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Bohren - Tiefbohrmaschinen

Tiefbohrmaschinen

Mit Tiefbohrmaschinen werden Bohrungen hergestellt, bei denen das Verhältnis zwischen Bohrtiefe und Bohrdurchmesser in der Regel größer als 10 ist. Die klassischen Tiefbohrverfahren sind das Einlippenbohren, das BTA (Boring and Trepaning Association)-Bohren und das Ejektorbohren. Die Verfahren unterscheiden sich im Wesentlichen in der KSS-Zufuhr und in der Abfuhr des KSS-Spänegemischs.

Tiefbohrmaschine für Ejektorbohren

Durch den Rückfluss des KSS-/Spänegemischs im Werkzeug und durch die Hauptspindel entspricht die Maschine der BTA-Maschine. Die Zufuhr des Hochdruck-KSS erfolgt jedoch durch eine radiale Drehdurchführung an der Werkzeugspanneinrichtung.

Kühlschmierstoffanlage

Beim Tiefbohren werden in der Regel spezielle Tiefbohröle eingesetzt. Dieser auf Mineralöl oder nativen Ölen basierende KSS wird mit Hochdruckadditiven, in der Regel Schwefelverbindungen versetzt, um den vielfältigen Anforderungen gerecht zu werden. Die Viskosität liegt bei 15 bis 20 cSt. Für das Einlippenbohren werden vorzugsweise die niedrigviskosen Typen eingesetzt. Bei der Bearbeitung mit Werkzeugen < 2 mm kommen spezielle Öle mit einer geringen Viskosität von 8 bis 10 cSt. zum Einsatz, um in der Sicke des Werkzeuges die für den Spänetransport erforderliche Durchflussmenge zu gewährleisten. Die erforderlichen KSS Volumenströme und die dabei auftretenden Drücke führen bei der Tiefbohrmaschine zu entsprechend umfangreichen KSS-Anlagen, deren systematischer Aufbau in Bild 4 dargestellt ist. Ausgehend vom Reintank wird der KSS über stufenlos regelbare, oder in feinen Stufen schaltbare Hochdruckpumpen zum Werkzeug gefördert. Als Hochdruckpumpen kommen überwiegend im Förderstrom verstellbare Radialkolbenpumpen oder Schraubenspindelpumpen mit frequenzgesteuerten Antriebsmotoren zum Einsatz.

Bild 4: Schematische Darstellung des KSS-Flusses (TBT Tiefbohrtechnik, Dettingen)

Bei mehrspindligen Maschinen wird pro Arbeitsspindel eine Pumpe vorgesehen, oder es wird der Volumenstrom der Pumpe über einen Mengenteiler gleichmäßig auf die Werkzeuge verteilt. Das aus der Maschine zurückströmende KSS-/Spänegemisch gelangt erst in die Separiereinrichtung, in der Regel ein Späneförderer, wo die Grobspäne vom KSS getrennt werden. Der noch mit Feinschmutz belastete KSS gelangt in den Schmutztank und wird dann mittels Hebepumpe über eine Filtereinrichtung wieder dem Reintank zugeführt. Als Filter kommen überwiegend Papierbandfilter oder Siebfilter mit automatischer Regenerierung zum Einsatz. Beim Zerspanprozess werden ca. 60 % der von Spindelantrieb und Hochdruckpumpenantrieb aufgenommenen Leistung als Wärme an den KSS übertragen. Deshalb sind an Tiefbohrmaschinen, die im Dauerbetrieb arbeiten, aufwändige Rückkühlanlagen erforderlich. Als Rückkühleinrichtungen werden Luftkühler, Wasser-KSS-Wärmetauscher oder Kompressor- Rückkühlaggregate eingesetzt.

Damit sich der KSS beruhigen und die während der Bearbeitung aufgenommene Luft wieder abscheiden kann, werden die Tanks mit dem 10-fachen Volumen der Hochdruck-Umlaufmenge pro Minute dimensioniert. Die KSS-Anlagen der Tiefbohrmaschinen haben deshalb überwiegend ein Füllvolumen von mehreren hundert bis zu mehreren tausend Litern.


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