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Gutes CNC-Bohrungs-Design beginnt mit der fertigen Bohrung: Was muss hindurchpassen, sich darin positionieren, dagegen anliegen oder hindurchströmen? Definieren Sie deren Durchmessergrenzen, nutzbare Tiefe, Lage, Oberflächenanforderung und Kantenbedingung. Prüfen Sie anschließend, ob ein Werkzeug eindringen, die erforderliche Tiefe erreichen, sicher durchbrechen oder stoppen und eine prüfbare Merkmalsgeometrie hinterlassen kann. Ein nomineller Zylinder in CAD vermittelt nicht alle diese Anforderungen.
Die nützlichsten Änderungen sind meist spezifisch: Gewähren Sie Platz für die Bohrspitze unter einer Sacklochbohrung, stellen Sie eine geeignete Eintrittsoberfläche bereit, legen Sie einen internen Schnittpunkt für die Entgratung frei oder entfernen Sie unnötige Tiefe. Halten Sie funktionale Anforderungen explizit fest, während Sie dem Fertigungsbetrieb die Wahl einer qualifizierten Bohr- und Nachbearbeitungsfolge überlassen. Der umfassendere Leitfaden zu Materialien und Konstruktion verbindet diese Bohrungsentscheidungen mit dem übrigen Bauteil.
Spezifizieren Sie die fertige Bohrung, bevor Sie den zugehörigen Bohrer wählen.
Eine Passungsbohrung und eine Positionierbohrung können denselben Nenndurchmesser aufweisen, erfordern jedoch unterschiedliche Steuerung. Die Passungsbohrung muss das Verbindungselement durchlassen und mit dem Gegenmuster ausrichtbar sein. Eine Positionierbohrung benötigt zudem die Passung, Eingriffslänge und geometrische Beziehung, die die Montage sicherstellen. Wählen Sie den Durchmesser anhand dieser Funktion; prüfen Sie anschließend die verfügbare Werkzeugauswahl. Das Runden einer funktionalen Größe auf einen handelsüblichen Bohrer-Durchmesser kann die Passung verändern.
Wo die Funktion es zulässt, reduziert die Zusammenfassung ähnlicher Durchmesser die Anzahl verschiedener Werkzeuge, die ein Prozess möglicherweise benötigt. Doch die im Katalog angegebene Bohrergröße ist keine Annahmegrenze für die fertige Bohrung. Werkzeugdurchmesser, Rundlauf, Werkstoff, Werkzeughalterung und Schnittbedingungen beeinflussen das Ergebnis. Sandvik Coromant nennt Durchmesser, Tiefe und Bohrqualität als getrennte Ausgangsparameter für das Bohren. [1]
| Erforderliches Ergebnis | Zeichnungsinformationen, die zu bewahren sind | Fertigungsfolgen-Implikation |
|---|---|---|
| Bohrung nach dem Bohren akzeptabel | Fertigdurchmessergrenzen, Tiefe und Kantenbedingung | Die ausgewählten Bohrer und die Einrichtung müssen diese Grenzwerte einhalten |
| Zylindrische Bohrung mit engem Sitz | Größenbegrenzungen, Eingriffslänge und erforderliche Oberflächenstruktur | Das Aufbohren oder eine andere qualifizierte Endbearbeitung kann auf die Bohrungserstellung folgen |
| Bohren mit eng tolerierter Lage | Größe und Lage relativ zu funktionalen Bezugselementen | Vorbereitung und Nachbearbeitung müssen die erforderliche Achse sicherstellen |
| Blindloch mit Sitzfläche | Bodentiefe, Ebenheit dort, wo erforderlich, und Eckenausrundung | Geeignete Werkzeuge mit flachem Boden oder eine separate Bodenbearbeitung |
Reiben ist eine Feinbearbeitung, bei der eine geringe Materialmenge entfernt wird, um ein vorbereitetes Bohrloch zu verfeinern. Die Führung und die nutzbare Schneidlänge sind in der Nähe eines Sacklochbodens entscheidend. Es darf nicht davon ausgegangen werden, dass ein falsch positioniertes oder abgelenktes Loch durch Reiben korrigiert wird. Eine Feinbohrung kann sowohl die Bohrungsgröße als auch deren Positionierung korrigieren – vorausgesetzt, Öffnung, verfügbare Aufmaßmenge und Werkzeugzugang erlauben dies. [2] [3] Geben Sie das geforderte Ergebnis an, statt „bohren und reiben“ als Ersatz für Toleranzen vorzuschreiben. Liegen die freigegebenen Durchmessergrenzen bei 10.000–10.015 mm, beträgt ihre Gesamtbreite 0.015 mm; dies entspricht nicht ±0.015 mm und legt nicht fest, wo die Bohrungsachse liegen muss.
Die Oberflächenstruktur ist eine weitere Anforderung. Eine optisch glatte Wand stellt weder den Durchmesser noch die Lage sicher. Falls die Struktur das Gleiten, Dichten oder eine andere Funktionsebene beeinflusst, ist die betroffene Oberfläche sowie der zu steuernde Parameter und dessen Einheit – beispielsweise Ra in Mikrometern – anzugeben. Die Anforderung ist auf die funktionale Bohrungslänge anzuwenden, nicht unbeabsichtigt auf eine Einlaufchamfer- oder Bohrpunkthöhle.
Trennen Sie die Vollbohrtiefe von der Bohrspitzen-Tiefe
Ein Spitzenbohrer erzeugt eine zylindrische Wand, gefolgt von einem konischen Boden. Die Tiefe bis zum tiefsten Punkt ist größer als die verfügbare zylindrische Länge. Ein Stift, der 20 mm geradwandige Eingriffstiefe benötigt, kann den Kegel nicht als zusätzliche Eingriffsfläche nutzen. Umgekehrt benötigt ein Stift, der oberhalb des Bodens endet, möglicherweise keinen teuren ebenen Boden.
Zeigen Sie die erforderliche Vollbohrungstiefe und – falls beide Steuerfunktionen wirksam sind – die maximal zulässige Eindringtiefe separat an. Verwenden Sie einen Schnitt, wenn eine kurze Tiefenangabe zweideutig ausgelegt werden könnte. Unterscheiden Sie außerdem die nutzbare Länge der Bohrung von der Fase am Bohrungseingang: Eine Vergrößerung dieser Fase verkürzt die zylindrische Kontaktfläche in der Nähe der Oberfläche.
Für einen idealen konischen Punkt mit Bohrungsdurchmesser D und Einschlusswinkel θ beträgt die Spitzenlänge:
Schneidenlänge = D ÷ [2 × tan(θ ÷ 2)]
Betrachten Sie ein 10 mm-Loch mit einer zylindrischen Tiefe von 20 mm. Bei einem Einschlusswinkel des Kegels von 118° trägt die Spitze 10 ÷ [2 × tan(59°)] = 3,00 mm, sodass der tiefste Punkt etwa 23,00 mm unter der Eintrittsfläche liegt. Falls stattdessen 20 mm die Tiefe bis zur Spitze beschreiben würden, hätte nur etwa 17,00 mm den vollen Durchmesser. Ein Modell mit einer Dicke von 25 mm würde vor Berücksichtigung von Maßabweichungen etwa 2,00 mm Material unterhalb des 23,00 mm-Tiefpunkts belassen. Dies ist eine Berechnung der Nenngeometrie; verwenden Sie die Dicke und die Tiefenbegrenzungen, um die minimale verbleibende Wandstärke festzulegen.
Die Serie 732 von GUHRING ist eine dokumentierte Bohrer-Ausführung mit 118°-Spitzenwinkel. Andere Werkzeuge weisen unterschiedliche Spitzengeometrien auf, und der ideale Kegel beschreibt nicht jedes Detail einer realen Bohrerspitze. [4] Falls die Bodenform funktionslos ist, definieren Sie die erforderliche zylindrische Tiefe und die zulässige Eindringungszone – der ausgewählte Bohrer bestimmt dann seinen eigenen Spitzenraum. Falls ein Bauteil tatsächlich auf dem Boden aufliegt, geben Sie diesen Boden sowie die zulässige Eckverrundung an.
Ein blinder Gewindebohrung erfordert eine gesonderte Tiefenprüfung. Die erforderliche nutzbare Gewindelänge, die Steigung des Gewindeerzeugungswerkzeugs, der Spanraum sowie der Boden der vorbereiteten Bohrung sind unterschiedliche Bereiche. Verwenden Sie die Kegelberechnung nicht als universelle Zugabe unterhalb der vollen Gewindetiefe. Das Gewindeprofil, die Steigung, die Werkzeugauswahl und die verbleibende Wandstärke bestimmen diese Vorbereitung. [9]
Gewährleisten Sie einen funktionsfähigen Eintritt und Austritt für den Bohrer
Eine ebene Fläche, die senkrecht zur Bohrungsachse steht, führt zu einem ausgewogeneren ersten Kontakt als eine geneigte oder gekrümmte Fläche. Auf einer Schräge kann ein Schneidbereich früher eingreifen als der andere, wodurch sich die Kräfte sowie das Risiko von Verformung oder Absplitterung ändern. Eine lokale Ebene oder ein Ansenkungsfeld (Spotface) kann einen geeigneteren Start bieten, wenn es die Konstruktion zulässt. Sandviks Empfehlungen für Bohrungen in unregelmäßigen Oberflächen variieren je nach Bohrer-Ausführung; daher sind dessen Winkel- und Vorschubempfehlungen stets mit dem ausgewählten Werkzeug zu verwenden. [5]
Eine Spotface verändert ebenfalls das Teil. Definieren Sie deren Ausdehnung und Tiefe, falls diese eine Dichtfläche, eine verfügbare Wandstärke oder das Erscheinungsbild beeinflussen. Ihre Funktion kann der Werkzeugeinstieg, ein Unterlegscheibensitz oder beides sein; diese Funktionen erfordern geometrisch nicht zwangsläufig dieselbe Ausführung. Wo die ursprüngliche gekrümmte oder schräge Fläche erhalten bleiben muss, ist diese während der Prozessprüfung zu kennzeichnen, damit die Fertigungsroute diese Bedingung berücksichtigen kann.
Durchgangsbohrungen benötigen sowohl einen Eintritts- als auch einen Austrittsplan. Eine schräge Rückseite, eine dünne Wandstärke oder ein teilweiser Durchbruch an einer Kante erzeugen andere Schnittbedingungen als eine vollständig gestützte ebene Platte. Zeigen Sie die tatsächliche Austrittsgeometrie. Belassen Sie im vorgeschlagenen Aufspannkonzept einen gangbaren Weg jenseits des Werkstücks; eine Vorrichtung unmittelbar hinter der Bohrung kann den Durchbruch behindern.
Die Eintragsfasung und die Ausgangskantenentlastung sollten der Funktion des Bauteils entsprechen. Geben Sie bei Bedarf eine sinnvolle Größe oder einen zulässigen Kantenzustand an, einschließlich geschützter Dicht- oder Anlageflächen. Falls eine Öffnungs- oder Bodenbedingung auf ein anderes Fertigungsverfahren hindeutet, erläutert der Vergleich zwischen Bohren und Fräsen die unterschiedlichen Schnittbewegungen sowie die möglichen Eintragsvarianten.
Gestalten Sie den Zugang zu inneren Schnittpunkten
Wenn ein Bohrloch ein anderes kreuzt, stößt der Bohrer auf eine Unterbrechung, und es bildet sich eine verdeckte Kante an der Kreuzungsstelle. Für die Konstruktionsprüfung werden der Schnittwinkel, der Versatz sowie beide Durchmesser und die Tiefe von jeder zugänglichen Öffnung benötigt. Ein klarer Schnitt oder ein markiertes Modell vermittelt diese Informationen zuverlässiger als zwei unzusammenhängende Durchmessereintragungen.
Überprüfen Sie die vollständige Bearbeitungsfolge, bevor Sie ein Durchgangsnetzwerk fixieren. Eine nützliche Zugangsöffnung ermöglicht Kantenbearbeitung, Sichtkontrolle und Reinigung; wird sie zu früh endgültig verschlossen, entfällt dieser Zugang. Eine zusätzliche Öffnung bringt zudem eigene Anforderungen an Dichtung und Montage mit sich, sodass Änderungen am Zugang eine konstruktive Freigabe erfordern. Die Prozessfolge kann die Gratabbildung reduzieren, stellt jedoch allein nicht den endgültigen inneren Kantenzustand sicher. [5]
Definieren Sie, welche Schnittkanten behandelt werden müssen, welche Profile erhalten bleiben müssen und wie die Akzeptanz nachgewiesen wird. Das Spülen entfernt lose Material unter den angegebenen Bedingungen; es beweist jedoch nicht das Fehlen eines angehafteten Gratstumpfes. Ebenso sagt eine sichtbar saubere Eintrittsstelle nichts über eine versteckte Kreuzung weiter innen aus. Der detaillierte Leitfaden zur Entgratung und Inspektion von Kreuzbohrungen behandelt Zugänglichkeit des Verfahrens, Kantenabdeckung und Sauberkeit, ohne diese Ergebnisse miteinander zu verwechseln.
Reduzieren Sie unnötige Bohrtiefe und bewahren Sie den axialen Zugang
Die Bohrtiefe beeinflusst mehr als nur die erforderliche Länge des Bohrers. Das Werkzeug benötigt eine ausreichende wirksame Länge, die Späne benötigen einen Abfuhrweg, das Kühlmittel muss den Schneidbereich erreichen, und der Werkzeughalter muss die umgebenden Bauteil- und Spannvorrichtungsstrukturen freigeben. Eine tiefe Bohrung unter einer engen Öffnung kann alle vier Aspekte gleichzeitig einschränken. Prüfen Sie die gesamte Werkzeugmontage entlang ihres Anfahr- und Rückzugwegs – einschließlich benachbarter Wände und Aufsätze.
Verwenden Sie das Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis, um die Geometrie zu beschreiben, und prüfen Sie anschließend den eigentlichen Bearbeitungsweg. Ein Bohrungsdurchmesser von 6 mm mit einer zylindrischen Länge von 48 mm ergibt ein L/D-Verhältnis von 8. Diese Zahl allein genehmigt oder lehnt das Merkmal weder ab noch bestätigt sie es. Die Werkzeugkonstruktion, Führungsvorgaben, das Spanverhalten des Werkstoffs sowie die Kühlmittelzufuhr bestimmen das geeignete Verfahren. Spezielle Tiefbohrwerkzeuge können Geometrien bearbeiten, für die im Vergleich zu einem Universalbohrer ein anderer Ansatz erforderlich ist. [1]
Sandviks Bohrspitzen verknüpfen die Spanabfuhr mit der Werkzeuggeometrie, dem Werkstoff, den Schnittdaten sowie dem Kühlmitteldruck und -volumen. Ein Spanstau kann die Bohrung stören und die Bohrlochqualität beeinträchtigen. [6] Die Angabe eines Stufenbohrcyclus auf der Zeichnung löst diese Abhängigkeiten nicht; der Betrieb muss eine Strategie wählen, die mit dem Werkzeug kompatibel ist.
Prüfen Sie, ob die gesamte Bohrungslänge funktionsrelevant ist. Eine Verkürzung einer unnötigen Blindbohrung reduziert die Eindringtiefe und den Spantransportweg. Die Umwandlung einer Blindbohrung in eine Durchgangsbohrung verändert sowohl die Austritts- als auch die Durchbruchsbedingungen und ist nur dann sinnvoll, wenn der Austritt akzeptabel ist. Das Bohren von gegenüberliegenden Seiten führt eine Ausrichtungsbeziehung an der Zusammentreffstelle ein. Dies sind Konstruktionsvarianten, die hinsichtlich ihrer Funktion bewertet werden müssen – keine austauschbaren Korrekturmaßnahmen für jede tiefe Bohrung.
Verknüpfen Sie Bohrungsgröße und -lage mit der Prüfung
Der Durchmesser, die Lage der Achse, die Orientierung und die Oberflächenstruktur des Lochs beschreiben unterschiedliche Merkmale. Wählen Sie Bezugsflächen (Datums) anhand der funktionalen Montagebeziehung aus, und stellen Sie dann die erforderliche Lage- und Orientierungsgenauigkeit eindeutig im Rahmen des auf der Zeichnung angegebenen Toleranzsystems sicher. Ein willkürlicher CAD-Koordinatenursprung oder eine bequem zugängliche Rohlingkante stellen möglicherweise nicht die für den Einsatz maßgeblichen Positionierflächen dar. ASME Y14.5 stellt die Sprache für Bemaßung und Tolerierung bereit; verwenden Sie die auf der Zeichnung oder im Vertrag spezifizierte Ausgabe. [7]
Lesen Sie einzelne Hinweise zusammen mit dem Titelblock, den allgemeinen Hinweisen und den zitierten Spezifikationen. Ein Durchmesser ohne benachbarte Toleranz kann bereits durch eine allgemeine Toleranz geregelt sein. Umgekehrt bedeutet die Festlegung einer engen Durchmessergrenze nicht, dass damit alle geometrischen Beziehungen gesteuert werden, die für ein Bohrbild erforderlich sind.
Machen Sie kritische Anforderungen auf der jeweils relevanten Tiefe messbar. Eine Durchmessermessung nahe der Öffnung kann eine Verjüngung (Taper) weiter innen übersehen. In Mitutoyos Grundlagen der Bohrungsmessung wird erläutert, dass Zweipunkt-Messwerkzeuge Zustände wie Ovalität und Verjüngung (Taper) aufdecken können, während Dreipunkt-Messwerkzeuge einen gemittelten Messwert liefern. Die Anordnung der Messfühlerkontakte am Instrument, deren Reichweite und Zugänglichkeit sind daher entscheidend. [8] Ein reiner Durchmessermesswert allein stellt nicht die Lage der Bohrung relativ zu den spezifizierten Bezugsflächen (Datums) sicher.
Für eine tiefe Zentrierbohrung identifizieren Sie die funktionale Länge sowie die Merkmale, für die Messergebnisse erforderlich sind. Für einen Sacklochboden vereinbaren Sie, wie dessen Tiefe ermittelt wird, ohne den Messpunkt mit der zylindrischen Absatzfläche zu verwechseln. Falls eine Beschichtung oder eine andere Behandlung die Bohrung verändert, geben Sie den geforderten Endzustand an und klären Sie, ob eine Abdeckung (Maskierung) vorgesehen ist. Dadurch bleiben Prozessplanung und Eingangsprüfung auf dasselbe fertige Merkmal ausgerichtet.
Legen Sie eine konsistente Bohrungsdefinition fest
Treffen Sie die Konstruktionsentscheidungen in ihrer Abhängigkeitsreihenfolge:
- Funktion festlegen. Spiel, Passung, Anlagefläche, Gewinde oder Durchgangsbedarf sowie die Flächen identifizieren, die erhalten bleiben müssen.
- Geometrie auflösen. Durchmesserbegrenzungen, nutzbare Tiefe, untere Einhüllende, Öffnungen und Schnittpunkte definieren. Verbleibende Wände nach jeder Änderung erneut prüfen.
- Überprüfen Sie die Fertigung und den Zugang. Lösen Sie schwierige Ein- und Ausfahrten, große Überstände und verdeckte Kanten entlang einer plausiblen Bearbeitungsroute.
- Akzeptanz definieren. Verbinden Sie Größe, geometrische Beziehungen, Oberflächenstruktur und Kantenbeschaffenheit mit den zutreffenden Zeichnungshinweisen und Prüfprotokollen.
Probleme beim Abgleich von Modell- und Zeichnungsrevisionen erkennen und jede genehmigte Flexibilität explizit kennzeichnen, anstatt sie implizit zu belassen. Der Leitfaden für CNC-Bearbeitungs-RFQs behandelt das umfassende Angebotsdokument. Für die Bohrungen selbst ist der nützliche Übergabepunkt eine fertige Anforderung mit einem praktikablen Bearbeitungsansatz, ausreichend Platz für das gewählte Verfahren sowie einer Möglichkeit, das Ergebnis zu verifizieren.
Technische Quellen
- Sandvik Coromant. Ein Loch bohren. Lochdurchmesser, -tiefe, -qualität, Komponentenstabilität und Vorbereitung für Tiefbohrungen.
- Gühring. Senker, Maschinensenker – Gühring-Senkwerkzeuge. Senken als Endbearbeitung und Fase-Führung-Geometrie. Sandvik Coromant. Technischer Leitfaden – Bohren, Abschnitt F, S. F33. Lage und Geradheit des Vorbohrlochs beim Senken.
- Sandvik Coromant. Feinbohren. Veredeln einer vorhandenen Bohrung hinsichtlich Durchmesser, Lage und Oberflächenqualität.
- GUHRING. Serie 732: Typ N, Standardlänge, Hartmetall, unbeschichtet, Spitzenwinkel 118°. Die dokumentierte Geometrie des Spitzenwinkels wird bei der Tiefenberechnung verwendet.
- Sandvik Coromant. Bohren von unregelmäßigen Oberflächen. Geneigte Eintritts- und Austrittsstellen, bohrerspezifische Einschränkungen sowie Unterbrechungen durch Querbohrungen.
- Sandvik Coromant. Bohrtipps. Spanbildung, Spanabfuhr, Kühlschmierstoff und Bohrlochqualität.
- ASME. Y14.5 – Bemaßung und Tolerierung, 2018 (R2024), öffentlicher Anwendungsbereich. Zeichnungs- und Modelldefinition geometrischer Anforderungen.
- Mitutoyo. Product Fundamentals, Bulletin Nr. 2180, „Grundlagen der Bohrungsmessung“, S. 8. Kontaktanordnungen und Bohrungsmessmerkmale.
- OSG. Wie berechnet man die Gewindebohrtiefe? („How is tapping depth calculated?“), FAQ Nr. 9535, aktualisiert am 14. Mai 2026. Verwendbare Gewindeganglänge, Gewindebohrer-Vorschub und Toleranz für vorstehende Kernbohrung.
