VDI 3209 Blatt 1-1999 Deep hole boring with external supply of coolant.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEURETiefbohren mit uerer Zufhrungdes Khlschmierstoffes(BTA- und hnliche Verfahren)Deep hole boring systems with external supply of coolantVDI 3209Blatt 1 / Part 1Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Gesellschaft ProduktionstechnikAusschu TiefbohrenVDI-Handbuch Betriebs

2、technik, Teil 2VDI-RICHTLINIENZubeziehen durch / Available fromBeuth VerlagGmbH, 10772 Berlin AlleRechtevorbehalten / Allrights reservedVereinDeutscherIngenieure, Dsseldorf 1999Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDie deutsche

3、 Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 25.080.40 November 1999No guarantee can be given with respect to the English transla-tion. The German version of this guideline shall be taken asauthoritative.Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Verfahren. . . . . . . . .

4、 . . . . . . . . . . . . 21.1 BTA-Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2 Ejektor-Prinzip. . . . . . . . . . . . . . . . 21.3 Vorteile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.4 Khlschmierung . . . . . . . . . . . . . . . 41.5 Verfahrensvarianten . . . . . . . . . . . . . 42 Maschinen . . .

5、. . . . . . . . . . . . . . . . . 52.1 Standard- und Sondertiefbohrmaschinen . . 52.2 Einrichtungen und Gerte fr dasBTA-Bohren . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.3 Anwendung auf anderen Werkzeugmaschinen. . . . . . . . . . . . . 93 Werkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.1 Werkzeugau

6、fbau und Ausfhrungsarten . . 113.2 Schneidstoffe, Fhrungs- und Dmpfungsleistenmaterialien . . . . . . . . 144 Verfahren zur Erzeugung vonSonderkonturen . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 Richtwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165.1 Maschinen-Antriebsleistung. . . . . . . . . 165.2 Khl

7、schmierstoff-Volumenstrom und -Druck . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Contents PageIntroduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.1 BTA pinciple . . . . . . . . . . . . . .

8、 . . . 21.2 Ejector principle . . . . . . . . . . . . . . . 21.3 Advantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.4 Cooling lubrication . . . . . . . . . . . . . . 41.5 Variants of the procedure . . . . . . . . . . . 42 Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.1 Standard and special de

9、ep-boring machines . 52.2 Equipment for BTA boring. . . . . . . . . . 72.3 Use with other machine-tools . . . . . . . . 93 Tools. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.1 Tool construction and designs . . . . . . . . 113.2 Cutting materials, guide pad and damping pad materials . . . . . .

10、 . . . . . . 144 Procedures for the manufacture ofspecial contours . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 Reference values. . . . . . . . . . . . . . . . . 165.1 Machine drive rating . . . . . . . . . . . . . 165.2 Coolant volume flow and pressure . . . . . . 16References . . . . . . . . . . . . . .

11、. . . . . . . . 18FrhereAusgabe: 2.89; 4.98 Entwurf,deutschFormeredition: 2/89;4/98 draft,inGermanonlyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1999 2 VDI 3209 Blatt 1 / Part 1VorbemerkungBlatt 1 dieser VDI-Richtlin

12、ie gibt Hinweise zu Tief-bohrwerkzeugen mit uerer Khlschmierstoffzu-fuhr (BTA-Einrohr- und Ejektor-Zweirohrverfahrenmit kontinuierlichem Spnetransport gegen Vor-schub- bzw. in Vorschubrichtung).Blatt 2 der VDI-Richtlinie beschreibt die VerfahrenSchlen und Glattwalzen.Mitarbeiter werkzeug- und maschi

13、nenherstellendersowie anwendender Betriebe und Hochschulinstitutehaben diese Richtlinien erarbeitet. Weitere Hinweisefr das Tiefbohren sind enthalten in:VDI 3208 Richtwerte fr das Tiefbohrenmit EinlippenbohrernVDI 3209 Blatt 2 Tiefbohren; Richtwerte fr dasSchlen und Glattwalzen vonBohrungenVDI 3210

14、Blatt 1 TiefbohrverfahrenVDI 3210 Blatt 2 Tiefbohranlagen; Formblatt frAnfrage, Angebot, BestellungVDI 3397 Blatt 1 Khlschmierstoffe fr spanendeFertigungsverfahrenVDI 3397 Blatt 2 Pflege von Khlschmierstoffenfr die Metallbe- und -verarbei-tungVDI 3397 Blatt 3 Entsorgung von Khlschmier-stoffen fr spa

15、nende Fertigungs-verfahren1 Verfahren1.1 BTA-PrinzipDas Tiefbohren mit BTA-Werkzeugen (von ca. 6 mm bis 2000 mm) ist ein spanabhebendesFertigungsverfahren fr Bohrungstiefen im allgemei-nen ab l = 3 D. Fr Bohrungen kleiner als 40 mmkommen auch andere Tiefbohrverfahren in Betracht(siehe Richtlinie VDI

16、 3210 Blatt 1). Das Verfahren istin Bild 1 dargestellt.Die Zufuhr des Khlschmierstoffes (KSS) geschiehtvon auen unter Druck in einem Ringraum zwischenBohrungswand und Bohrrohr, der Spanabflu erfolgtdurch das Spanmaul und das Innere des Bohrrohres.1.2 Ejektor-PrinzipDas Tiefbohren mit Ejektor-Werkzeu

17、gen (von ca. 18,40 mm bis ca. 250 mm) ist eine Variante desBTA-Verfahrens. Das Verfahren ist in Bild 2 darge-stellt.Die Zufuhr des Khlschmierstoffes erfolgt in einemRingraum zwischen dem Bohrrohr und einem Innen-IntroductionPart 1 of this VDI guideline provides information ondeep-boring tools with e

18、xternal coolant supply (BTAsingle-tube and ejector double-tube methods withcontinuous chip removal in the advance direction orin the opposite direction).Part 2 of the VDI guideline describes the proceduresof skiving and roller burnishing.These guidelines have been drafted by experts of toolmanufactu

19、re and engineering industry, of companiesapplying such tools, and university institutes. Furtherinformation on deep hole boring is given in:VDI 3208 Guidelines for gun drillingVDI 3209 Part 2 Deep hole boring; approximatevalues for the skiving and rollerburnishing of boresVDI 3210 Part 1 Deep drilli

20、ng and boring systemsVDI 3210 Part 2 Deep-boring equipment; formfor enquiry, quoting and orderingVDI 3397 Part 1 Cutting fluids VDI 3397 Part 2 Maintenance of coolants formetal working VDI 3397 Part 3 Disposal of coolants and cuttingfluids 1 Procedures1.1 BTA principleDeep hole boring using BTA tool

21、s (diameters rangingfrom approximately 6 mm to 2000 mm) is a cuttingprocedure for bore depths of generally l = 3 D andabove. For bore diameters of less than 40 mm, otherdeep-boring procedures are possible (see guidelineVDI 3210 Part 1). The procedure is illustrated inFigure 1.The coolant is supplied

22、 under pressure from the out-side into an annular space between the wall of thebore and the boring tube. Chips are removed throughthe chip-mouth of the tool and the inside of the boringtube.1.2 Ejector principleDeep hole boring with ejector tools (diameters rang-ing from approximately 18,40 mm to ap

23、proximately250 mm) is a variant of the BTA procedure. The pro-cedure is illustrated in Figure 2.The coolant is supplied via an annular space betweenthe boring tube and an inner tube (double-tube proce-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein

24、Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1999 VDI 3209 Blatt 1 / Part 1 3 rohr (Zweirohrverfahren). Der Khlschmierstoff trittam Bohrkopf seitlich aus, umsplt diesen und flietmit den Spnen im Innenrohr zurck. Ein Teil desKhlschmierstoffes wird ber eine Ringdse in dasInnenrohr eingeleitet. Durch den entstehend

25、en Unter-druck am Spanmaul wird der Rckflu ermglicht(Ejektor-Effekt).Zwischen Werkstck und Bohrbuchse ist keine Ab-dichtung ntig, daher eignet sich das Ejektorbohrenbesonders fr den Einsatz auf Drehmaschinen, Bohr-und Frswerken sowie Bearbeitungszentren.dure). The coolant comes out at the sides of t

26、he bor-ing head, washes round the same, and flows backthrough the inner tube, taking the chips along with it.Part of the coolant is fed into the inner tube via an an-nular nozzle. The backflow results from an under-pressure building up at the chip-mouth (ejector ef-fect).No sealing is required betwe

27、en the workpiece and thestart bush. The ejector-boring system is therefore par-ticularly suited for use with turning machines, hori-zontal boring machines, millers, and machining cen-tres.Bild 1. BTA-Bohren: Werkzeug und Verfahren Fig.1. BTA system: Tool and procedureBild 2. Ejektor-Bohren: Werkzeug

28、 und Verfahren Fig. 2. Ejector boring: Tool and procedureB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1999 4 VDI 3209 Blatt 1 / Part 11.3 VorteileVorteile der in Abschnitt 1.1 und 1.2 beschriebenenVerfahren zur Herstel

29、lung von tiefen Bohrungensind:sehr hohe Zerspanleistung durch den Einsatz vonHartmetall als Schneidwerkstoffideale Bedingungen bezglich Khlung undSchmierungkontinuierliche Spanabfhrung, daher keine Aus-spanhbe/Ausspanvorgnge notwendigkrzere Hauptzeitenhohe Bohrungsqualitt hinsichtlich Durchmesser-to

30、leranz, Oberflchengte und geometrischerFormgenauigkeithohe Fluchtgenauigkeit, geringer Bohrungsver-laufErsetzen mehrerer Arbeitsvorgnge z.B. Vor-bohren, Aufsenken, Reiben durch einen Arbeits-vorgang TiefbohrenBearbeiten schwer zerspanbarer Werkstoffegroe Bohrtiefe (als max. Bohrtiefe ist etwa das250

31、fache des Bohrdurchmessers mglich, wobeidas Verfahren jedoch auch bei kurzen Bohrtiefenwirtschaftlich ist)geringe Gratbildung beim Aus- und berbohrenvon Querbohrungen (bzw. beim Durchdringen be-reits vorhandener Konturen)keine Beeintrchtigung der erzeugten Oberflchedurch SpanabtransportBohrrohr tors

32、ionssteifer als der gesickte Werk-zeugschaft beim Einlippenbohrer1.4 KhlschmierungDie Khlschmierung erfordert verfahrensbedingt be-sonderen Aufwand. Zum Khlen und Schmierenwerden groe Volumenstrme bentigt, die zusam-men mit den anfallenden groen Spanmengen durchdas Bohrrohr heraustransportiert werde

33、n. Hierzu sindje nach Durchmesser hohe Drcke erforderlich. DerQualitt und Pflege des Khlschmierstoffes einer-seits sowie dem Volumenstrom und dem richtigenDruck des Khlschmierstoffes andererseits ist daherbesondere Beachtung zu schenken (Abschnitt 5.2).1.5 VerfahrensvariantenIn den Bildern 3 bis 7 s

34、ind die Verfahrensvariantendes Tiefbohrens mit uerer Zufuhr des Khl-schmierstoffes dargestellt.1.3 AdvantagesThe deep-boring procedures described in Section 1.1and 1.2 above offer the following advantages:extremely high cutting capacity thanks to tungstencarbide being used as cutting materialideal c

35、onditions with regard to cooling and lubri-cationcontinuous chip removal, no need for chip-removal strokes/processesreduced cutting timeshigh quality of bore in terms of diameter toler-ance, surface quality, and geometrical accuracyhigh accuracy of alignment, low eccentricity ofthe borereplacement o

36、f several processes, e.g. rough-bor-ing, boring, reaming, by one process: deep holeboringcutting of hardly machinable materialsdeep bores (The max. achievable depth is approxi-mately 250 times the bore diameter. However, theprocedure is also cost-efficient for short boredepths.)reduced formation of

37、burrs during the boring orre-boring of cross-bores (penetration of existingcontours)no damage to the surface produced by chip re-moval boring bar stiffer against torsion than the kidneyshaped shank of a gun drill1.4 Cooling lubricationIt is in the nature of the procedure that cooling lubri-cation is

38、 highly demanded. Large volume flows areneeded for cooling and lubrication, which are re-moved through the boring bar along with the largequantities of chips being produced. Depending on thediameter, this requires high pressures. The qualityand maintenance of the coolant on the one hand, andthe volu

39、me flow and correct pressure of the coolanton the other hand shall therefore be given particularconsideration (see Section 5.2).1.5 Variants of the procedure Figures 3 through 7 illustrate variants of deep holeboring with external supply of the coolant.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9N

40、ormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1999 VDI 3209 Blatt 1 / Part 1 5 Bild 3. BTA-Vollbohren Fig. 3. BTA drillingBild 4. BTA-Aufbohren Fig. 4. BTA boringBild 5. BTA-Kernbohren Fig. 5. BTA trepanningBild 6. BTA-Formbohren Fig. 6. BTA form boringBild 7. S

41、chlen und Glattwalzen (siehe auch VDI 3209 Blatt 2) Fig. 7. Skiving and roller burnishing (see also VDI 3209 Part 2)B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1999 6 VDI 3209 Blatt 1 / Part 12 Maschinen(siehe auch Ri

42、chtlinien VDI 3210 Blatt 1 und 2)2.1 Standard- und SondertiefbohrmaschinenFr den universellen Einsatz des Tiefbohrens mitBTA-Werkzeugen sind in der Regel Maschinen mitwerkzeug- und werkstckseitigem Antrieb in Ge-brauch.In den Bildern 8 bis 10 werden die Varianten derAnlagen fr das Tiefbohren aufgegl

43、iedert in Maschi-nen mitgegenlufig rotierendem Werkstck und rotieren-dem Werkzeug, fr rotationssymmetrische Werk-stcke bzw. mit geringstem Mittenverlauf derBohrung von der Werkstckachse, Bild 8. Unterbesonderen Bedingungen kann auch im Gleich-lauf gebohrt werden.rotierendem Werkstck und nichtrotiere

44、ndemWerkzeug; nur fr rotationssymmetrische Werk-stcke geeignet, bei groer Bohrtiefe geringererMittenverlauf mglich, Bild 92 Machines(see also guidelines VDI 3210 Part 1 and 2)2.1 Standard and special deep-boring machinesAs a rule, machines with counter rotation of tool andworkpiece are in use for un

45、iversal application of thedeep-boring procedure by means of BTA tools.Figures 8 through 10 distinguish deep-boringmachines as follows:machines with counterrotating workpiece and ro-tating tool, suitable for rotationally symmetricworkpieces and workpieces with lowest run out ofthe center of the bore

46、with respect to the work-piece axis, Figure 8. Boring with workpiece andtool rotating in the same direction is possible ifspecial conditions are fulfilled.machines with rotating workpiece and non-rotat-ing tool; suitable only for rotationally symmetricworkpieces, larger run out of the bore possiblew

47、ith large bore depths, Figure 9Bild 8. Gegenlufig rotierendes Werkstck rotierendes Werk-zeugFig. 8. Counterrotating workpiece rotating toolBild 9. Rotierendes Werkstck nichtrotierendes Werkzeug Fig. 9. Rotating workpiece non-rotating toolBild 10. Feststehendes Werkstck rotierendes Werkzeug Fig. 10.

48、Fixed workpiece rotating toolB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1999 VDI 3209 Blatt 1 / Part 1 7 feststehendem Werkstck und rotierendem Werk-zeug, universell fr alle Werkstcke geeignet,Bild 10Auf speziell

49、 eingerichteten Tiefbohrmaschinen kn-nen auch andere Fertigungsverfahren eingesetzt wer-den, wie z.B.Bearbeitung von StirnseitenAuendrehenHonen2.2 Einrichtungen und Gerte fr das BTA-BohrenFr das BTA-Bohren werden bentigt (Bild 11): BohrrohreDas Bohrrohr trgt den Bohrkopf und stellt dieVerbindung zur Antriebsspindel her. Bild 12 zeigtdie gebruchlichsten Verbindungen zwischen Bohr-kopf und Bohrrohr. Grere Werkze