Optimierung der Spiralenwinkel von Bohrern für eine verbesserte Bearbeitungseffizienz

In der Bearbeitung von Maschinenwerkzeugen spielt der Spiralwinkel des Bohrers eine entscheidende Rolle bei der Schneidleistung, der Spanabfuhr-Effizienz und der Bearbeitungsqualität. Unterschiedliche Spiralwinkel eignen sich für verschiedene Bearbeitungsmaterialien und Betriebsbedingungen.

1. Einfluss und Funktion der Spiralwinkelgröße

1.1 Spanabfuhrkapazität

Größere Spiralwinkel (≥30°):

Verbessern den Spanfluss und die Spanabfuhrgeschwindigkeit, insbesondere bei der Bearbeitung weicherer Materialien, wodurch das Risiko von Spanansammlungen verringert wird.

Eignen sich für hohe Schneidgeschwindigkeiten und minimieren die Wärmeansammlung während der Bearbeitung.

Kleinere Spiralwinkel (≤20°):

Für harte Materialien bieten kleinere Spiralwinkel eine höhere Schneidkraft und verbessern die Schneidstabilität, wodurch Vibrationen durch übermäßige Schneidkräfte effektiv verhindert werden.

1.2 Verteilung der Schneidkräfte

Größere Spiralwinkel: Aufgrund des größeren Neigungswinkels des Schneidkantens wird die Schneidkraft während des Betriebs gleichmäßiger verteilt, was hilft, den Verschleiß und die Beschädigung des Bohrers zu reduzieren und gleichzeitig die Oberflächenqualität des Bohrlochs zu verbessern.

Kleinere Spiralwinkel: Obwohl sie Schneidkräfte konzentrieren, eignen sie sich für die Bearbeitung harter Materialien und ermöglichen kontrollierte Schneidgeschwindigkeiten und -temperaturen, wodurch die Lebensdauer des Werkzeugs verlängert wird.

1.3 Bohrlochgenauigkeit

Größere Spiralwinkel: Erleichtern die schnelle Spanabfuhr und eignen sich für größere, flachere Löcher, können jedoch unter hohen Lasten das Risiko einer Lochvergrößerung bergen.

Kleinere Spiralwinkel: Verbessern die Bearbeitungsgenauigkeit und sind für hochpräzise und tiefe Bohrungen geeignet, können jedoch bei der Spanabfuhr weniger gut abschneiden.

2. Methoden zur Auswahl der Spiralwinkelgröße

Die Auswahl des richtigen Spiralwinkels erfordert die Berücksichtigung der Materialeigenschaften, der Schneidbedingungen und der gewünschten Lochgenauigkeit:

2.1 Materialtyp

Weiche Materialien: Für Aluminium und Kupfer wird ein Spiralwinkel von mehr als 30° empfohlen, um die Spanabfuhrkapazität zu verbessern, bei Schneidgeschwindigkeiten von etwa 100-200 m/min.

Harte Materialien: Für rostfreien Stahl und Titanlegierungen sollte ein Spiralwinkel von weniger als 20° gewählt werden, mit Schneidgeschwindigkeiten zwischen 5-25 m/min, um Stabilität und Präzision zu gewährleisten.

2.2 Schneidbedingungen

Hochgeschwindigkeitsbearbeitung: Wählen Sie einen Spiralwinkel von mehr als 30°, um die Schneidglätte zu verbessern und die Reibungswärme zu reduzieren.

Schwerbearbeitung: Wählen Sie einen kleineren Spiralwinkel (15°-20°), um die Schneidkraft zu erhöhen und den Werkzeugverschleiß zu minimieren.

2.3 Merkmale des Bohrlochs

Tiefe Bohrungen: Verwenden Sie größere Spiralwinkel, um eine gute Spanabfuhrleistung sicherzustellen und Spanansammlungen zu vermeiden.

Präzisionsbohrungen: Wählen Sie kleinere Spiralwinkel, um eine hohe Präzision aufrechtzuerhalten und Verformungen des Bohrlochs zu verhindern.

3. Fester Spiralwinkel und variabler Spiralwinkel.

Normalerweise verwenden wir Bohrer mit festem Spiralwinkel, aber in einigen speziellen Fällen können wir auch Bohrer mit variablen Spiralwinkeln verwenden.

3.1 Fester Spiralwinkel:

Ein fester Spiralwinkel bleibt über die gesamte Länge des Bohrers konstant. Übliche Winkel reichen von 30° bis 35°. Diese Art wird in der Regel für Standardbohranwendungen verwendet, bei denen eine gleichmäßige Spanabfuhrrate erforderlich ist. Sie ist effektiv für Materialien wie Baustahl und Aluminium und sorgt für einen guten Spanfluss und minimiert Verstopfungen.

3.2 Variabler Spiralwinkel:

Variable Spiralwinkel ändern sich entlang der Länge des Bohrers. Dieses Design ist vorteilhaft für komplexere Bearbeitungsaufgaben, da es eine bessere Kontrolle über die Schneidkräfte und die Spanabfuhr ermöglicht. Durch die schrittweise Erhöhung des Spiralwinkels können diese Bohrer Vibrationen reduzieren und die Stabilität verbessern, wodurch sie sich für härtere Materialien wie rostfreien Stahl und Titan eignen.

Der Spiralwinkel des Bohrers spielt eine Schlüsselrolle in der Bohrlochbearbeitung, und die Auswahl des richtigen Spiralwinkels kann die Bearbeitungsleistung erheblich verbessern und die Produktqualität steigern. Durch die Analyse unterschiedlicher Materialien, Schneidbedingungen und Bohrlochmerkmale können wertvolle Hinweise für das Design und die Verwendung von Bohrern gegeben werden, um optimale Bearbeitungsergebnisse zu erzielen.