Het maken van gaten is een van de meest voorkomende bewerkingen bij CNC-bewerking , maar het produceren van een goed gat is zelden zo eenvoudig als "boren en klaar". De diameter, rechtheid, rondheid, oppervlakteafwerking, schroefdraadkwaliteit en positioneringsnauwkeurigheid van het gat hangen allemaal af van de keuze voor het juiste proces.
Voor ingenieurs die CNC-bewerkte onderdelen ontwerpen, helpt het begrijpen van het verschil tussen boren, ruimen, kotteren en tappen om tolerantieproblemen, hoge bewerkingskosten en montagefouten te voorkomen.
CNC boren
Boren is meestal de eerste stap bij het maken van een gat. Met een roterende boor wordt materiaal verwijderd om een rond gat in het werkstuk te creëren.
Boren is geschikt voor:
- Algemene doorvoergaten
- Voorboren, ruimen of tappen.
- Doorgaande gaten en blinde gaten
- Matige tolerantie-eisen
De gebruikelijke tolerantie bij boren is niet extreem klein. Een geboord gat kan iets te groot zijn, taps toelopen, bramen bevatten of een slechte oppervlakteafwerking hebben, afhankelijk van het materiaal, de staat van de boor, de diepte en de stijfheid van de opstelling.
Bij precisiegaten wordt boren doorgaans beschouwd als een voorbewerking in plaats van de uiteindelijke bewerking.
CNC-ruimen
Ruimen wordt gebruikt om de maatnauwkeurigheid en de oppervlakteafwerking van een bestaand geboord gat te verbeteren. Een ruimer verwijdert slechts een kleine hoeveelheid materiaal, daarom moet het gat vooraf worden geboord met een afmeting die dicht bij de uiteindelijke grootte ligt.
Ruimen is geschikt voor:
- Gaten voor deuvelpennen
- Lager- of buspassing
- Nauwkeurige diametercontrole
- Betere oppervlakteafwerking dan boren
Ruimen kan nauwere toleranties opleveren dan boren, maar het corrigeert de positie van het gat niet significant. Als het geboorde gat niet op de juiste plaats zit, heeft de ruimer de neiging om het bestaande gat te volgen.
Goede ruimresultaten zijn afhankelijk van de juiste materiaaltoeslag, stabiele opspanning, geschikte koelvloeistof en een passende snijsnelheid.
CNC saai
Bij het boren wordt een bestaand gat vergroot en gecorrigeerd met behulp van een enkelpunts snijgereedschap of boorstang. In tegenstelling tot ruimen kan boren de positie, rechtheid, rondheid en diameternauwkeurigheid van het gat verbeteren.
Boring is geschikt voor:
- Gaten met hoge precisie
- Gaten met een grote diameter
- Gaten die nauwkeurige concentriciteit vereisen
- Kritische pasvorm- en uitlijningskenmerken
Kotteren wordt vaak gebruikt wanneer tolerantie, geometrie of positioneringsnauwkeurigheid belangrijker zijn dan de bewerkingstijd. Het is langzamer dan boren of ruimen, maar biedt betere controle.
Bij diepe gaten of kleine diameters is de stijfheid van de boorstang een belangrijk aandachtspunt. Doorbuiging, trillingen en ratelen van het gereedschap kunnen de afmetingen en de oppervlakteafwerking beïnvloeden.
CNC-tappen
Met tappen wordt inwendige schroefdraad in een geboord gat aangebracht. Voordat er getapt wordt, moet het gat op de juiste diameter van de tapboor geboord worden. Als het gat te klein is, kan de tap breken. Als het te groot is, kan de schroefdraadverbinding zwak zijn.
Tapping is geschikt voor:
- Inwendige schroefdraad
- Blinde schroefgaten
- Door middel van schroefgaten
- Montage- en bevestigingskenmerken
Gangbare CNC-tapmethoden zijn onder andere star tappen, zwevende taphouders, draadfrezen en vormtappen. De beste methode hangt af van het materiaal, de draaddiameter, de gatdiepte, het productievolume en de mogelijkheden van de machine.
Bij blinde gaten moeten ingenieurs voldoende extra diepte reserveren voor het tappunt en de spaanafvoer. Taps met een bodemgeleiding kunnen dichter bij de bodem snijden, maar hebben nog steeds ruimte nodig.
Procesvergelijking:
| Proces | Hoofddoel | Nauwkeurigheid | Oppervlaktebehandeling | Corrigeert de positie van het gat |
|---|---|---|---|---|
| Boren | Maak een begingat | Gemiddeld/laag | Middel/ruw | Nee |
| Ruimen | Verbeter de afmetingen en afwerking. | Hoge | Goed | Nee |
| Boren | Verbeter de grootte, geometrie en positie. | Zeer hoog | Goed/uitstekend | Ja |
| Tapping | Maak een interne thread aan | Draadafhankelijk | Draadafhankelijk | Nee |
Ontwerptips voor ingenieurs
Bij het ontwerpen van CNC-gefreesde gaten is het belangrijk om eerst de functie van het gat te overwegen. Een eenvoudig vrijloopgat vereist niet dezelfde bewerking als een centreerpengat of een precisielagerboring.
Nuttige ontwerprichtlijnen zijn onder andere:
- Gebruik waar mogelijk standaard boormaten.
- Vermijd onnodig krappe toleranties bij niet-kritische gaten.
- Geef aan welke gaten geboord moeten worden voor een nauwkeurige passing van de pen of as.
- Gebruik boren voor zeer nauwkeurige diameter-, positionerings- of concentriciteitsmetingen.
- Zorg voor voldoende diepte voor blinde schroefgaten.
- Vermijd zeer diepe gaten met een kleine diameter, tenzij dit functioneel noodzakelijk is.
- Geef duidelijk de draadmaat, de diepte en of de draad blind of doorlopend is.
- Voeg afschuiningen toe op plaatsen waar onderdelen gemakkelijker te monteren moeten zijn of waar braamvorming moet worden tegengegaan.
Conclusie
Boren, ruimen, kotteren en tappen hebben elk een andere functie bij het maken van gaten met een CNC-machine. Boren creëert het gat, ruimen verbetert de diameter en de afwerking, kotteren zorgt voor hoge nauwkeurigheid en geometrische controle, en tappen creëert inwendige schroefdraad.
Voor ingenieurs is het cruciaal om het bewerkingsproces af te stemmen op de functionele eisen van het gat. Dit zorgt ervoor dat onderdelen nauwkeurig, produceerbaar en kosteneffectief blijven.
