8 Arten von Bohrvorrichtungen und wann sie zu verwenden sind

Jede Bohrschablone löst das gleiche Problem (Bohrungen an der gleichen Stelle auf jedem Teil), aber die Art und Weise, wie jeder Typ es löst, ist unterschiedlich. Die Wahl des falschen Typs verursacht zusätzliche Kosten, verlangsamt die Produktion und macht es manchmal unmöglich, das Teil zu laden. Dieser Leitfaden befasst sich mit den acht Bohrvorrichtungsarten, die in jedem Präzisionsfertigungsbetrieb anzutreffen sind, und erläutert, wofür jede von ihnen gebaut wird und wie man sie für eine bestimmte Aufgabe auswählt.

Alle acht Typen folgen dem 3-2-1-Ortungsprinzip, das in unserem Leitfaden für die Konstruktion von Vorrichtungen. Was sich ändert, ist die Geometrie, die Spannmethode und das Produktionsvolumen, für das jede Konstruktion ausgelegt ist.

Schnellvergleichstabelle

Vorrichtungs-Typ	Am besten für	Produktionsvolumen	Kostenbereich
Schablonenschablone	Prototypen, Bohren in kleinen Stückzahlen	1 bis 50 Teile	$200 bis $600
Tellerschablone	Flache Teile mit einfachen Lochmustern	50 bis 1.000 Teile	$400 bis $1.500
Kanalschablone	Seitliches Bohren auf Wellen und Rundmaterial	100 bis 5.000 Teile	$800 bis $2.500
Blattschablone	Mittelgroße Läufe mit umständlicher Beladung	500 bis 10.000 Teile	$1,500 bis $4,000
Kistenschablone	Mehrseitenbohren mit einer Aufspannung	1.000 bis 25.000 Teile	$2.500 bis $7.000
Indexiervorrichtung	Radiale Lochmuster auf zylindrischen Teilen	1.000 bis 50.000 Teile	$3,000 bis $8,000
Zapfenvorrichtung	Bohren auf mehreren schrägen Flächen	500 bis 20.000 Teile	$4,000 bis $12,000
Universal-Vorrichtung	Mehrere Teilevarianten in einem Werkzeug	Gemischt	$5,000 bis $15,000

1. Schablone Jig

Eine Schablonenvorrichtung ist die einfachste Konstruktion: eine Platte mit Löchern, die an den Stellen gebohrt sind, an denen die Löcher des Werkstücks angebracht werden müssen. Der Bediener legt die Schablone direkt auf das Werkstück, hält es mit der Hand oder einer leichten Klemme fest und bohrt durch die Löcher der Schablone.

Wann ist es zu verwenden?

Prototyping, Reparaturarbeiten und einmalige Aufträge. Immer dann, wenn Sie eine kleine Serie von Teilen markieren oder bohren müssen, ohne in eine gehärtete Produktionsschablone zu investieren.

Beschränkungen

Keine Bohrbuchsen, so dass die Löcher schnell verschleißen. Die Genauigkeit hängt vom Geschick des Bedieners ab. Nicht geeignet für Produktionsläufe über 30 bis 50 Teile.

2. Platte Schablone

Eine Plattenlehre ist eine flache Platte mit gehärteten Bohrbuchsen, die an den gewünschten Bohrstellen eingepresst sind. Die Platte liegt auf dem Werkstück auf (sie wird durch Klemmen, Stifte oder ihr Eigengewicht gehalten) und der Bediener bohrt durch jede Buchse.

Wann ist es zu verwenden?

Bohren von Lochmustern in flache Teile wie Halterungen, Tafeln, Montageplatten und Abdeckplatten. Geringe bis mittlere Produktionsmengen.

Wesentliche Merkmale

• Gehärtete Stahlbuchsen, die für 10.000 bis 100.000 Bohrzyklen vor dem Austausch ausgelegt sind
• Enthält oft Passstifte, die mit vorhandenen Bohrungen im Werkstück übereinstimmen
• Leicht genug, um von Hand neu positioniert zu werden

Beschränkungen

Nur für Löcher, die aus einer Richtung gebohrt werden. Nicht geeignet für mehrseitige Bohrungen.

3. Kanal-Vorrichtung

Eine U-förmige oder kanalförmige Spannvorrichtung ist so konzipiert, dass sie ein zylindrisches oder rechteckiges Werkstück umschließt oder an ihm anliegt. An den Kanalwänden sind Bohrbuchsen angebracht, damit der Bediener in die Seite des Werkstücks bohren kann.

Wann ist es zu verwenden?

Querbohren von Wellen, Stiften, Rollen und Rundmaterial. Üblich in der Pumpen-, Motor- und Hydraulikfertigung, wo Wellen Ölanschlüsse oder Querstifte benötigen.

Wesentliche Merkmale

• Der Kanal umschließt das Teil und richtet es aus, ohne dass komplexe Klammern erforderlich sind.
• Prismen im Kanalinneren sorgen für eine Rundteilaufnahme nach dem 3-2-1-Prinzip
• Kann verstellbare Endanschläge für Teile unterschiedlicher Länge enthalten

4. Blattschablone

Eine Blattvorrichtung hat eine aufklappbare obere Platte (das “Blatt”), die wie ein Buchdeckel nach oben schwingt. Der Bediener lädt das Werkstück, während das Blatt geöffnet ist, und schließt dann das Blatt über dem Teil, um die Bohrbuchsen in Position zu bringen.

Wann ist es zu verwenden?

Mittelgroße Produktionsmengen, bei denen das Laden der Teile schwierig ist und der Bediener die Vorrichtung weit öffnen muss. Üblich in der Automobil- und Kleingerätefertigung.

Wesentliche Merkmale

• Der Scharniermechanismus beschleunigt das Be- und Entladen um 30 bis 50% im Vergleich zu einer festen Plattenvorrichtung
• Eingebauter Klemmdruck beim Verriegeln des Flügels
• Hält eine höhere Präzision als eine Schablone oder eine Plattenlehre, da das Teil vollständig eingespannt ist

Beschränkungen

Das Scharnier unterliegt mit der Zeit einem Verschleiß. Bei Produktionsvorrichtungen werden austauschbare Scharnierbuchsen verwendet, um die Lebensdauer zu verlängern.

5. Box Jig (auch Tumble Jig genannt)

Eine Kastenvorrichtung ist eine vollständig geschlossene Vorrichtung mit Bohrbuchsen auf mehreren Seiten des Kastens. Das Werkstück sitzt im Inneren des Kastens, und der Bediener bohrt eine Fläche, dreht dann die gesamte Vorrichtung, um die nächste Fläche zu bohren, und so weiter.

Wann ist es zu verwenden?

Teile, die Lochmuster auf drei, vier, fünf oder allen sechs Seiten von einer einzigen Einrichtung benötigen. Häufig bei der Herstellung von Ventilen, Pumpengehäusen, Getriebegehäusen und Motorkomponenten.

Wesentliche Merkmale

• Eliminiert Fehler bei der Neupositionierung zwischen Flächen, da das Teil die Vorrichtung nie verlässt
• Verfügt über maschinell bearbeitete Passflächen, auf denen die Box zwischen den Bohrvorgängen sitzt
• Höhere Anschaffungskosten, aber schnelle Amortisation bei hochvolumigen Teilen mit komplexen Lochmustern

Beschränkungen

Schwer, manchmal 20 bis 40 Pfund. Erfordert oft ein Gegengewicht oder eine Halterung, um sicher zu drehen.

6. Indexiervorrichtung

Eine Indexiervorrichtung dreht das Werkstück zwischen festen, arretierten Positionen. Nach jedem Bohrvorgang löst der Bediener den Indexierungsmechanismus, dreht das Teil zum nächsten Anschlag und verriegelt es, bevor er erneut bohrt.

Wann ist es zu verwenden?

Radiale Lochmuster auf zylindrischen oder scheibenförmigen Teilen: Bremsscheiben, Zahnradrohlinge, Flansche, Riemenscheibennaben, Verteilerkappen.

Wesentliche Merkmale

• Vorgefertigte Indexierungspositionen halten eine Winkeltoleranz von ±0,02 mm oder besser
• Kann für eine beliebige Anzahl von Haltestellen ausgelegt werden (4, 6, 8, 12, 24, usw.)
• Gut kombinierbar mit pneumatischem Spannen für schnelle Produktionszyklen

Beschränkungen

Funktioniert nur bei Teilen mit regelmäßigen Winkellochabständen. Unregelmäßige radiale Muster erfordern eine CNC, keine Indexiervorrichtung.

7. Zapfenvorrichtung

Eine Zapfenvorrichtung hält das Werkstück zwischen zwei Drehpunkten (den Zapfen) und ermöglicht es dem Bediener, das Teil in schräge Positionen zu drehen, um Löcher an geneigten Flächen zu bohren.

Wann ist es zu verwenden?

Teile mit Lochmustern auf mehreren nicht parallelen Flächen, insbesondere wenn die Winkel nicht 90 Grad betragen. Häufig bei Halterungen für die Luft- und Raumfahrt, Verteilern und komplexen Gussteilen.

Wesentliche Merkmale

• Schwenkmechanismus mit arretierbaren Positionen bei gängigen Winkeln (15°, 30°, 45°, 60°)
• Kombiniert die Eigenschaften einer Kastenvorrichtung (Multi-Face) mit einer Winkeleinstellung
• Schwere Bauweise für Stabilität beim außermittigen Bohren

Beschränkungen

Hohe Einrichtungskosten. Am besten geeignet für hochwertige Teile, bei denen die Alternative mehrere separate Spannvorrichtungen sind.

8. Universal-Einspannvorrichtung

Eine Universalspannvorrichtung ist ein modulares System mit verstellbaren Zentriervorrichtungen, verstellbaren Bohrbuchsenpositionen und austauschbaren Einsätzen. Sie ist so konzipiert, dass eine Familie verwandter Teile (z. B. verschiedene Größen derselben Halterung) bearbeitet werden kann, ohne dass die Vorrichtung für jede Variante neu gebaut werden muss.

Wann ist es zu verwenden?

Produktionsumgebungen mit mehreren Teilenummern aus derselben Familie, in denen der Bau von acht separaten Vorrichtungen zu teuer ist, die Genauigkeit aber dennoch entscheidend ist.

Wesentliche Merkmale

• Einstellbare Fixierstifte auf kalibrierten Schlitten
• Schnellwechselbohrbuchsenplatten
• Dokumentierte Rüstpositionen für jede Teilenummer

Beschränkungen

Geringere Genauigkeit als bei einer speziellen Vorrichtung der gleichen Qualitätsstufe. Am besten geeignet für Teile mit Toleranzen im Bereich von ±0,05 mm bis ±0,1 mm.

Wie man den richtigen Typ wählt

Drei Fragen grenzen das Feld schnell ein:

1. Wie viele Teile werden während der Lebensdauer dieser Vorrichtung durchlaufen?
   • Unter 50: Schablone oder Plattenschablone
   • 50 bis 5.000: Platten-, Rinnen- oder Blattschablone
   • 5.000 bis 50.000: Box, Indexierung oder Zapfenvorrichtung
   • Gemischte Teilefamilien: Universalschablone
2. Wie viele Flächen des Teils benötigen Löcher?
   • Eine Seite: Platte, Blatt, oder Schablonenvorrichtung
   • Zwei bis vier Seiten: Kastenschablone
   • Mehrere abgewinkelte Flächen: Drehzapfen-Vorrichtung
   • Radiales Muster auf einer Seite: Indexiervorrichtung
3. Wie groß ist die Toleranz der Lochposition?
   • ±0,2 mm oder lockerer: Die Schablonenlehre funktioniert
   • ±0,05 bis ±0,2 mm: Platte, Blatt, Kanal oder Universalschablone
   • Fester als ±0,05 mm: Kasten, Indexierung oder Zapfenvorrichtung mit gehärteten Buchsen

Wenn die Antworten auf zwei oder drei verschiedene Typen hindeuten, gewinnt in der Regel der teuerste Typ bei den Gesamtbetriebskosten, da er die Umrüstzeit und die Ausschussrate eliminiert.

Yicen's Ansatz zur Konstruktion von Bohrvorrichtungen

Jede Bohrvorrichtung, die Yicen Precision baut, beginnt mit drei Informationen vom Kunden: der Teilezeichnung, dem erwarteten Jahresvolumen und der verfügbaren Bohrausrüstung. Von dort aus wählt unser Konstruktionsteam den Vorrichtungs-Typ aus, der die besten Kosten pro Teil über die gesamte Produktionsserie hinweg bietet, und nicht nur das billigste Werkzeug, das im Voraus gebaut werden kann.

Unser Standardverfahren umfasst eine 3-2-1-Fixierungsanalyse, die Auswahl der Bohrbuchsen (Hartmetall oder gehärteter Stahl je nach Volumen), eine CMM-Prüfung der Fixierungsflächen vor der Freigabe und eine dokumentierte Lade- und Spannsequenz für den Bediener. Für die Großserienproduktion empfehlen wir außerdem den Austausch der Bohrbuchsen, damit die Vorrichtung über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg tolerant bleibt.

Fordern Sie ein Angebot für eine individuelle Bohrvorrichtung an oder besprechen Sie mit uns, welcher Typ für Ihre Anwendung geeignet ist, Kontaktieren Sie unser Team für Vorrichtungsbau.

Häufig gestellte Fragen

Welches ist die gebräuchlichste Art von Bohrschablone? Die Plattenspannvorrichtung. Sie ist die kostengünstigste Konstruktion für eine breite Palette von Bohrarbeiten und eignet sich gut für Produktionsserien bis zu einigen tausend Teilen.

Was ist der Unterschied zwischen einer Kastenschablone und einer Indexierschablone? Eine Kastenvorrichtung dreht sich manuell zwischen festen Flächen (normalerweise 90° zwischen den Seiten). Eine Indexiervorrichtung hat einen kalibrierten Drehmechanismus, der in mehreren programmierten Winkelpositionen einrastet. Box Jigs sind in der Regel rechteckige Teile. Indexiervorrichtungen sind in der Regel runde Teile.

Wie lange hält eine Bohrschablone? Buchsen halten in der Regel 10.000 bis 100.000 Bohrzyklen, je nach Material, Bohrgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit. Der Vorrichtungskörper selbst kann bei ordnungsgemäßem Austausch der Buchsen Jahrzehnte halten. Vorrichtungen für die Großserienproduktion sind aus diesem Grund mit austauschbaren Buchsen ausgestattet.

Werden in CNC-Werkstätten noch Bohrlehren verwendet? Ja, in zwei Situationen. Erstens für Teile mit sehr hohen Stückzahlen, bei denen eine spezielle Bohrmaschine mit einer Vorrichtung schneller und billiger ist als die CNC-Zeit zu binden. Zweitens für sekundäre Bearbeitungen nach der CNC, wie z. B. das Hinzufügen von Befestigungslöchern oder Gewindeeinsätzen.

Kann man eine Bohrschablone in 3D drucken? Für Kleinserien oder Prototypen, ja. Der 3D-gedruckte Körper ist mit Bohrbuchsen aus gehärtetem Stahl versehen (der gedruckte Kunststoff selbst kann einen Bohrer nicht präzise und verschleißfest führen). Dies funktioniert bei weniger als 100 Teilen. Für die Produktion von Großserien ist maschinell bearbeitetes Aluminium oder Werkzeugstahl erforderlich.

Einen vollständigen Überblick darüber, wie diese Vorrichtungen in verschiedenen Branchen und Betrieben eingesetzt werden können, finden Sie in unserem Leitfaden: Bohrschablonen: Typen, Anwendungen und Konstruktion.