Hoe werkt CNC-kotteren en welk kottergereedschap kiest u?

Overzicht van CNC-kotteren

Nauwkeurigheidseisen bij kotteren

Boren is een van de belangrijkste bewerkingen die op een bewerkingscentrum worden uitgevoerd. Hiermee kunnen de maat- en geometrische toleranties van een gatsysteem nauwkeurig worden geregeld en kunnen fouten die bij de voorgaande bewerking zijn ontstaan, worden gecorrigeerd.

De meeste cilindrische gaten die door boren worden vervaardigd, zijn cruciale pas- of steungaten in machineonderdelen; daarom vereisen ze een relatief hoge maatnauwkeurigheid. Algemene pasgaten worden doorgaans gecontroleerd volgens IT7 of IT8, boringen in spilbehuizingen kunnen IT6 vereisen, en gaten waaraan minder hoge eisen worden gesteld, worden vaak gecontroleerd volgens IT11.

Voor zeer nauwkeurige gaten in beugels en hulzen, en voor kritische gaten in behuizingen, moet de geometrische nauwkeurigheid over het algemeen worden beperkt tot een derde tot de helft van de tolerantie van de gatdiameter. De afwijking in de hartafstand tussen geboorde gaten wordt doorgaans beperkt tot ±0,025 tot 0,06 mm, terwijl de paralleliteitsafwijking tussen twee gatassen wordt beperkt tot 0,03 tot 0,10 mm. De typische oppervlakteruwheid van geboorde gaten is Ra 1,6 tot 0,4 µm.

Processtappen bij kotteren

Het boren van gaten verloopt vaak in de fasen voorboren, halfafboren en afboren. Welke fasen nodig zijn, hangt af van de tolerantie van het gat, het materiaal van het werkstuk en de structuur van het onderdeel.

Grofboren

Voorboren is een belangrijke voorbereidende bewerking voor cilindrische gaten. Hierbij worden gaten in gegoten of gesmede werkstukken, of gaten die al zijn geboord of verzinkd, bewerkt om de juiste omstandigheden te creëren voor de voor- en nabewerking. Ook worden hierdoor defecten in het werkstuk, zoals scheuren, zandinsluitsels en luchtbellen, in een vroeg stadium aan het licht gebracht.

Bij het ruwboren wordt doorgaans 2 tot 3 mm materiaal per zijde overgelaten voor het halfafwerkings- en afwerkingsboren. Bij precisieonderdelen voor behuizingen kan het na het ruwboren ook nodig zijn om het materiaal te temperen of te verouderen, om de tijdens de bewerking ontstane interne spanningen te verlichten voordat het afwerkingsboren wordt uitgevoerd.

Grote snijparameters leiden tot hoge snijkrachten en temperaturen en tot ernstige slijtage van het gereedschap tijdens het ruwboren. Een ruwboorgereedschap moet daarom over voldoende sterkte en slagvastheid beschikken. De geometrie ervan moet de snijkracht en de belasting van het bewerkingssysteem verminderen en tegelijkertijd een effectieve warmteafvoer mogelijk maken.

Halfafwerkingsboren

Bij het halffinishboren wordt het gat voorbereid op het finishboren door de ongelijkmatige overmaat die na het voorboren is achtergebleven weg te werken. Voor een zeer nauwkeurig gat kunnen twee halffinishboringen nodig zijn. Bij de eerste wordt het meest ongelijkmatige materiaal verwijderd, en bij de tweede wordt de resterende overmaat weggewerkt om de maat- en geometrische nauwkeurigheid te verbeteren en de oppervlakteruwheid te verminderen.

Bij het voorbooren blijft doorgaans 0,3 tot 0,4 mm materiaal per zijde over voor het afbooren. Bij een gat waarvoor geen hoge nauwkeurigheid vereist is, kan soms direct van het ruwbooren naar het afbooren worden overgegaan.

Afboren

Bij het afboren wordt gebruikgemaakt van een hogere snijsnelheid en een lagere voedingssnelheid om de kleine overmaat die is achtergebleven na het voorboren of halfafboren weg te werken en het gespecificeerde binnenoppervlak nauwkeurig te realiseren.

Na het voorboren moeten de spanplaten worden losgedraaid en moet het werkstuk opnieuw worden vastgeklemd om de invloed van vervorming door het vastklemmen op de uiteindelijke nauwkeurigheid te beperken. Een typische radiale snijdiepte bij het naboren bedraagt minimaal 0,01 mm, en de voedingssnelheid bedraagt minimaal 0,05 mm/omw.

Soorten kottergereedschap en hoe u die kiest

Het snijgedeelte van een boorgereedschap voor een bewerkingscentrum lijkt in principe op dat van een gereedschap voor uitwendige draaiwerkzaamheden. Bij het boren op een bewerkingscentrum wordt echter doorgaans gebruikgemaakt van een vrijdragend gereedschap, waardoor de boorstang voldoende stijfheid en nauwkeurigheid moet bieden. Er zijn gereedschappen beschikbaar voor verschillende snijomstandigheden en deze kunnen op basis van het aantal snijkanten worden ingedeeld in boorgereedschappen met één snijkant of met twee snijkanten.

Enkelsnijdende kottergereedschappen

De meeste boorgereedschappen met één snijkant hebben een verstelbare constructie. De afgebeelde uitvoeringen (a), (b) en (c) worden gebruikt voor doorlopende gaten, getrapte gaten en blinde gaten. Met schroef 1 wordt de snijdiameter ingesteld, terwijl schroef 2 de instelling vergrendelt.

Een enkelzijdig gereedschap heeft een relatief lage stijfheid en kan tijdens het snijden gaan trillen; daarom wordt een grotere naderingshoek gekozen om de radiale kracht te verminderen. De bewerkingsdiameter wordt ingesteld door het boorgereedschap te verplaatsen, wat het afstellen lastig maakt en de efficiëntie vermindert. Dit ontwerp wordt voornamelijk gebruikt voor eenmalige productie en productie in kleine series. Door de eenvoudige constructie en de brede toepasbaarheid wordt het niettemin op grote schaal gebruikt.

Dubbelsnijdende kottergereedschappen

Een eenvoudig dubbelzijdig boorgereedschap heeft twee symmetrische snijkanten aan tegenoverliggende uiteinden, die beide tegelijkertijd snijden. Door de uitgebalanceerde snijwerking wordt een groot deel van de radiale kracht die op de boorstang inwerkt, tenietgedaan. Dit maakt grotere snijparameters mogelijk, vermindert de vereiste stijfheid van de stang, beperkt trillingen en verbetert de snij-efficiëntie.

Dubbelzijdige boorgereedschappen met verwisselbare wisselplaten worden op grote schaal gebruikt omdat hun wisselplaten eenvoudig te vervangen zijn, niet opnieuw geslepen hoeven te worden en gemakkelijk af te stellen zijn. Door symmetrisch snijden kan een hoge boornauwkeurigheid worden bereikt. In vergelijking met een enkelzijdig gereedschap kan de voeding per omwenteling ongeveer worden verdubbeld, waardoor de productiviteit toeneemt.

Gaten met een grote diameter kunnen worden bewerkt met een verstelbaar dubbelzijdig boorgereedschap waarvan de kop een groot verstelbereik biedt. De maximale boordiameter kan oplopen tot 1.000 mm.

Fijnafstelbare kottergereedschappen

Boorgereedschappen voor fijnafstelling worden vaak gebruikt voor het afbooren op bewerkingscentra. Hun radiale afmeting kan binnen een bepaald bereik worden aangepast, met een schaalresolutie van 0,01 mm.

Om het gereedschap af te stellen, draait u eerst de klemschroef los, draait u vervolgens de verstelmoer met schaalverdeling totdat de snijkop de gewenste diameter heeft bereikt, en draait u ten slotte de schroef weer vast. Dit type boorgereedschap heeft een relatief eenvoudige constructie en biedt een hoge nauwkeurigheid, een goede veelzijdigheid en een hoge stijfheid.