Die Vorteile der numerischen Steuerung beim CNC Bohren

21.09.2018 |  Von  |  Publireportagen
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Die Vorteile der numerischen Steuerung beim CNC Bohren
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Das Fertigungsverfahren Bohren stellt Löcher mit kreisrundem Querschnitt durch Zerspanen des Werkstoffs her. Es verwendet ein Werkzeug mit zylindrischer Grundform, dessen Spitze und Mantelfläche mit Schneiden versehen sind.

Der Vorschub erfolgt ausschliesslich in Richtung der Drehachse des Werkzeugs. Daher ist die Steuerung der Arbeitsbewegung im Vergleich zum Drehen oder Fräsen einfach. Welche wesentlichen Vorteile bringt die numerische Steuerung also beim CNC Bohren?

Wo liegen die Schwierigkeiten beim Bohren?

Auch wenn die Steuerung der Vorschubbewegung beim Bohren relativ einfach ist, war die Herstellung präziser Bohrungen bis zum Anfang des 20. Jahrhunderts sehr aufwendig. Das Problem war dabei nicht der eigentliche Arbeitsvorgang, sondern das für jede Bohrung notwendige Einrichten der Werkzeugmaschine. Die Fertigung von Bohrungen mit geringen Lagetoleranzen erforderte zunächst ein präzises Anreissen und Körnern jedes einzelnen Lochzentrums auf jedem Werkstück.

Eine erste Vereinfachung für die Serienfertigung brachten Bohrlehren. Das sind dünne Metallplatten mit dem genauen Bohrbild, die, auf das Werkstück gelegt, alle Lochpositionen vorgeben. Die Herstellung der Lehren selbst erforderte aber eine besonders präzise Fertigung nach dem klassischen Verfahren, Anreissen, Körnern und Bohren. Das änderte sich mit dem ersten Lehrenbohrwerk, das die Société Genevoise d’Instruments de Physique 1921 vorstellte. Es war die erste Werkzeugmaschine, die präzise Bohrungen mit Toleranzen im Mikrometerbereich in einem Arbeitsgang ohne Anreissen und Körnern fertigen konnte. Aber was hat das mit dem CNC Bohren zu tun?

Das Lehrenbohrwerk als Vorläufer der CNC-Werkzeugmaschine

Das originale SIP-Lehrenbohrwerk zeigt bereits ein wesentliches Merkmal der CNC-Bohrmaschine. Es arbeitet mit einer Koordinatensteuerung, das heisst, die Position des Werkzeugs wird durch numerische Werte bestimmt. Beim ursprünglichen Lehrenbohrwerk wurde sie noch über Handräder mit Skalentrommeln eingestellt. Bei der CNC-Maschine übernimmt ein Computer zusammen mit Schritt- oder Servomotoren diese Aufgabe.

Aber das Prinzip, das die hochpräzise Fertigung von Bohrlöchern ermöglicht, ist geblieben. Anstatt das Bohrwerkzeug anhand von Markierungen auf dem Werkstück zu zentrieren, wird es mittels vorgegebener Koordinaten in einem fest mit dem Werkstück verbundenen Koordinatensystem positioniert. Die CNC-Technik hat das klassische Lehrenbohrwerk zwar inzwischen vollständig ersetzt, trotzdem ist der Name für besonders präzise Werkzeugmaschinen geblieben. CNC-Lehrenbohrwerke arbeiten derartig genau, dass sie nur in abgeschlossenen, klimatisierten Räumen ihre volle Leistung entfalten können.

Das CNC Bohren im Verhältnis zu anderen Bearbeitungsverfahren

Ein wesentlicher Grund für die Einführung der CNC-Technologie ist die Rationalisierung der Fertigung, um die Produktionsleistung zu steigern und die Kosten zu senken. Aus dem gleichen Grund werden die Fähigkeiten von Werkzeugmaschinen zunehmend erweitert. Je mehr Fertigungsschritte in derselben Maschine und in einer Aufspannung durchgeführt werden können, umso geringer sind die Verluste durch Rüstzeiten, und die Maschinenauslastung kann entsprechend steigen. Daher kommen zunehmend Werkzeugmaschinen zum Einsatz, die mehrere Fertigungsverfahren ausführen können. Dies kommt im Begriff Bearbeitungszentrum zum Ausdruck.

Besonders einfach ist diese Integration bei Verfahren, die sich sehr ähnlich sind, zum Beispiel Bohren und Fräsen. Dezidierte CNC-Bohrmaschinen finden sich daher nur mehr in speziellen Bereichen, beispielsweise wenn eine extrem hohe Fertigungsgenauigkeit gefordert ist, oder in der Massenfertigung, bei der eine Mehrspindelbohrmaschine ein ganzes Bohrbild in einem Arbeitsgang fertigt.

Ein weiterer Sonderfall ist das Tieflochbohren, also die Herstellung von Bohrungen, deren Länge mehr als zehnmal so gross ist wie ihr Durchmesser. Aufgrund der Schwierigkeiten bei der Späneabfuhr sowie der Kühlung und Schmierung des Bohrwerkzeugs, die mit der Bohrtiefe zunehmen, sind hierfür spezielle Tiefbohrmaschinen erforderlich.

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CNC Bohren bei der Heppler AG

Im Allgemeinen wird das CNC Bohren heutzutage mit universellen Bohr- und Fräswerken durchgeführt oder mit Drehzentren, die für eine Komplettbearbeitung ausgelegt sind. Diese besitzen zusätzliche angetriebene Spindeln, so dass sie auch Bohrungen winkelig zur Hauptspindel anfertigen können. Für derartige Fertigungsaufgaben ist die Heppler AG technisch wie personell bestens eingerichtet und mit ihrer schlanken Unternehmensstruktur ein flexibler Partner für das CNC Bohren und andere moderne Fertigungsverfahren zur Herstellung rotationssymmetrischer oder prismatischer Werkstücke aus Stahl, Edelstahl, NE-Metallen und Kunststoffen in Klein- und Grossserien.

 

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