Fertigungsverfahren II: Gewinde, Feinbearbeitung, Erodieren
Ab wann spricht man von Tieflochbohren?
Nach VDI 3210 beginnt Tiefbohren, wenn die Bohrungstiefe größer ist als das Dreifache des Durchmessers. In der Praxis wird es ab etwa dem Fünf- bis Zehnfachen anspruchsvoll, weil Spanabfuhr, Kühlung und Bohrerführung zum Problem werden. Spezialverfahren wie Einlippen-, BTA- und Ejektorbohren erreichen ein Vielfaches davon.
Passende Leistungen
Warum Tiefe alles verändert
Mit wachsender Bohrtiefe verschieben sich drei Randbedingungen gleichzeitig. Der Span muss über eine immer längere Strecke aus dem Loch transportiert werden und neigt dabei zum Verklemmen. Der Kühlschmierstoff erreicht die Schneide nur noch, wenn er innen durch das Werkzeug zugeführt wird. Und der lange, schlanke Bohrer verliert an Steifigkeit, sodass er auswandert und die Bohrung nicht mehr geradlinig verläuft.
Deshalb sind Standardwendelbohrer nur begrenzt tieftauglich. Bis etwa zum Drei- bis Fünffachen des Durchmessers arbeitet man mit normalen Werkzeugen, darüber mit Tieflochbohrern, Innenkühlung und einer Bearbeitungsstrategie mit Spanbruch- oder Entspanungszyklen.
Die klassischen Tiefbohrverfahren
- Einlippentiefbohren: ein Werkzeug mit einer wirksamen Schneide und asymmetrischem Querschnitt, gestützt durch Führungsleisten an der Bohrungswand. Kühlschmierstoff wird innen zugeführt, die Späne laufen außen in einer Sicke ab. Der Durchmesserbereich reicht etwa von 0,5 bis 40 mm, üblich sind Tiefen um das Dreißigfache des Durchmessers, mit geeigneter Auslegung deutlich mehr.
- BTA-Tiefbohren: Kühlschmierstoff fließt außen zu, Späne werden durch das Bohrrohr nach hinten abgeführt. Das torsionssteife Rohr erlaubt hohe Zerspanleistung; industriell üblich sind Durchmesser ab etwa 16 mm, technisch reicht das Spektrum weit darüber hinaus.
- Ejektor-Tiefbohren: eine Variante des BTA-Prinzips mit doppeltem Rohr, die den Kühlschmierstoff über einen Unterdruckeffekt fördert. Sie kommt ohne aufwendige Abdichtung an der Bohrungsmündung aus und lässt sich auf konventionellen Werkzeugmaschinen einsetzen, bei etwas geringerer Leistung als BTA.
Was Konstruktion und Anfrage beeinflussen
Tiefe Bohrungen sind teuer, weil sie Sonderwerkzeuge, längere Bearbeitungszeit und oft eine eigene Maschine erfordern. Diese Punkte helfen, den Aufwand zu begrenzen:
- Bohrung von beiden Seiten vorsehen, wenn die Konstruktion es zulässt — zwei halb so tiefe Bohrungen sind deutlich einfacher als eine durchgehende, allerdings mit einem Versatz in der Mitte.
- Durchmesser nicht kleiner wählen als nötig; das Verhältnis von Tiefe zu Durchmesser ist die entscheidende Größe.
- Ein- und Austrittsfläche möglichst rechtwinklig zur Bohrachse gestalten, damit der Bohrer nicht verläuft und beim Austritt nicht bricht.
- Querbohrungen, die die tiefe Bohrung anschneiden, erst nach dem Tiefbohren einbringen — sonst reißt der Bohrer beim Durchtritt aus.
- Geradheits- und Positionstoleranz realistisch angeben: Ein Achsverlauf über die Tiefe lässt sich begrenzen, aber nicht beliebig verkleinern.
Das Wichtigste in Kürze
- VDI 3210 setzt die Grenze zum Tiefbohren beim Dreifachen des Bohrdurchmessers an.
- Kritisch sind Spanabfuhr, innere Kühlschmierstoffzufuhr und die sinkende Steifigkeit des Werkzeugs.
- Einlippen-, BTA- und Ejektorbohren decken je nach Durchmesser und Tiefe unterschiedliche Bereiche ab.
- Entscheidend ist nicht die absolute Tiefe, sondern das Verhältnis von Tiefe zu Durchmesser.
Weitere Fragen dazu
Was ist ein Entspanungszyklus beim Bohren?
Der Bohrer fährt in festgelegten Schritten zurück, um den Span zu brechen oder ihn ganz aus dem Loch zu befördern. Beim kurzen Rückzug wird nur der Span gebrochen, beim vollständigen Herausfahren zusätzlich die Bohrung freigespült. Das kostet Zeit, verhindert aber Werkzeugbruch bei schwierigen Werkstoffen ohne innere Kühlung.
Wie genau lässt sich eine tiefe Bohrung positionieren?
Am Eintritt sehr genau, über die Tiefe zunehmend ungenauer. Einlippenbohrer stützen sich an der Bohrungswand ab und laufen dadurch deutlich gerader als Wendelbohrer, ein Restverlauf bleibt aber. Wer Position und Geradheit eng toleriert, sollte den Bereich benennen, in dem die Toleranz gilt, statt sie über die volle Länge zu fordern.
Lassen sich tiefe Bohrungen nachträglich auf Passungsmaß bringen?
Ja, dafür gibt es Feinbohr- und Honwerkzeuge für lange Bohrungen. Honen ist hier das übliche Verfahren, weil es Zylinderform und Oberfläche über die gesamte Länge verbessert. Der vorhandene Achsverlauf wird dabei allerdings nur teilweise korrigiert, weshalb die Vorbearbeitung möglichst gerade sein muss.
Verwandte Fragen
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