CNC-Bohrprozess: Funktionsweise, Typen und Anwendungen

Moderne Fertigungsprozesse erfordern Präzision, von komplizierten Teilen bis hin zu kleinen Löchern. Schon eine einzige falsche Platzierung eines Lochs kann das gesamte Produkt ruinieren. Hersteller erzeugen jedoch präzise und fehlerfreie Löcher. Haben Sie sich jemals gefragt, wie das möglich ist? Das Geheimnis liegt im CNC-Bohrverfahren.

 

Dieses Verfahren ist für kleine und große Industrien unverzichtbar geworden. Daher ist es wichtig, diese CNC-Bohrtechnik zu kennen, bevor Sie Ihr nächstes Fertigungsprojekt starten. Die Implementierung dieses Verfahrens kann eine Herausforderung sein, insbesondere für Anfänger. Aber keine Sorge! In diesem Artikel erkläre ich den gesamten CNC-Bohrprozess sowie seine Arten und Anwendungen. Los geht’s!

 

Was ist CNC-Bohren?

 

CNC steht für Computer Numerical Control. CNC-Bohren ist ein computergesteuertes Verfahren, mit dem Löcher in verschiedene Materialien gebohrt werden. Diese Löcher sind hochpräzise, ​​da die Bohrmaschinen Computeranweisungen folgen. Wie Sie wissen, steuern Bediener die Maschinen beim manuellen Bohren, was die Präzision beeinträchtigt.

 

Beim CNC-Bohren hingegen folgen die Maschinen vorprogrammierten Anweisungen. Dadurch kann ein hohes Maß an Präzision erreicht werden. Besonders gut gefällt mir an diesem Verfahren, dass es mit jedem komplexen Design arbeiten kann. Tausende komplizierte Lochmuster lassen sich gleichzeitig erstellen. Das Verfahren ist daher präzise und schnell und steigert die Produktionsleistung.

 

Bei diesem Verfahren werden Löcher unterschiedlicher Größe und Form mit mehreren Maschinen gebohrt. Alle Maschinen verwenden Bohrer und folgen demselben CNC-Prinzip. Die wesentlichen Bestandteile einer CNC-Bohrmaschine sind Spindel, Bohrer, Arbeitstisch und Motor. Die Spindel bewegt die Bohrer, um Löcher zu erzeugen.

 

Der Arbeitstisch hält das Werkstück stabil und reduziert so unerwünschte Vibrationen während des Bohrvorgangs. Motoren oder Antriebe steuern die Bewegung der Bohrer entlang verschiedener Achsen. Insgesamt sind der Bohrprozess und die CNC-Bearbeitung hochpräzise und effizient.

 

Wie funktioniert CNC-Bohren? Der komplette Prozess

 

Ich hoffe, Sie haben eine grundlegende Vorstellung vom Bohrprozess und von Bohrmaschinen. Doch wie funktioniert dieser Prozess und wie werden Löcher erzeugt? In diesem Abschnitt erklären wir es kurz.

 

Schritt 1: Programmerstellung

 

Dies ist der erste und wichtigste Schritt im CNC-Bohrprozess. Da Bohrmaschinen computergesteuert sind, benötigen sie ein digitales Modell. Dieses Modell wird mit CAD-Software erstellt. WIE? CAD-Software erstellt eine detaillierte digitale Zeichnung des zu bohrenden Teils. Sie enthält Größe, Tiefe, Durchmesser und Lochmuster.

 

Dieses Modell ist jedoch nicht für CNC-Maschinen lesbar. Daher wird es mit CAM-Software in G-Code umgewandelt. Die CAM-Software übersetzt alle Anweisungen und weist die Maschinen an, die Löcher zu bohren. Abschließend werden alle Anweisungen und Modelle vor dem Hochladen überprüft, um Fehler zu vermeiden.

 

Schritt 2: Materialeinrichtung

 

Nach der Programmerstellung wird das Material präzise eingerichtet. CNC-Bohrmaschinen können mit verschiedenen Materialien wie Kunststoff, Metall, Holz und Verbundwerkstoffen arbeiten. Wählen Sie zunächst das passende Material entsprechend Ihren Anforderungen aus. Anschließend wird das Werkstück mithilfe von Spannvorrichtungen, Schraubstöcken und Vorrichtungen sicher eingespannt.

 

Stellen Sie sicher, dass das Werkstück fest sitzt und nicht vibriert. Nach dem Fixieren ist der nächste Schritt das Festlegen eines Nullpunkts am Werkstück. Dieser Punkt gibt der Maschine den Startpunkt für den Bohrvorgang vor. Im letzten Schritt wählen Sie den passenden Bohrer für das jeweilige Material. Weiches Material benötigt beispielsweise einen scharfen Bohrer und umgekehrt.

 

Schritt 3: CNC-Maschinenausführung und Bohren

 

Nach der Konstruktion und Materialeinstellung beginnt der Bohrvorgang. Das CNC-Bohrprogramm wird in die Steuerung der CNC-Bohrmaschine geladen. Die Maschine positioniert den Bohrer an der exakten Stelle. Die Spindel bewegt den Bohrer mit einer definierten Geschwindigkeit entlang der X-, Y- und Z-Achse.

 

Der Bohrer wird schließlich in das Werkstück eingesetzt und erzeugt ein Loch mit definierter Größe und Form. CNC-Maschinen wechseln das Werkzeug automatisch, wenn mehrere Formen und Löcher benötigt werden. Sobald die gewünschte Tiefe und Form der Löcher erreicht ist, wird der Bohrer sanft zurückgezogen. Er fährt zum nächsten Teil, und der Zyklus wird fortgesetzt.

 

Schritt 4: Qualitätskontrolle und Endbearbeitung

 

Dies ist der letzte Schritt nach dem Bohrvorgang. Ingenieure prüfen das Loch visuell und achten auf etwaige Fehlausrichtungen. Mit Mikrometern stellen sie sicher, dass alle Löcher die erforderliche Tiefe und Größe aufweisen. In der Luft- und Raumfahrtindustrie werden Koordinatenmessgeräte (KMGs) eingesetzt, um die exakte Ausrichtung der Löcher zu überprüfen.

 

Während des Bohrvorgangs sammeln sich kleine Ablagerungen an den Rändern der Löcher an. Diese können die Glätte beeinträchtigen und manchmal Schäden verursachen. Daher sollten sie entfernt werden, um ein professionelles Ergebnis zu erzielen. Zu diesem Zweck verwenden Ingenieure Schleifpads oder Feilen, um die Oberfläche zu glätten.

 

Verschiedene CNC-Bohrverfahren

 

Bohren mag wie ein einfacher Prozess zur Locherzeugung erscheinen, umfasst aber mehrere Arbeitsschritte. Jedes Material und jede Konstruktion erfordert eine individuelle Bohrmethode. Daher bespreche ich im Folgenden einige gängige Bohrverfahren.

 

1. Anbohren

 

Anbohren ist das Erzeugen flacher Löcher. Diese Löcher dienen als Führung für tiefe Löcher. Doch warum ist Anbohren so wichtig? Stellen Sie sich vor, Sie bohren ein tiefes Loch auf einer rutschigen Oberfläche. Der Bohrer rutscht mit Sicherheit ab und landet an der falschen Stelle. Genau hier kommt das Anbohren zum Einsatz. Für diesen Prozess werden spezielle Maschinen, sogenannte Anbohrer, verwendet. Dieses Werkzeug verfügt über einen starren Bohrer mit einer scharfen Spitze. Die CNC-Maschine positioniert diesen Bohrer exakt an der richtigen Stelle, der sich langsam nach unten bewegt und flache Löcher erzeugt.

 

2. Reiben

 

Reiben ist ein Nachbearbeitungsprozess, bei dem keine Löcher erzeugt, sondern vorhandene geglättet werden. Wie Sie wissen, können Bohrlöcher scharfe Kanten, leichte Ungenauigkeiten und Unvollkommenheiten aufweisen. Das Reiben löst dieses Problem, indem es Unregelmäßigkeiten beseitigt. Dabei kommen Reibahlen zum Einsatz. Reibahlen haben scharfe, gewundene Schneiden, die in das Bohrloch eindringen und es glätten. Sie tragen schichtweise Material ab, sodass das Loch perfekt rund wird.

 

3. Senken

 

Beim Senken entsteht ein kleines Loch im Kopf oder an der Spitze eines vorhandenen Lochs. Dadurch bleiben die Schrauben auf der ebenen Fläche. Wenn Sie beispielsweise eine Schraube in ein normales flaches Loch eindrehen, kann sie über die Oberfläche hinausragen und die Befestigung lockern. Außerdem kann diese Schraube das Material beschädigen und unebene Oberflächen verursachen.

Deshalb wird das Senken eingesetzt, um dieses Problem zu lösen. WIE? Mit einem konischen Senkbohrer. Er entfernt das Material und erzeugt ein konisches Loch im exakten Winkel des Schraubenkopfes. Wenn Sie nun eine Schraube in das normale Loch eindrehen, sitzt sie flach und kann nicht herausfallen.

 

4. Gewindeschneiden

 

Gewindeschneiden ist ein Verfahren zum Gewindeschneiden, bei dem Gewinde in Bohrungen erzeugt werden. Dieses Verfahren dient zum Halten von Bolzen, Schrauben und Verbindungselementen in Bohrungen. Wenn Sie beispielsweise eine Schraube in eine flache Bohrung einsetzen, wird sie nicht festgezogen. Beim Gewindeschneiden entstehen daher winzige Gewinde, die die Bolzen und Schrauben festhalten. Dieser Vorgang wird mit einem Gewindebohrer durchgeführt. Dieses Werkzeug hat spiralförmige Schneiden. Durch Drehen des Gewindebohrers in der Bohrung wird Material entfernt und ein spiralförmiges Gewinde erzeugt. Die Verbindungselemente passen nun perfekt in die Bohrung und verlieren sich nicht mit der Zeit.

 

5. Tieflochbohren

 

Das Verfahren zum Erzeugen tieferer Bohrungen wird als Tieflochbohren bezeichnet. Diese einzigartige Technik arbeitet schrittweise. Normalerweise erhitzen sich Bohrer beim Bohren tieferer Bohrungen und arbeiten nicht effizient. Dieses Verfahren hingegen arbeitet in kleinen Schritten, sogenannten Tieflochbohren, um eine tiefere Bohrung zu erzeugen.

 

Im ersten Schritt dreht die CNC-Maschine die Bohrer an bestimmte Positionen, um flache Bohrungen für die Führung zu erzeugen. Anschließend dringen die Bohrer langsam ein und tragen beträchtliches Material ab. Nach jedem Durchgang oder Bohrerschnitt ruht der Bohrer und kühlt ab. Dieser Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis die gewünschte Bohrtiefe erreicht ist.

 

6. Tieflochbohren

 

Mit diesem Verfahren lassen sich tiefere, schmalere und präzisere Löcher erzeugen, ohne dass es zu Überhitzung kommt. Ursprünglich wurde dieses Verfahren für die Herstellung von Gewehrläufen eingeführt, daher der Name. Wie Sie wissen, entsteht beim Bohren tieferer Löcher erhebliche Hitze, die zu Werkzeugschäden führen kann.

 

Bei diesem Verfahren wird ein spezieller Tieflochbohrer mit Kühlkanälen in der Mitte verwendet. Zu Beginn strömen diese Kanäle unter hohem Druck stehende Kühlmittel, die die Hitze reduzieren und den Bohrvorgang fortsetzen. Auf diese Weise können Sie 100-mal tiefere Löcher bohren, ohne den Bohrer abzusetzen. Das spart Zeit und erhöht die Präzision.

 

Anwendungen des CNC-Bohrverfahrens

 

CNC-Bohrverfahren sind die treibende Kraft hinter unseren alltäglichen Produkten. Von der Automobilindustrie bis hin zu kleinen Elektronikgeräten – CNC-Bohrverfahren kommen in allen Branchen gleichermaßen zum Einsatz. In dieser Tabelle sehen wir uns kurz die Anwendungen des CNC-Bohrverfahrens in verschiedenen Branchen an.

 

Industrie	Verwendung von CNC-Bohren
Automobil	Motorblöcke, Kraftstoffeinspritzdüsen und Wellen
Luftfahrt	Löcher in Turbinenschaufeln, Flugzeugrahmen und Kraftstoffsystemen
Medizin	Herstellung von orthopädischen Implantaten und dentalen Komponenten
Elektronik	Bohren von Leiterplatten (PCBs) für elektrische Verbindungen
Bauwesen	Metallträger und Befestigungselemente für Gebäude und Brücken
Waffen	Herstellung von Gewehrläufen und Präzisionskomponenten
Schifffahrt	Herstellung von Motorteilen, Propellerwellen und Schiffbauteilen

 

Fazit

 

Die CNC-Bohrtechnologie hat die moderne Fertigung revolutioniert. Das Verständnis dieses Prozesses hilft uns, seine Bedeutung zu verstehen. In diesem Artikel habe ich den Bohrprozess, seine Arten und Anwendungen ausführlich erläutert. Bohren ist beispielsweise ein computergesteuerter Prozess, der präzise Löcher erzeugt. CNC-Maschinen folgen Computeranweisungen und erzeugen komplizierte Lochmuster.

 

Es gibt verschiedene Arten dieses Vorgangs, jede für einen anderen Zweck. Beispielsweise dient das Gewindebohren speziell zum Erzeugen flacher Löcher, um tiefere Löcher zu führen. Das Tieflochbohren hingegen ist die moderne Methode, mit der tiefere Löcher ohne Wärmeentwicklung erzeugt werden. CNC-Bohren ist somit ein umfassendes und vielseitiges Verfahren, das das manuelle Bohren ersetzt hat. Es wird in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Schifffahrts-, Öl- und Gasindustrie eingesetzt.