Geschwindigkeiten und Vorschübe von Hartmetallbohrern: Praktische Diagramme, Formeln und Tipps für Maschinenbauer

Bohren ist in der Regel der erste Arbeitsgang, der einem Maschinisten den Respekt vor den Schnittdaten beibringt. Führen Sie einen Hartmetallbohrer zu vorsichtig vor, und er reibt, verhärtet die Oberfläche und wird in einigen Löchern stumpf. Drücken Sie zu stark darauf und die Ecken splittern, bevor das erste Loch fertig ist. Das angenehme Fenster zwischen diesen beiden Ergebnissen ist bei Hartmetall kleiner als bei Schnellarbeitsstahl, und genau aus diesem Grund lohnt es sich, ein paar Minuten über die Geschwindigkeit und den Vorschub von Hartmetallbohrern nachzudenken, bevor die Spindel zu drehen beginnt.

Da wir unseren Lebensunterhalt mit dem Schleifen von Vollhartmetallbohrern verdienen, erreichen uns jede Woche die gleichen Fragen von Lohnfertigern, Formenbauern und Luft- und Raumfahrtzulieferern. Die Antworten sind nicht kompliziert. Sie müssen lediglich in der richtigen Reihenfolge aufgetragen und dann entsprechend den Angaben der Späne und der Spindel angepasst werden.

Zwei Zahlen hinter jedem Bohrschnitt

Geschwindigkeiten und Feeds klingen wie ein Thema, aber es handelt sich dabei um zwei getrennte Entscheidungen, die zwei unterschiedliche Probleme lösen.

• Die Schnittgeschwindigkeit gibt an, wie schnell sich die Schneidkante durch das Werkstück bewegt, ausgedrückt als Oberflächengeschwindigkeit (Vc, in m/min oder SFM). Es regelt die Temperatur am Rand.
• Der Vorschub pro Umdrehung (fn, in mm/Umdrehung oder Zoll/Umdrehung) gibt an, wie weit der Bohrer in einer vollen Umdrehung vordringt. Sie bestimmt die Spandicke und wie stark die Kante tatsächlich schneidet statt reibt.
• Die Spindeldrehzahl ist keine freie Wahl. Sie wird aus der Oberflächengeschwindigkeit und dem Bohrerdurchmesser berechnet, sodass ein kleiner Bohrer für die gleiche Vc weitaus mehr U/min benötigt als ein großer.

Hartmetall verträgt im gleichen Material etwa die zwei- bis dreifache Oberflächengeschwindigkeit von Schnellarbeitsstahl. Was Hartmetall einschränkt, ist selten die Erweichung der Schneide. Es ist die in einer sehr kleinen Kontaktzone konzentrierte Hitze und die Sprödigkeit, die eine abgebrochene Ecke innerhalb von Sekunden tödlich macht.

Die Formeln im Klartext

Spindelgeschwindigkeit aus Oberflächengeschwindigkeit

In imperialen Einheiten ist U/min = (SFM x 3,82) geteilt durch den Bohrerdurchmesser in Zoll. In metrischen Einheiten: U/min = (Vc x 1000) geteilt durch (3,14 x Bohrerdurchmesser in mm). Ein 10-mm-Hartmetallbohrer, der mit 80 m/min läuft, benötigt daher 80 x 1000 geteilt durch 31,4, was etwa 2.546 U/min entspricht.

Vorschubgeschwindigkeit aus Vorschub pro Umdrehung

Vorschubgeschwindigkeit in mm/min = U/min x Vorschub pro Umdrehung. Bleiben wir beim gleichen Beispiel: 2.546 U/min x 0,12 mm/U ergeben ungefähr 306 mm/min. Bei einem dreischneidigen Bohrer wird der gleiche Vorschub pro Umdrehung auf drei Schneidkanten verteilt, sodass die Belastung pro Kante geringer ist und sich die Lochqualität bei gummiartigen Materialien normalerweise verbessert.

Wenn Sie diese Zahlen lieber nicht für jedes Werkzeug in der Krippe manuell eingeben möchten, ist unser Bohrergeschwindigkeits- und Vorschubrechner mit ausgearbeiteten Beispielen geht die gleichen Formeln sowohl in metrischer als auch in imperialer Form durch.

Startbereiche für gängige Materialien

Die folgende Tabelle ist der Ausgangspunkt, den wir Kunden geben, die von Schnellarbeitsstahl auf Vollhartmetall umsteigen. Es setzt einen starren Aufbau, einen Bohrer mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von vier oder weniger und ein Kühlmittel voraus, das die Schneidkante erreicht.

Reduzieren Sie die Oberflächengeschwindigkeit um 20 bis 30 Prozent bei Werkzeugen mit großer Reichweite, dünnwandigen Teilen oder einer Maschine mit spürbarem Spindelschlag. Wenn ein Edelstahlstück zu quietschen beginnt, widerstehen Sie dem Reflex, den Vorschub zu verlangsamen. Ein zu geringer Vorschub ist die häufigste Ursache für Kaltverfestigung, und Kaltverfestigung zerstört sowohl den nächsten als auch den aktuellen Bohrer.

Tiefe, Steifigkeit und Kühlmittel verschieben die Zahlen

Lochtiefe und Lochung

• Bis zu 3 x D: Ein einzelner Durchgang reicht normalerweise aus, mit durchgehender Kühlung oder einer gezielten Flutung.
• 3 x D bis 5 x D: Schneiden Sie in Schritten von etwa einem Durchmesser ab, um die Späne sauber zu entfernen.
• Über 5 x D hinaus: Reduzieren Sie die Oberflächengeschwindigkeit um 20 bis 30 Prozent, verkürzen Sie die Einschnitte und behandeln Sie die Kühlmittelzufuhr durch die Spindel als obligatorisch und nicht als optional.

Werkzeughaltung und Rundlauf

Überprüfen Sie den gesamten angezeigten Rundlauf an der Bohrerspitze, nicht an der Halterfläche. Wenn man ihn unter 0,02 mm hält, verdoppelt sich die Lebensdauer eines kleinen Hartmetallbohrers ungefähr, da eine außermittige Schneide fast die gesamte Last an einer Ecke trägt. Bei Durchmessern unter 6 mm lohnen sich Schrumpf- und Hydraulikhalter.

Kühlmittel

Das durch die Spindel verlaufende Kühlmittel erreicht die Spitze, wo die Wärme entsteht, und unterstützt so die höchsten Geschwindigkeiten im Tisch. Flutkühlmittel eignen sich gut für flache Löcher in Stahl und Edelstahl. Gusseisen wird oft mit einem Luftstoß trocken gebohrt, während Aluminium und Titan ein großzügiges Volumen und einen großzügigen Druck belohnen, da beide Materialien die Wärme in das Werkzeug und nicht in den Span leiten.

Lesen Sie die Chips, nicht nur die Tabelle

Chips sind das günstigste Feedback-Gerät an der Maschine und sagen Ihnen, welche Variable geändert werden muss.

• Silberne oder helle Strohspäne mit sauberer Locke bedeuten, dass Sie sich im Arbeitsbereich befinden.
• Blaue oder verbrannte Späne weisen auf eine zu hohe Oberflächengeschwindigkeit oder darauf hin, dass das Kühlmittel nie die Kante erreicht.
• Feine Pulverspäne im Edelstahl bedeuten, dass das Futter zu leicht ist und die Kante reibt.
• Lange, zähe Späne in Aluminium erfordern mehr Vorschub pro Umdrehung oder eine andere Nutgeometrie.
• Quietschen und am Rand verschweißtes Material bedeutet in der Regel, dass die Geschwindigkeit für die Beschichtung des Werkzeugs zu hoch ist.

Abstimmung des Bohrers auf das Material

Schnittdaten liefern nur dann Ergebnisse, wenn der Bohrer im Halter zur Aufgabe passt. Jedes von uns ausgelieferte Werkzeug wird auf Fünf- und Sechs-Achs-Maschinen geschliffen und geprüft unsere Fabrik in Changzhou Deshalb neigen wir dazu, über Geometrie zu sprechen, bevor wir über Zahlen sprechen.

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Bei Weichstahl und Edelstahl sorgt eine Geometrie mit einem verstärkten Steg und einem schärferen Spanwinkel dafür, dass die Schneide am Leben bleibt und die Aufbauschneide bei weicheren Sorten reduziert wird.

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Bei Gusseisen und Aluminium beseitigt eine dreischneidige Konstruktion die Späne schneller und hält die Lochgröße besser als ein zweischneidiger Bohrer bei gleichem Vorschub pro Umdrehung.

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Eine praktische Einrichtungsroutine

1. Bestätigen Sie das Werkstückmaterial und seine tatsächliche Härte, nicht nur den Namen auf der Zeichnung.
2. Wählen Sie eine Oberflächengeschwindigkeit aus der Tabelle aus und berechnen Sie die Drehzahl für den tatsächlichen Bohrerdurchmesser.
3. Wählen Sie den Vorschub pro Umdrehung basierend auf der Bohrergröße und der Anzahl der Spannuten und streben Sie nach einem echten Span statt Staub.
4. Messen Sie den Rundlauf an der Spitze vor dem ersten Loch und korrigieren Sie ihn, wenn er 0,02 mm überschreitet.
5. Bohren Sie zwei oder drei Löcher in den Schrott oder an einem sicheren Ort und prüfen Sie dann die Form, Farbe und Lochgröße der Späne.
6. Passen Sie jeweils eine Variable an: Geschwindigkeit zuerst, wenn die Kante brennt, Vorschub zuerst, wenn der Bohrer reibt oder quietscht.

Fragen, die wir am häufigsten hören

Wie schnell sollte ein 6-mm-Hartmetallbohrer in Weichstahl laufen?

Etwa 100 m/min sind ein sicherer Ausgangspunkt, was bei etwa 5.300 U/min der Fall ist. Kombinieren Sie dies mit 0,10 bis 0,15 mm/Umdrehung und einem Schrittzyklus, sobald Sie eine Tiefe von etwa 18 mm erreicht haben.

Warum quietscht der Bohrer und splittert an der Ecke?

Quietschgeräusche mit Eckenausbrüchen bedeuten fast immer, dass die Oberflächengeschwindigkeit für die Beschichtung und die Kühlmittelzufuhr zu hoch ist. Verringern Sie die Geschwindigkeit um 20 Prozent, stellen Sie sicher, dass das Kühlmittel auf die Spitze trifft, und überprüfen Sie den Rundlauf, bevor Sie davon ausgehen, dass das Werkzeug fehlerhaft ist.

Muss ich trotzdem vorbohren?

Auf einer ebenen Fläche mit einem Vollhartmetallbohrer mit einer 140-Grad-Spitze ist das Anbohren oft unnötig und erfordert lediglich einen zweiten Arbeitsgang. Auf gekrümmten, abgewinkelten oder unterbrochenen Oberflächen oder wenn ein langer Bohrer Hilfe bei der Positionsbestimmung benötigt, ist ein Punkt immer noch nützlich.

Für das Hartmetallbohren gibt es keine einheitliche richtige Zahl, sondern nur einen vernünftigen Ausgangspunkt und eine kurze Liste der Dinge, die es zu beachten gilt. Fangen Sie konservativ an, hören Sie auf die Maschine, lesen Sie die Chips und ändern Sie eine Sache nach der anderen. Machen Sie das konsequent, und die gleiche Bohrmaschine wird weiterhin präzise Löcher produzieren, lange nachdem ein reiner Diagrammansatz drei davon durchgebrannt hat.