wird hauptsächlich zur Bearbeitung von zylindrischen Bohrungen (siehe Bild), Gewindebohrungen, Nuten in Bohrungen und Stirnflächen an Werkstücken wie Kästen, Konsolen und Maschinenfüßen verwendet; Bei Verwendung von Sonderzubehör können auch die inneren und äußeren Kugelflächen und Kegelbohrungen der Teile bearbeitet werden. Die Bohrgenauigkeit von Metall komponenten kann im Allgemeinen IT9 bis 7 erreichen und die Oberflächenrauheit beträgt Ra2,5 bis 0,16 Mikrometer.

Beim Bohren wird das Werkstück auf dem Werkzeugmaschinen tisch oder der Werkzeugmaschinen aufnahme montiert und das Bohrwerkzeug auf der Bohrstange (es kann auch in die Bohrstange integriert werden) gespannt, die von der Spindel rotierend angetrieben wird. Wenn das Bohrwerkzeug verwendet wird, sind die Bohrstange und die Hauptwelle schwimmend verbunden, und die Bearbeitung genauigkeit hängt von der Genauigkeit des Bohrwerkzeugs ab; Ohne Bohrwerkzeug sind Bohrstange und Spindel starr verbunden und die Bearbeitung genauigkeit hängt von der Genauigkeit der Werkzeugmaschine ab. Aufgrund des großen Überhangs der Bohrstange können leicht Vibrationen erzeugt werden und die Schnittmenge sollte nicht groß gewählt werden. Der Bohrprozess wird in Schrupp bohren, Halbfein bohren und Fein bohren unterteilt. Die Schnittgeschwindigkeit beim Einsatz von Schnellarbeitsstahl-Schneidköpfen zum Bohren von gewöhnlichem Stahl beträgt im Allgemeinen 20-50 m/min; Die Schnittgeschwindigkeit bei Verwendung von Hartmetall spitzen kann beim Vorbohren 40-60 m/min und beim Fein bohren mehr als 150 m/min betragen.

Beim Präzision bohren, das eine hohe Präzision und Oberflächenrauheit erfordert, werden im Allgemeinen Diamantbohrmaschinen und Werkzeuge aus superharten Materialien wie Hartmetall, Diamant und kubischem Bornitrid verwendet. Wählen Sie einen sehr kleinen Vorschub (0,02-0,08 mm/U) und eine Schnitttiefe (0,05-0,1 mm), die höher ist als die Schnittgeschwindigkeit beim normalen Bohren. Die Bearbeitungsgenauigkeit des Präzision bohrens kann IT7 bis 6 erreichen und die Oberflächenrauheit beträgt Ra0,63 bis 0,08 Mikrometer. Vor dem Fein bohren wurden vorgefertigte Bohrungen dem Vorbohren, Halbfein bohren und Fein bohren unterzogen, wodurch eine dünne und gleichmäßige Bearbeitungszugabe für das Präzision bohren übrig blieb.

Häufig verwendete Bohrwerkzeuge

Art des Bohrwerkzeugs
Je nach Anzahl der Schneiden kann man in einschneidige Bohrwerkzeuge, zweischneidige Bohrwerkzeuge und mehrschneidige Bohrwerkzeuge einteilen; Entsprechend seiner Bearbeitung oberfläche kann es in Durchgangsloch bohrwerkzeug, Sackloch bohrwerkzeug, Stufenlochbohrwerkzeug und Stirnflächen bohrwerkzeug unterteilt werden; Je nach seiner Struktur kann es in einen integrierten Typ, einen zusammengebauten Typ und einen einstellbaren Typ unterteilt werden. Bild 1 zeigt den Aufbau eines einschneidigen Bohrwerkzeugs und eines mehrschneidigen Bohrwerkzeugs.

Einschneidiges Bohrwerkzeug
Der Aufbau des einschneidigen Bohrwerkzeug kopfes ähnelt dem von Drehwerkzeugen. Der Messerkopf wird im Werkzeughalter installiert und die Position des Messerkopfes wird mit Schrauben durch manuelle Manipulation entsprechend dem Durchmesser des zu bearbeitenden Lochs fixiert. Der Werkzeugkopf steht senkrecht zur Achse der Bohrstange, um Durchgangslöcher zu bohren, und der geneigte Einbau kann Sacklöcher bohren.
Das einschneidige Bohrwerkzeug hat einen einfachen Aufbau, kann die ursprüngliche Loch achsenabweichung und kleine Positionsabweichung korrigieren und hat eine breite Anpassungsfähigkeit, die zum Schruppen, Vorschlichten oder Schlichten verwendet werden kann. Die Größe des Bohrlochs wird jedoch durch manuelles Einstellen der Überhanglänge des Fräskopfes garantiert, was mühsam ist. Außerdem ist nur eine Hauptschneide an der Arbeit beteiligt, daher ist die Produktion effizienz gering und wird hauptsächlich für die Einzelstück-Kleinserienfertigung verwendet.

Zweischneidiges Bohrwerkzeug
Das zweischneidige Aufbohrwerkzeug hat zwei symmetrische Schneiden und die radialen Kräfte können sich beim Schneiden gegenseitig aufheben Durchmesser und Genauigkeit der Werkstücköffnung werden durch das radiale Maß des Aufbohrwerkzeugs gewährleistet.

CNC Bohren

Ein Bohrwerkzeug besteht aus drei Grundelementen: einer Wende schneidplatte, einem Schaft und einem Bohrsitz. Der Bohrhalter wird verwendet, um den Werkzeughalter zu halten, und die Aufnahmelänge beträgt normalerweise etwa das 4-fache des Durchmessers des Werkzeughalters. Die Länge, um die sich der auf der Wendeschneidplatte montierte Schaft vom Bohrsitz erstreckt, wird als Überhang bezeichnet (der nicht unterstützte Teil des Bohrwerkzeugs). Der Überhang bestimmt die maximale Bohrlochtiefe und ist das wichtigste Maß des Bohrwerkzeugs. Ein übermäßiger Überhang kann zu einer starken Durchbiegung des Schafts führen, wodurch ein Rattern verursacht wird, das die Oberflächenqualität des Werkstücks beeinträchtigt und zu einem vorzeitigen Ausfall der Wendeschneidplatte führen kann. Diese verringern die Verarbeitung effizienz.
Für die meisten Bearbeitung anwendungen sollte der Anwender ein Aufbohrwerkzeug mit möglichst hoher statischer und dynamischer Steifigkeit wählen. Die statische Steifigkeit spiegelt die Fähigkeit des Bohrwerkzeugs wider, der durch die Schnittkraft verursachten Durchbiegung zu widerstehen, und die dynamische Steifigkeit spiegelt die Fähigkeit des Bohrwerkzeugs wider, Schwingungen zu unterdrücken.

Der erste Teil dieser Arbeit analysiert hauptsächlich die statische Steifigkeit des Bohrwerkzeugs. Die Informationen in diesem Artikel stammen aus den Recherchen des Autors zur Durchbiegung des Bohrwerkzeugs. Die Durchbiegung des Bohrwerkzeugs hängt von den mechanischen Eigenschaften des Schaft materials, Schaftdurchmesser und Schnittbedingungen ab.

Schnittkraft
Die auf das Bohrwerkzeug wirkende Schnittkraft kann mit einem rotierenden Dynamometer gemessen werden. Die gemessenen Kräfte umfassen Tangentialkraft, Vorschubkraft und Radialkraft. Im Vergleich zu den beiden anderen Kräften hat die Tangentialkraft den größten Betrag.
Die Tangentialkraft wirkt senkrecht zur Spanfläche der Wendeschneidplatte und drückt das Bohrwerkzeug nach unten. Es ist wichtig zu beachten, dass die Tangentialkraft in der Nähe der Spitze der Wendeschneidplatte und nicht auf der Mittelachse des Schafts wirkt. Die Abweichung der Tangentialkraft von der Mittellinie erzeugt einen Momentarm (der Abstand von der Mittellinie des Schafts zum Kraftpunkt), der ein Moment erzeugt, das bewirkt, dass sich das Bohrwerkzeug relativ zu seiner Mittellinie verdreht.
Die Vorschubkraft ist die zweitgrößte Kraft und wirkt parallel zur Mittelachse des Schaftes, sodass sie keine Durchbiegung des Bohrwerkzeugs verursacht. Die Radialkraft wirkt senkrecht zur Mittellinie des Schafts und drückt das Bohrwerkzeug von der zu bearbeitenden Oberfläche weg.

Daher können nur tangentiale und radiale Kräfte das Bohrwerkzeug auslenken. Ein seit Jahrzehnten verwendeter empirischer Algorithmus ist: Die Vorschubkraft und die Radialkraft betragen etwa 25 % bzw. 50 % der Tangentialkraft. Dieser proportionale Zusammenhang gilt heute jedoch nicht als "optimaler Algorithmus", da der Zusammenhang zwischen den einzelnen Schnittkräften vom jeweiligen Werkstück material und dessen Härte, Schnittbedingungen und Schneidenradius abhängt.

Auslenkung des Bohrwerkzeugs
Das Bohrwerkzeug ähnelt einem Kragarm, der an einem Ende (dem Klemmteil des Bohrsitzes) befestigt ist und am anderen Ende keine Unterstützung hat (der Werkzeughalter ist freitragend), sodass die Auslenkung des Bohrwerkzeugs berechnet werden kann durch die Formel für die Durchbiegung des Kragträgers:
y=(F×L3)/(3E×I)
In der Formel: F ist die resultierende Kraft, L ist der Überhang (Einheit: Zoll), E ist der Elastizitätsmodul (d. h. der Young-Modul des Werkzeugschaftmaterials) (Einheit: psi, Pfund pro Quadratzoll);
I ist das Trägheitsmoment des Abschnitts des Werkzeughalters (Einheit: inch4).

Die Formel zur Berechnung des Trägheitsmoments des Abschnitts der Bohrstange lautet:
I=(π×D4)/64
Wobei: D der Außendurchmesser der Bohrstange ist (Einheit: Zoll).
Beispiel für die Berechnung der Durchbiegung des Bohrwerkzeugs:
Verarbeitung bedingungen:
Werkstück material: Kohlenstoffstahl AISI 1045, Härte HB250;
Schnitttiefe: 0.1″,
Vorschub: 0,008 Zoll/Umdrehung;
Schaftdurchmesser: 1″,
Der Elastizitätsmodul der Klinge: E=30×106psi,
Der Überhang des Schaftes: 4".

(1) Berechnung der Tangentialkraft
Ft=396000×Schnitttiefe×Vorschubgeschwindigkeit×Leistung konstante =396000×0,1×0,008×0,99=313,6 lbs
(2) Berechnung der Radialkraft
Fr = 0,308 × Ft = 0,308 × 313,6 = 96,6 Pfund
(3) Berechnung der resultierenden Kraft
F=328,1 Pfund
(4) Berechnung des Trägheitsmoments des Abschnitts:
I=(π×D4)/64=0,0491 Zoll,4
(5) Berechnung der Durchbiegung des Bohrwerkzeugs
y=(F×L3)/(3E×I)=0,0048″

Die Berechnung formeln der Durchbiegung des Bohrwerkzeugs und des Trägheitsmoments des Abschnitts werden analysiert. Beim Bohren sind folgende Grundsätze zu beachten:
(1) Der Überstand des Bohrwerkzeugs sollte so gering wie möglich sein. Denn mit zunehmendem Überhang nimmt auch die Durchbiegung zu. Wenn beispielsweise der Überhang um den Faktor 1,25 erhöht wird, erhöht sich die Durchbiegung um einen Faktor von fast 2, während der Schaft-Außendurchmesser und die Schnittparameter gleich bleiben.
(2) Der Durchmesser der Bohrstange sollte möglichst groß sein. Denn wenn der Durchmesser des Schafts zunimmt, nimmt auch das Trägheitsmoment seines Querschnitts zu und die Durchbiegung nimmt ab. Wenn beispielsweise der Schaftdurchmesser um den Faktor 1,25 vergrößert wird, verringert sich die Durchbiegung bei gleichem Überhang und gleichen Schnittparametern um fast den Faktor 2,5.
(3) Wenn der Überhang, der Außendurchmesser der Werkzeugstange und die Schnittparameter unverändert bleiben, kann die Verwendung einer Bohrstange mit einem Material mit hohem Elastizitätsmodul die Durchbiegung reduzieren.