Kaufratgeber für CNC-Bearbeitung von Messingteilen

In der heutigen Bearbeitungsindustrie genügen herkömmliche Bearbeitungsmaschinen nicht mehr den Qualitätsanforderungen. CNC-Werkzeugmaschinen ersetzen konventionelle Werkzeugmaschinen, und automatisierte Bearbeitungsanlagen wie Präzisions-CNC-Bearbeitungsanlagen und CNC-Drehmaschinen lösen traditionelle Werkzeugmaschinen ab. Im Folgenden werden die Vorteile von CNC-Werkzeugmaschinen und die Vorgehensweise bei der Bearbeitung von Präzisionsbauteilen erläutert.

Bei der Bearbeitung von mechanischen Teilen bieten CNC-Werkzeugmaschinen folgende Vorteile:

1. CNC-Bearbeitungszentren zeichnen sich durch hohe Präzision und Bearbeitungsqualität aus. CNC-Werkzeugmaschinen sind für ihre außergewöhnliche Präzision und Genauigkeit bekannt. Sie nutzen computergesteuerte Bewegungen und spezielle Software, um Aufgaben mit minimalen Fehlertoleranzen auszuführen. Im Gegensatz zu menschlichen Bedienern fertigen CNC-Maschinen stets identische Teile nach exakten Vorgaben.

2. CNC-bearbeitete Teile können mehrkoordinatengekoppelt sein und komplex geformte Teile bearbeiten. CNC-Werkzeugmaschinen bieten im Vergleich zu herkömmlichen manuellen Maschinen eine bemerkenswerte Flexibilität und Vielseitigkeit. Durch die Möglichkeit des Werkzeugwechsels und der schnellen Anpassung an verschiedene Bearbeitungsvorgänge eignen sie sich ideal für die Fertigung komplexer und filigraner Bauteile.

3. Bei einer Änderung des CNC-Bearbeitungsprozesses muss in der Regel nur das numerische Steuerungsprogramm angepasst werden, was die Produktionsvorbereitungszeit erheblich verkürzt. CNC -Werkzeugmaschinen bieten bemerkenswerte Zeitersparnisse. Traditionelle manuelle Bearbeitungsmethoden sind zeitaufwändig und arbeitsintensiv und erfordern umfangreiche Einrichtungsarbeiten sowie ständige manuelle Anpassungen. Im Gegensatz dazu lassen sich CNC-Maschinen einfach programmieren, um komplexe Bearbeitungsvorgänge präzise auszuführen und die Produktionsdurchlaufzeiten deutlich zu reduzieren. CNC-Werkzeugmaschinen zeichnen sich zudem durch hohe Präzision und Steifigkeit aus, ermöglichen die Wahl einer optimalen Bearbeitungsmenge und erzielen eine hohe Produktivität (in der Regel 3- bis 5-mal höher als bei herkömmlichen Werkzeugmaschinen).

4. Die CNC-Bearbeitung zählt zu den CNC-Bearbeitungsmaschinen und zeichnet sich durch einen hohen Automatisierungsgrad aus, wodurch der Arbeitsaufwand reduziert wird. Obwohl die Anfangsinvestition in CNC-Werkzeugmaschinen höher sein kann als in manuelle Maschinen, bieten sie langfristig erhebliche Kosteneinsparungen. Diese Maschinen senken die Arbeitskosten, da weniger Bediener für Betrieb und Überwachung benötigt werden. Darüber hinaus minimieren CNC-Maschinen den Materialverlust durch präzise Schnitte und reduzieren menschliche Fehler, was zu signifikanten Materialeinsparungen führt.

5.Gesteigerte Produktivität und Effizienz. Einer der größten Vorteile von CNC-Werkzeugmaschinen ist ihre Fähigkeit, Produktivität und Effizienz zu steigern. Diese Maschinen können rund um die Uhr laufen, wodurch Produktionsausfallzeiten minimiert und der Ausstoß maximiert werden. Einmal programmiert, können sie komplexe Aufgaben mit minimaler Überwachung ausführen und so Arbeitskräfte für andere wichtige Produktionsbereiche freisetzen.

CNC-Werkzeugmaschinen haben eine neue Ära der Produktionseffizienz, Genauigkeit und Wirtschaftlichkeit eingeläutet. Dank Präzision, Produktivität, Flexibilität, Kosten- und Zeitersparnis sowie dem richtigen Know-how können Unternehmen das volle Potenzial von CNC-Maschinen ausschöpfen und sich in der wettbewerbsintensiven Fertigungsindustrie behaupten.

Jedes Bearbeitungsverfahren hat seine eigene Bearbeitungsreihenfolge. Unsere Bediener müssen die Bearbeitungsschritte in der vorgegebenen Reihenfolge durchführen, um Fehler zu vermeiden, die die Qualität der bearbeiteten Produkte beeinträchtigen könnten. Die Präzisionsbearbeitung ist ein Beispiel dafür; daher gibt es verschiedene Bearbeitungsmethoden, bei denen die Reihenfolge der Bearbeitung von Präzisionsbauteilen variiert.

Die Anordnung der Feinbearbeitung von Teilen sollte auf der Struktur und dem Zustand der Rohlinge sowie den Erfordernissen der Positionierungsspannung basieren, wobei der Fokus darauf liegt, die Steifigkeit des Werkstücks nicht zu beeinträchtigen.

• Die Bearbeitung des vorhergehenden Prozesses darf die Positionierung und das Einspannen des nachfolgenden Prozesses nicht beeinträchtigen, und der Bearbeitungsprozess allgemeiner Feinteile in der Mitte des Kreuzes sollte ebenfalls umfassend berücksichtigt werden;
• Stoppen Sie zuerst die Bearbeitungssequenz des inneren Hohlraums und anschließend den Bearbeitungsprozess der äußeren Form;
• Der Bearbeitungsprozess mit gleicher Positionierung, gleicher Spannmethode oder gleichem Messer sollte optimalerweise verbunden und gestoppt werden, um die Anzahl wiederholter Positionierungen, Werkzeugwechsel und beweglicher Platten zu reduzieren. Shenzhen Machining;
• Um in ein und demselben Gerät mehrere Prozesse zu stoppen, sollte zunächst der Prozess der starren Beschädigung des Werkstücks durchgeführt werden.

Werkzeugkonzentrations-Sortierverfahren: Die Bearbeitung erfolgt nach dem verwendeten Werkzeug. Alle Teile, die mit demselben Werkzeug bearbeitet werden können, werden zuerst bearbeitet. Anschließend werden mit einem zweiten Werkzeug die restlichen Teile bearbeitet. Dadurch werden Werkzeugwechsel reduziert, Leerlaufzeiten verkürzt und unnötige Positionierungsfehler minimiert.

Sortierverfahren für die Teilebearbeitung: Bei einem Teileauftrag werden die Teile anhand ihrer Strukturmerkmale in mehrere Teilbereiche unterteilt, z. B. hinsichtlich Innenform, Form, Oberfläche oder Fläche. Üblicherweise werden zuerst Flächen und Positionierungsflächen bearbeitet, anschließend Bohrungen. Einfache geometrische Formen werden zuerst bearbeitet, komplexe dann. Teile mit geringeren Präzisionsanforderungen werden zuerst bearbeitet, danach Teile mit höheren Anforderungen an die Präzision.

Kurz gesagt, die aktuelle Technologie zur Bearbeitung von Präzisionsmaschinenteilen ist sehr fortschrittlich, qualitativ hochwertig und zeichnet sich durch eine hohe Produktionseffizienz aus.

Precision verfügt über 20 Jahre Erfahrung in der CNC-Bearbeitung. Das Unternehmen ist spezialisiert auf die CNC-Bearbeitung von Maschinenteilen, Automatisierungsanlagen, Roboterteilen, UAV-Teilen, Fahrradteilen, Medizintechnikteilen usw. Precision zählt zu den führenden Anbietern hochwertiger CNC-Bearbeitung. Derzeit verfügt das Unternehmen über Hunderte von CNC-Bearbeitungszentren, Schleif- und Fräsmaschinen sowie hochpräzise Prüfgeräte, um seinen Kunden präzise und qualitativ hochwertige CNC-Ersatzteilbearbeitung zu bieten.

Im Bereich der Zerspanung besteht der Schwerpunkt der Prozessablaufplanung nach der Festlegung der CNC-Bearbeitungsverfahren und der Prozessunterteilung darin, diese Bearbeitungsmethoden und deren Reihenfolge rational zu ordnen. Im Allgemeinen umfasst die CNC-Bearbeitung von Maschinenteilen das Schneiden, die Wärmebehandlung und Hilfsprozesse wie Oberflächenbehandlung, Reinigung und Prüfung. Die Abfolge dieser Prozesse beeinflusst unmittelbar die Qualität, die Produktionseffizienz und die Kosten der Teile. Daher sollte bei der Planung von CNC-Bearbeitungsabläufen die Reihenfolge von Zerspanung, Wärmebehandlung und Hilfsprozessen sinnvoll festgelegt und die Zusammenhänge zwischen ihnen gelöst werden.

Zusätzlich zu den oben genannten grundlegenden Schritten müssen bei der Entwicklung eines CNC-Bearbeitungsprozesses Faktoren wie die Materialauswahl, die Vorrichtungsgestaltung und die Geräteauswahl berücksichtigt werden. Die Materialauswahl steht in direktem Zusammenhang mit der endgültigen Leistungsfähigkeit der Teile; unterschiedliche Materialien erfordern unterschiedliche Schnittparameter; die Vorrichtungskonstruktion beeinflusst die Stabilität und Genauigkeit der Teile im Bearbeitungsprozess; die Geräteauswahl erfordert die Bestimmung des für die Produktionsanforderungen geeigneten Werkzeugmaschinentyps anhand der Produkteigenschaften.

1. Die Bearbeitungsmethode für Präzisionsmaschinenteile sollte anhand der Oberflächeneigenschaften bestimmt werden. Auf der Grundlage der Kenntnis der Eigenschaften verschiedener Bearbeitungsmethoden, der Beherrschung der Wirtschaftlichkeit der Bearbeitung und der Oberflächenrauheit wird die Methode ausgewählt, die die Bearbeitungsqualität, die Produktionseffizienz und die Wirtschaftlichkeit gewährleisten kann.

2. Wählen Sie die geeignete Zeichnungspositionierungsreferenz aus und bestimmen Sie nach dem Prinzip der Grob- und Feinreferenzauswahl die Positionierungsreferenz für jeden Prozessschritt angemessen.

3, Bei der Entwicklung des Bearbeitungsprozesses für die Bauteile ist es notwendig, diese anhand ihrer Analyse in Schrupp-, Vorschlicht- und Schlichtbearbeitung zu unterteilen, den Grad der Konzentration und Streuung des Prozesses festzulegen und die Bearbeitungsreihenfolge der Oberflächen sinnvoll zu gestalten. Bei komplexen Bauteilen können zunächst mehrere Verfahren geprüft und nach Vergleich und Analyse das geeignetste ausgewählt werden.

4. Ermitteln Sie die Bearbeitungszugabe, die Prozessgröße und die Toleranz für jeden Prozess.

5. Werkzeugmaschinen und Arbeiter auswählen, Klammern, Mengen, Schneidwerkzeuge. Die Auswahl der mechanischen Ausrüstung sollte nicht nur die Bearbeitungsqualität gewährleisten, sondern auch wirtschaftlich und zweckmäßig sein. Bei der Serienfertigung sollten in der Regel Standardwerkzeugmaschinen und Spezialvorrichtungen zum Einsatz kommen.

6. Ermitteln Sie die technischen Anforderungen und Prüfmethoden für jeden Hauptprozess. Die Bestimmung der Schnittmenge und der Bearbeitungszeit für jeden Prozess erfolgt in der Regel durch den Bediener in einer Kleinserienfertigung. Sie wird üblicherweise nicht in der Bearbeitungsprozesskarte spezifiziert. In Anlagen mit mittlerer Serien- und Massenproduktion hingegen ist es zur Gewährleistung einer rationellen Produktion und eines gleichmäßigen Produktionsablaufs erforderlich, die Schnittmenge festzulegen und nicht willkürlich zu ändern.

Erst grob, dann fein

Die Bearbeitungsgenauigkeit wird schrittweise durch Schruppen, Vorschlichten und Feindrehen verbessert. Die Schruppdrehmaschine entfernt den Großteil des Aufmaßes der Werkstückoberfläche in kurzer Zeit, wodurch die Zerspanungsleistung erhöht und die Gleichmäßigkeit des Aufmaßes gewährleistet wird. Entspricht das nach dem Schruppen verbleibende Material nicht den Anforderungen an die Oberflächengüte, ist eine Vorschlichtdrehmaschine für die Feinbearbeitung erforderlich. Die Feindrehmaschine muss sicherstellen, dass die Kontur des Werkstücks gemäß den Zeichnungsmaßen bearbeitet wird, um die Bearbeitungsgenauigkeit zu gewährleisten.

Erst annähern, dann weit weg.

Unter normalen Umständen sollten die Teile in Werkzeugnähe zuerst bearbeitet werden, anschließend die weiter entfernten Teile, um den Werkzeugweg zu verkürzen und Leerlaufzeiten zu reduzieren. Beim Drehen ist es vorteilhaft, die Steifigkeit des Rohlings oder Halbzeugs zu erhalten und die Schnittbedingungen zu verbessern.

Das Prinzip der inneren und äußeren Überschneidung

Bei Bauteilen mit sowohl einer Innenfläche (Innenhohlraum) als auch einer Außenfläche ist bei der Festlegung der Bearbeitungsreihenfolge folgende Reihenfolge einzuhalten: Zuerst werden die Innen- und Außenflächen vorbearbeitet, anschließend werden sie fertigbearbeitet. Nach der Bearbeitung darf keine Restfläche mehr vorhanden sein, bevor die anderen Flächen (Innen- oder Außenfläche) bearbeitet werden.

Grundprinzip

Der als Bezugsfläche für die Endbearbeitung verwendeten Oberfläche sollte Priorität eingeräumt werden. Denn je genauer die Oberfläche der Positionierreferenz ist, desto geringer ist der Spannfehler. Beispielsweise wird bei der Bearbeitung von Wellenteilen üblicherweise zuerst die Zentrierbohrung bearbeitet, und anschließend werden die Außenfläche und die Stirnfläche mit der Zentrierbohrung als Präzisionsgrundlage bearbeitet.

Das Prinzip des ersten und des zweiten

Die Hauptarbeitsfläche und die Montagefläche der Teile sollten zuerst bearbeitet werden, um eventuelle Defekte an der Hauptfläche des Rohlings frühzeitig zu erkennen. Die Sekundärfläche kann vor der Endbearbeitung teilweise auf der Hauptbearbeitungsfläche platziert werden.

Das Prinzip der Fläche vor dem Loch

Die Grundfläche der Gehäuse- und Halterungsteile ist groß, daher wird die Fläche in der Regel zuerst bearbeitet, bevor die Bohrungen und andere Abmessungen bearbeitet werden. Diese Bearbeitungsreihenfolge gewährleistet einerseits eine stabile und zuverlässige Positionierung der bearbeiteten Fläche; andererseits lässt sich die Bohrung auf der bearbeiteten Fläche leichter herstellen, was die Bearbeitungsgenauigkeit der Bohrung verbessert, insbesondere beim Bohren, da die Bohrungsachse weniger leicht abweicht.

Bei der Entwicklung des Bearbeitungsprozesses von Teilen ist es notwendig, je nach Art der zu produzierenden Teile die geeignete Bearbeitungsmethode, die Werkzeugmaschinenausrüstung, die Spannvorrichtungen, die Rohlinge und die technischen Anforderungen an die Arbeiter auszuwählen.

Der Erfolg oder Misserfolg von Luft- und Raumfahrtprojekten hängt von der Genauigkeit, Präzision und Qualität der verwendeten Komponenten ab. Daher setzen Luft- und Raumfahrtunternehmen fortschrittliche Fertigungstechniken und -prozesse ein, um sicherzustellen, dass ihre Komponenten den Anforderungen vollumfänglich entsprechen. Während neue Fertigungsmethoden wie der 3D-Druck in der Branche rasant an Bedeutung gewinnen, spielen traditionelle Fertigungsverfahren wie die spanende Bearbeitung weiterhin eine Schlüsselrolle bei der Herstellung von Teilen und Produkten für die Luft- und Raumfahrt. Verbesserte CAM-Programme, anwendungsspezifische Werkzeugmaschinen, optimierte Materialien und Beschichtungen sowie eine verbesserte Spankontrolle und Schwingungsdämpfung haben die Fertigungsmethoden für kritische Luft- und Raumfahrtkomponenten grundlegend verändert. Hochentwickelte Anlagen allein genügen jedoch nicht. Hersteller benötigen das Fachwissen, um die Herausforderungen der Materialverarbeitung in der Luft- und Raumfahrtindustrie zu meistern.

Die Herstellung von Luft- und Raumfahrtteilen stellt zunächst spezifische Anforderungen an die Werkstoffe. Diese Teile müssen typischerweise hohe Festigkeit, geringe Dichte, hohe thermische Stabilität und Korrosionsbeständigkeit aufweisen, um extremen Betriebsbedingungen standzuhalten.

Gängige Werkstoffe in der Luft- und Raumfahrt sind:

1. Hochfeste Aluminiumlegierung

Hochfeste Aluminiumlegierungen eignen sich aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihrer guten Verarbeitbarkeit ideal für Flugzeugstrukturbauteile. Beispielsweise findet die Aluminiumlegierung 7075 breite Anwendung in der Luft- und Raumfahrtindustrie.

2. Titanlegierung

Titanlegierungen weisen ein ausgezeichnetes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht auf und werden häufig für Flugzeugtriebwerksteile, Rumpfkomponenten und Schrauben verwendet.

3. Superlegierung

Superlegierungen behalten ihre Festigkeit und Stabilität bei hohen Temperaturen und eignen sich für Triebwerksdüsen, Turbinenschaufeln und andere Hochtemperaturbauteile.

4. Verbundwerkstoff

Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe eignen sich gut zur Reduzierung des Strukturgewichts, zur Erhöhung der Festigkeit und zur Verringerung der Korrosion und werden häufig bei der Herstellung von Gehäusen für Luft- und Raumfahrtteile sowie Raumfahrzeugkomponenten eingesetzt.

Prozessplanung und -gestaltung

Vor der Bearbeitung sind Prozessplanung und -konstruktion erforderlich. In dieser Phase muss das Gesamtbearbeitungsverfahren anhand der Konstruktionsanforderungen der Teile und der Materialeigenschaften festgelegt werden. Dies umfasst die Bestimmung des Bearbeitungsprozesses, die Auswahl der Werkzeugmaschinen, die Werkzeugauswahl usw. Gleichzeitig ist eine detaillierte Prozessauslegung notwendig, einschließlich der Festlegung von Schnittprofil, Schnitttiefe, Schnittgeschwindigkeit und weiterer Parameter.

Materialvorbereitung und Schneidevorgang

Bei der Bearbeitung von Luft- und Raumfahrtteilen müssen zunächst die Werkstoffe vorbereitet werden. Üblicherweise werden für Luftfahrtteile hochfeste legierte Stähle, Edelstahl, Aluminiumlegierungen usw. verwendet. Nach Abschluss der Materialvorbereitung beginnt der Schneidprozess.

Dieser Schritt umfasst die Auswahl von Werkzeugmaschinen wie CNC-Werkzeugmaschinen, Drehmaschinen, Fräsmaschinen usw. sowie die Auswahl der Schneidwerkzeuge. Der Schneidprozess erfordert eine präzise Steuerung von Vorschubgeschwindigkeit, Schnittgeschwindigkeit, Schnitttiefe und weiteren Werkzeugparametern, um die Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität der Werkstücke zu gewährleisten.

Präzisionsbearbeitungsprozess

Bauteile für die Luft- und Raumfahrt werden hinsichtlich Größe und Oberflächenqualität in der Regel sehr stark beansprucht, weshalb die Präzisionsbearbeitung ein unerlässlicher Schritt ist. Hierbei können hochpräzise Verfahren wie Schleifen und Erodieren (EDM) zum Einsatz kommen. Ziel der Präzisionsbearbeitung ist die weitere Verbesserung der Maßgenauigkeit und Oberflächengüte der Bauteile, um deren Zuverlässigkeit und Stabilität im Luftfahrtbereich zu gewährleisten.

Wärmebehandlung

Manche Bauteile für die Luft- und Raumfahrt erfordern nach der Präzisionsbearbeitung eine Wärmebehandlung. Diese verbessert Härte, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Bauteile. Zu den Wärmebehandlungsverfahren zählen beispielsweise Härten und Anlassen, die je nach den spezifischen Anforderungen der Bauteile ausgewählt werden.

Oberflächenbeschichtung

Zur Verbesserung der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit von Luftfahrtbauteilen ist in der Regel eine Oberflächenbeschichtung erforderlich. Als Beschichtungsmaterialien kommen beispielsweise Hartmetall und Keramikbeschichtungen zum Einsatz. Oberflächenbeschichtungen verbessern nicht nur die Leistungsfähigkeit der Bauteile, sondern verlängern auch deren Lebensdauer.

Montage und Prüfung

Die Teile werden montiert und geprüft. In dieser Phase müssen die Teile gemäß den Konstruktionsvorgaben montiert werden, um die Passgenauigkeit der verschiedenen Teile sicherzustellen. Gleichzeitig sind strenge Prüfungen erforderlich, darunter Maß-, Oberflächenqualitäts- und Materialprüfungen, um zu gewährleisten, dass die Teile den Standards der Luftfahrtindustrie entsprechen.

Strenge Qualitätskontrolle: Die Qualitätskontrollanforderungen an Luftfahrtteile sind sehr streng, und in jeder Verarbeitungsphase der Luftfahrtteile sind strenge Prüfungen und Kontrollen erforderlich, um sicherzustellen, dass die Qualität der Teile den Standards entspricht.

Hohe Präzisionsanforderungen: Bauteile für die Luft- und Raumfahrt erfordern typischerweise sehr hohe Genauigkeit, insbesondere hinsichtlich Maßgenauigkeit, Formgenauigkeit und Oberflächenqualität. Daher müssen im Bearbeitungsprozess hochpräzise Werkzeugmaschinen und -werkzeuge eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass die Teile den Konstruktionsvorgaben entsprechen.

Konstruktion komplexer Strukturen: Bauteile in der Luftfahrt weisen oft komplexe Strukturen auf, und es ist notwendig, mehrachsige CNC-Werkzeugmaschinen und andere Ausrüstungen einzusetzen, um den Bearbeitungsanforderungen komplexer Strukturen gerecht zu werden.

Hohe Temperaturbeständigkeit und hohe Festigkeit: Luftfahrtbauteile arbeiten üblicherweise unter rauen Bedingungen wie hohen Temperaturen und hohem Druck. Daher ist es notwendig, hochtemperaturbeständige und hochfeste Werkstoffe auszuwählen und die entsprechende Wärmebehandlung durchzuführen.

Insgesamt handelt es sich bei der Bearbeitung von Luft- und Raumfahrtteilen um einen hochtechnologieintensiven, präzisionsfordernden Prozess, der strenge Betriebsabläufe und fortschrittliche Bearbeitungsanlagen erfordert, um sicherzustellen, dass die Qualität und Leistung der Endprodukte den strengen Anforderungen der Luftfahrtbranche gerecht werden.

Die Bearbeitung von Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt stellt eine Herausforderung dar, vor allem in folgenden Bereichen:

Komplexe Geometrie

Bauteile für die Luft- und Raumfahrt weisen oft komplexe Geometrien auf, die eine hochpräzise Bearbeitung erfordern, um die Konstruktionsanforderungen zu erfüllen.

Verarbeitung von Superlegierungen

Die Verarbeitung von Superlegierungen ist schwierig und erfordert spezielle Werkzeuge und Verfahren zur Handhabung dieser harten Werkstoffe.

Große Teile

Die Teile des Raumfahrzeugs sind in der Regel sehr groß und erfordern große CNC-Werkzeugmaschinen und spezielle Bearbeitungsanlagen.

Qualitätskontrolle

Die Luft- und Raumfahrtindustrie stellt extrem hohe Anforderungen an die Teilequalität und verlangt strenge Qualitätskontrollen und Prüfungen, um sicherzustellen, dass jedes Teil den Standards entspricht.

In der Bearbeitung von Luft- und Raumfahrtbauteilen sind Präzision und Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung. Ein tiefes Verständnis und die präzise Kontrolle von Materialien, Prozessen, Präzision und Bearbeitungsschwierigkeiten sind der Schlüssel zur Herstellung hochwertiger Luft- und Raumfahrtbauteile.

Zu den Bearbeitungsmethoden von Bohrungen gehören Bohren, Reiben, Ausdrehen, Ziehen, Schleifen und Fertigbearbeiten. Die folgende kurze Reihe stellt Ihnen verschiedene Bohrungsbearbeitungstechnologien detailliert vor und hilft Ihnen, Probleme bei der Bohrungsbearbeitung zu lösen.

Die Bohrung ist eine wichtige Oberfläche an Gehäuse-, Halterungs-, Hülsen-, Ring- und Scheibenbauteilen und wird häufig in der maschinellen Bearbeitung angetroffen. Bei gleichen Anforderungen an Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenrauheit ist die Bearbeitung der Bohrung schwieriger als die der äußeren runden Oberfläche, was zu geringerer Produktivität und höheren Kosten führt.

Dies liegt daran, dass: 1) die Größe des beim Bohren verwendeten Werkzeugs durch die Größe des zu bearbeitenden Bohrlochs begrenzt ist und die Steifigkeit gering ist, was leicht zu Biegeverformungen und Vibrationen führt; 2) beim Bohren mit einem Werkzeug fester Größe die Größe des Bohrlochs oft direkt von der entsprechenden Werkzeuggröße abhängt und Fertigungsfehler sowie Werkzeugverschleiß die Bearbeitungsgenauigkeit des Bohrlochs unmittelbar beeinträchtigen; 3) beim Bohren der Schnittbereich im Inneren des Werkstücks liegt, die Spanabfuhr und Wärmeableitung schlecht sind und die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität schwer zu kontrollieren sind.

Bohren

Bohren ist der erste Bearbeitungsschritt bei der Herstellung von Löchern in festen Werkstoffen. Der Durchmesser der Bohrung beträgt in der Regel weniger als 80 mm. Es gibt zwei Bohrverfahren: das Bohren mit rotierendem Bohrer und das Bohren mit rotierendem Werkstück. Die Fehler, die bei diesen beiden Verfahren entstehen, sind unterschiedlich. Beim Bohren mit rotierendem Bohrer führt die Asymmetrie der Schneidkante, die unzureichende Steifigkeit des Bohrers und dessen Durchbiegung zu einer schrägen oder unregelmäßigen Bohrungsachse, der Bohrungsdurchmesser bleibt jedoch im Wesentlichen unverändert. Beim Bohren mit rotierendem Werkstück hingegen verändert der Durchbiegung des Bohrers den Bohrungsdurchmesser, die Bohrungsachse bleibt aber gerade.

Zu den gebräuchlichsten Bohrmessern zählen: Spiralbohrer, Zentrierbohrer, Tieflochbohrer usw., wobei der Spiralbohrer am häufigsten verwendet wird; sein Durchmesserbereich liegt zwischen Φ0,1 und 80 mm.

Aufgrund struktureller Einschränkungen sind die Biege- und Torsionssteifigkeit des Bohrers gering, was in Verbindung mit einer ungenauen Zentrierung zu einer niedrigen Bohrgenauigkeit von in der Regel nur IT13 bis IT11 führt. Auch die Oberflächenrauheit ist hoch (Ra 50–12,5 µm). Die Zerspanungsleistung beim Bohren ist jedoch hoch. Bohren wird hauptsächlich für die Bearbeitung von Bohrungen mit geringen Qualitätsanforderungen eingesetzt, wie z. B. Schraubenlöcher, Gewindegrundbohrungen und Ölbohrungen. Bohrungen mit hohen Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität sollten durch Reiben, Ausbohren oder Schleifen in nachfolgenden Bearbeitungsschritten hergestellt werden.

Aufreiben

Das Aufreiben dient der Nachbearbeitung von gebohrten, gegossenen oder geschmiedeten Löchern mit einem Aufreibbohrer, um die Bohrungsöffnung zu vergrößern und die Bearbeitungsqualität zu verbessern. Das Aufreiben kann entweder als Vorbearbeitung vor der Endbearbeitung oder als abschließende Bearbeitung bei geringeren Anforderungen eingesetzt werden. Der Aufreibbohrer ähnelt dem Spiralbohrer, besitzt jedoch mehr Zähne und keine Querschneide.

Im Vergleich zum Bohren weist das Aufreiben folgende Merkmale auf:

(1) Die Anzahl der Zähne des Reibbohrers (3 bis 8 Zähne) sorgt für eine gute Führung und einen relativ stabilen Schnitt; (2) Der Reibbohrer hat keine Querkanten, die Schnittbedingungen sind gut;

(3) Durch die geringe Bearbeitungszugabe kann die Spansenke flacher, der Bohrkern dicker und die Festigkeit und Steifigkeit des Werkzeugkörpers verbessert werden. Die Präzision beim Reiben liegt üblicherweise zwischen IT11 und IT10, die Oberflächenrauheit Ra zwischen 12,5 und 6,3 µm. Reiben wird häufig zur Bearbeitung von Bohrungen mit kleineren Durchmessern eingesetzt. Beim Bohren von Bohrungen mit großem Durchmesser (D ≥ 30 mm) wird oft mit einem kleinen Bohrer (Durchmesser 0,5- bis 0,7-facher Bohrungsdurchmesser) vorgebohrt und anschließend mit dem passenden Reibbohrer gerieben. Dies verbessert die Bearbeitungsqualität und die Produktionseffizienz der Bohrung.

Neben der Bearbeitung zylindrischer Bohrungen können Reibbohrer in verschiedenen Sonderformen (auch Senker genannt) zur Herstellung von Senkbohrungen und Senkungen verwendet werden. Die Vorderseite des Senkers ist häufig mit einer Führungsschiene versehen, die durch eine gefräste Bohrung geführt wird.

Reiben ist eines der Verfahren zur Endbearbeitung von Bohrungen und wird in der Fertigung häufig eingesetzt. Bei kleineren Bohrungen ist Reiben eine wirtschaftlichere und praktischere Bearbeitungsmethode als Innenschleifen und Feinbohren.

1. Reibahle

Reibahlen werden im Allgemeinen in zwei Arten unterteilt: Handreibahlen und Maschinenreibahlen. Der Griff der Handreibahle ist gerade, der Arbeitsbereich länger und die Führungsfunktion besser. Handreibahlen gibt es in zwei Ausführungen: einteilig und mit einstellbarem Außendurchmesser. Maschinenreibahlen gibt es mit Griff und Hülse. Reibahlen eignen sich sowohl für runde als auch für konische Bohrungen.

2. Reibeverfahren und seine Anwendung

Das Reibaufmaß hat großen Einfluss auf die Reibqualität. Ist es zu groß, erhöht sich die Belastung des Reibahlenwerkzeugs, die Schneide stumpft schnell ab, eine glatte Oberfläche lässt sich nur schwer erzielen und die Maßtoleranzen können nicht eingehalten werden. Ist das Aufmaß hingegen zu klein, um die Spuren des vorherigen Bearbeitungsschritts zu entfernen, trägt es naturgemäß nicht zur Verbesserung der Bearbeitungsqualität bei. Im Allgemeinen beträgt das Aufmaß beim Grobreiben 0,35–0,15 mm und beim Feinreiben 0,15–0,05 mm.

Um die Bildung von Spanknötchen zu vermeiden, wird das Reiben üblicherweise mit einer niedrigeren Schnittgeschwindigkeit durchgeführt (v < 8 m/min für Stahl und Gusseisen mit HSS-Reibahlen). Der Vorschubwert hängt von der zu bearbeitenden Öffnung ab: Je größer die Öffnung, desto höher der Vorschubwert. Die Vorschubgeschwindigkeit beim Reiben von Stahl und Gusseisen mit HSS-Reibahlen beträgt üblicherweise 0,3–1 mm/U.

Das Reiben erfordert Kühlung, Schmierung und Reinigung mit geeignetem Kühlschmierstoff, um Spanbildung zu verhindern und die Späne rechtzeitig abzuführen. Im Vergleich zu Schleifen und Bohren ist die Produktivität beim Reiben höher und die Genauigkeit der Bohrung lässt sich leichter gewährleisten. Allerdings kann das Reiben Positionsfehler der Bohrungsachse nicht korrigieren; die Positionsgenauigkeit der Bohrung muss daher durch einen vorherigen Bearbeitungsprozess sichergestellt werden. Reiben eignet sich nicht für die Bearbeitung von Stufenbohrungen und Sacklöchern.

Die Maßgenauigkeit beim Reiben liegt üblicherweise zwischen IT9 und IT7, die Oberflächenrauheit Ra im Allgemeinen zwischen 3,2 und 0,8 µm. Für mittelgroße Bohrungen mit hohen Präzisionsanforderungen (z. B. Bohrungen der Präzisionsklasse IT7) ist das Verfahren Bohren – Reiben – Reiben ein typisches Bearbeitungsverfahren, das in der Fertigung häufig Anwendung findet.

Beim Bohren handelt es sich um ein Bearbeitungsverfahren, bei dem ein vorgefertigtes Loch mit einem Schneidwerkzeug vergrößert wird. Die Bohrarbeiten können entweder auf einer Bohrmaschine oder auf einer Drehmaschine durchgeführt werden.

1. Bohrverfahren

Es gibt drei verschiedene Bearbeitungsmethoden zum Bohren.

(1) Das Werkstück rotiert und das Werkzeug führt eine Vorschubbewegung aus

Das Drehen auf der Drehmaschine zählt größtenteils zu diesem Verfahren. Charakteristisch für den Prozess sind: Die Achse des bearbeiteten Lochs stimmt mit der Rotationsachse des Werkstücks überein, die Rundheit des Lochs hängt hauptsächlich von der Rotationsgenauigkeit der Werkzeugspindel ab, und der axiale Geometriefehler des Lochs hängt hauptsächlich von der Positionsgenauigkeit der Werkzeugvorschubrichtung relativ zur Rotationsachse des Werkstücks ab. Dieses Verfahren eignet sich für die Bearbeitung von Löchern mit Koaxialitätsanforderungen auf der Außenkreisfläche.

(2) Das Werkzeug rotiert und das Werkstück wird zugeführt

Die Spindel der Bohrmaschine treibt das Bohrwerkzeug in Rotation, und der Tisch sorgt für den Vorschub des Werkstücks.

(3) Das Werkzeug rotiert und führt eine Vorschubbewegung aus.

Bei diesem Bohrverfahren ändert sich die Überstandslänge des Bohrstangenkopfes, wodurch sich auch die Verformung des Bohrstangenkopfes ändert. Die Öffnung nahe dem Spindelstock ist groß, die Öffnung weiter entfernt vom Spindelstock klein, wodurch ein Kegelloch entsteht. Mit zunehmender Überstandslänge des Bohrstangenkopfes erhöht sich zudem die durch das Eigengewicht verursachte Biegeverformung der Hauptwelle, was zu einer entsprechenden Biegung der Achse des bearbeiteten Lochs führt. Dieses Bohrverfahren eignet sich daher nur für die Bearbeitung kurzer Löcher.

2. Diamantbohren

Im Vergleich zu herkömmlichen Bohrverfahren zeichnet sich das Diamantbohren durch geringen Rückschnitt, geringen Vorschub und hohe Schnittgeschwindigkeit aus. Es ermöglicht eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit (IT7 bis IT6) und eine sehr glatte Oberfläche (Ra 0,4 bis 0,05 µm). Ursprünglich wurden für das Diamantbohren Diamantbohrwerkzeuge verwendet, heute kommen üblicherweise Hartmetall-, CBN- und künstliche Diamantwerkzeuge zum Einsatz. Hauptsächlich werden Werkstücke aus Nichteisenmetallen bearbeitet, aber auch Gusseisen- und Stahlteile lassen sich damit bearbeiten.

Die üblicherweise verwendeten Schnittparameter beim Diamantbohren sind: Vorbohren von 0,2 bis 0,6 mm und Endbohren von 0,1 mm; die Vorschubgeschwindigkeit beträgt 0,01 bis 0,14 mm/U; die Schnittgeschwindigkeit beträgt 100 bis 250 m/min bei der Bearbeitung von Gusseisen, 150 bis 300 m/min bei der Bearbeitung von Stahl und 300 bis 2000 m/min bei der Bearbeitung von Nichteisenmetallen.

Um eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität der Diamantbohrmaschine zu gewährleisten, muss die Werkzeugmaschine (Diamantbohrmaschine) eine hohe geometrische Genauigkeit und Steifigkeit aufweisen. Die Hauptwelle der Werkzeugmaschine ist mit den üblicherweise verwendeten Präzisions-Schrägkugellagern oder statischen Gleitlagern ausgestattet, und die schnell rotierenden Teile müssen präzise ausgewuchtet sein. Darüber hinaus muss die Bewegung des Vorschubmechanismus sehr gleichmäßig sein, um eine reibungslose Vorschubbewegung des Tisches bei niedrigen Drehzahlen zu gewährleisten.

Die Bearbeitungsqualität beim Diamantbohren ist gut, die Produktionseffizienz hoch, und es findet breite Anwendung in der Endbearbeitung von Präzisionsbohrungen in der Serienfertigung, beispielsweise von Zylinderbohrungen, Kolbenbolzenbohrungen und Hauptwellenbohrungen im Spindelgehäuse von Werkzeugmaschinen. Bei der Bearbeitung von Eisenmetallen mit Diamantbohren ist jedoch zu beachten, dass ausschließlich Bohrwerkzeuge aus Hartmetall und CBN verwendet werden dürfen. Diamantbohrwerkzeuge sind ungeeignet, da die Kohlenstoffatome im Diamanten eine hohe Affinität zu Elementen der Eisengruppe aufweisen und die Werkzeugstandzeit dadurch verkürzt wird.

3. Bohrwerkzeug

Bohrwerkzeuge lassen sich in einschneidige und zweischneidige Bohrwerkzeuge unterteilen.

4. Merkmale des Bohrprozesses und Anwendungsbereich

Im Vergleich zum Bohren, Aufweiten und Reiben ist die Bohrungsgröße nicht durch die Werkzeuggröße begrenzt, und das Bohren verfügt über eine hohe Fehlerkorrekturfähigkeit. Der Abweichungsfehler der ursprünglichen Bohrungsachse kann durch mehrfaches Schneiden korrigiert werden, und das Bohren kann eine höhere Positionsgenauigkeit mit der Positionierfläche aufrechterhalten.

Im Vergleich zum Außenkreis der Ausdrehung ist die Warmverformung des Werkstücks und des Werkzeugs aufgrund der geringen Steifigkeit des Werkzeugstangensystems, der großen Verformung, der schlechten Wärmeableitung und der ungünstigen Spanabfuhrbedingungen relativ groß, und die Bearbeitungsqualität und Produktionseffizienz der Ausdrehung sind nicht so hoch wie beim Außenkreis der Ausdrehung.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass das Bearbeitungsspektrum des Bohrens breit gefächert ist und Bohrungen unterschiedlicher Größen und Präzisionsstufen bearbeitet werden können. Für Bohrungen und Bohrungssysteme mit großer Öffnung und hohen Anforderungen an die Maß- und Positionsgenauigkeit ist Bohren nahezu die einzige Bearbeitungsmethode. Die Bearbeitungsgenauigkeit beim Bohren liegt zwischen IT9 und IT7. Bohren kann auf Bohrmaschinen, Drehmaschinen, Fräsmaschinen und anderen Werkzeugmaschinen durchgeführt werden, was Flexibilität und Anpassungsfähigkeit ermöglicht und zu einer breiten Anwendung in der Fertigung führt. In der Serienfertigung werden häufig Bohrwerkzeuge eingesetzt, um die Bohreffizienz zu steigern.

1. Honprinzip und Honkopf

Honen ist ein Verfahren zur Bearbeitung von Bohrungen mithilfe eines Honkopfes mit Schleifstift (Schleifstein). Beim Honen wird das Werkstück fixiert, und der Honkopf wird von der Spindel der Werkzeugmaschine angetrieben und bewegt sich geradlinig hin und her. Beim Honen wirkt der Schleifstift mit einem bestimmten Druck auf die Werkstückoberfläche und trägt eine extrem dünne Materialschicht ab. Um eine gleichmäßige Bewegung der Schleifpartikel zu gewährleisten, müssen die Drehzahl des Honkopfes und die Anzahl seiner Hübe pro Minute optimal aufeinander abgestimmt sein.

Der Querwinkel der Honbahn hängt von der Hub- und Kreisgeschwindigkeit des Honkopfes ab, und seine Größe beeinflusst die Bearbeitungsqualität und -effizienz des Honvorgangs. Um den Abtransport von Schleifpartikeln und Spänen zu erleichtern, die Schnitttemperatur zu senken und die Bearbeitungsqualität zu verbessern, sollte beim Honen ausreichend Kühlschmierstoff verwendet werden.

Um eine gleichmäßige Bearbeitung der Bohrungswand zu gewährleisten, muss der Hub des Schleifstabs an beiden Bohrungsenden einen bestimmten Überhub überschreiten. Um ein gleichmäßiges Honaufmaß sicherzustellen und den Einfluss von Spindeldrehfehlern auf die Bearbeitungsgenauigkeit zu minimieren, wird meist eine schwimmende Verbindung zwischen Honkopf und Werkzeugmaschinenspindel eingesetzt.

Die radiale Spreizverstellung der Honkopf-Schleifstange erfolgt in verschiedenen Bauformen, z. B. manuell, pneumatisch oder hydraulisch.

2. Charakteristika des Honprozesses und Anwendungsbereich

(1) Durch Honen lassen sich höhere Maßgenauigkeit und Formgenauigkeit erzielen, die Bearbeitungsgenauigkeit liegt bei IT7~IT6, der Rundheits- und Zylindrizitätsfehler des Lochs kann innerhalb des Bereichs kontrolliert werden, jedoch kann durch Honen die Positionsgenauigkeit des zu bearbeitenden Lochs nicht verbessert werden.

(2) Durch Honen lässt sich eine höhere Oberflächenqualität erzielen, die Oberflächenrauheit Ra beträgt 0,2 bis 0,25 μm, die Tiefe der metamorphen Defektschicht am Metall ist sehr gering (2,5 bis 25 μm).

(3) Im Vergleich zur Schleifgeschwindigkeit ist die Kreisgeschwindigkeit des Honkopfes nicht hoch (vc=16~60 m/min), aber aufgrund der großen Kontaktfläche zwischen dem Sandstab und dem Werkstück ist die Hubgeschwindigkeit relativ hoch (va=8~20 m/min), sodass der Honvorgang dennoch eine hohe Produktivität aufweist.

Honen findet breite Anwendung bei der Bearbeitung von Zylinderbohrungen und Präzisionsbohrungen in verschiedenen Hydraulikgeräten in der Massenproduktion und ermöglicht die Bearbeitung tiefer Bohrungen mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von über 10. Allerdings eignet sich Honen nicht zur Bearbeitung von Bohrungen in stark plastischen Nichteisenmetallwerkstücken sowie nicht zur Bearbeitung von Bohrungen mit Keilnuten, Verzahnungen usw.

1. Brosche und Brosche

Das Tiefziehen ist ein hochproduktives Oberflächenbearbeitungsverfahren, das auf einer Räummaschine mit einer speziellen Räumnadel durchgeführt wird. Räummaschinen werden in horizontale und vertikale Räummaschinen unterteilt, wobei die horizontale Räummaschine am weitesten verbreitet ist.

Beim Räumen wird ausschließlich eine langsame, lineare Bewegung (Hauptbewegung) eingesetzt. Die Anzahl der gleichzeitig arbeitenden Zähne der Räumnadel sollte im Allgemeinen mindestens 3 betragen, da die Räumnadel sonst nicht stabil läuft und leicht ringförmige Wellen auf der Werkstückoberfläche entstehen können. Um eine zu hohe Räumkraft und damit einen Bruch der Räumnadel zu vermeiden, sollte die Anzahl der gleichzeitig arbeitenden Zähne 6 bis 8 nicht überschreiten.

Es gibt drei verschiedene Räumverfahren, die wie folgt beschrieben werden:

(1) Mehrschichtiges Räumen

Dieses Räumverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Räumnadel das Werkstück schichtweise abträgt. Um den Spanbruch zu erleichtern, sind die Schneidzähne mit verschachtelten Spannuten versehen. Die nach diesem Schichträumverfahren konstruierte Räumnadel wird als Standardräumnadel bezeichnet.

(2) Blockräumen

Charakteristisch für dieses Räumverfahren ist, dass jede Metallschicht der bearbeiteten Oberfläche von einem Satz Werkzeugzähne abgetragen wird, die im Wesentlichen gleich groß, aber ineinandergreifend angeordnet sind (üblicherweise besteht jeder Satz aus 2–3 Werkzeugzähnen). Jeder Zahn trägt nur einen Teil einer Metallschicht ab. Eine nach dem Blockräumverfahren konstruierte Räumnadel wird als Rotationsräumnadel bezeichnet.

(3) Umfassende Kontaktaufnahme

Auf diese Weise werden die Vorteile des Schicht- und Blockräumens gebündelt. Blockräumen kommt beim Schruppen, Schichträumen beim Feinen zum Einsatz. Dadurch lässt sich die Räumnadellänge verkürzen, die Produktivität steigern und eine bessere Oberflächenqualität erzielen. Die nach diesem Verfahren konstruierte Räumnadel wird als Gesamträumnadel bezeichnet.

2. Prozessmerkmale und Anwendungsbereich von Ziehlöchern

(1) Die Räumnadel ist ein Mehrschneidenwerkzeug, mit dem das Schruppen, Schlichten und Fertigen des Lochs nacheinander in einem einzigen Räumhub durchgeführt werden kann und das eine hohe Produktionseffizienz aufweist.

(2) Die Ziehgenauigkeit hängt hauptsächlich von der Genauigkeit der Räumnadel ab. Unter normalen Bedingungen kann die Ziehgenauigkeit IT9~IT7 erreichen, und die Oberflächenrauheit Ra kann 6,3~ 1,6μm erreichen.

(3) Beim Ziehen eines Lochs wird das Werkstück durch das bearbeitete Loch selbst positioniert (der vordere Teil des Räumwerkzeugs ist das Positionierelement des Werkstücks), und es ist nicht einfach, die gegenseitige Positioniergenauigkeit des Lochs und anderer Oberflächen zu gewährleisten; Bei der Bearbeitung von Drehteilen, deren innere und äußere Kreisflächen koaxiale Anforderungen erfüllen müssen, ist es oft notwendig, zuerst Löcher zu ziehen und dann andere Oberflächen mit den Löchern als Positionierreferenz zu bearbeiten.

(4) Mit einer Räumnadel lassen sich nicht nur runde Löcher, sondern auch Formlöcher und Keilwellenlöcher bearbeiten.

(5) Räumnadeln sind Werkzeuge mit fester Größe, komplexer Form und hohem Preis; sie eignen sich nicht zur Bearbeitung großer Löcher.

Das Ziehen von Löchern wird häufig in der Massenproduktion eingesetzt, um Löcher in kleinen und mittelgroßen Teilen mit einem Durchmesser von 10 bis 80 mm und einer Lochtiefe von höchstens dem Fünffachen der Öffnung herzustellen.

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