Bohrwerke schaffen grosse Bauteile

08.08.2014 |  Von  |  Maschinen
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Bohrwerke schaffen grosse Bauteile
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Das Standardgerät zum freien Bearbeiten von Metallblöcken ist der Fräser. Diese Universalmaschinen leisten in vielen Betrieben beste Dienste. Üblicherweise sind Fräsmaschinen portalgeführt oder arbeiten mit einem Mehrachsen-Gelenkarm. Für weiche Werkstoffe oder kleine Bauteile ist diese Werkzeugführung auch völlig ausreichend. Auch wenn nur wenige Millimeter vom Werkstück abgetragen werden müssen, kann eine herkömmliche Fräsmaschine bedenkenlos eingesetzt werden.

Es gibt aber Grenzbereiche, in denen eine herkömmliche Fräsmaschine nicht mehr ausreicht. Gerade bei besonders grossen Werkstücken ist eine Fräsmaschine mit geführtem Mehrachsen-Werkzeug nicht mehr präzise genug. Um auch in grossen Dimensionen eine hohe Qualität liefern zu können, muss die Werkzeugmaschine anders als eine Fräse ausgelegt sein. Das Hauptproblem beim Fräsen sind die wirkenden Querkräfte. Je mehr Material in einem Arbeitsgang von einem Block aus Grundwerkstoff abgetragen werden soll, desto mehr wird die Führungsmechanik der Fräse beansprucht.



Die auf die Führungsschienen wirkenden Kräfte sind schon an sich sehr gross. Wenn dann noch im Dauerbetrieb eine herkömmliche Fräse zum Räumen bei grossen Hartmetallblöcken verwendet wird, ist es nur eine Frage der Zeit, bis Führungen und Lager ausgeschlagen sind. Mit der Präzision ist es bei dieser Maschine dann vorbei. Dabei gilt, dass die seitliche Belastbarkeit einer Fräse abnimmt, je mehr Achsen sie bedienen kann.

Es besteht jedoch ein grosser Bedarf an Frästeilen, welche zwar gross und massiv sind, die jedoch ebenso eine hohe Präzision in ihrer Bearbeitung erfordern, wie kleine mechanische Produkte. Grosspressen, Bauteile für Schiffsmotoren, Teile von grossen Generatoren oder getriebelose Windkraftanlagen, sind dafür typische Bauteile. Sie alle müssen von einem rohen, unpräzisen Gussteil zu einem hochpräzisen Bauteil für ein komplexes mechanisches Produkt veredelt werden. Anstatt der herkömmlichen Fräsen verwendet man hier als Werkzeug- und Bearbeitungsmaschine die sogenannten „Bohrwerke“. Die präzise Bezeichnung für diese Bearbeitungsmaschinen lautet „Horizontal-Bohr- und Fräswerk“, im allgemeinen Sprachgebrauch hat sich jedoch die Bezeichnung „Bohrwerk“ durchgesetzt. Ihr grosser Vorteil gegenüber den Mehrachsen-Fräsen ist ihre hohe Steifigkeit.

Bei Bohrwerken ist alles ein wenig anders als bei einer normalen Fräse. Anstatt eines hängenden Bearbeitungswerkzeugs ist es beim Bohrwerk horizontal positioniert. Daher hat das „Horizontalbohrwerk“ seinen Namen. Die Spindel selbst kann nur in einer einzigen Achse, der senkrechten Z-Achse, bewegt werden. Alle anderen Bewegungsrichtungen werden über die Aufnahme des Werkstücks vollzogen. Der Arbeitstisch ist mit mehreren Schiebern und Spindelvortrieben in der X- und in der Y-Achse beweglich.

Um ein Werkstück umfassend bearbeiten zu können, muss der Arbeitstisch weite Bewegungen in beide Richtungen durchführen können. Das macht das Anbringen eines Gehäuses für diese Maschinen in den meisten Fällen sehr unpraktisch. Bohrwerke sind deshalb in der Regel als offene Maschinen ausgelegt. Da es Bohrwerke in gewaltigen Dimensionen gibt, wäre eine Einhausung ohnehin nutzlos.





Ein Bohrwerk benötigt ebenso wie eine Fräse auch eine Kühlschmierung. (Bild: Dmitry Kalinovsky / Shutterstock.com)

Ein Bohrwerk benötigt ebenso wie eine Fräse auch eine Kühlschmierung. (Bild: Dmitry Kalinovsky / Shutterstock.com)




Ein Bohrwerk benötigt ebenso wie eine Fräse auch eine Kühlschmierung. Diese sollte zumindest optional an jedem Bohrwerk verfügbar sein. Eine Kühlschmierung verhindert Wärmestaus und fängt im gewissen Mass die umherfliegenden Späne ab. Dehnungen im Metall und unangenehme Folgen wie überhitzte Werkzeuge oder festsitzende Bohrer werden mit einer Kühlschmierung wirkungsvoll verhindert. Bei grossen Bohrwerken ist die Kühlschmierung jedoch wie alles andere an diesen Maschinen auch, erheblich grösser ausgelegt als bei anderen Fräsmaschinen.



Und „gross“ ist hierbei nicht übertrieben. Das Bohrwerk „Speedram 5000“ des italienischen Herstellers Pama hat eine Bearbeitungsweite in der Y-Achse von acht Metern. Entsprechend riesig muss die ganze Maschine ausgelegt sein. Diese Maschinen sind zum Nachbearbeiten von Schiffsdiesel-Motoren aber absoluter Standard.

Den Vorteil der grossen Maschinensteifigkeit nimmt man aber auch für kleinere Produkte gerne in Anspruch. Darum sind neben den riesigen Bohrwerken auch kleine Tischbohrwerke verfügbar. Diese kompakten Maschinen haben ähnliche Dimensionen wie die herkömmlichen Tisch- und Kabinenfräsen auch. Sie eignen sich deshalb als sinnvolle Ergänzung für einen Maschinenpark. Werkstoffe mit grösserer Härte, grosse Räumarbeiten oder Serienfertigungen können auf Bohrwerken gut durchgeführt oder zumindest vorbereitet werden.

Als Ergänzung zu einer normalen CNC-Fräse kann der vorbereitende Einsatz durch ein Bohrwerk erheblich zur Lebensdauer der teuren Multiachsen-Bearbeitungsmaschine beitragen. Steinmetzbetriebe haben deshalb heute standardmässig Bohrwerke im Programm. Ersetzen können Bohrwerke die Fräsen jedoch nicht. Sie eignen sich am besten für lineare Bewegungen. Das Ausfräsen von komplexen Konturen ist auf Fräsen immer noch besser durchführbar.

Grossbohrwerke sind alleine kaum arbeitsfähig. Zum Betrieb einer grossen Bearbeitungsmaschine dieser Art muss auch die Bestückung und der Transport entsprechend dimensioniert sein. Leistungsstarke Kräne, Gabelstapler und viele Sonderausführungen an Hebemitteln sind zum wirtschaftlichen Betrieb eines Bohrwerks notwendig. Bohrwerke sind aufgrund ihrer hohen Steifigkeit wesentlich langlebiger als Fräsmaschinen. Das macht ihre Überholung und Modernisierung in vielen Fällen sehr sinnvoll.

Automatische Werkzeugwechsler, moderne Steuerungen oder ein angepasstes Gegenlager durch stabile Pinolen können den Nutzwert eines Bohrwerks nicht nur verlängern, sondern auch steigern. Das macht Bohrwerke vom Gebrauchtmarkt sehr interessant. Viele verfügbare schwere Bearbeitungsmaschinen stammen noch aus dem kalten Krieg. Zum Bau von schweren U-Booten und anderen Kriegsschiffen wurden diese extrem grossen und leistungsstarken Bearbeitungsmaschinen benötigt. Gut gewartet und modernisiert kann ein solches Bohrwerk auch heute noch bedenkenlos eingesetzt werden.



 

Oberstes Bild: © alterfalter – Shutterstock.com



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