Wat is er zo moeilijk aan diepgatboren?

Wanneer een precisiemachinewerkplaats een RFQ ontvangt, controleren ze de afdruk op diepe gaten. Diepe gaten vormen een aantal bewerkingsuitdagingen. Het aanpakken ervan voegt tijd en kosten toe aan het productieproces, vooral wanneer de toleranties krap zijn. Deze blogpost bespreekt de moeilijkheid van het boren van diepe gaten en wat een machinefabriek moet doen om succesvol te zijn.

Wat is een diep gat?

De definitie van een diep gat is er een waarbij de diepte meer dan 10 keer de diameter is. Een gat met een diameter van ¼” wordt dus “diep” wanneer het meer dan 2 ” diep is. (Of wanneer een gat met een diameter van 6 mm groter is dan 60 mm.)

Geweerlopen en meer

Diepgatboren wordt ook wel "kanonboren" genoemd. Dat komt omdat een van de eerste geconstrueerde componenten die een lang, diep en recht gat nodig hadden, de geweerloop was. Tegenwoordig zijn veel bewerkte onderdelen afhankelijk van diepe gaten om te functioneren. Bijvoorbeeld:

• Krukassen en nokkenassen, waar geboorde gaten voor smering zorgen
• Brandstofinjectoren
• Perforatiemallen (gebruikt in de voedingsindustrie en elders)
• Koelkanalen voor gas of vloeistof
• Chirurgische instrumenten
• Hydraulische klephuizen en soortgelijke onderdelen

De uitdagingen van diepgatboren

De vier belangrijkste uitdagingen zijn:

• Gereedschap opgebruikt
• “Wandelen”
• Chip-evacuatie
• Koeling

Runout verwijst naar de neiging van de boorpunt om rond de rotatie-as te draaien. De hoeveelheid slingering neemt toe naarmate de boor langer wordt en zal de diameter van het gat vergroten.

"Wandelen" vindt plaats op het punt waar de boorpunt contact maakt met het werkstuk. Als het oppervlak niet volledig loodrecht is, zal een zijwaartse kracht de boor in die richting duwen (en een lange, dunne boor kan licht buigen). Dit resulteert in het verkeerd plaatsen van het gat en onder een hoek geboord. Het kan ook de boor breken. Hetzelfde kan gebeuren als het oppervlak een as-cast of ruw gefreesde afwerking heeft.

Materiaal dat aan de onderkant van het gat is weggesneden, moet worden verwijderd om ruimte te maken voor de boor om verder te gaan. In diepe gaten hebben deze spanen de neiging om rond de boorgroeven te wikkelen en zich op te hopen tot waar ze tegen de zijkanten van het gat wrijven. Dit verhoogt de temperatuur en zal er uiteindelijk toe leiden dat de boor vastloopt en/of breekt.

Bij de meeste precisiebewerkingen houdt snijvloeistof de snij-interface koel. In een diep gat is het erg moeilijk om vloeistof naar de bodem te krijgen. Als gevolg hiervan stijgt de temperatuur van de boorpunt tot het punt waarop het het werkstuk kan beschadigen of zelfs eraan kan lassen.

Beste praktijken voor nauwkeurig boren van diepe gaten

Het maken van nauwkeurige diepe gaten begint bij de bewerkingsmachine. De beste resultaten worden behaald op een CNC-machine met een hoogwaardige spindel. Dit vermindert slingering en zorgt voor een hoge mate van controle over de boorcyclus. (Merk op dat het bij ronde delen beter kan zijn om het werkstuk te draaien en de boor stil te houden, of zelfs beide componenten tegengesteld te laten draaien.)

Vervolgens komt de gereedschapshouder en de boor zelf. De houder moet de boor op de as houden en de boor moet precies recht en symmetrisch om zijn as zijn.

Om het lopen van de boor te stoppen, moet het oppervlak worden voorbereid. Naast het fixeren van het werkstuk om het oppervlak loodrecht te plaatsen, kan dit het frezen van een plat kussen inhouden. Beginnen met een centreer- of centreerboor zorgt ervoor dat het gat zich in de juiste positie bevindt, maar voegt wel een andere gereedschapswisseling toe.

De boor zelf moet geschikt zijn voor het boren van diepe gaten. De belangrijkste vereiste is een centraal gat voor het leveren van snijvloeistof aan de punt. Dit zal de snijtemperaturen verlagen en de spanen naar buiten duwen. Voor langere gaten heeft een speciale diepgatboor slechts één snijkant in plaats van twee. Dit helpt weer bij het verwijderen van spanen.

Waar vloeistoftoevoer door het gat niet mogelijk is, is het alternatief "pikken" boren. Dit betekent de boor uit het gat trekken, die spanen mee naar buiten trekt, en opnieuw inbrengen. Sommige machinewerkplaatsen gebruiken graag een set boren met een geleidelijk toenemende lengte:dit zal de cyclustijd verlengen.

Een gespecialiseerde precisiebewerkingsmogelijkheid

Diepe gaten zijn onvermijdelijk in veel metalen onderdelen, maar het produceren ervan is een machinale uitdaging. Een precisiemachinewerkplaats, zoals die van Impro, zal over de CNC-precisiebewerkingsmogelijkheden beschikken om deze functies nauwkeurig en consistent te produceren. Neem contact met ons op om uw bewerkingsbehoeften te bespreken.