VDI 3208-2014 Deep hole boring with gun drills.pdf

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1、ICS 25.080.40 VDI-RICHTLINIEN April 2014 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Tiefbohren mit Einlippenbohrern Deep-hole drilling with gun drills VDI 3208 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as a

2、uthori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produktion und Logistik (GPL) Fachbereich Produktionstechnik und Fertigungsverfahren VDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 2: Fertigungsverfahren Vervielfltigungauch fr innerbet

3、rieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgaben:03.96;10.09Entwurf,deutschFormereditions:03/96;10/09Draft,inGerman onlyZu beziehen durch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten/ All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2

4、014Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Verfahren . 3 2.1 Vorteile 4 2.2 Khlschmierkonzepte. 4 2.3 Verfahrensvarianten . 5 3 Maschinen . 6 4 Werkzeuge . 8 4.1 Werkzeugaufbau und Ausfhrungsarten . 8 4.2 Werkzeugvarianten 8 4.3 Schneidstoffe und Beschich

5、tungen 9 4.4 Schneidengeometrien . 9 4.5 Nachschleifen . 9 4.6 Spann- und Stellhlsen. 10 5 Richtwerte . 12 5.1 Bohrungstoleranzen . 13 5.2 Maschinen-Antriebsleistung 14 5.3 Khlschmierstoff-Volumenstrom und Druck . 14 5.4 Schnittwerte . 16 Schrifttum 20 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2

6、 2 Process 3 2.1 Advantages 4 2.2 Cooling lubricant concepts 4 2.3 Process variants . 5 3 Machines . 6 4 Tools 8 4.1 Tool structure and types . 8 4.2 Tool variants 8 4.3 Cutting materials and coatings . 9 4.4 Tip geometries . 9 4.5 Regrinding . 9 4.6 Drivers and length-adjustment drivers . 10 5 Guid

7、e values . 12 5.1 Drilling tolerances . 13 5.2 Machine input power . 14 5.3 Cooling lubricant flow rate and pressure 14 5.4 Cutting values 16 Bibliography 20 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8BD9NormCD - Stand 2014-05 2 VDI 3208 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsse

8、ldorf 2014 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbeh

9、alten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Prelimin

10、ary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation,

11、either of the full text or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi.de/ richtlinien). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. Einleitung Die

12、Richtlinie gilt fr das Tiefbohren mit Einlippen-bohrern (ELB). Dieses unterscheidet sich vom Boh-ren mit Wendelbohrern (Spiralbohrern) in mehrfa-cher Hinsicht, z. B. durch Anhaltspunkte fr eine erste Festlegung der Schnittwerte. Die verfahrensbedingten Eigenheiten haben unter-schiedliche Schnittwert

13、e fr gleiche Werkstoffe zur Folge. Auf diesen Sachverhalt sind auch die gegen-ber dem Bohren mit Wendelbohrern abweichenden Klassifizierungen der Werkstoffe zurckzufhren. Die Schnittwerte sind insbesondere bei mangelnder Erfahrung nicht immer endgltig vorausbestimmbar Eine Anpassung zu Beginn und un

14、ter Umstnden auch whrend des Bohrvorgangs ist dann erforder-lich. Weitere Hinweise fr das Tiefbohren insgesamt sind enthalten in den Richtlinien VDI 3209 Blatt l und Blatt 2, VDI 3210 Blatt 1 und Blatt 2 sowie VDI 3211. Introduction This standard deals with deep-hole drilling with gun drills which d

15、iffers in many respects from drilling with twist drills (spiral drills) and amongst other things provides points of reference for an initial determination of cutting values. Process-related characteristics may result in differ-ent cutting values for the same material. This also means that materials

16、may be classified differently than is the case for drilling with twist drills. Particularly when there is a lack of relevant experi-ence it will not always be possible to determine cutting values definitively in advance. They will then need to be adjusted at the beginning and under certain circumsta

17、nces even during drilling itself. Further information on deep-hole drilling as a whole may be found in standards VDI 3209 Part l and Part 2, VDI 3210 Part 1 and Part 2 as well as VDI 3211. 1 Anwendungsbereich Die Richtlinie beschreibt ein wirtschaftliches und produktives Betreiben des Tiefbohrens mi

18、t Ein-lippenbohrern (das verbreitetste Bohrverfahren der Tiefbohrtechnik) bei Erreichen hchster Qualitt. Sie zeigt die allgemeinen Vorteile des Bohrverfah-rens auf, beschreibt das spezifische Khlschmier-stoffkonzept und listet die Eigenschaften der Ma-schinen auf, mit denen das Verfahren erfolgver-s

19、prechend eingesetzt werden kann. Des Weiteren befasst sich die Richtlinie eingehend mit den Werkzeugen, ihrer Beschaffenheit und ihrer Vari-antenvielfalt. Als besonderes Hilfsmittel enthlt die Richtlinie eine Liste mit empfohlenen Schnittwer-ten fr das Tiefbohren mit Einlippenbohrern bei verschieden

20、en Werkstoffen. 1 Scope The standard describes the economical and produc-tive operation of deep-hole drilling with gun drills (the most common drilling type for deep-hole drill-ing) while achieving the highest quality. It presents the general advantages of the drilling method, de-scribes the specifi

21、c cooling lubricant concepts and lists the characteristics of the machines, with which the method can be used successfully. Furthermore, the standard discusses the tools to be used in detail, also their characteristics and variants. As a special aid, the standard contains a list of recommended cutti

22、ng values for deep-hole drilling with gun drills for different materials. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8BD9NormCD - Stand 2014-05All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI 3208 3 2 Verfahren Das Tiefbohren mit ELB (mit Durchmessern von ca. 0,5 mm bis 80 mm

23、beim Vollbohren bzw. 120 mm beim Aufbohren) ist ein spanabhebendes Fertigungsverfahren fr Bohrungstiefen im Allge-meinen ab l = 3 D und bis l = 250 D. Fr Bohrun-gen mit einem Durchmesser D 20 mm kommen auch andere Tiefbohrverfahren in Betracht (siehe VDI 3210 Blatt 1 und Blatt 2). Das Verfahren ist

24、in Bild 1 dargestellt. Aufgrund ihres asymmetrischen Anschliffs mssen die Werkzeuge beim Anbohren gefhrt werden. 2 Process Deep-hole drilling with a gun drill (from approx. 0,5 mm diameter to 80 mm diameter with solid drilling or 120 mm diameter with boring) is a chip-removing manufacturing process

25、for drilling depths generally ranging from l = 3 D to l = 250 D. For drilled holes with a diameter D 20 mm other deep-drilling methods may even be considered (see VDI 3210 Part 1 and Part 2). The process is illustrated in Figure 1. Due to the asymmetry of the bit the tools need to be guided while dr

26、illing in. In Bild 2 bis Bild 4 werden die kinematischen Varianten der Anlagen fr das Tiefbohren noch-mals aufgegliedert in Maschinen mit feststehendem Werkstck und rotierendem Werk-zeug, universell fr alle Werkstcke geeignet, gegenlufig rotierendem Werkstck und rotieren-dem Werkzeug, fr rotationssy

27、mmetrische Werk-stcke bzw. mit geringstem Mittenverlauf der Bohrung von der Werkstckachse, rotierendem Werkstck und nicht rotierendem Werkzeug, nur fr rotationssymmetrische Werk-stcke geeignet, bei groer Bohrtiefe geringer Mittenverlauf mglich. Figure 2 to Figure 4 show kinematic variants of deep-ho

28、le drilling units further subdivided into machines with stationary workpiece and rotating tool, univer-sally suitable for all workpieces, workpiece and tool rotating in opposite direc-tions, for rotationally symmetrical workpieces or with the very least mismatching of the hole axis and the workpiece

29、 axis, rotating workpiece and non-rotating tool, only suitable for rotationally symmetrical work-pieces, with large drilling depth slight axis mismatching possible. Bild 1. Verfahren ELB 1 Werkstckspannung 2 Werkstck 3 Bohrbuchse 4 Bohrbuchsentrger 5 Spindeleinheit 6 Khlschmierstoffkreislauf 7 Vorsc

30、hubantrieb 8 Hochdruckpumpe 9 Filter Figure 1. Gun drill process 1 workpiece 2 drill-bushing holder 3 spindle unit 4 workpiece clamping 5 drill bushing 6 cooling lubricant circuit 7 feed drive 8 high-pressure pump 9 filter B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8BD9NormCD - Stand 2014-05 4 VDI 32

31、08 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 Bild 2. Feststehendes Werkstck rotierendes Werkzeug Figure 2. Stationary workpiece rotating tool Bild 3. Rotierendes Werkstck rotierendes Werkzeug Figure 3. Rotating workpiece rotating tool Bild 4. Rotierendes Werkstck nicht

32、 rotierendes Werkzeug Figure 4. Rotating workpiece non-rotating tool 2.1 Vorteile hohe Bohrungsqualitt hinsichtlich Durchmes-sertoleranz, Oberflchengte und geometrische Formgenauigkeit (siehe Tabelle 2 in Ab-schnitt 4.6) sowie hohe Fluchtgenauigkeit und geringer Bohrungsverlauf groe Bohrtiefen mit b

33、is zu l = 400 D mglich hohe Zerspanungsleistung durch den Einsatz von an die Bearbeitung angepasste Schneidstof-fen und Beschichtungen bei idealen Bedingun-gen bezglich Khlung, Schmierung und konti-nuierlicher Spanabfhrung Ersetzen mehrerer Bearbeitungsschritte, z. B. Vorbohren, Aufsenken, Reiben Be

34、arbeiten schwer zerspanbarer Werkstoffe Einsatz auch bei geringen Bohrtiefen und hohen Anforderungen an die Bearbeitungsqualitt geringe Gratbildung beim Aus- und berbohren einsetzbar auf konventionellen Werkzeugma-schinen 2.1 Advantages high hole quality as regards diameter tolerance, surface qualit

35、y and geometric dimensional ac-curacy (see Table 2 in Section 4.6) as well as high accuracy of alignment and low hole run-off large drilling depths possible with up to l = 400 D high cutting performance due to the use of cut-ting materials and coatings adjusted to the type of machining with ideal co

36、nditions as regards cooling, lubrication and continuous chip re-moval replaces several machining steps, such as, for example, pre-drilling, counterboring, reaming machining of materials which are hard to cut can also be used with short drilling depths and when there are high machining quality requir

37、e-ments little burr formation during drilling out and overdrilling can be used in conventional machine tools 2.2 Khlschmierkonzepte Im Zusammenhang mit Khlschmierstoff (KSS) wird auf die Richtlinien VDI 2262, VDI 3035, VDI 3210 Blatt 1 und VDI 3397 verwiesen. 2.2 Cooling lubricant concepts As regard

38、s cooling lubricants, see standards VDI 2262, VDI 3035, VDI 3210 Part 1 and VDI 3397. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8BD9NormCD - Stand 2014-05All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI 3208 5 Die Aufgaben der Khlschmierung sind: Schmierung, dadurch Reduzieru

39、ng von Reibung und Verschlei an Schneide(n) und Fhrungs-leisten Splung, dadurch kontinuierliche Ableitung der Spne Khlung, dadurch Ableitung der Wrme von Werkzeug und Werkstck Die Khlschmierung erfordert verfahrensbedingt besonderen Aufwand, da mit dem KSS, meist so-genanntes Tiefbohrl, zustzlich zu

40、m Khlen und Schmieren auch groe Spanmengen zwischen Bohrerschaft und Bohrungswand heraustrans-portiert werden mssen. Zu diesem Zweck wird der KSS unter hohem Druck durch das Innere des Bohrerschafts zur Schneide gefhrt. Der Qualitt und Pflege des KSS einerseits sowie dem Volumenstrom und dem richtig

41、en Druck des KSS (Abschnitt 5.3) andererseits ist daher beson-dere Beachtung zu schenken! Khlschmierstoffe zum Tiefbohren sind in der Regel nicht wassermischbare, mit Verschlei min-dernden Zustzen und Hochdruckzustzen legierte Mineral- oder Esterle (Tiefbohrle). Wasser-mischbare Produkte werden selt

42、ener eingesetzt, besonders in Maschinen, in denen neben der Tief-bohrbearbeitung auch andere Fertigungsverfahren Anwendung finden (Bearbeitungszentren BAZ, Drehmaschinen, Transferstraen). In Ausnahmefllen kann mit Minimalmengen-schmierung (MMS) bearbeitet werden. Dies setzt jedoch eine entsprechende

43、 Anpassung der Werk-zeuge, Maschinen und Bearbeitungsparameter voraus. The cooling lubricant must perform these tasks: Lubrication, thus reducing friction and wear at the cutting edge(s) and support pads Flushing, thus providing continuous removal of chips Cooling, thus removing heat from the tool a

44、nd workpiece Depending on the process, the cooling lubricant system calls for special care since the cooling lu-bricant, in most cases so-called deep-drilling oil, not only has to cool and lubricate but also has to carry away large quantities of chips between the drill shank and the hole sides. To d

45、o so the cooling lubricant is forced at high pressure within the drill shank down to the cutting edge. Special attention should therefore be given on the one hand to the quality of the cooling lubricant and maintaining this and on the other hand to the flow rate and the correct pressure of the cooli

46、ng lubri-cant (Section 5.3)! Cooling lubricants for deep-hole drilling are usu-ally mineral or ester oils which are not water-miscible and which contain wear-reducing addi-tives and high-pressure additives (deep-hole drill-ing oils). Water-miscible products are used less frequently, especially in ma

47、chines which are used for other manufacturing processes in addition to deep-hole drilling (machining centres, lathes, transfer lines). Minimum quantity lubrication (MQL) is a possibil-ity in exceptional cases. This does however require the tools, machines and processing parameters to be adjusted app

48、ropriately beforehand. 2.3 Verfahrensvarianten In Bild 5 bis Bild 8 sind die Verfahrensvarianten des Tiefbohrens mit ELB dargestellt. 2.3 Process variants Figure 5 to Figure 8 show process variants of deep-hole drilling with the gun drill. Bild 5. Vollbohren / Figure 5. Solid drilling Bild 6. Aufboh

49、ren / Figure 6. Counterboring Bild 7. Stufenbohren (Voll- und Aufbohren) / Figure 7. Step drilling (solid drilling and counter-boring) Bild 8. Kernbohren / Figure 8. Trepanning B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8BD9NormCD - Stand 2014-05 6 VDI 3208 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 3 Maschinen (siehe auch VDI 3210 Blatt 1 und Blatt 2) Da