Drehen vs. Bohren: Unterschiede und Anwendungen in der Zerspanung

In der Welt der Präzisionsfertigung ist die Fähigkeit, Metall mit extremer Genauigkeit zu bearbeiten, das, was ein funktionierendes Teil von einem fehlgeschlagenen Design unterscheidet. Unter den verschiedenen Techniken, die einem CNC-Zerspaner zur Verfügung stehen, sind Drehen und Bohren vielleicht zwei der grundlegendsten, aber dennoch am häufigsten missverstandenen Verfahren. Obwohl sie mehrere mechanische Gemeinsamkeiten aufweisen – oft auf derselben Maschine durchgeführt – sind ihre Zwecke, technischen Anforderungen und Ergebnisse unterschiedlich. Das Verständnis der Nuancen von "Drehen vs. Bohren" ist für jeden Ingenieur oder Konstrukteur, der seine Produktion hinsichtlich Kosten, Qualität und Effizienz optimieren möchte, unerlässlich.

Die Grundlagen des Drehens

Drehen ist der Eckpfeiler der subtraktiven Fertigung und wird hauptsächlich zur Formgebung der äußeren Oberfläche eines Werkstücks verwendet. Das Verfahren beinhaltet die Befestigung eines Rohmaterials, in der Regel eines zylindrischen Stabs oder "Rohlings", in einer Drehmaschine. Die Drehmaschine dreht dann das Werkstück mit hoher Geschwindigkeit gegen ein stationäres, einpunktiges Schneidwerkzeug. Wenn sich das Werkzeug entlang der Länge oder des Durchmessers des Teils bewegt, "schält" es Material ab, um die gewünschte Form zu erzeugen.

Das Hauptziel des Drehens ist die Reduzierung des Außendurchmessers eines Bauteils. Es ist die bevorzugte Methode zur Herstellung von Wellen, Stangen, Bolzen und Spindeln. Eine der größten Stärken des Drehens ist seine Vielseitigkeit. Neben der Größenreduzierung umfassen spezielle Drehoperationen das "Planen" zur Herstellung flacher Enden, das "Kegeldrehen" zur Herstellung konischer Formen und das "Gewindedrehen" zur Herstellung von Schrauben und Befestigungselementen. Da sich das Werkstück dreht, sind die resultierenden Teile immer symmetrisch um eine Mittelachse, was eine hohe Konzentrizität und Auswuchtung gewährleistet.

Die Grundlagen des Bohrens

Während sich das Drehen auf die Außenseite konzentriert, dreht sich beim Bohren alles um die Innenseite. Bohren ist ein Präzisionsbearbeitungsverfahren, das verwendet wird, um ein vorhandenes Loch, das bereits durch Bohren oder Gießen erzeugt wurde, zu vergrößern und zu verfeinern. Es ist wichtig zu beachten, dass Bohren kein Loch von Grund auf neu erzeugen kann; es benötigt ein Pilotloch zum Starten.

Das Ziel des Bohrens ist dreifach: einen bestimmten, oft großen Durchmesser zu erreichen, den Standardbohrer nicht erreichen können; die durch einen vorherigen Bohrvorgang verursachte "Abweichung" oder Fehlausrichtung zu korrigieren; und eine überlegene Oberflächengüte und engere Maßtoleranzen im Inneren des Teils zu erzielen. Beim Bohren wird ein Spezialwerkzeug, eine sogenannte Bohrleiste, in das bereits vorhandene Loch eingeführt. In einer Drehmaschineneinrichtung dreht sich das Teil, während die Bohrleiste stationär bleibt, aber in einer Fräs- oder Horizontalbohrmaschine kann sich das Werkzeug selbst drehen, während das Werkstück fixiert bleibt.

Wichtige technische Unterschiede

Der Unterschied zwischen Drehen und Bohren geht tiefer als nur "Außen vs. Innen". Mehrere technische Faktoren bestimmen, wie diese Prozesse in der Werkstatt gehandhabt werden.

Erstens ist die Frage der Werkzeugsteifigkeit. Beim Drehen wird das Schneidwerkzeug typischerweise sehr nahe am Werkzeugträger der Maschine gehalten, was eine hohe Stabilität bietet und aggressive "Schrupp"schnitte ermöglicht, die schnell große Mengen an Material abtragen. Bohren erfordert jedoch, dass das Werkzeug tief in einen Hohlraum eindringt. Je länger die Bohrleiste ist, desto anfälliger ist sie für Durchbiegung und Vibrationen – allgemein als "Rattern" bezeichnet. Um dies zu bekämpfen, müssen Zerspaner beim Bohren im Vergleich zum Drehen langsamere Vorschubgeschwindigkeiten und geringere Schnitttiefen verwenden, um sicherzustellen, dass die Innenwände gerade und glatt bleiben.

Zweitens ist die Berücksichtigung der Spanabfuhr. Beim Außendrehen bewirken Schwerkraft und Zentrifugalkraft auf natürliche Weise, dass die Metallspäne (Späne) vom Werkstück abfallen. Beim Bohren werden die Späne im Loch eingeschlossen. Wenn sie nicht richtig gehandhabt werden, können diese Späne vom Werkzeug erneut geschnitten werden, wodurch die Oberflächengüte beschädigt oder sogar die Bohrleiste gebrochen wird. Dies erfordert oft den Einsatz von Hochdruck-Kühlsystemen, um die Späne aus dem inneren Hohlraum "auszuspülen".

Vergleich von Genauigkeit und Oberflächengüte

Beim Vergleich der Oberflächenqualität sind beide Verfahren zu hoher Präzision fähig, aber sie zeichnen sich in verschiedenen Bereichen aus. Drehen ist hocheffizient bei der Einhaltung von Außendurchmesser (AD)-Toleranzen und der Bereitstellung einer gleichmäßigen Oberfläche über lange zylindrische Abschnitte. Da Außenflächen jedoch leichter zu inspizieren und zu messen sind, ist das Drehen oft die Phase, in der das Grobmaterial vor der Endbearbeitung entfernt wird.

Bohren ist auf die Innendurchmesser (ID)-Genauigkeit spezialisiert. Standardbohren hinterlässt oft eine raue Oberfläche und ein Loch, das leicht "wandert" oder nicht rund ist. Bohren korrigiert diese Probleme und erreicht Toleranzen von bis zu $pm 0,01text{ mm}$ oder besser. Es stellt sicher, dass das Innenloch perfekt konzentrisch zum Außendurchmesser des Teils ist, was für Komponenten wie Zylinder von Motoren, Buchsen und Lagergehäuse, bei denen eine perfekte Passform unverhandelbar ist, von entscheidender Bedeutung ist.

Industrielle Anwendungen

Die Wahl zwischen diesen beiden Verfahren – oder genauer gesagt, die Reihenfolge, in der sie verwendet werden – definiert den Arbeitsablauf vieler Industrieprojekte.

Anwendungen des Drehens

Drehen ist in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie allgegenwärtig. Jedes Teil, das sich dreht oder als Drehpunkt fungiert, ist wahrscheinlich ein Produkt des Drehens. Häufige Beispiele sind:

• Motorventile und Kolben: Erfordern präzise Außenabmessungen für einen festen Sitz.

• Achsen und Antriebswellen: Bei denen Auswuchtung und Symmetrie für die Hochgeschwindigkeitsrotation unerlässlich sind.

• Kundenspezifische Befestigungselemente: Erstellung spezieller Gewinde und Schultern für schwere Maschinen.

Anwendungen des Bohrens

Bohren ist die bevorzugte Wahl für Hochleistungs-Industriekomponenten und hochpräzise mechanische Baugruppen. Häufige Beispiele sind:

• Zylinderblöcke: Die Bohrungen eines Verbrennungsmotors müssen perfekt glatt und zylindrisch sein, um eine gasdichte Abdichtung mit den Kolbenringen zu gewährleisten.

• Werkzeugmaschinenspindeln: Bei denen der Innenhohlraum perfekt ausgerichtet sein muss, um andere Werkzeuge ohne Rundlauffehler zu halten.

• Große Rohrfittings und Flansche: Bei denen Standardbohrer zu klein sind, um die erforderlichen Innendurchmesser zu erreichen.

Auswahl des richtigen Verfahrens für Ihr Projekt

Für einen CNC-Lieferanten wie Tuofa CNC Machining China wird die Entscheidung, Drehen oder Bohren zu verwenden, durch die Geometrie des Teils und die Spezifikationen des Kunden bestimmt. Wenn Sie ein Teil entwerfen, das eine hochpräzise Innenpassung erfordert, z. B. eine Hülse für ein Lager, müssen Sie das Bohren als letzten Schritt und nicht nur als Bohren angeben. Wenn Sie eine lange, schlanke Welle herstellen, liegt der Fokus auf den äußeren Drehparametern, um zu verhindern, dass sich das Teil unter dem Druck des Werkzeugs verbiegt.

In vielen Fällen umfasst ein einzelnes CNC-Programm beides. Eine Drehmaschine "dreht" zuerst die Außenseite eines Teils auf seine endgültigen Abmessungen und wechselt dann zu einer Bohrleiste, um die inneren Merkmale zu bearbeiten. Dieser "Single-Setup"-Ansatz ist der Goldstandard in der modernen Zerspanung, da er sicherstellt, dass die inneren und äußeren Merkmale perfekt aufeinander ausgerichtet sind.

Fazit

Drehen und Bohren sind zwei Seiten derselben Medaille. Drehen liefert die äußere Struktur und Symmetrie, während Bohren die innere Präzision und Passung liefert. Während das Drehen aufgrund der besseren Werkzeugstabilität und Spanabfuhr im Allgemeinen schneller und einfacher zu handhaben ist, ist das Bohren der wesentliche "Feinschliff", der es komplexen Baugruppen ermöglicht, richtig zu funktionieren. Durch das Verständnis dieser Unterschiede können Konstrukteure "zerspanbarere" Teile erstellen, und Hersteller können die effizientesten Werkzeugwege auswählen, um hochwertige Komponenten zu einem wettbewerbsfähigen Preis zu liefern.