Bohrer vs. Reibahle: Auswahl je nach Phase der Bohrarbeit

Für Bohrer vs. Reibahle Je nach Auswahl gehören die Werkzeuge in der Regel zu unterschiedlichen Bearbeitungsschritten. Verwenden Sie einen Bohrer, um das Loch zu bohren und den Großteil des Materials zu entfernen. Setzen Sie eine Reibahle ein, wenn eine bereits vorhandene Bohrung noch einen kontrollierten Schlichtschnitt benötigt, um die endgültigen Maß- oder Oberflächenanforderungen zu erfüllen. Befindet sich die Bohrung an der falschen Stelle oder weist sie eine Geometrie auf, der ein geführtes Werkzeug einfach folgen würde, korrigieren Sie dies vor dem Reiben – häufig durch Ausbohren oder durch Optimierung des Bohrvorgangs.

Die Entscheidung sollte auf der Grundlage der Zeichnung, der Montagefunktion und der nachgewiesenen Prozessfähigkeit getroffen werden. Ein Bohrer, der ein akzeptables Loch erzeugt, bedeutet nicht automatisch, dass der Bohrprozess stabil ist. Ein Reibahle ist nicht automatisch erforderlich, nur weil eine Toleranz eng erscheint. Messen Sie, was beim Bohren tatsächlich entsteht, ermitteln Sie den verbleibenden Fehler und wählen Sie dann den Arbeitsgang aus, mit dem dieser Fehler behoben werden kann.

Ein Loch, zwei verschiedene Aufgaben

Ein Bohrer ist ein Werkzeug zum Herstellen von Bohrlöchern. Seine Spitze leitet den Schnitt ein, seine Schneidkanten entfernen Material, und seine Spänekanäle leiten die Späne ab. Bei den meisten Bohr- und Reibvorgängen legt das Bohren den Bohrweg fest und entfernt fast den gesamten Materialüberschuss.

Eine Reibahle ist ein Werkzeug zur Endbearbeitung von Bohrungen. Sie wird in eine vorhandene Bohrung eingeführt und entfernt mit mehreren Schneidkanten eine geringere, kontrollierte Materialmenge. Die Schneide übernimmt den Schneidvorgang, während der Schaft und die Flanken zur Führung des Werkzeugs dienen. Dieser praktische Unterschied spiegelt sich auch in dieser Übersicht über Anleitung für die Bohrmaschine des MIT: Beim Bohren wird ein erstes Loch gebohrt, während beim Reiben ein bereits vorhandenes Loch vergrößert wird.

Daher ist “Reibahle oder Bohrer” für viele Aufgaben das falsche Denkmodell. Die eigentliche Entscheidung betrifft vielmehr die verschiedenen Bearbeitungswege:

• direkt auf Endmaß bohren;
• mit einem Bohrer untermaßig bohren, anschließend auf Endmaß aufreiben;
• Bohren Sie das Loch, korrigieren Sie es durch Nachbohren oder einen anderen Arbeitsschritt und führen Sie anschließend die erforderliche Endbearbeitung durch.

Der dritte Schritt ist wichtig, da Bohren, Tiefbohren und Aufreiben nicht mit denselben Fehlern behaftet sind. Ein Aufreißer kann ein geeignetes Vorloch verbessern, sollte jedoch nicht für alle Maß-, Geometrie- und Lageanforderungen eingesetzt werden, nur weil er mit Präzisionsbohrungen in Verbindung gebracht wird.

Entscheiden Sie sich anhand der funktionalen Anforderungen, nicht anhand der Bezeichnung des Tools

Gehen Sie zunächst davon aus, welche Funktion das Loch erfüllen muss. Ein Durchgangsloch für ein nicht kritisches Befestigungselement, ein Dübelloch, eine Hydraulikbohrung und ein Führungsloch können denselben Nenndurchmesser aufweisen, stellen jedoch sehr unterschiedliche Anforderungen an Passung, Oberflächenbeschaffenheit, Rundheit, Geradheit und Lage.

Setzen Sie die Anforderung in Funktionen um, die im Rahmen des Prozesses überprüft werden können:

• zulässige Endlochgröße über die gesamte nutzbare Tiefe;
• die Passung oder die funktionale Beziehung zum Gegenstück;
• Oberflächenbeschaffenheit oder Versiegelungsverhalten, sofern relevant;
• Lage relativ zu Bezugssystemen oder anderen Merkmalen;
• Geradheit, Konizität, Rundheit oder Zylindrizität, sofern diese in der Zeichnung vorgeschrieben sind;
• ob es sich um ein Durchgangsloch, ein Sackloch, ein unterbrochenes Loch oder ein Loch handelt, das ein anderes Bauteil durchquert;
• Wie viele konforme Bohrungen müssen hergestellt werden, bevor das Werkzeug gewechselt wird;
• wie das Ergebnis gemessen wird.

Stellen Sie anschließend fest, was das Bohren allein in der tatsächlichen Aufspannung leisten kann. Die Werkzeuggeometrie und das Material spielen eine Rolle, aber ebenso der Zustand der Maschine, der Rundlauf von Spindel und Halter, die Einstichfläche, die Steifigkeit der Aufspannung, die Spanabfuhr, die Kühlmittelzufuhr, der Verschleiß des Bohrers und die Art und Weise, wie die Bohrung geprüft wird. Eine betriebseigene Aufstellung über Bohrvorgänge und Schwankungen bei den Bohrlochtoleranzen ist eine nützliche Erinnerung daran, dass verschlissene Lager und das normale Verhalten von Spiralbohrern zu übergroßen Bohrlöchern führen können; der Nenn-Werkzeugdurchmesser ist kein Garant für das Endergebnis.

Verwenden Sie das Bohren allein, wenn das gemessene Ergebnis wiederholt die funktionalen Anforderungen erfüllt. Verwenden Sie das Bohren und Reiben, wenn durch das Bohren zwar ein geeigneter Weg geschaffen wird, jedoch nicht die erforderliche Konsistenz der Endmaße oder Oberflächenbeschaffenheit erreicht wird. Fügen Sie einen Korrekturschritt hinzu, wenn die gebohrte Bohrung falsch positioniert ist, erheblich aus der Achse liegt oder anderweitig für ein geführtes Fertigbearbeitungswerkzeug ungeeignet ist.

Hier geht es um eine Einschätzung der Fertigungsfähigkeit, nicht um eine Prestige-Rangliste. In einer von Experten moderierten Diskussion über die Einhaltung einer engen Toleranz mit einem kleinen Bohrer waren sich erfahrene Zerspanungsfachkräfte uneinig darüber, ob der Bohrer unter den angegebenen Bedingungen den vorgegebenen Toleranzbereich einhalten könnte. Genau diese Uneinigkeit ist der springende Punkt: Theoretische Möglichkeit und zuverlässige Fertigungsfähigkeit sind zwei verschiedene Dinge.

Die Vorbohrung ist Teil des Aufbohrvorgangs

Eine Reibahle beginnt ihre Arbeit nicht beim Fertigdurchmesser. Ihr Ergebnis hängt von der Bohrung ab, die im vorherigen Arbeitsschritt hergestellt wurde. Die Vorbohrung muss daher als Eingabe für das Reiben festgelegt werden und darf nicht als nebensächliches Rohteil betrachtet werden.

Die erste Eingabe lautet Lagerpauschale: das Material, das bewusst für die Entfernung durch den Reibahle zurückgelassen wird. Zu viel Material kann den Schneidvorsprung überlasten, die Kraft erhöhen, die Spankontrolle verschlechtern und zu Durchbiegung oder Rattern führen. Zu wenig Material kann verhindern, dass die Schneidkanten sauber schneiden, was zu Reibung, Wärmeentwicklung, Verglasung oder beschleunigtem Verschleiß führen kann. Die richtige Aufmaßgröße lässt sich nicht durch einen einheitlichen Prozentsatz oder Durchmesserunterschied festlegen. Sie hängt vom Reibahle-Typ und -Durchmesser, dem Werkstoff, der Bohrungstiefe, Unterbrechungen, dem Zustand der Maschine und des Halters, dem Kühlmittel sowie den Anwendungsdaten des Werkzeugherstellers ab.

Das Vorbohrloch muss zudem einen befahrbaren Weg bieten. Überprüfen Sie:

• Durchmesser und Durchmesserkonsistenz vor dem Aufreiben;
• Lage und Ausrichtung relativ zur vorgesehenen Achse;
• Konizität, Geradheit, Lobing und Beschädigungen durch Nachschneiden von Spänen;
• Einführbedingungen, einschließlich Fasen oder Grate, sofern zutreffend;
• verfügbarer Freiraum am Boden oder am Ausgang;
• ob die Bohrung Schlitze, Keilnuten oder andere Unterbrechungen durchquert;
• ob sich die Chips in die beabsichtigte Richtung bewegen können;
• ob die Vorrichtung zwischen den einzelnen Arbeitsschritten in derselben Position fixiert bleibt.

Weicht das Vorbohrloch erheblich ab, wird auf die Reibahle keine konstante Schnittkraft ausgeübt. Sie kann in einem Bereich stark schneiden, in einem anderen nur reiben oder durch die vorhandene Bohrspur seitlich verschoben werden. Bei der Endkontrolle zeigt sich dann ein “Reibungsproblem”, dessen Ursache eigentlich im Bohren, in der Aufspannung oder in der Werkzeugausrichtung lag.

Aus diesem Grund sollte die Bohrgröße nicht einfach durch Abzug einer willkürlichen Zahl vom Enddurchmesser bestimmt werden. Wählen Sie sie anhand der spezifischen Reiberdaten aus, überprüfen Sie das Ergebnis des Bohrvorgangs, anstatt sich allein auf den angegebenen Durchmesser zu verlassen, und prüfen Sie repräsentative Bohrungen, bevor Sie den kombinierten Prozess freigeben.

Was ein Reibahle verbessern kann und was darauf folgt

Mit einer geeigneten Vorbohrung kann ein Reibahle den Enddurchmesser gleichmäßiger gestalten und die Innenoberfläche durch einen kontrollierten Schlichtschnitt verbessern. Mehrere Schneidkanten teilen sich den Schnitt, und der geführte Schaft trägt dazu bei, das Werkzeug in der vorhandenen Bohrung zu stabilisieren. Diese Eigenschaften erklären, warum das Reiben häufig für Bohrungen mit kritischen Passgenauigkeitsanforderungen und in Fällen gewählt wird, in denen das Bohren allein eine inakzeptable Oberflächengüte hinterlässt.

Die Führung stellt zugleich eine Grenze dar. Eine Reibahle neigt dazu, der vorgegebenen Bahn zu folgen. Sie ist kein Allzweckwerkzeug, um den Mittelpunkt einer Bohrung zu verschieben, einen großen Winkelfehler zu korrigieren oder genügend Material abzutragen, um eine stark verzerrte Geometrie der Vorbohrung zu beseitigen. Die genaue Korrekturfähigkeit hängt von der Werkzeugkonstruktion und der Einrichtung ab, doch bei der Planung sollte davon ausgegangen werden, dass vorgelagerte Positionierungsfehler auch vorgelagert behoben werden müssen.

Das Bohren spielt in dieser Diskussion eine Rolle, da durch einen Einpunkt-Bohrvorgang die Laufbahn und der Durchmesser einer bestehenden Bohrung gezielt festgelegt oder korrigiert werden können. Dies kann der geeignete Zwischenschritt sein, wenn die Bohrung vor einem anschließenden Schlichtvorgang auf eine Maschinenachse ausgerichtet oder genauer positioniert werden muss. Das Bohren ist nicht automatisch vor jedem Reiben erforderlich, und das Reiben ist nicht automatisch nach jedem Bohrvorgang erforderlich. Jeder Arbeitsschritt muss eine definierte Leistungslücke schließen.

Fragen Sie nach, worin die verbleibende Abweichung besteht:

• Wenn die Bohrung zwar korrekt positioniert und gerade genug ist, der Durchmesser oder die Oberflächenbeschaffenheit jedoch uneinheitlich ist, kann das Aufreiben Abhilfe schaffen.
• Sollte die Bohrungsachse oder -position falsch sein, korrigieren Sie zunächst die Geometrie oder den Bohrvorgang, bevor Sie darauf hoffen, dass das Reiben Abhilfe schafft.
• Wenn die Vorbohrung über ihren Umfang hinweg unterschiedliche Materialstärken aufweist, prüfen Sie, ob die Reibahle eingeführt werden kann, ohne aus der Spur zu geraten.
• Wenn die Bohrung bereits alle Funktions- und Prüfanforderungen erfüllt, kann der zusätzliche Arbeitsschritt entfallen.

Planen Sie den Übergang vom Bohrer zur Reibahle

Die Übergabe sollte eine Entscheidungsstufe beinhalten, nicht nur einen Werkzeugwechsel. Bohren Sie das Vorloch, überprüfen Sie die Merkmale, die für das Reiben maßgeblich sind, und leiten Sie das Werkstück entsprechend den Ergebnissen dieser Prüfung weiter.

Ein praktischer Prozessplan enthält folgende Angaben:

1. die endgültige Anforderung und das Messverfahren;
2. den ausgewählten Bohrer und den erwarteten Vorbohrbereich;
3. die unter den tatsächlichen Bedingungen für den gewählten Reibahle erforderliche Materialzugabe;
4. die Ausrichtung und Rundlaufprüfung der gesamten Baugruppe aus Spindel, Halter und Werkzeug;
5. die Strategie für Einlauf, Zuführung, Kühlmittel und Späneabtransport;
6. die Reibtiefe und die sichere Rückzugsmethode;
7. Prüfpunkte während des Fertigungsprozesses und Endkontrollpunkte;
8. die Reaktion, wenn das Vorbohrloch außerhalb der Freigabegrenzen liegt.

Die Toleranzgrenze für das Vorbohrloch sollte an den Folgebearbeitungsprozess angepasst werden. Ein Vorbohrloch kann zwar als gebohrtes Merkmal akzeptabel sein, sich jedoch nicht zum Reiben eignen, wenn es zu einer ungünstigen Materialverteilung, unzureichendem Bodenabstand oder einem Problem bei der Spankontrolle führt.

Durchgangslöcher

Durchgangsbohrungen bieten zwar einen Austrittsweg, doch für den Bearbeitungsvorgang wird weiterhin Platz für den Vorschub des Reibers und die Späne jenseits der fertigen Oberfläche benötigt. Stellen Sie sicher, dass das Werkzeug weit genug vordringen kann, um den Schneidvorgang abzuschließen, ohne mit Spannvorrichtungen oder Opfermaterial zu kollidieren. Berücksichtigen Sie die Durchbruchbedingungen: Eine unterbrochene Abstützung am Austritt kann die Gratbildung und die Schnittkraft beeinflussen.

Die Spanstrecke ist entscheidend. Die Gestaltung der Spannut, der Kühlmittelkanal, das Material und die Ausrichtung sollten dazu beitragen, die Späne von der bearbeiteten Oberfläche wegzuführen, anstatt sie zurück durch die Bohrung zu ziehen. Wenn sich Späne unterhalb des Werkstücks oder an einer Halterung ansammeln, bedeutet “durchgehend” nicht zwangsläufig eine ungehinderte Abfuhr.

Blindlöcher

Ein Sackloch weist einen festen Boden und ein begrenztes Spanvolumen auf. Unterscheiden Sie zwischen der gesamten Bohrtiefe und der nutzbaren Fertigtiefe. Die Bohrspitze, der Reibervorsprung, der Bodenabstand und etwaige unbearbeitete Bereiche müssen innerhalb der vorgegebenen Funktionslänge liegen, ohne den Boden unerwartet zu berühren.

Legen Sie fest, wohin die Späne während des Schneidvorgangs und beim Zurückziehen gelangen sollen. Das Kühlmittel muss die Schneidkanten erreichen und den vorgesehenen Abtransportweg unterstützen. Eine Ansammlung von Spänen am Boden kann die Oberfläche beschädigen, die Belastung erhöhen oder verhindern, dass die Reibahle die gewünschte Tiefe erreicht. Die richtige Lösung hängt von der Geometrie der Reibahle und der Zuführungsmethode ab; gehen Sie nicht davon aus, dass ein Durchgangsbohrungszyklus unverändert übernommen werden kann.

Legen Sie das Nachbearbeitungswerkzeug fest, nachdem Sie die Vorbohrung definiert haben.

Wählen Sie einen Reibahle nicht allein anhand des Enddurchmessers aus. Bevor Sie die in Frage kommenden Werkzeuge miteinander vergleichen, notieren Sie Folgendes:

• Werkstückmaterial und -zustand;
• Enddurchmesser, Toleranz, Passung und Prüfverfahren;
• erforderliche Endlänge und Gesamtlochtiefe;
• durchgehende, geschlossene oder unterbrochene Geometrie;
• Durchmesser der Vorbohrung, Geometrie und Aufmaß;
• ob die Lage oder die Geradheit bereits festgestellt wurde;
• Maschinentyp, Zustand der Spindel, Halterung und verfügbare Rundlaufkontrolle;
• Kühlmitteltyp, Konzentration, Druck und, sofern relevant, Förderweg;
• Produktionsvolumen und Kriterien für den Werkzeugwechsel;
• Ein- und Auszahlungsbeschränkungen.

Die Kollektion von Hartmetall-Reibahlen dient als Anhaltspunkt zur Ermittlung geeigneter Werkzeugfamilien, sobald diese Eingaben bekannt sind. Er ersetzt jedoch nicht die Überprüfung der tatsächlichen Geometrie, der Abmessungen, der Anwendungsgrenzen und der Schnittdaten des ausgewählten Werkzeugs.

Die Werkzeugauswahl sollte auch berücksichtigen, was an der Spanfront geschieht und wohin die Späne abtransportiert werden müssen. Die Form der Schneidrille, die Geometrie der Spanfront, die Gestaltung der Spanränder, die Kühlmittelzufuhr und die Gesamtreichweite können den Prozess beeinflussen, müssen jedoch anhand der Dokumentation des ausgewählten Werkzeugs überprüft werden. Die PCD-Reibahlen-Sortiment ist eine weitere Produktfamilienbezeichnung, nachdem diese Eingaben definiert wurden; weder eine PCD- noch eine generische Hartmetall-Kennzeichnung belegt die Eignung für ein Sackloch, einen unterbrochenen Schnitt, ein bestimmtes Material oder eine bestimmte Passform.

Den Prozess im richtigen Stadium analysieren

Wenn eine fertige Bohrung nicht den Anforderungen entspricht, sollten Sie die Nachweise aus beiden Phasen aufbewahren. Messen Sie das vorgebohrte Loch an einem kontrollierten Prüfstück vor dem Aufreiben und vergleichen Sie es anschließend mit dem Endergebnis. Werden Bohrer, Reibahle, Halter, Aufmaß, Drehzahl, Vorschub und Kühlmittel gleichzeitig geändert, lässt sich die Ursache nicht mehr eindeutig zuordnen.

• Die Position ist vor und nach dem Aufbohren falsch: Überprüfen Sie die Markierung, die Bohrabweichung, die Position der Spannvorrichtung, die Spindelausrichtung und den Bohrwerkzeugweg. Falls die Position korrigiert werden muss, wenden Sie ein Verfahren an, mit dem der Bohrweg verschoben werden kann, anstatt den Reibahle dazu zu veranlassen, diesem anders zu folgen.
• Der Enddurchmesser ist zu groß oder uneinheitlich: Überprüfen Sie zunächst die Messmethode, anschließend den angezeigten Gesamtrundlauf, die Sauberkeit des Halters, den Zustand der Reibahle, die Ausrichtung, die Größe der Vorbohrung und die Materialverteilung, die Schnittbelastung sowie das Materialverhalten. Die vollständige Diagnose zum Thema „Übermaß“ finden Sie auf der entsprechenden Seite zur Fehlerbehebung.
• Die Oberflächenbeschaffenheit ist mangelhaft: Vergleichen Sie die Oberfläche vor dem Bohren mit der nach dem Aufbohren entstandenen Oberfläche. Überprüfen Sie die Schneidkanten, die tatsächliche Aufmaß, die Spanrückbildung, die Kühlmittelzufuhr, das Rattern, das Vorschubverhalten und die Rückzugsspuren, bevor Sie davon ausgehen, dass die Werkzeugfamilie falsch ist.
• Die Öffnung ist konisch oder glockenförmig: Überprüfen Sie die Ausrichtung des Einstechpunkts, die Werkzeugführung, die Steifigkeit der Spannvorrichtung, die Konizität der Vorbohrung, den Rundlauf sowie, ob sich die Schnittkraft mit der Tiefe ändert.
• Die Reibahle scheuert oder nutzt sich schnell ab: Stellen Sie sicher, dass ausreichend Material für den Schnitt abgetragen wird, dass das Werkstück und das Werkzeug miteinander kompatibel sind und dass das Kühlmittel die aktiven Kanten erreicht. Überprüfen Sie außerdem, ob außerhalb des vorgesehenen Schnittbereichs ein Kontakt auftritt.
• Der Boden oder der Auslass ist beschädigt: Überprüfen Sie die Spanansammlung, den Freiraum an den Zinken, die Durchbruchstütze, die nutzbare Tiefe, den Bodenkontakt und den Rückzugspfad.

Wenden Sie Korrekturen mit einer Variablen an, nachdem die wahrscheinliche Phase identifiziert wurde. Befindet sich das Vorloch bereits außerhalb des Prozessfensters, stabilisieren Sie den Bohrvorgang oder nehmen Sie Korrekturen vor, bevor Sie die Reibahle einstellen. Ist das Vorloch stabil und tritt der Fehler erst nach der Endbearbeitung auf, konzentrieren Sie sich auf die Einstellung und den Zyklus der Reibahle.

Wenn der Bohrer allein ausreicht

Das Aufbohren erfordert ein zusätzliches Werkzeug, einen weiteren Arbeitsgang, Prüfvorgaben und stellt eine weitere Variationsquelle dar. Es sollte dazu dienen, eine nachgewiesene Lücke zu schließen, und nicht automatisch bei jeder kontrollierten Bohrung zum Einsatz kommen.

Ein „Drill-to-Size“-Ansatz ist vertretbar, wenn Leistungsnachweise belegen, dass der Prozess die funktionalen Anforderungen bei der geforderten Produktionsrate erfüllt. Die Nachweise sollten sich nicht nur auf das erste Teil mit einem neuen Werkzeug beschränken. Es sollten Stichproben über relevante Kavitäten, Bohrungstiefen, Maschinen oder Spindeln, Werkzeugstandzeiten, Materialchargen und Umgebungsbedingungen hinweg erhoben werden. Verwenden Sie ein Messsystem, das die zu bewertenden Toleranz- und Oberflächenanforderungen genau erfassen kann.

Prüfen Sie auch die Folgen eines Fehlers. Bei einer Durchgangsbohrung mit großzügigem Toleranzbereich ist ein Endbearbeitungsschritt möglicherweise nicht gerechtfertigt. Bei einem passungskritischen Positionierungsmerkmal kann das Reiben, Bohren, Honen oder ein anderes Verfahren gerechtfertigt sein, selbst wenn einige Bohrungen innerhalb der Toleranzgrenzen liegen. Die richtige Entscheidung berücksichtigt ein Gleichgewicht zwischen Leistungsfähigkeit, Wiederholbarkeit, Prüfkosten, Zykluszeit und Risiko.

Nicht behandeln Vollhartmetallbohrer als Garantie für das Endergebnis. Hartmetall kann bei geeigneten Anwendungen Vorteile hinsichtlich Steifigkeit und Verschleißfestigkeit bieten, doch der gesamte Prozess umfasst nach wie vor die Werkzeuggeometrie, den Zustand von Maschine und Halter, den Einschnitt, den Rückzug, das Materialverhalten und die Messung. Überprüfen Sie den Bearbeitungsablauf, anstatt sich allein auf die Angaben auf dem Werkzeugetikett zu verlassen.

Fazit: Nutzen Sie das „Reaming“, um eine nachgewiesene Kompetenzlücke zu schließen.

Ein Bohrer bohrt das Loch und entfernt den größten Teil des Materials. Eine Reibahle dient zur Endbearbeitung eines vorbereiteten, bereits vorhandenen Lochs, wenn die endgültige Maßgenauigkeit oder Oberflächengüte einen kontrollierten zweiten Schnitt erfordert. Das Vorbohrloch, die Aufmaß, die Ausrichtung, der Spanweg und die Prüfmethode sind allesamt Teil dieses Endbearbeitungsvorgangs.

Sollte die verbleibende Abweichung die Position, die Ausrichtung oder wesentliche Geometrie betreffen, beheben Sie diese vor dem Reiben. Wenn das Bohren die Anforderungen der Zeichnung und die funktionalen Anforderungen bereits wiederholt erfüllt, beschränken Sie sich auf das Bohren. Der beste Prozess ist der kürzeste, verifizierte Weg, der die Fehler kontrolliert, die für das Bauteil tatsächlich von Bedeutung sind.