Was ist die Ursache dafür, dass Ihre CNC-gebohrten Löcher bei der Qualitätsprüfung durchfallen?

Sie haben einen großen Produktionslauf abgeschlossen, aber der Qualitätsprüfer lehnt die Charge ab. Die Löcher sind oval, rau oder leicht verrutscht. Sie verlieren wertvolle Zeit und Geld bei der Suche nach der Grundursache.

Häufige Ursachen für fehlgeschlagene Bohrungen sind unter anderem: anfängliches Wandern des Bohrers, Spindelrundlauf (der zu Ovalität führt), übermäßige Austrittsgrate und interne Rattermarken. Sie können diese Probleme lösen, indem Sie den Anfangskontakt stabilisieren, den Rundlauf auf unter 0,02 mm minimieren und die Vorschübe und Drehzahlen für das jeweilige Material optimieren.

Einige Bediener geben oft dem G-Code oder der Maschinensteuerung die Schuld, aber der Bohrzyklus - egal ob G81 oder G73 - folgt nur dem vorgegebenen Pfad. Die wahren Probleme sind fast immer mechanischer Natur oder hängen mit der Einrichtung zusammen. Lassen Sie mich die physikalischen Gründe erklären, warum Ihre Bohrvorgänge scheitern, und wie ich sie behebe, um sicherzustellen, dass jedes Teil die Prüfung besteht.

Warum findet der Drill Walk zu Beginn des Zyklus statt?

Sie beobachten, wie sich der Bohrer dem Teil nähert. Er berührt die Oberfläche und rutscht zur Seite, bevor er tatsächlich in das Metall eindringt. Jetzt ist Ihr Loch außermittig, und das Teil ist ruiniert.

Ein "Drill Walk" tritt auf, wenn die Werkzeugspitze aufgrund einer fehlenden Pilotbohrung, geometrischer Defekte in der Bohrerspitze oder einer schlechten Einspannung auf der Werkstückoberfläche abrutscht. Die Verwendung eines Anbohrers oder eines hochwertigen Hartmetallbohrers mit geteilter Spitze stellt sicher, dass sich das Werkzeug sofort zentriert und eine anfängliche Ablenkung verhindert wird.

Ein Bohrer-Offset zu Beginn eines Zyklus ist selten ein Programmfehler. Es ist ein Stabilitätsproblem. Wenn ein Standardbohrer, insbesondere einer mit einem Spitzenwinkel von 118°, auf eine glatte oder harte Oberfläche trifft, hat er Schwierigkeiten, Halt zu finden. Die Meißelkante - die Spitze des Bohrers - schneidet nicht, sondern tritt aus. Wenn Sie keinen Zentrierbohrer verwenden oder Anbohrer¹ um eine Führung zu schaffen, wird der Bohrer durch die Rotationskräfte seitlich über das Material geschoben. Dieses "Schleudern" setzt sich fort, bis sich der Bohrer eingräbt, was zu einem Loch führt, das deutlich von den programmierten Koordinaten abweicht.

Dieses Problem verschärft sich, wenn Ihr Werkzeug geometrische Fehler aufweist. Wenn die beiden Hauptschneidkanten nicht genau gleich lang oder hoch sind, werden die Schnittkräfte unausgewogen. Der Bohrer drückt sich von der stärkeren Seite weg.
Um dies zu beheben, empfehle ich immer eine "Probebohrung²"Wenn Sie unsicher sind, können Sie die Bohrung mit geringem Vorschub vornehmen. Die beste Lösung ist jedoch mechanisch: Verwenden Sie einen Anbohrer, um ein präzises Zentrierloch zu erzeugen. Wenn Sie nicht anbohren können, verwenden Sie einen hochfesten Vollhartmetallbohrer mit geteilter Spitze, der selbstzentrierend ist. Überprüfen Sie auch die Werkstückspannung. Wenn das Werkstück bei der Berührung vibriert oder sich auch nur leicht verschiebt, läuft der Bohrer.

Grundlegende Ursache	Mechanismus	Praktische Lösung
Vermisster Pilot	Bohrspitze gleitet auf glatter Oberfläche	Verwenden Sie immer zuerst einen Zentrier-/Spitzenbohrer
Werkzeug-Geometrie	Ungleichmäßige Kanten erzeugen Seitenkräfte	Prüfen Sie die Symmetrie des Bohrers; verwenden Sie Split-Point
Maschine/Einrichtung	Vibration ermöglicht Bewegung	Sichere Klemmung; Spindelsteifigkeit prüfen
Material	Harte Stellen lenken die Spitze ab	Reduzieren Sie den Vorschub; verwenden Sie steifere Hartmetallwerkzeuge

Wie wirkt sich der Spindelrundlauf auf die Rundheit und Größe der Bohrung aus?

Sie messen den Lochdurchmesser mit einem Messstift. Er passt in eine Richtung, aber nicht in die andere, weil das Loch wie ein Ei oder ein Dreieck geformt ist.

Spindelrundlauf führt dazu, dass der Bohrer kreisförmig und nicht rund läuft, wodurch übergroße, gelappte oder elliptische Löcher entstehen. Bei einem Rundlauf von mehr als 0,02 mm weicht der Schneidmittelpunkt vom theoretischen Mittelpunkt ab, was zu schlechter Maßgenauigkeit und ungleichmäßigem Werkzeugverschleiß führt.

Spindelrundlauf ist der Hauptfeind der Rundheit von Bohrungen. In einer idealen Welt dreht sich Ihr Bohrer perfekt um seine Achse. In der Realität verursachen verschlissene Lager oder lose Spannzangen Rundlaufabweichung³. In diesem Fall dreht sich der Bohrer nicht nur, sondern er kreist. Er verhält sich eher wie eine Bohrstange als ein Bohrer und schneidet ein Loch, das tatsächlich größer ist als der Bohrerdurchmesser.
Durch diesen Vorgang wird die Rundheit zerstört. Da das Werkzeug taumelt, weicht die Schneidbahn von einem perfekten Kreis ab. Das Ergebnis sind elliptische, polygonale oder "gelappte" (oft dreieckige) Löcher.

Die Auswirkungen erstrecken sich auf Toleranzen⁴. Es kann vorkommen, dass sich der Lochdurchmesser in verschiedenen Tiefen ändert oder zwischen den einzelnen Teilen uneinheitlich ist. Wenn Ihr Rundlauf mehr als 0,02 mm beträgt, ist es fast unmöglich, enge Toleranzen einzuhalten.
Rundlauf schadet auch Ihren Werkzeugen. Er zwingt eine Seite des Bohrers, mehr Arbeit zu leisten, was zu ungleichmäßigem Verschleiß an den Rändern führt. Dadurch entstehen Vibrationen, die die Oberflächengüte weiter verschlechtern. Ich überprüfe den Rundlauf immer mit einer Messuhr. Wenn er zu groß ist, sollten Sie auf hochpräzise Hydraulik- oder Schrumpffutter umsteigen, um das Werkzeug zu stabilisieren.

Ausgabe	Ursache	Konsequenz
Übergroße Löcher	Werkzeug "kreisend" aufgrund von Rundlauf	Tatsächlicher Schnittdurchmesser > Bohrerdurchmesser
Schlechte Rundheit	Periodische radiale Verschiebung	Elliptische oder gelappte (dreieckige) Löcher
Ungleichmäßige Abnutzung	Eine Lippe schneidet mehr Material	Verkürzte Lebensdauer der Werkzeuge und erhöhte Vibrationen

Warum sind die Gratbildungen an den Austrittslöchern übermäßig?

Das Loch sieht auf der Oberseite perfekt aus. Aber wenn man das Teil umdreht, sieht man eine gezackte Metallkappe oder "Krone", die von der Unterseite herabhängt und manuell entgratet werden muss.

Übermäßige Austrittsgrate entstehen, weil der Bohrer das Material herausdrückt, anstatt es beim Durchbruch zu schneiden. Dies wird durch stumpfe Werkzeuge, aggressive Vorschubgeschwindigkeiten am Austritt oder mangelnde Unterstützung verursacht. Scharfe Werkzeuge und reduzierte Austrittsvorschübe verhindern diese plastische Verformung.

Austrittsgrate sind fast immer stärker ausgeprägt als Eintrittsgrate. Dies ist auf die Mechanik des Durchbruchs zurückzuführen. Wenn der Bohrer den Boden des Werkstücks erreicht, wird das verbleibende Material sehr dünn. Es verliert seine strukturelle Festigkeit. Wenn Ihre Schnittparameter zu aggressiv sind, hört der Bohrer auf, das Metall zu "scheren", und beginnt, es zu "extrudieren" oder zu drücken. Das Material reißt und verformt sich plastisch, wodurch ein großer Grat oder eine "Kappe" entsteht, die am Ausgang hängen bleibt.

Dies ist besonders häufig bei duktile Materialien⁵ wie Aluminiumlegierungen oder rostfreiem Stahl, wo sich das Metall dehnt, bevor es bricht. Das passiert auch, wenn Werkzeuge stumpf sind. Eine abgenutzte Schneide erhöht die axiale Kraft, die zum Eindringen erforderlich ist, und wirkt eher wie ein Stempel als eine Klinge.
Um dies zu vermeiden, konzentriere ich mich auf die "Ausstiegsstrategie". Stellen Sie zunächst sicher, dass Ihre Werkzeuggeometrie zum Material passt - Standardspitzen sind möglicherweise nicht scharf genug. Zweitens: Reduzieren Sie die Vorschubgeschwindigkeit um etwa 50%, wenn der Bohrer kurz vor dem Durchbruch steht. Dadurch wird die Schnittkraft verringert und die Schneide kann die letzte Schicht sauber durchtrennen. Bei kritischen Teilen bietet das Anbringen einer Opferplatte unter dem Werkstück Unterstützung und eliminiert praktisch die Austrittsgrate⁶.

Faktor	Ursache des Grats	Lösung
Schneiden Aktion	Pressen/Extrudieren vs. Scheren	Verwenden Sie scharfe Werkzeuge mit positiver Geometrie
Vorschubgeschwindigkeit	Hohe Axialkraft bricht durch	Reduzieren Sie den Vorschub um 50% am Lochausgang
Materielle Unterstützung	Dünnes Material verformt sich leicht	Verwenden Sie eine Opferstützplatte
Werkzeugverschleiß	Stumpfe Kanten wirken wie ein Schlag	Regelmäßige Inspektion und Austausch von Bohrern

Wie können Sie Rattermarken im Bohrloch beseitigen?

Wenn Sie mit einer Taschenlampe in das Loch schauen, sehen Sie grobe, spiralförmige Linien oder ein Muster, das wie eine Schallplatte aussieht. Wahrscheinlich hat der Bohrer beim Schneiden ein hämmerndes Geräusch gemacht.

Rattermarken entstehen durch selbsterregte Schwingungen, die durch lange Werkzeugauskragungen, unzureichende Steifigkeit oder schlechte Spanabfuhr verursacht werden. Sie können diese Rattermarken beseitigen, indem Sie den Bohrer verkürzen, resonante Spindeldrehzahlen vermeiden und Bohrzyklen zum Abführen der Späne und Kühlen der Schneidzone verwenden.

Rattern ist ein sichtbares Zeichen für Instabilität. Innerhalb eines Bohrlochs äußert es sich in der Regel als Vibrationsmuster oder raue Oberflächenspiralen. Der häufigste Verursacher ist Werkzeugauskragung⁷. Je weiter ein Bohrer vom Halter entfernt ist, desto weniger starr wird er. Er wirkt wie eine Stimmgabel. Wenn die Schnittkräfte schwanken, vibriert der Bohrer, gräbt sich in die Lochwand ein und verursacht diese hässlichen Spuren.

Eine weitere wichtige Ursache ist Spanverstopfung⁸. Wenn die Späne nicht abtransportiert werden können, stauen sie sich in den Spannuten und reiben an der Bohrungswand, was zu Reibung und Vibrationen führt.
Um dieses Problem zu lösen, sollten Sie zunächst den Bohrerüberstand verkürzen. Verwenden Sie das kürzestmögliche Werkzeug für die Tiefe. Wenn Sie tief bohren, verwenden Sie Werkzeughalter mit hoher Steifigkeit.
Als Nächstes sollten Sie sich Ihre Parameter ansehen. Rattern tritt oft in einer bestimmten "Resonanzzone" auf. Eine einfache Änderung der Spindeldrehzahl - entweder nach oben oder nach unten - kann die Vibrationen sofort beenden. Verwenden Sie schließlich einen Tieflochbohrzyklus (wie G83). Dadurch werden die Späne gebrochen und aus dem Loch gezogen, während gleichzeitig Kühlmittel an die Spitze gelangt. Diese Schmierung verringert die Reibung und thermische Verformung, so dass Sie eine glatte, saubere Bohrungsoberfläche erhalten.

Strategie	Aktion	Nutzen Sie
Steifigkeit erhöhen	Bohrerüberstand kürzen	Verringert Ablenkung und "Stimmgabel"-Effekt
Resonanz brechen	Spindeldrehzahl einstellen	Verlagerung des Betriebs aus der Vibrationszone
Klare Chips	Peck Drilling (G83) verwenden	Verhindert Verstopfung und Reibung an den Wänden
Verbessern Sie die Kühlung	Inneres Kühlmittel unter hohem Druck	Schmiert die Reibung und spült die Späne

Schlussfolgerung

Sie können Bohrfehler beheben, indem Sie den Start stabilisieren, um ein Wandern zu verhindern, den Rundlauf minimieren, um die Rundheit zu gewährleisten, die Austrittsgeschwindigkeiten steuern, um Grate zu vermeiden, und die Steifigkeit erhöhen, um Ratterer zu beseitigen.

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